大连贺家圈黄土粒度所指示的物源特征

基于大连长兴岛的一套完整的晚更新世黄土剖面(贺家圈剖面),应用端元分析模型,对所采集的21个沉积样品的粒度数据进行分析。结论认为:从贺家圈剖面沉积物粒级组分中可以分离出3个代表不同沉积动力以及改造作用的沉积端元组分。并结合地球化学元素的对比分析,初步认为:端元1可能代表了剖面原始的粒度沉积组分,主峰为近源沉积,次峰为远源沉积;端元2可能代表了沉积物在沉积之后受到的淋溶作用和残积作用;端元3可能代表的是沉积物沉积之后受到的化学风化作用。     

山东章丘黄土粒度指示的粉尘堆积过程及古气候意义

山东黄土堆积过程记录了中国东部季风区大气环流的变化信息,对揭示东亚季风变化规律与古气候环境演变具有重要价值。本文采用参数化粒度端元分析方法探讨山东章丘剖面沉积物的沉积特征、沉积动力及其环境意义。结果表明：① 章丘剖面光释光年代（OSL）介于42.24—0.26 ka之间,为晚更新世以来的沉积物。② 章丘剖面沉积物粒度组分分为5个端元,EM1代表成壤作用产生和携带搬运的粘土组分;EM2代表高空西风远距离搬运的细粉砂组分;EM3代表以浮尘形式存在的沉降组分;EM4是该剖面的主要粉尘来源,代表地方风系作用下低空悬浮搬运的粉砂组分;EM5代表以尘暴形式近地悬移搬运的砂粒组分。EM5组分含量变化对冬季风强度变化具有较好的指示意义,并记录了晚更新世以来的气候波动事件。③ 根据各端元组分含量、低频磁化率（χ_lf）、土壤颜色（a^*）等指标,结合OSL结果,有效指示了晚更新世以来章丘剖面沉积环境的阶段性变化,体现了全球气候环境变化的区域响应,但也存在差异性。     

泉州湾表层沉积物粒度指示的沉积动力端元解析

基于前期工作,采取粒度端元分析方法,结合沉积物粒度参数、研究区水深以及水动力等对福建省泉州湾海域采集的65个表层沉积物样品进行了沉积动力学解析判别,量化研究区表层沉积物复杂的沉积动力特征。结果表明：样品粒度数据中可以至少分离出4个不同的端元组分,其粒径范围大致分布在0.2~200、20~30、50~500、80~1 000 μm,可能分别代表了水动力较弱的滞流沉积作用环境、台风作用下的改造作用、潮汐作用下的较强的水动力以及人类活动作用下的扰动作用。由于沉积动力的持续进行及分选沉积作用,可能掩盖了粒度的物源效应,所以只呈现出不同的沉积动力学特点。     

闽江口地区不同砂质沉积的粒度端元特征及其环境指示

海岸风沙的物质来源及其搬运、风化等作用受控于砂质海岸的地表过程,它们的粒度特征是解释区域环境演化的重要部分。基于闽江口地区河流砂、海滩砂、老红砂和海岸沙丘这4类砂质沉积,通过端元分析得出粒度端元特征,结合粒度频数分布曲线、粒度概率累积曲线、粒度参数和粒度组分特征分析和探讨了各端元指示的环境及与传统指标的关系,其结果如下:(1) 4类砂质沉积98个样品共解译出5个端元,各端元的含量与粒度组分密切相关,在各类样品中的含量存在明显不同,代表了5类不同沉积动力强弱和稳定状况的沉积环境。(2)在粒度参数散点图中,海岸沙丘和海滩砂样品投影区域相对聚集、难以区分,而在EMA1-EMA2和EMA2-EMA3图中投影区域相对离散,较为敏感地区别了河流砂、海滩砂、海岸沙丘和老红砂的样品,并暗示了它们之间的关联,说明端元分析在区别海岸沙丘、海滩砂、河流砂和老红砂上具有优势,这为基于老红砂和海岸沙丘粒度特征重建区域环境提供了新的思路和方法。     

淮河上游卢庄段全新世古洪水水文恢复研究

通过沿淮河上游野外考察,在毛集河口卢庄找到了一典型全新世古洪水滞流沉积物剖面,进行了系统采样和沉积学粒度分析及水文学恢复的研究工作。粒度分析表明,古洪水滞流沉积物（SWD）与上下层黄土-古土壤区别明显,粒度参数Q型聚类层次分明,其粒级组分以砂质为主,而黄土古土壤粒度以粗粉砂为主,SWD其粒度分形维数明显偏低,各沉积单元粒级组分端元特征明显,通过粒度特征能够很好地鉴别古洪水滞流沉积物层。水文学研究结果表明,自8 500 a以来,在淮和上游至少发生了6次特大洪水,根据各层SWD的厚度和产状关系推求出了其最大可能的洪峰水位,高于水平位10.03~14.36 m之间,据滞流回水环境状态下淮河河道相应的洪峰水位,采用恒定均匀流比降-面积法求得各期洪峰流量介于7 062.18~16 040.94 m³·s^-1之间。研究结果对古洪水滞流沉积物鉴别和古洪水洪峰水位的恢复提供新的思路和方法,同时有效地延长了淮河上游洪水数据序列,可为淮河上游卢庄段全新世时间尺度上洪水流量-频率关系的建立提供参考数据。这对于淮河上游水利水电工程洪水设计和洪水资源化开发管理具有重要的现实意义。     

陕西榆林柳树峁剖面L3与S3层位粒度端元特征与古环境研究

本文选取榆林市横山区柳树峁剖面,对其第3层黄土(L₃)、第3层古土壤(S₃)层位粒度数据进行分布特征分析和参数化端元分析,以此探讨沉积动力及其所代表的环境特征。结果表明：柳树峁剖面L₃、S₃层位粒度组成以粗粉砂(42.65%)和极细砂(32.40%)为主,中值粒径为47.11μm。剖面L₃、S₃层粒度数据可分为4个端元：EM1组分(众数粒径7.42μm)为大气中长期存在的、经过远距离携带搬运的细粒组分,EM2(众数粒径43.66μm)和EM3(众数粒径76.43μm)组分是由冬季风或沙尘暴所携带的近源组分,EM4(众数粒径161.20μm)组分为风成沙,物源来自于北部的毛乌素沙地,该组分含量变化可作为指示强冬季风或强沙暴的替代性指标。柳树峁剖面记录了L₃黄土沉积时期存在1个极冷期、2个冷期和1个较暖期,S₃古土壤发育时期存在2个暖期和1个冷期。同时,剖面也记录了L₃、S₃     

罗马尼亚Mircea Voda剖面黄土粒度特征及其成因指示

Mircea Voda剖面是欧洲典型的黄土剖面之一,本文对Mircea Voda黄土剖面序列S0-S3进行了系统的粒度分析,并与中国黄土高原典型的黄土剖面洛川剖面、西峰剖面等进行了对比研究。结果显示,黄土粒度组成以粒径为4μm-63μm粉砂为主,其平均含量为78. 22%,呈现出风成成因的基本特征,且不同深度样品的粒度组成具有较高的均一性,显示该区黄土具有相同的物质来源。粒度频率曲线呈现为以突出的第一众数20μm～35μm,分选较好的单峰正偏态分布特征,说明粉尘在沉积之前经过了充分的混合。粒级主要组分集中在粗粒端,但在细粒端1μm附近存在第2个分量,这种特征与中国黄土高原黄土的粒度特征十分相似。计算得沉积物环境判别参数Y值均小于-2. 741 1,通过与水成沉积物判别值Y的比较,进一步证实了Mircea Voda剖面黄土为风成成因特征。     

九江市蓼花剖面末次冰期中晚期沉积的粒度端元特征与气候变化

鄱阳湖湖滨地区广泛分布着晚第四纪风沙沉积序列。在星子县沙岭沙山进行野外调查后选择蓼花剖面开展工作,测试了地质时代和粒度,对粒度结果使用端元分析模型进行研究,探讨该区域末次冰期中晚期的气候变化规律。结果显示：该剖面由湖相-古土壤-沙丘砂等沉积相叠覆堆积组成,形成于末次冰期中晚期（48.8—17.1 ka）。端元分析模型将粒度数据分解出3个不同的粒度端元,不同端元组分在垂向上呈峰谷交替的旋回变化,EM1代表粉砂端元组分,峰值对应湖相和古土壤发育时期;EM2和EM3代表中砂—粗砂端元组分,峰值对应沙丘砂发育期,这些峰谷交替变化的规律指示了末次冰期的季风演变以及气候波动变化,万年尺度上表现为LH10 (48.8—39.9 ka)和LH3～LH5 (28.1—17.1 ka)的冬季风强盛期,分别对应深海氧同位素的MIS3b和MIS2阶段。LH6～LH9 (39.9—28.1 ka)为温暖的夏季风时期,对应深海氧同位素的MIS3a阶段。这些变化与YZ洞石笋氧同位素以及格陵兰冰心有良好的对应,与全球气候变化基本一致。     

风化成壤对原始粉尘粒度组成的改造证据

对现代粉尘、黄土、古土壤、红粘土全样和对应石英样的粒度分析结果表明,现代粉尘和对应石英样的粒度组成最为相似,而其它经历了风化成壤改造后的全样,粒度组成发生了不同程度的变化,其中以古土壤和红粘土样尤为显著。全样和石英样品的平均粒径比值变化,反映了原始粉尘经风化成壤改造而细化的程度,可能与夏季风强度关系密切。灵台剖面L₆以来的黄土—古土壤序列的磁化率、全样和石英样平均粒径及其比值变化对比表明,在冰期-间冰期旋回时间尺度上,全样和石英样平均粒径记录的冬季风变化特征类似,但在千年时间尺度上,平均粒径比值和石英样的平均粒径变化则揭示出东亚季风具有更高频次的变率特征。     

则克台黄土粒度组分分离及其记录的末次冰期气候波动

北大西洋地区的末次冰期气候波动在全球具有广泛记录。伊犁地区作为西风区向季风区过渡的边缘带,对气候变化响应敏感,千年尺度气候波动如何影响该区域有待进一步解答。黄土作为恢复古气候的重要地质记录,有利于上述问题的研究。通过对伊犁则克台剖面黄土沉积进行粒度端元分析,结果表明：则克台黄土粒度可分为四个端元,分别为EM1（0.8 μm）、EM2（8 μm）、EM3（25.1 μm）和EM4（51.6 μm）。EM1代表成壤组分;EM2代表高空西风组分;EM3和EM4代表尘暴组分,但EM4组分更能够反映末次冰期西伯利亚高压在伊犁地区的扩张。EM2和EM4都能记录千年尺度气候的波动,但响应程度却不同：51.3~20 ka,EM4含量变化曲线记录的千年尺度气候事件更为明显;然而20 ka之后,千年尺度事件在EM2含量变化曲线中更为突出。这表明西风和西伯利亚高压都是千年尺度气候信号的重要扩散机制,且造成上述差异的原因很可能是太阳辐射驱动下的北半球冰量变化。     

策勒绿洲近地表大气降尘粒度指示的分选特征及其意义

风成沉积一般为多峰态粒度分布,不同峰态往往指示不同的沉积分选作用。这种分选作用形成的粒度特征是否具有稳定性可以通过现代大气降尘观测进一步证实。本研究通过对策勒绿洲两次大气降尘11个位置3 m和0.5 m高度样品粒度特征进行分析,试图揭示风成沉积粒度特征的稳定性。结果表明：两次大气降尘粒级范围都集中在0.4—250 μm,不同高度的大气降尘都显示典型的双峰态粒度分布特征,其中粗粒峰态众数为67—75 μm,细粒峰态众数12—21 μm。粗粒峰态和细粒峰态各自在不同位置和不同高度上都表现出稳定一致的粒度分布特征,这表明大气降尘在近地表空间上经历稳定一致的沉积分选作用。因此,风成沉积粒度特征适合用于指示区域沉积动力环境,多峰态分离分析可能获得更加明确的环境信息。     

泥河湾盆地马圈沟剖面早更新世矿物变化特征及其古环境意义

在野外考察采样的基础上,对泥河湾盆地马圈沟剖面更新世河湖相沉积序列进行了XRD矿物组分和磁性矿物分析。研究发现,剖面沉积矿物主要由碎屑矿物和碳酸盐矿物组成,碎屑矿物主要为石英、钠长石、白云母和斜绿泥石,其平均含量分别为38.77%、17.16%、29.63%和4.11%,是剖面沉积矿物组成主体,且各矿物之间基本没有相关性;相对于碎屑矿物,碳酸盐矿物在整个剖面中含量较低,主要为方解石和白云石,其平均含量分别为4.72%、3.59%,文石在剖面中零星出现。对剖面典型样品进行热磁分析,确定了沉积物中磁性矿物的种类以及加热过程中的变化和产物,并对其来源进行了探讨。同时发现,含绿泥石较高的灰绿色粉砂样品加热后磁化率的升幅比灰黄色样品高,而绿泥石的相对含量与该地区化学风化密切相关,进一步说明κ-T曲线的变化特征可以用来反应盆地化学风化作用强度的变化,具有重要的古环境意义。     

长江流域径流量变化过程及其对ENSO和PDO的响应

根据宜昌站、汉口站和大通站的径流量数据,运用M-K检验和小波分析等方法,对1900年以来长江流域径流量的趋势和周期变化进行分析,探究径流量变化对厄尔尼诺?南方涛动（ENSO）和太平洋年代际振荡（PDO）的响应。结果表明：1900 年以来长江流域径流量呈显著的减少趋势,并具有2~8 a的年际周期变化和14~17 a的年代际周期变化。流域径流量与ENSO具有相同的2~8 a周期变化,在El Ni?o发生期,径流量较低,在La Ni?a发生期,径流量较高。14~17 a的周期变化与PDO相关,在暖位相期径流量偏少,在冷位相期径流量偏多。PDO影响着ENSO和径流量之间的相关性,在暖位相期,El Ni?o对径流量的影响增强,在冷位相期,La Ni?a对径流量的影响增强。因此,在分析和预测流域径流量长时间尺度上的变化时要综合考虑ENSO和PDO的影响。     

洞庭湖流域植被动态变化的小波多分辨率分析

将离散小波多分辨率分析（MRA）应用于归一化植被指数（NDVI）时间序列研究,分解NDVI原数据序列成不同时间尺度的子序列,从而进行植被动态变化分析。针对洞庭湖流域的NDVI时间序列进行多尺度分解,挖掘这些数据中潜在的植被季节性和年际变化,对其进行评估,并结合土地覆盖变化与降水趋势变化分析引起该变化的可能原因。结果表明：小波多分辨率分析能提取洞庭湖流域植被动态的相关信息,如NDVI的年际成分均值、最低值、植被年内变化的振幅、NDVI最大值出现的月份和土地覆盖变化的趋势及幅度,这些信息有效刻画了流域植被动态变化特征。此外,将土地覆盖变化分析结果与降水数据相结合进行分析,发现流域植被覆盖的变化与降水变化有明显的关联性,其中西部地区和西北部地区植被动态变化对降水响应最为明显。但是有些地区降水没有明显减少趋势,而植被覆盖却存在减少趋势,则可能与该地地势较高、城镇化建设等其他因素相关。     

青藏高原东部黄河切开若尔盖湖盆的沉积证据与年代研究

对青藏高原东部若尔盖盆地内外实地考察,在玛曲瓶颈段黄河二级阶地前沿陡坎,发现了含有古深湖相和古河床河漫滩相地层序列的典型沉积剖面。通过沉积物粒度特征分析和光释光(optically stimulated luminescence,OSL)测年,研究结果表明：① 剖面下部淡蓝灰色古深湖相沉积层为深水厌氧环境下形成的湖相沉积物,而覆盖其上的杂色卵石层夹淡黄橙色透镜状沙层则是古河床河漫滩相沉积物,指示了强动力流水作用过程。这2组地层的不整合接触关系,是黄河切开若尔盖湖盆导致古湖水外泄的直接证据。② 剖面古深湖相沉积层顶部和古滨浅湖相沉积层底部的OSL测年结果表明,古黄河在37 ka BP切开若尔盖湖盆,导致湖水外泄,35 ka BP湖水变浅消失,黄河沟通了若尔盖盆地水系。③ 晚更新世东昆仑大断裂强烈的新构造运动和37 ka 温暖湿润气候的综合影响使得尚处于玛曲断陷谷地草原的古黄河源溯源侵蚀加剧,由西向东在玛曲城南瓶颈段切开了若尔盖古湖盆,导致古湖水外泄,从而沟通了若尔盖湖盆的水系,使之成为黄河源。该研究结果对于深入理解青藏高原东北部河湖水系演变及黄河水系的形成具有重要的科学意义。     

河套盆地西山咀凸起区湖相地层的发现及其测年

在位于河套盆地内部的西山咀凸起区发现了典型的湖滩岩、湖蚀平台和一套较完整的湖相沉积地层。基于海拔高程的推断,地貌和地层沉积记录指示西山咀地区曾经存在过一个海拔达到1080 m上下的古湖面。完整的沉积地层反映西山咀凸起区经历了深湖相-滨湖相-冲洪积相-风成堆积的演变过程。光释光测年结果表明,在距今65 ka 前后,“吉兰泰-河套”古大湖在西山咀地区曾经连通;但在距今约50~30 ka 湖面再没有上涨。这一研究表明：在MIS 3 阶段某一时期,该地区的古湖面发生衰退。随后,再没有发育高于“吉兰泰-河套”古大湖最高湖面的湖泊。     

Hydrostatic pore water pressure revisited

Hydrostatic or “normal” pressure can be easily visualized as a water column with pressure given by ρgh and any departures classified as abnormal pressure. This is the basis for commonly used hydrostatic pressure depth trends in sedimentary basins that are constructed on assumptions of constant gradients and are datumed at mean sea level or ground level. But the straightforward water column concept does not upscale in a simple way to sedimentary basins where the zones of interest are several thousands of metres below the land or sea surface. Sedimentary basins are heterogeneous, including stacked, confined reservoirs and variations in pore water composition. It is possible to construct pressure-depth profiles that honour the geology and hydrostratigraphy of a basin and these give different hydrostatic baselines from simple constant gradients hung from familiar local datums such as ground level. Key steps are using a reservoir-specific datums such as the water table or potentiometric surface relevant to that unit, then building a pressure-depth trend that represents the pore fluid salinity variation and density profile throughout the reservoir unit. At a given depth, this version of hydrostatic may predict pressures several hundred psi different from a single density gradient hung from a datum local to the well, and exhibit a notched profile reflecting the geological and hydrological stratigraphy. This construct redefines normal and abnormal pore fluid pressures in sedimentary basins. The impacts of this alternative approach to sedimentary basin hydrostatics, even if data are limited and pressure profiles have to be framed probabilistically, extend to many aspects of studying and interacting with fluid systems in sedimentary basins including basin modelling, petroleum systems analysis, well planning and well operations.     

贵州麦岗水库小流域降水变化特征的小波分析

利用1960-2007年月平均降水和年平均降水数据,采用墨西哥帽小波连续函数,对贵州省紫云县麦岗水库流域近48年来降水时间序列的季节变化和年际变化进行多尺度分析,揭示了麦岗水库流域降水变化多时间尺度的结构特征,并提取各季节和年降水序列的周期变化及突变点。结果表明,不同季节和年降水存在不同时间尺度的变化周期。春季降水的变...