山西公海湖泊沉积物记录的大气粉尘现代过程

湖泊粉尘记录是研究区域大气粉尘演化历史的重要载体,而现代过程研究是定量提取湖泊沉积物中粉尘信号的重要基础。对山西公海湖泊沉积岩芯样品及周边不同类型的表土样品开展了粒度分析,并对岩芯样品进行粒度组分的定量分离。结果表明：全新世湖泊岩芯样品以黏粒（<2 μm）、细粉砂（2～19 μm）和粗粉砂（19～78 μm）为主,粗粉砂组分的粒度特征与湖泊沉积物中的石英颗粒、黄土样品中的粗粒组分及现代大气降尘的粒度特征相似,石英颗粒的表面微形态也具有典型风成特征。因此,公海湖泊沉积物中粒径19～78 μm的粗粉砂组分可用来代表大气粉尘的变化,这与湖泊沉积物中粗粉砂组分是大气尘暴降尘主要组分的认识一致。另外,公海湖泊冰面粉尘样品的平均粒径还具有从西北向东南递减的趋势,表现出与冬季风方向一致的特征,进一步表明公海湖泊沉积物中粗粉砂组分可以代表东亚冬季风强度的变化。因此,公海湖泊岩芯中的粗粉砂组分可用来重建全新世大气粉尘变化以及可能的东亚冬季风强度演化历史。     

库姆塔格沙漠东南缘BL剖面粒度记录的全新世快速气候事件

地质历史过程中全新世时期是一个温暖湿润的间冰期气候过程,中间出现过多次变冷或变干的快速气候事件。BL剖面位于库姆塔格沙漠东南缘,是一典型的风成砂黄土沉积地层,沉积厚度约350 cm。通过沉积地层光释光测年和沉积物粒度变化分析,结果显示：（1）BL剖面沉积的年代始于8.3 ka,处在全新世早期;（2）区域干旱气候条件下,反映冬季风的代用指标则以粗端组分含量为主,BL剖面沉积物平均粒度受到颗粒粗端的影响较大,对比3个不同粗颗粒组分含量所指示的古气候变化,选用>110 μm的沉积物颗粒组分含量作为冬季风研究的替代性指标,具有较好的指示意义;（3）剖面粒度对全新世中晚期的6次气候快速变化过程均有不同程度的记录,其特点是对全球性冷事件敏感性较强,对干旱事件响应较弱。对库姆塔格沙漠地区全新世气候过程的研究,可为极端干旱区域气候对全球气候变化过程的响应提供一定借鉴。     

青海湖湖东沙地沉积记录的全新世以来风沙活动变化

青海湖湖东沙地典型剖面的AMS¹⁴C测年数据表明该剖面记录了当地约10 ka BP的风沙活动及环境变化。对沉积物的粒度组成特征、粒度参数、粒度环境敏感指标等分析,并结合沉积物磁化率和青海湖盆地相关研究中风成砂、黄土和弱发育古土壤、古土壤的OSL、AMS¹⁴C年代数据等,进行全新世以来的风沙活动及气候环境变化讨论。结果表明：（1）粗颗粒敏感组分（138~156μm）可以用来指示风沙活动的强弱,细颗粒敏感组分（2~5 μm）可以用来指示成壤作用。（2）10~9ka青海湖盆地气候状况较全新世之前略有好转,暖湿程度增加,部分区域开始发育古土壤,但总体上古土壤、弱发育古土壤、黄土、风成砂共存;9~4.2 ka青海湖盆地水热组合条件较好,风沙活动弱,大部分沙丘固定成壤,但9~8 ka和4.2 ka左右风沙活动较为频繁的特征可能指示了8.2 ka和4ka冷事件;4.2 ka之后特别是2 ka之后风沙活动显著增强,气候朝干冷化发展。     

庐山JL剖面粒度敏感组分的提取与环境意义初探

粒度环境敏感组分能够更准确地指示沉积物的沉积环境。该文采用粒级—标准偏差法提取JL剖面的敏感组分,分析了粒度敏感组分含量在剖面上的变化,并探讨其环境指示意义。结果表明:1)JL剖面有3个粒度敏感组分(组分1平均粒径波动范围为0.7~1.04μm,平均值为0.94μm;组分2平均粒径的波动范围为5.15~5.50μm,平均值为5.34μm;组分3平均粒径的波动范围为22.16~32.84μm,平均值为25.83μm),其中组分3对环境变化的反应最敏感,能够指示冬季风的强弱变化。2)敏感粒度组分的含量在网纹红土中最低,棕黄色黄土层中含量最高,古土壤层的含量介于网纹红土层和棕黄色土层之间。3)JL剖面敏感粒度组分含量的纵向变化表现为高低值相间的多个旋回。初步认为,庐山地区第四纪以来冬季风呈明显增强的趋势,并存在冬夏季风强弱交替的波动。     

福建斗湖表层沉积物的粒度特征及其环境意义

湖泊沉积物粒度组成及特征主要受沉积物沉积时的动力条件和搬运特征控制,从而可以记录湖面水文信息的变化。基于对东南沿海高海拔湖泊斗湖表层和流域范围表层沉积物样品粒度的测试,利用沉积物粒度多组分分析方法,分析了表层沉积物的组分特征,探讨了斗湖表层沉积物粒度变化的环境意义。结果显示,斗湖表层沉积物主要为黏土质粉砂,沉积形式主要以悬浮沉积为主。其次,粒度频率曲线呈多峰特征,利用多组分分析方法从湖泊样品中解析出5个组分,其粒径分别为0.64~0.74μm,2.2~4.0μm,10.5~16.4μm,61~110μm和265~436μm,而流域沉积物样品仅存在前4个组分。再次,通过与汇水盆地表层沉积物粒度特征的对比,推断出斗湖沉积物粒度特征主要受湖泊南北方向水动力变化控制,揭示出斗湖沉积物是重建东南沿海地区古环境演化的潜在载体。     

陕西横山L2以来风沙/黄土沉积序列的粒度端元特征及其环境意义

受气候振荡的影响,沙漠边界多次往复摆动,在地层中留下了黄土、古土壤与古风成沙的迭覆沉积。通过传统粒度参数和端元分析模型方法对陕西横山HS剖面L_2以来风成沙—沙质黄土—沙质古土壤所蕴含的粒度成分、相应的沉积信息和沙地进退进行探讨。结果表明:HS剖面粒度组成不同于黄土区,以极细砂(31.07%)、细砂(30.20%)和粗粉砂(23.38%)为主,具有大小混杂的宽粒级范围的明显特征。因此在黄土区具有全球古环境意义的粒度指标未必适合本区,运用参数化端元分析模型对本区粒度指标进行分离,以期得到适宜本区的气候环境指标。其中,端元1(EM1)的众数粒径为8.93μm,反映了西风环流的信息;端元2(EM2)的平均粒径为32.82μm,很大程度上间接指示东亚冬季风强度的变化;端元5(EM5)的平均粒径为235.46μm,是极强冬季风或强风暴的替代性指标,其含量反馈当时冬季风的强烈程度。由此,研究认为陕西横山自L_2以来发生了5次沙地扩张和3次沙地后退事件,其中风成沙层为强烈冬季风环境引发毛乌素沙地扩张时堆积的;而冬季风强度大为减弱时,沙丘迁移被沙尘堆积所取代,形成沙质黄土层;古土壤层是在冬季风相对萎缩时发育的。冰期形成的风成沙层对目前区域沙漠化存在不可忽视的潜在威胁,保护全新世形成的土壤层是防治区域沙漠化的重要措施。     

青海湖东岸沙地风成沉积物粒度敏感组分及其古气候意义

粒级-标准偏差的计算可用来提取沉积序列的粒度敏感组分。采用线性粒级和对数粒级两种粒度划分方法,对青海湖东岸沙地多个风成砂-古土壤沉积剖面进行了系统分析。结果表明：粒级划分对于敏感组分提取结果具有一定的影响,对数粒级提取的粗粒敏感组分比细粒组分具有更大标准偏差,而线性粒级的提取结果则显示细粒组分对于环境变化更为敏感;两种方法提取的细粒敏感组分差异较大,而较粗组分和粗粒组分较为一致。在运用粒级-标准偏差法提取环境敏感粒度指标时,两种划分方法都能有效地提取粗粒敏感组分,而在提取细粒敏感组分方面线性粒级较对数粒级划分法能取得更好的效果。采用线性粒级-标准偏差法提取了青海湖东岸沙地风成沉积物粒度敏感组分,发现黏粒组分（0~4μm）可以作为夏季风强度变化的替代性指标,中细砂组分（144~321μm）可以指示风沙活动的强弱,极细砂组分（60~126μm）可能受局部地形的影响较大,其古气候意义有待进一步查明。     

青海苏干湖表层沉积物粒度分布模式 与大气粉尘记录

位于干旱区柴达木盆地具有年纹层的苏干湖是以地下水补给为主的内陆封闭湖泊, 其表层沉积物粒度具有多组分峰态分布特征, Weibull 函数的拟合结果发现, 其粒度分布全部具 有4 个基本组分: 超细粒组分, 众数粒径在1 μm 上下; 细粒组分, 众数粒径在5~10 μm; 粗粒组分, 众数粒径在50~100 μm; 砂组分, 众数粒径在500 $m 左右。粒度主峰出现在细 粒组分或者粗粒组分。直接来自大气粉尘的冬季湖泊冰面样品及当地尘暴样品的Weibull 函数粒度拟合也显现出了相似的分布模式, 冰面样品的粒度主峰位于众数粒径在15~20 μmm 的 细粒组分, 砂组分(众数粒径452.9μm) 的出现指示出砂粒在冬半年沿冰面而进入湖泊中心。 尘暴降尘样品在尘暴季节(5 月份) 和非尘暴季节(11 月份) 的粒度分布普遍具有3 个组分, 缺少砂组分, 强沙尘暴事件样品则由4 个组分组成, 粒度主峰均位于众数粒径在100~200 μm 的粗粒组分。结果显示, 苏干湖湖泊沉积能够较好记录当地大气粉尘, 砂组分与湖泊周边干旱地表经历的近地面强沙尘活动有关, 粗粒组分记录了区域性的尘暴事件, 细粒组分主要反映 流域径流状况, 超细粒组分代表干旱区的大气背景粉尘和气溶胶。研究表明, 苏干湖内陆湖 泊沉积客观记录了区域大气粉尘和尘暴事件, 具有重建干旱区大气粉尘变化历史的潜在优势。     

汉江一级阶地抬升以来北亚热带风尘堆积、发育与东亚季风演变的耦合关系——以郧县段汉江上游谷地为例

风成黄土对东亚冬夏季风优势期转换及起迄时间起到良好指示作用,探究风尘黄土堆积、发育特征与东亚季风演变的耦合关系十分必要。本文通过研究汉江一级阶地上覆黄土-古土壤序列的构型、磁化率、烧失量、粒度、元素组成特征,分析汉江一级阶地抬升以来黄土-古土壤序列的成因及成壤特征,探究东亚冬夏季风的演化序列。结果表明：（1）汉江上游地区黄土-古土壤序列的地层构型为表层土（MS）-近代黄土（L₀）-古土壤（S₀）-过渡层（L_t）-马兰黄土（L₁）,磁化率、粒度、烧失量、元素组成等特征指示各地层成壤强度特征为S₀>L₀/L_t>L₁。（2） 成壤强度指示18000 a BP以来,东亚冬夏季风演替特征为末次盛冰期冬季风强烈→全新世早期冬季风减弱→全新世中期夏季风主导→全新世晚期夏季风减弱~,冬季风强盛,其演变滞后于低纬太阳辐射变化2000~3000 a。（3）该风尘堆积物理化性质对6000~5000a BP的气候恶化期有所响应。总而言之,汉江上游一级阶地上覆黄土为风尘堆积物,指示18000a BP以来东亚季风的变迁规律及季风异常事件,能够体现北亚热带对全球气候变化及极端事件的响应。     

黄土高原西部地区黄土粒度的环境指示意义

通常把>30μm颗粒含量作为冬季风的替代指标。对黄土高原西部地区的兰州九州台剖面、西宁土巷道剖面粒度主成分和聚类分析表明: >40μm颗粒的含量是黄土高原西部地区更为敏感的古冬季风替代指标, <2μm颗粒的含量的变化所指示的古气候意义可能与黄土高原中部地区不同。     

福建东部海坛岛老红砂敏感粒度组分对东亚冬季风演变的响应

本文在福建东部海坛岛青峰老红砂剖面年代学框架基础上,通过2.5 cm等间距高密度采样进行粒度分析,采用粒级-标准偏差方法提取敏感粒度组分,并证明敏感粒度组分平均粒径可作为东亚季风的强弱变化的替代指标,据此建立了约44.0 ka以来青峰剖面老红砂记录的冬季风演变序列。结果显示,约44.0 ka以来东亚冬季风经历了3个演变阶段：①44.0~25.5 ka BP东亚冬季风较弱, 呈现在波动中逐步增强趋势;②25.5~15.5 ka BP为东亚冬季风最强盛期,并呈现高频波动特点,东亚冬季风在21.8 ka BP前后达到鼎盛期;③15.5~7.1ka BP为冬季风减弱期,但在11~10 ka BP前后,冬季风突然显著增强。相邻剖面平均粒径记录的冬季风演变阶段也具有较好的重复性。对比发现,青峰剖面老红砂敏感粒度组分的气候记录与长江下游葫芦洞石笋δ18O和格陵兰GISP2冰芯δ18O记录之间有较好的吻合,尤其对新仙女木事件和4次H事件三者都有记录,但青峰剖面对D-O旋回记录信号不明显。     

5 000 a来柴达木盆地东南缘风成沉积记录的冬季风演化

 通过柴达木盆地东南缘下西台剖面风成沉积粒度组成、元素含量等指标的分析,重建了该区5 000 a来冬季风的演化历史。其可划分为4个阶段：5 300~4 300 a BP和2 900~930 a BP时期冬季风较弱;4 300~2 900 a BP和930 a BP以来冬季风较强。同时,该记录揭示了两次气候突变事件： 3 960~3 720 a BP,冬季风急剧减弱;而1 700~1 400 a BP冬季风增强。重建结果与其他记录具有很好的可比性。在千年尺度上,下西台剖面所记录的冬季风演化与格陵兰冰芯的粉尘记录存在一定的联系,意味着源区近地面风场的变化在全球粉尘循环过程中起着重要的作用。柴达木盆地可能为东亚粉尘远程输送的主要源区之一。     

洞庭湖周边地区第四纪红土粒度特征及环境意义

第四纪风成红土广泛分布于中国南方,与北方的黄土同为反映第四纪古环境的重要载体。基于洞庭湖周边地区10 处剖面122 个红土样品的粒度分析,对该区红土沉积特征及其反映的环境意义进行探讨。结果显示：①样品均以粉砂（4~63 μm）为优势粒级,其次为粘粒（<4 μm）,砂含量很少,并富集“风尘基本粒级”（10~50 μm）,含量达33.23%~42.23%,粒度特征与典型的黄土、下蜀黄土、加积型红土样品相似,显著不同于湘潭洪冲积红土,也区别于本区砂岩风化壳红土,表明洞庭湖西、南、东缘丘陵岗地存在风成堆积成因的中亚热带风成加积型红土。② 黄棕色土、网纹黄棕色土、均质红土、网纹红土等4 类样品的粘粒含量由高到低的排序是网纹红土 >均质红土 >网纹黄棕色土>黄棕色土;粉砂含量由高到低的排序正好相反。结合粒度参数推测,黄棕色土发育时期,沉积作用增强,粒度变粗,分选性较好;网纹红土发育时期,沉积作用较弱,风化成壤作用强,细颗粒含量增多,分选性相对较差。这可能反映了洞庭湖地区中更新世至晚更新世冬季风加强,风化减弱的气候变化过程。③ 沿冬季风主导风向（偏北风）,洞庭湖周边地区红土的M_φ、Md值（φ值）自北向南增大（变细）,风成组分（10~63 μm）百分含量随之减少,<2 μm组分百分含量自北向南略有增加。这种趋势提供了组成该地区加积型红土的粉尘由偏北向南传输的风成证据和母质风化程度向南增强的环境信息。     

科尔沁沙地风沙沉积物磁学特征及其古环境意义初探

选取位于科尔沁沙地东北缘的六户屯剖面风沙沉积物为研究对象,进行系统的磁学特征和粒度分析。结果表明：六户屯剖面磁性矿物含量较少,磁学性质主要受亚铁磁性磁铁矿控制,并含有少量赤铁矿和针铁矿,磁性矿物粒度较细,以稳定单畴和超顺磁颗粒为主。沉积物中磁性矿物的粒度分布受风力大小与成壤强度的影响,单畴颗粒相对含量随风力的增强而增加,随土壤发育程度的增强而减少,χARM/χlf和χARM/SIRM可以指示冬夏季风的相对强弱。六户屯剖面磁性矿物粒度主要受冬季风强度及其动力分选作用的控制,磁性矿物粒度与沉积物总体粒度呈反相关;但在某些层位,夏季风影响下的成土过程对其改造作用不容忽视。成壤过程中形成的超顺磁颗粒是磁化率增强的主要因素,单畴颗粒对土壤发育适宜期磁化率的增加贡献相对较弱。     

内蒙古黄旗海不同粒级湖泊沉积物Rb、Sr组成与环境变化

内蒙古黄旗海湖泊沉积物剖面层次结构清晰完整,通过对该剖面全样、77 μm~20 μm和小于20 μm三个不同粒级Rb、Sr含量和磁化率的系统测定,结果表明,湖泊沉积物中小于20 μm粒级成分的Rb、Sr含量和Rb/Sr值变化阶段明显,Rb/Sr值与磁化率分布曲线十分吻合,因此,小于20 μm粒级成分的Rb/Sr值与磁化率包含更加真实的古气候环境信息。Rb/Sr值反映了风化的强度,因而可以作为指示夏季风环流强度的代用指标。黄旗海湖泊沉积物的地球化学Rb、Sr元素含量和Rb/Sr值以及磁化率值波动特征具有深刻的环境演变背景,由此揭示的环境特征在一定程度上反映了全新世气候千百年尺度的波动变化,与全球气候波动有关。     

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。     

南昌市厚田剖面末次冰期风沙沉积的粒度分维特征及其揭示的古环境意义

赣江下游阶地上断续发育着系列沙丘砂－砂质古土壤序列，有助于探讨亚热带地区粒度分维特征对古环境的指示意义。在多次综合考察的基础上，选择南昌市新建区的厚田剖面开展工作，在OSL年代和粒度测试基础上，采用分形理论中的幂指函数关系法分析了粒度分维特征，并将其与黏粒体积分数、平均粒径、冬夏季风敏感粒径、南京葫芦洞石笋氧同位素进行对比。结果表明：1）厚田剖面的沙丘砂－砂质古土壤序列主要形成于末次冰期（14.9—77.0 ka），其中沙丘砂的分维值为2.04~2.62（平均值2.34），砂质古土壤为2.24~2.70（平均值2.51）。2）分维值与夏季风强度敏感粒径呈正相关性，与冬季风强度敏感粒径呈负相关性，且与粒度分选性密切相关，标准偏差越小则分维值越小，反之则越大。3）分维值在垂向上呈现峰谷交替旋回，峰值分别对应MIS2早期、MIS3c和MIS3a阶段，该时期夏季风强盛，气候暖湿，砂质古土壤发育；谷值分别对应MIS2晚期、MIS3b和MIS4阶段，该时期冬季风强盛，气候干冷，沙丘砂发育。说明厚田沙地在末次冰期发生了3次气候冷暖旋回，其中还明显记录了H5、H6的极端寒冷事件。由此可见，鄱阳湖地区的风沙沉积序列基本同步于区域乃至全球性气候变化事件。     

沙尘暴沉降物的粒度特征及其环境意义

近年有些研究者尝试用黄土中更为敏感的粒度指标指示冬季风的强度。笔者列举、分析了若干不同强度、不同源地的沙尘暴事件, 总结了沙尘沉积物粒度与风力、源区覆被状况、距源区距离等因素的关系, 认为沙尘粒度组成是由多因素决定的。作为地史上沙尘暴活动产物的黄土, 其粒度组成并不是冬季风的单一函数。黄土粒度中包含了冬季风强度、源区覆被、距源区远近等多方面信息。因此, 在用黄土粒度恢复冬季风强度时, 必须结合其他代用指标。