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。     

柴达木盆地表土与大气降尘粒度Weibull组成及其环境意义

柴达木盆地北部现代地表不同沉积环境沉积物粒度分析结果显示,多数盆地地表沉积物质呈Weibull三峰分布,具有超细粒、细粒、粗粒3个组分,个别样品包含沙粒组分,绝大多数的样品匮乏细粒-超细粒组分,以高含量分选性较好的粗粒组分和低含量分选性差的细粒-超细粒组分为总体特征。现代沙尘暴天气降尘粒度分布模式较为单一,以高含量窄峰态的粗粒组分为显著特征。依据含量最高主峰所在Weibull粒度组分,本研究将全部粒度分布分为3种类型:以高含量细粒组分主导的F型、以高含量粗粒组分主导的C型和以高含量沙粒组分主导的S型。比较沙尘暴降尘、季节降尘和年降尘粒度分布模式的结果表明,研究区全年和季节大气降尘主要由沙尘暴天气降尘贡献,在细粒和超细粒组分上,同时混合有尘暴释放和正常天气条件下大气本底粉尘沉降两种来源的风尘成分。分析冬季研究区湖泊（苏干湖）冰层粉尘粒度分布模式发现,细粒组分含量显著偏高,可达70.6%,明显有别于其他沉积环境粒度组成,对比年降尘细粒-超细粒组分成因我们初步认为,细粒组分可用于指示冬季风盛行季节近地面大范围风场搬运风尘物质的状况。     

中国东部沙区表层沉积物粒度特征

通过分析中国东部沙区表层沉积物粒度特征及其与风力、植被覆盖的相关性,探讨了东部沙区现代风沙沉积环境及其区域差异性。结果显示:东部沙区各沙漠/沙地粒径级配相对一致,均以细沙、中沙为主,粒度分布整体呈单峰形态,中等分选,粒度分布和分选性均与西部沙区有较大不同。风力和植被覆盖状况的差异决定了各沙地所处的风沙环境性质和风沙活动强度不同,导致东部沙区表层沉积物粒度特征存在明显的区域差异性。其中,库布齐沙漠粒度特征与该区风蚀、搬运、堆积过程频繁交替的风沙活动方式密切关联;呼伦贝尔沙地粒度特征反映了风蚀主导的风沙环境;科尔沁沙地、浑善达克沙地,毛乌素沙地粒度特征和风沙活动方式相对复杂,与这3个沙地内部风蚀主导区和沙尘沉降主导区镶嵌分布的格局有关。东部沙区表层沉积物平均粒径和分选系数均与沙地年均风速和植被总盖度双因素之间具有显著的非线性相关性。     

艾比湖流域抛物线沙丘表层沉积物粒度特征

对艾比湖流域抛物线沙丘表层沉积物样品的实验分析结果表明：沙丘表层沉积物粒径分布在0.4~2116.5 μm。沙丘表层沉积物主要成分为沙,且含有一定量的细砾和黏土成分;平均粒径从两翼间地至丘顶逐渐变粗,丘顶至背风坡脚逐渐变细;沉积物分选性整体较差,平均粒径愈小,分选性愈好;粒径频率曲线为正偏、基本对称、负偏和极负偏混合存在。沙丘表层沉积物的平均粒径与分选系数存在不显著的负相关性,与峰态呈现显著负相关,分选系数与峰态呈现显著正相关性。沙丘不同地貌部位沉积物的粒级、平均粒径、分选系数呈现出有规律的变化,系风沙流、沙丘形态、植被和沉积物综合作用的结果。艾比湖流流域内抛物线沙丘的物质来源为两个或两个以上的沉积物混合形成的多源供应物。     

东北印度洋大气粉尘现代沉积过程分析

海洋大气粉尘是海气相互作用的桥梁。由于现代大气粉尘沉积在时空尺度上具有广泛性和可观察性,使其成为研究海洋海气相互作用的重要基础和手段。而位于世界屋脊青藏高原南翼的东北印度洋,是全球海洋生产力最强和生物多样性最丰富的海域之一,然而,关于海洋现代粉尘的研究还未见相关的报道。文章通过对东北印度洋2020年9―11月的大气粉尘进行走航收集,分析大气粉尘样品沉积通量,利用空气粒子模型模拟粉尘传播途径,对粉尘石英颗粒进行扫描电镜及能谱分析;再结合全球遥感数据,首次对东北印度洋大气粉尘沉积的现代过程进行探讨。研究发现,东北印度洋大气粉尘沉积通量变化在221~1 221 mg/cm²/d之间,研究期内粉尘日沉积通量最高值出现在冬季风盛行的11月中旬,而最低值则在夏季风控制的9月下旬,前者通量约是后者6倍;粉尘沉积通量变化主要受粉尘源区距离的影响,而粉尘粒径大小和风力强度有关。空气粒子模拟结果显示,粉尘的传播过程受大气环流系统的季节性和区域性控制,结合大气气溶胶数据可进一步探讨粉尘的源汇过程。此外,现代粉尘石英颗粒表面结构具有明显的风成环境沉积特征,石英颗粒磨圆度较好,具有蛇曲脊或“U”型坑,明显区别于水成环境下石英颗粒磨圆度差,具有贝壳状断口及“V”型坑等特征,可作为在沉积物中区分不同搬运动力组分的依据。     

柴达木盆地察尔汗湖相沉积物的粒度分布模式及其环境意义

对柴达木盆地察尔汗地区ISL1A孔的湖相沉积物样品进行了粒度分布特征分析,研究表明：（1）样品的粒度特征呈三峰模式,部分高盐阶段样品缺失第三峰,为双峰模式;（2）2～10 μm部分以湖成组份为主;10～70 μm和70～650 μm部分以风成组份为主;（3）<2 μm的组份可能与湖泊的生物化学成因有关。上述各组份与气候变化密切相关,且各自代表的环境意义也不同：<2 μm和2～10 μm部分反映了湖泊淡化-咸化程度和水量变化过程。10～70 μm部分可能在一定程度上反映了东亚冬季风的强度;70～650 μm部分反映了尘暴天气的程度。环境指标的对比分析很好地验证了ISL1A孔样品粒度各个组份划分的准确性,并可反演92.9 ka以来该地区的古气候演化过程。     

戈壁沙砾质地表沉积物全粒径分布模式及其对分选作用的指示意义

戈壁地表沉积物组分呈多峰态分布的特征,研究其全粒径分布模式是认识戈壁成因及形成过程的基础。目前粒度分布模式(对数正态分布、Weibull分布等)难以正确表达呈多峰态的沉积物粒度分布特征,本文利用单调递减函数P(d_i)=Cd_i^-μexp(-d_i/Dc),对戈壁地表沉积物粒度的全粒径分布模式进行解析。结果表明:(1)该函数能够反映出戈壁地表沉积物组分的全粒径分布特征,拟合优度R^2>0.99,参数C值范围为52.64～166.75,μ为-0.083～0.108,Dc为0.103～2.336;(2)在分选作用下,以富沙组分为主的戈壁地表,跃移组分含量高,μ值、Dc值偏小,以富砾组分为主的戈壁地表,蠕移及风蚀残余组分含量高,μ值、Dc值偏大;(3)全粒径分布模式参数值可以揭示洪积扇戈壁的分选沉积特征,为解析戈壁地表的成因以及风蚀风积作用提供新的指标参数。     

新疆阿尔泰山不同泥炭地记录的全新世大气粉尘信息及其影响因素

本文以中国西北阿尔泰山铁力沙汗和哈拉萨孜泥炭地为研究对象,结合AMS14C年代框架,高分辨率测定两处泥炭地柱芯中的微量元素和常量元素,分析中国西北高山区泥炭记录的全新世大气粉尘历史沉降过程及其影响因素。研究发现：铁力沙汗和哈拉萨孜记录的全新世大气粉尘通量分别为22.74～76.92 g/(m2·a)和18.60～198.38g/(m2·a)。与铁力沙汗相比,哈拉萨孜泥炭中矿物元素主要来源于大气沉降,表现为早全新世和早-中全新世时期粉尘通量较高,中全新世后粉尘通量较低,更能代表区域粉尘活动历史变化。阿尔泰地区泥炭记录的全新世粉尘通量高于季风区,且在中全新世后通量下降的特征,与季风区泥炭记录的高粉尘通量的结论相反。粉尘来源和气候环境是导致不同区域粉尘通量变化存在差异的主要原因。中国西北干旱区粉尘源区的湿度和温度通过影响植被覆盖状况,对区域大气沉降过程产生影响,但局地环境和冻土变化差异,也会导致区域内不同载体记录的大气粉尘信息存在明显差异。本研究对更全面更准确地认识区域大气环境变化过程及其主要影响因素,具有科学意义。     

普里兹湾陆架表层沉积物粒度特征及其环境指示意义

基于对普里兹湾陆架表层沉积物粒度分析,结合海区动力环境特点,初步探讨了考察区类型、组成及冰海沉积作用特点。研究区表层沉积物大体可分为:砾(G)、泥质砂质砾(ms G)、砾质泥(g M)、砾质泥质砂(gm S)、含砾泥((g)M)、含砾泥质砂((g)m S)、砂(S)、砂质粉砂(s Z)和粉砂(Z)九种类型。依据沉积物粒度特征与地形变化,可将研究区划分为东部含砾泥质区和西部含砾砂质区。在东部含砾泥质区,包括四夫人浅滩、Svenner水道区、普里兹水道区和埃默里海盆区,沉积作用主要受海流影响,冰筏碎屑的影响有限,沉积物总体较细,粘土和细粉砂含量较高,粗粉砂和砂含量较低。在西部含砾砂质区,包括弗拉姆浅滩和埃默里冰架前缘,沉积作用受冰山、埃默里冰架和海流的共同影响,沉积物中粘土含量较低,砂和砾石含量较高,但也有个别站位可能受冰间湖的影响,沉积物粒度偏细。     

杭州湾南岸互花米草生物海岸表层沉积物粒度分析

互花米草盐沼可显著改变潮滩的水动力条件、沉积特征和地貌演化过程。分析杭州湾南岸互花米草滩内外表层沉积物的粒度特征,互花米草生物海岸沉积物包括粘土质粉砂、粉砂、粉砂质砂和砂质粉砂4类,由东向西各断面草滩内、外沉积物中值粒径逐渐变粗,分选性变好;从低潮滩向高潮滩沉积物的中值粒径Φ值增大,分选性变差。互花米草滩外边界处形成沉积物中值粒径及分选系数的突变点。杭州湾南岸生物海岸表层沉积物以跃移质为主,悬移质次之,推移质最少;由海向岸悬移质、跃移质和推移质均有变细趋势。     

Particle Size Analysis of Aeolian Dust Derived from Duststorm and Non-duststorm

据搬运风力大小和源区差别将大气降尘分为尘暴降尘和非尘暴降尘。选择典型尘暴和非尘暴天气搜集两类降尘,并对其进行粒度测定。结果表明:两类降尘物除外观色泽不同外,粒度特征差别明显。总体上看粒径为5-6准和> 8准的颗粒物是大气降尘的较稳定组分。尘暴降尘粒度比非尘暴降尘偏粗,分选更差。典型非尘暴降尘粒度频率曲线呈近似正态分布。尘暴降尘呈现双峰态粒度分布特征,其原因是远近距离共同搬运和强烈气流对粗细颗粒的混合搬运共同作用。现代尘暴和非尘暴降尘粒度分布曲线与黄土—古土壤的十分相似,说明现代降尘是地质时代风尘活动的继续,现代风积作用仍在进行。但现代尘暴和非尘暴降尘与黄土—古土壤的粒度参数存在差异,表明降尘堆积物受到环境改造作用的影响,黄土化过程使降尘堆积物丧失一部分风成特征。     

库姆塔格沙漠北部三垄沙地区风成沉积物粒度特征

对位于库姆塔格沙漠北部的三垄沙地区,迄今尚未开展详细的风沙地貌研究。对该区域地表沉积物样品进行粒度分析,旨在探讨不同区域、不同沙丘类型以及沙丘不同地貌部位的沉积物特征差异。结果表明:三垄沙地区地表沉积物以中沙和细沙为主,二者平均含量之和为63.20%,平均粒径为0.95~1.89Φ,分选系数为0.55~1.55,粗于库姆塔格沙漠和塔克拉玛干沙漠,与世界其他沙海沙物质相比属于偏粗粒径。三垄沙地区的主要沙丘类型为新月形沙丘或沙丘链,其北部发育有线形沙丘;这两种沙丘表层沉积物平均粒径均属于中沙范围,且从沙丘底部到丘顶平均粒径变大、分选变好,最粗的沙粒出现在沙丘顶部,平均粒径分别为1.64Φ和0.71Φ,不同于其他地区沙丘顶部沉积物最细的分布模式。从概率累积曲线来看,流动沙丘多为二段或三段式,风成沙砾浪和剥蚀残丘多为三段或四段式,表明后者经历的分选过程较短。本区地表沉积物的平均粒径沿主导风向有变小的趋势,其中,新月形沙丘和线形沙丘的这一特征最为明显。     

干旱区油蒿种群结构和分布格局分析

对宁夏中卫市沙坡头、甘肃古浪县鸣沙咀和民勤县扎子沟这3个干旱区天然油蒿分布区的油蒿种群结构和空间分布格局进行了研究,其中根据大小结构图和存活曲线分析油蒿种群动态,用平均拥挤度m*、丛生指数(I)、聚块性指标(m*/m)、Cassie指标(CA)、扩散系数C、负二项分布中的K指标来判断格局类型并且根据双项轨迹方差法来分析格局规模。结果表明,沙坡头和扎子沟油蒿种群处于稳定阶段,鸣沙咀固定沙地和半固定沙地的油蒿种群处于增长阶段;各油蒿种群的分布格局类型为聚集分布,但是各样地聚集度大小存在着差异,具体表现为:鸣沙咀半固定沙地鸣沙咀固定沙地沙坡头样地扎子沟样地;对各样地种群格局规模的分析表明格局规模存在差异。     

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。     

新疆巴里坤鸣沙山风成沉积物粒度特征

对新疆巴里坤鸣沙山风成沉积物粒度进行了分析,并对其特征进行了探讨。结果表明：巴里坤鸣沙山风成沉积物以中沙为主,分选较好,偏度值接近0,峰态很窄。概率累积曲线揭示风成沉积物碎屑颗粒的主要搬运方式为跃移,所占比例为40%~95%。沿沙脊-山坡-山脚的方向,平均粒径逐渐变大,分选性变差,蠕移组分含量增加。粒度具有分形特征,分维值平均为0.94,与常见碎屑物质相比,处于较低的水平。分维值与标准偏差显著相关,说明分选程度会对分形特征产生影响。     

中国沙漠粒度分析研究综述

粒度分析是沉积物研究的主要内容,在辨识物源背景、指代沉积环境、推断气候变化等方面具有重要意义。近60年来,随着中国沙漠科学的不断发展,粒度分析在揭示中国主要沙漠的粒度特征、各类沙丘的粒度特征、沙漠化防治和古环境重建等方面得到了广泛运用,并取得了大量研究成果。与此同时,中国沙漠粒度研究也存在试验方法和参数指代意义不够明晰、沉积环境的系统耦合模型缺乏、沉积物研究的时空延展不足等问题。在今后的研究中,应进一步拓展研究的时空范围、明确参数指代意义、构建系统耦合模型,并与其他沉积物指标相结合,实现多角度多尺度多维度的沙漠粒度分析研究,使粒度分析在中国沙漠研究中发挥更加重要的作用。     

曹振, 胡克, 张永光, 介冬梅, 赵亮

 通过对地表沉积物的粒度分析,研究了科尔沁沙地四种主要土地类型地表沉积物的粒度分布特征;结合该地区多年气候状况,对不同土地类型的可风蚀性进行了定量研究;分析了不同土地类型的潜在可风蚀性。同时,对玉米地、谷子地等七种农作物种植地的表土做了粒度分析,认为不同农作物对地表可风蚀性的影响较小。     

西藏安多剖面沉积物粒度特征及环境意义

对西藏安多剖面的3个层位沉积物与两个现代流动沙丘表层沉积物粒度组成、传统粒度参数及体积分维值进行了对比分析,探讨其粒度特征以及环境指示意义。结果表明：安多剖面的3层代表了3个不同的气候阶段,第一层（0～172 cm）沉积动力为风,其中在0.44～1.08 m深度处是一次风力加强的阶段,第二层（172～224 cm）、第三层（224～232 cm）均在6 Φ附近出现次峰,悬浮组分明显增加,推断为远距离输送的粉砂级颗粒沉降,表明这两个阶段风力有所减弱;安多剖面颗粒比研究区现代流动沙丘颗粒细,表明剖面可能为固定或半固定沙丘沉积;本研究区样品的体积分维值在0.215～1.77,虽然没有实际的物理意义,但作为粒度参数指标,在指示环境变化上是有效的,并且与粘粒、粉砂含量呈现明显的正相关关系,与细砂呈现明显的负相关关系。     

Discriminating Bio-Induced and Detrital Sedimentary Processes from Particle Size Distribution of Carbonates and Non-Carbonates in Hard Water Lake Sediments

Particle size distribution (PSD) and carbonate content are two of the most frequently used parameters for describing lake sediments. This paper presents a method for rapidly measuring both these parameters using a laser particle-sizer, as well as an original way in which to separately interpret the PSD of the carbonate and non-carbonate fractions. Differential particle size analyses are produced by measuring the PSD of each sample twice. The first PSD is measured using the bulk sample. The second PSD is measured after the carbonate fraction has been completely dissolved by adding hydrochloric acid to the sample. As well as particle size analyses, laser particle-sizers automatically give obscuration values for the samples being analysed. By comparing the obscuration value for the bulk sample with the value for the de-carbonated fraction, the carbonate content of the sediment can be determined. In order to test the accuracy of the method, the results were compared with chemical analyses of carbonate content. This comparison showed that when applied to diatom-rich samples the method underestimates the carbonate content. This is due to the fact that the differential particle size method measures the volume concentrations of the carbonate and non-carbonate fractions, whereas chemical analysis measures the weight concentrations. As diatoms are hollow and have relatively low-densities, differential particle size analyses of diatom-rich samples overestimate the non-carbonate fraction. Despite this limitation, and bearing in mind that laser particle-sizer distributions are expressed in terms of volume percent for each size class and not weight percent, PSDs can provide useful data for interpreting sedimentary processes. One of the main advantages of this method is that it can be used to separate the PSDs of the carbonate (autochthonous) fraction and the non-carbonate (allochthonous) fraction from the PSD of the bulk sample. The value of such an approach was demonstrated by the analysis and interpretation of a 9 m-long core from Lake Bourget in France. An analysis of the bulk sample PSDs plotted as a function of depth showed the consistency of sedimentary processes over the last 7200 years. Amongst these processes, it was possible to identify two modes of clastic material deposition: river-borne fine sedimentation during major floods and gravity reworking of sandy sediment from the lakeshore.     

青藏铁路格尔木-拉萨段风成沙物源及其粒度特征

青藏铁路格尔木-拉萨段沿线地表松散沉积物广泛分布,为风沙活动的产生提供了丰富的物质来源。地表松散沉积物按成因分为现代风成沙,河流冲积物,古风成沙和洪积、湖积沉积物。粒度分析结果显示,格-拉段沿线风沙物质（沙丘沙、防沙体系积沙）样品（56个）平均粒径变化于1.29～3.25 Φ之间,均值2.36 Φ（0.19 mm）。平均粒径在2～3 Φ（0.25～0.125 mm）之间的样品占总数的78.57%。粒度组成以细沙为主（65.20%）,其次是中沙（20.53%）,0.5～0.1 mm范围重量百分比在49.44%～99.67%之间,平均为85.98%。在所有样品中,细沙和中沙合计在90%以上者占样品总数的55.36%。极细沙平均含量为7.99%,粗沙平均含量为5.50%。样品整体分选程度较好,标准偏差σ1在0.3～1.26之间,平均为0.58。偏度变化在-0.41到 0.36之间,样品中以正态分布为主,占53.57%;正偏者占12.50%;负偏者占19.64%;极负偏和极正偏各占7.14%。KG值变化于0.56～1.24,平均为1.00,为中等峰态。KG值在0.90～1.11之间者占71.43%。粒度分析表明,不同来源沙物质粒度特征有明显的差别,能很好地反映其形成过程和环境特征。