库布齐沙漠地表沉积物常量元素与粒度的关系

地表沉积物的风化过程引起元素在各粒级间的迁移或富集,采用粒度分级可以深度解释元素与粒度的关系。选取库布齐沙漠不同植被盖度测定粒度分布特征分级情况下的元素含量。结果表明：(1)库布齐沙漠以细砂和极细砂为主(二者占比85%以上),常量元素以SiO₂、Al₂O₃为主(二者占比80%以上且呈相反关系),其他元素含量较低;不同粒级组分元素富集情况不同。(2)表层沉积物的化学蚀变指标CPA(60.2～85.9)、CIA(28.08～53.06)值显示该区域处于未风化或弱风化状态;研究区表现为富SiO₂、CaO、Fe₂O₃、K₂O、TiO₂贫Al₂O₃、Na₂O现象;SiO₂、K₂O与粒径段呈显著正相关,Fe₂O₃、CaO、Al₂O₃     

腾格里沙漠南缘土门剖面末次间冰期5e的主量元素特征及其记录的古气候

腾格里沙漠南缘地处中国西北沙漠与黄土交错带,也是东亚冬季风与夏季风交替控制的过渡地带,其对全球气候变化十分敏感,是研究古气候与古生态的理想地点。选择该区域一典型剖面即"土门剖面"(TMS)为代表,通过野外考察、采样和室内采用X-射线荧光光谱仪进行主量元素测试,探讨了以该剖面主元素氧化物为气候代用指标指示的腾格里沙漠沙漠南缘末次间冰期5e(MIS5e)的古气候变化。年代相当于MIS5e的土门剖面末次间冰期5e层段(TMS5e)由16层风成砂、11层湖积黄土和5层湖相构成,记录了14.5个风成砂与湖相或和湖积黄土构成的沉积旋回与元素旋回。分析结果显示,该层段8种主量元素的含量高低依次为:SiO₂ >Al₂O₃ >CaO >TOFE(FeO+Fe₂O₃) >K₂O >MgO >Na₂O >TiO₂,平均值依次为64.11%、11.31%、5.15%、4.08%、2.37%、2.26%、2.01%、0.41%。这些主量元素在TMS5e层段的垂直方向上呈两组镜像对称变化:一组为SiO₂,其含量在风成砂层位显峰态,而在湖相和湖积黄土层位显谷态;另一组为Al₂O₃、TOFE、CaO、MgO、Na₂O、K₂O、TiO₂,它们在风成砂层位呈谷态,在湖相和湖积黄土层位显谷态。土门剖面TMS5e层段的主元素氧化物指示的MIS5e腾格里沙漠南缘的气候是不稳定的,经历了14.5次暖湿与冷干交替的气候波动,且可划分为TMS5e5(139~129.30 ka BP)、TMS5e4(129.30~124 ka BP)、TMS5e3(124~119.50 ka BP)、TMS5e2(119.5~116.5 ka BP)和TMS5e1(116.5~113.70 ka BP)等5个亚段,其在时代上与末次间冰期5eGRIP冰芯δ¹⁸O记录的5个阶段具有遥相关关系。该研究深化了对我国西北季风边缘区MIS5e古气候状况的了解,也为国际上仍有争议的"MIS5e气候是不稳定"的理论观点提供了有力的地质证据。     

150kaBP以来巴丹吉林沙漠东南区域地层序列的新研究

巴丹吉林沙漠东南部边缘查格勒布鲁剖面中更新统/上更新统下部、上更新统下部/上更新统上部和上更新统上部/全新统的地质界线依次发生在59AGS/60L、39FD/40G和9L/10FD之沉积界面上。其时限依次大致为150kaBP、75kaBP和10kaBP,该剖面记录了150kaBP以来25个旋回的沙漠与湖相等沉积交替变更的历史过程。通过该剖面粒度和SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、FeO在地层中的分布特征、软体动物化石指示的古生态等综合研究表明,所述这些沉积旋回是自那时以来,在北半球冰期间冰期气候波动影响下,冬夏古季风往复更迭所导致的非季风沙区沙漠期与间沙漠期多次正逆交替演变的结果。     

MIS3晚期查格勒布鲁剖面微量元素揭示的千年尺度气候变化

通过对巴丹吉林查格勒布鲁剖面时代上属MIS3晚期的地层层位(CGS3a层段)中14种微量元素的分析发现:除Co、Ba含量呈相反变化外,P、V、Cr、Mn、Ni、Zn、Pb、Y、Zr、Nb、Cu和As含量在风成沙丘砂中基本上表现为谷值,而在不同层位沙丘砂上覆的湖相中则相对为峰,构成与沉积旋回相应的元素变化旋回。元素在沙丘砂中呈现的谷值,主要揭示了干冷气候条件下东亚冬季风的侵蚀、搬运和堆积作用;在湖相中的相对富集,则与东亚夏季风盛行时暖湿气候背景下该地所处的特殊洼地地貌位置有关。元素旋回实际上代表的是东亚冬夏季风的气候变化旋回。分析结果显示:MIS3晚期剖面所在地至少经历了5次冬夏季风交替变化的气候旋回,反映了该时期我国沙漠地区的千年尺度气候变化。     

辽南地区晚第三纪红色风化壳及更新世高海面问题探讨

以辽南地区石槽剖面与城山头剖面的红色风化壳为研究对象,利用X射线荧光光谱仪,对风化壳剖面样品进行分析。结果表明：剖面中各采样点样品的主要化学元素含量自剖面底部到顶部无规律性变化,显示了主要化学元素在风化过程中的地球化学行为较为一致,符合风化壳沉积类型特征;剖面的主要化学成分为SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃,结合各采样点样品的主要化学元素含量及SiO₂/Al₂O₃及SiO₂/R₂O₃系数,可以认为这套红色风化壳应是在高温高湿的环境条件下风化作用的产物。通过与山东庙岛群岛风化壳的对比及风化壳厚度的计算,可以认为该套风化壳的形成时代应在上新世或更早。依据风化壳在滨海地区的残存高度可以推断,自第三纪晚期以来辽南地区最高海平面高度未超过今天的海平面高度。     

萨拉乌苏河流域末次间冰期 古土壤化学风化与古气候

内蒙萨拉乌苏河流域米浪沟湾剖面末次间冰期发育5 层古土壤。对这5 层古土壤的形 态特征、粒度、扫描电镜及化学风化等分析结果表明: (1) 这些古土壤具有与华北现代褐土相 似的形态特征; (2) 粘化率中部高和石英颗粒表面硅质溶蚀-沉淀现象表明古土壤层中发生过 风化成壤作用; (3) 用K₂O/Na₂O、Al₂O₃/Na₂O、MnO/Al₂O₃、CIA 及A-CN-K 图解与华北现代 褐土作对比分析, 发现它们的化学风化特征极为相似; (4) 用气温及降水量与CIA 值的回归 关系方程, 得出5 层古土壤发育时期的水热状况确与华北现代的暖温带半湿润季风性气候大 致相同或更显暖湿。形态特征、粒度、石英颗粒表面特征和化学风化特征等多个方面具备了 与现代华北褐土类似的化学风化成壤特征, 证明这些古土壤是在与华北相似的暖温带半湿润 季风性气候条件下形成的。     

汉江上游谷地与渭河谷地黄土化学风化程度比较

比较汉江上游谷地及渭河谷地典型黄土剖面的元素组成、化学风化强度及常量元素迁移特征,揭示秦岭南北两侧黄土-古土壤剖面的成壤强度及其所指示的环境演变特征,两者差异及共性如下：① 两剖面化学组成均以SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃为主,元素组成均一且高度混合,与上部陆地壳（UCC） 的化学成分十分接近,该些证据均指示两区域黄土是来源广泛并经过充分混合的风尘堆积产物。② 据CIA 值可判定MTS 及YHC 剖面均经历了中等风化作用,比较两剖面CIW值、A-CN-K三角图投点特征及元素迁移率知,汉江上游谷地的黄土-古土壤序列经历的化学风化作用更强,Ca 及Na 元素的丢失率更高,Al、Na、Mg、Si 等常量元素的迁出率更大。③ 依据Fe、Na迁移率的全剖面变化曲线知,汉江上游谷地与渭河谷地自全新世以来经历了相同的气候演变阶段,均记录了6000-5000a BP的干冷气候事件。     

汉江上游黄土常量元素地球化学特征及区域对比

本文对汉江上游黄土的常量元素含量及相关地球化学参数CIA、Na/K、淋溶系数、退碱系数、残积系数等进行了系统分析。结果显示：① 汉江黄土的主要化学成分为SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃,三者含量总和达767.3 g/kg;常量元素含量大小排序为SiO₂>Al₂O₃>Fe₂O₃>K₂O>MgO>Na₂O>CaO。风化成壤过程中Na、Ca、Mg、Si发生不同程度的迁移淋溶,而Fe、Al、K相对富集。② 其风化成壤强度呈现从马兰黄土L₁→过渡性黄土L_t→古土壤S₀逐渐升高、全新世黄土L₀又降低的规律,记录了该区域气候经历了末次冰期（55.0-15.0 ka BP）冷干、早全新世（15.0-8.5 ka BP）增温增湿、中全新世（8.5-3.1 ka BP）达到最暖湿,晚全新世（3.1-0.0 ka BP）降温变干的演变过程。③ 汉江黄土与洛川、巫山、下蜀黄土的元素组合特征高度一致,不同地区常量元素（CaO除外）含量十分接近且UCC标准化值变幅均小于0.25,这暗示了它们风化之初具有相似的风成沉积基础;但不同区域黄土的化学风化强度差异明显,大致呈现洛川黄土<汉江黄土<巫山黄土<下蜀黄土的趋势,与中国现代季风气候的空间变化规律相吻合,即不同地区黄土风化程度差异主要是东亚季风变化影响的结果。     

Simulating the effect of wind erosion on aeolian desertification process of Horqin sandy land and its significance on material cycle:a wind tunnel study

Samples from the Horqin sandy land were exposed to a series of wind velocities,and sink particles were collected at the end of the diffusion section of a wind tunnel.Grain sizes of collected samples show great variation because of the granularity difference of the surface samples.The original samples show lower average content of SiO₂ and higher average content of Al ₂O₃,Fe₂O₃,MgO,CaO,Na₂O,and K₂O than collected samples.Compared with other dust source areas in China,the Horqin sandy land had higher content of Zr,Ba,SiO₂,Al₂O₃ and K₂O.Compared with the average upper continental crust(UCC)composition,surface samples were rich in the content of Y,Zr,Nb,Ba,La,Nd.Geochemistry characteristics of fine grain components of the Horqin sandy land differ from those from other dust source regions,because fine-grained particles in the Horqin sandy land were mostly derived from various local deposits formed in its unique depositional environments influenced by several tectonic activities.     

关中地区全新世大暖期的土壤与气候变迁

资料表明,关中地区全新世大暖期土壤中的CaCO₃受到了明显淋溶,部分土壤的CaCO₃淀积层脱离了粘化层,发育了淋溶性土壤所特有的风化淋滤母质层;该层土壤发生了明显的化学粘化作用,并有Fe₂O₃和 Al₂O₃形成以及亚热带土壤所具有的淀积型红色光性粘土胶膜发育;粘土胶膜含量明显大于淋溶褐土而与黄棕壤接近。由此得出,全新世中期成壤作用比现今显著强,土壤应为发育弱的黄棕壤,当时气候比今明显暖湿;在全新世中期,来自东南的夏季降水气团能够较频繁地到达该区,秦岭已失去温带与亚热带气候分界线的作用,其南北两侧均为亚热带气候。     

闽东南沿海老红砂的地球化学特征

闽东南沿海老红砂的地球化学分析表明,B、Ga、Sr、Ba、K、Cr、Ni和V等微量元素含量及B/Ga和Sr/Ba比值指示老红砂应为陆相沉积,其磷酸钙组分和古盐度亦指示为陆相。老红砂的化学全量组合特征与花岗岩风化壳相似,但SiO₂含量较花岗岩风化壳大,而Al₂O₃的含量明显少于花岗岩风化壳。从老红砂垂直剖面变化看,其硅铝铁率一般从上往下增加,分解系数(Fe₂O₃/MgO)一般从上往下减少。     

萨拉乌苏河流域MGS1层段粒度与CaCO3记录的全新世千年尺度的气候变化

 毛乌素沙漠东南缘萨拉乌苏河流域米浪沟湾剖面MGS1层段含有11个由古沙丘砂与河湖相或古土壤构成的沉积旋回。通过对该层段粒度和CaCO3的分析,发现其河湖沼相和古土壤的平均粒径、分选系数、偏度和峰态的值明显高于古沙丘砂;CaCO3含量在古沙丘砂及其上覆的河湖相和古土壤中依次变化于0.07%~0.32%（平均值为0.16%）、0.05%~1.50%（0.27%）和0.06%~1.42%（0.64%）,并与平均粒径呈显著相关（相关系数0.8）;构成与沉积旋回波动韵律相同的11个峰谷交替的粒度和CaCO3旋回,指示了全新世气候冷、暖的变化过程和东亚冬夏季风千年尺度交替变化的气候旋回。这些旋回中的冬季风主导时期可与北大西洋8 200、5 000、4 000、2 700、1 400 a BP等寒冷事件进行对比,和中国若干地点的气候波动具有良好对应关系,可能表明全新世东亚季风在全球大气、海洋、陆地和全球冰量变化的共同作用下,表现为干冷冬季风和暖湿夏季风的相互交替的千年尺度的气候变化特征。     

乌兰布和沙漠的土壤地球化学特征

土壤地球化学是研究成土风化壳和土壤的化学组成、元素迁移、分异及形成的过程。通过对表层岩石、土壤、天然水、有机体中元素的富集和分散的自然规律的分析,能更深刻地揭露植被、土壤及潜水元素之间的内在联系,对了解古地理土壤形成环境,土壤肥力发展方向,确立环境本底值有十分重要的意义。     

察尔汗盐湖线形沙丘沙物质来源及输移路径

采用地球化学元素方法,探讨了察尔汗盐湖北岸线形沙丘的沙物质来源,并对区域物质输移路径进行了讨论。结果表明：戈壁、雅丹廊道流沙和线形沙丘的常量元素均以SiO₂、Al₂O₃和CaO为主,微量元素均以Cl、Ba、Sr和Co含量较高;线形沙丘与戈壁表层沉积物的常量与微量元素的UCC标准化值分布模式均较一致,且与距盐湖较近的雅丹廊道流沙也存在一定程度的相似性;沉积物的化学风化程度较弱,均处于早期的脱Na、Ca阶段,且在A-CN-K三角图中均位于大陆风化趋势线的反向延长线上,可能代表河流溶质的风化趋势。因此,戈壁表层沉积物和雅丹廊道流沙在线形沙丘形成过程中均可提供沙物质来源,且前者提供的沙物质应该更多。柴达木盆地可能为其下风向黄土的物质源区之一,但是提供的粉尘颗粒有限。     

柴达木盆地西北部长垄状雅丹沉积物地球化学元素组成及指示意义

雅丹沉积物蕴含丰富的区域环境变化和物源演变信息。以柴达木盆地西北部的长垄状雅丹为研究对象,通过对地球化学元素的研究,探讨沉积物的化学风化特征及其对物质输移的指示意义。结果表明：（1）雅丹沉积物的常量元素以SiO₂、CaO、Al₂O₃、MgO和Na₂O为主,微量元素Cl、Sr、Ba和Zr含量较高。相较于上陆壳平均化学元素组成,雅丹沉积物常量元素CaO和MgO富集程度较高,微量元素中Cl和As富集程度较高。（2）雅丹沉积物的CIA值平均为39.03,且在A-CN-K三角图上准平行于A-CN连线,主体在斜长石与钾长石连线的下方,因此雅丹沉积物的化学风化程度较低,处于初期的脱Na、Ca阶段。（3）特征元素比值表明雅丹体内赋存的大量细颗粒物质为廊道流沙的源区。细颗粒物质经过外营力的风化、剥蚀等过程而出露,在雅丹廊道内堆积并向下风向输移,遇阻堆积而形成沙丘。雅丹是否为下风向黄土的物源区,尚需进一步验证。     

哈尔滨黄土的粒度与地球化学特征及其对粉尘物源的指示

哈尔滨黄土位于欧亚黄土带的最东端，对它的风尘物源研究是深层次理解风尘堆积与区域构造-地貌-气候变化耦合关系的关键。然而，对哈尔滨黄土地球化学组成的研究尚未开展，对其性质还存在认识上的不统一。为此，我们研究了哈尔滨天恒山剖面L₁黄土层的粒度和地球化学组成，并对其化学风化和物源等展开讨论。为了示踪哈尔滨黄土的物源，我们还对东北沙地（浑善达克沙地、科尔沁沙地、呼伦贝尔沙地和松嫩沙地）进行了表土采样和地球化学分析。结果表明：哈尔滨黄土不含细砂组分（125~250 μm），含有极细砂组分（63~125 μm，4.8%~10.5%），粉砂（4~63 μm）和黏土组分（<4 μm）占绝对优势，分别占73%~82%和12%~18%；粒度模式为三峰态分布（众数分别为36~40、8~10 μm和0.8 μm），与黄土高原典型黄土的粒度分布模式一致，但明显粗于黄土高原中部黄土。哈尔滨黄土经历了初级的化学风化过程，具有较低的成熟度和再循环历史。单靠地球化学方法不能很好地确定哈尔滨黄土的物源，但整合的方法（包括粒度、元素和同位素组成、MDS和PCA统计方法以及自然地理要素等）很好确定了哈尔滨黄土有一个混合源，松嫩沙地松花江水系沉积物为哈尔滨黄土提供了主要的粉尘贡献，浑善达克沙地和科尔沁沙地为哈尔滨黄土提供了部分细颗粒粉尘。     

伊犁盆地黄土分布与组成特征

在研究伊犁盆地黄土分布特征的基础上,分析了伊犁黄土的粒度、矿物和地球化学组成特征。粒度分析表明伊犁黄土以粉砂为主,含有一定量的细砂,粒径比黄土高原粗,分选性比黄土高原黄土差。在矿物组成上以石英、长石和碳酸盐类矿物为主,含一定量的绿泥石和云母。地球化学元素分析表明伊犁黄土以SiO₂、Al₂O₃、CaO为主,比黄土高原黄土富Na₂O和CaO,反映伊犁盆地黄土形成于较干冷、化学风化弱的环境。