新疆伊犁黄土研究

新疆伊犁黄土-古土壤序列记录了更新世以来中亚伊犁地区自然环境的演化和变迁。总结了伊犁黄土粒度、磁化率、碳酸盐和孢粉等各指标的环境意义及其黄土和古土壤地球化学风化特征、形成环境和空间分布的差异性。结果发现:磁化率和色度由于受到多种因素不同程度的影响,对气候的指示意义较为复杂;孢粉组合和碳酸盐均指示研究区有些古土壤形成时期相对干旱,有些黄土堆积时期相对湿润;矿物和元素组成均表明伊犁盆地黄土形成于较干冷气候条件下;粒度对研究区气候的冷暖波动具有较好的指示意义。此外,古环境研究表明伊犁盆地黄土和古土壤风化分异作用不明显,古土壤形成时期地面环流较黄土形成时强,黄土-古土壤堆积存在空间差异性。     

尕海地区晚冰期以来沉积记录的气候环境演变

通过对尕海沉积物烧失量和碳酸盐含量以及岩性变化分析,重建了尕海地区晚冰期以来的气候环境演变。结果显示:烧失量及碳酸盐含量指标可以较好地反映晚冰期以来的气候变化,晚冰期的阿勒罗德暖期和新仙女木事件有较好的反映。全新世则可划分为早全新世的不稳定期,年代为11150-8240 cal.aBP,中全新世较为暖湿期,年代为8240-3200 cal.aBP,晚全新世干冷期,年代为3200 cal.aBP至今。并发现1550-1440 cal.aBP存在一暖湿事件。     

冲绳海槽中段沉积岩芯碳酸盐和烧失量的古环境意义

对冲绳海槽中段 3个沉积岩芯碳酸盐和烧失量的系统分析得知 ,岩芯沉积物的CaCO3含量一般 >1 0 % ,最高含量接近 30 % ,烧失量大都在 1 0 %～ 30 %之间变化 ,反映了该海区处于溶跃面之上钙质生物极为发育的生物地球化学环境。结合δ1 8O曲线所反映的气候环境变化 ,探讨了 1 2 0kaB .P .以来碳酸盐旋回的“大西洋型”演变特点 ,同时对该区沉积地层中的火山热液活动印记作了一定的探讨。     

湖光岩玛珥湖沉积物反映的全新世以来古环境演化

对广东湖光岩玛珥湖沉积物550℃烧失量(loss on ignition,LOI)和Ti、Al、Si、K元素强度分析表明,烧失量主要反映了流域生产力水平的变化,而Ti、A1、Si、K4种元素被证明主要来自于流域,反映了径流输入的变化.11 000～7 800 cal.aBP,湖光岩地区的气候温暖、湿润；7 800 ca...     

南京周家山下蜀黄土色度特征及其意义

对南京周家山下蜀黄土-古土壤的研究发现,色度参数与其他参数对应关系良好,如亮度(L*)值与有机质含量明显正相关;红度(a*)值与氧化铁含量也有着显著相关性。与西北黄土相比,下蜀黄土经历了较强的风化作用。在其他指标不能很好地记录气候变化和土壤发育的情况下,色度参数可以发展成为一种可靠且简便的古环境研究的潜在替代性指标。在周家山地区,L*值受到土壤中有机质含量的影响较大,碳酸盐由于发生了较强的淋溶而对L*值影响不大。a*值受土壤中Fe元素含量的直接影响,对环境变化的响应更为敏感。黄度(b*)值在本区域对气候响应程度有限。     

铜川地区早中全新世黄土沉积特征及其古气候意义

通过对铜川剖面黄土-古土壤沉积粒度的组成和变化特征及磁化率值进行分析,探讨了该地区11.4～1.5 kaBP期间的古气候变化特征。结果表明:(1)铜川剖面黄土-古土壤沉积以粉砂粒(4～63μm)为主,黏粒(4μm)次之,砂粒(63μm)含量最低。(2)粒度和磁化率值在不同地层单元呈规律性变化:粉砂粒和砂粒在黄土层中较高,古土壤层中较低;黏粒和磁化率值在黄土层中较低,古土壤层中较高。(3)粉砂粒、黏粒和磁化率值的变化情况较好地记录了铜川地区11.4～1.5 kaBP期间的气候变化特征,可以将该地区的气候变化划分为4个阶段:11.4～10.2 kaBP寒冷干燥期,10.2～9.1 kaBP略温偏干期,9.1～4.4 kaBP温暖湿润期,4.4～1.5 kaBP较冷干期。     

新疆伊犁可克达拉剖面晚全新世古土壤与环境北大核心CSCD

通过对新疆伊犁可克达拉晚全新世风沙沉积剖面古土壤特性进行研究,结合沉积物磁化率、TOC、黏粒及CaCO3等土壤发生学指标,发现古土壤发育于黄土母质,是荒漠草原植被下形成的具有弱黏化作用和弱钙积作用的淡灰钙土类型。不同时期风沙-古土壤沉积物的形成揭示了新疆伊犁河谷区3.7kaBP以来经历了多次气候干湿波动,共有6层不同发育程度的古土壤形成,后期形成的3层古土壤发育程度较前期的3层古土壤成熟;古土壤反映的古气候大致以2kaBP为时间界限分为前后两个阶段,前期气候相对干旱,后期气候相对湿润;近500年以来,风沙活动增强,气候又有逐渐变干的趋势。     

新疆伊犁可克达拉剖面晚全新世古土壤与环境

通过对新疆伊犁可克达拉晚全新世风沙沉积剖面古土壤特性进行研究,结合沉积物磁化率、TOC、黏粒及CaCO3等土壤发生学指标,发现古土壤发育于黄土母质,是荒漠草原植被下形成的具有弱黏化作用和弱钙积作用的淡灰钙土类型。不同时期风沙-古土壤沉积物的形成揭示了新疆伊犁河谷区3.7kaBP以来经历了多次气候干湿波动,共有6层不同发育程度的古土壤形成,后期形成的3层古土壤发育程度较前期的3层古土壤成熟;古土壤反映的古气候大致以2kaBP为时间界限分为前后两个阶段,前期气候相对干旱,后期气候相对湿润;近500年以来,风沙活动增强,气候又有逐渐变干的趋势。     

利用黄土中的碳同位素半定量地重建古温度

在相对稳定的气候阶段,土壤中的CO2与其中的碳酸盐之间处于同位素平衡状态,这意味着二者的碳同位素分馏值可作为地质温度计估算古温度。对中国洛川黄土剖面的10组黄土-古土壤序列L1-1-S8同时做了碳酸盐和有机质的碳同位素分析。由于这些地层单元可以与深海氧同位素记录的2-21阶段对比,其中L1-1-L2可与南极Vostok冰心的大气CO2浓度记录对比,由此通过相关分析确定了各地层形成时的平均大气CO2浓度及其δ^183C值,再根据Cerling模型,用有机质δ^13C值代替土壤呼吸CO2的δ^13C,算出土壤CO2的δ^13值。将该值与次生碳酸盐的δ^13C值代入Deines分馏方程可算出各地层单元的古温度。该温度代表了平均深度约30cm处的土壤温度,相当于当时的夏季大气温度。所有数据与黄土-古土壤地层学记录的气候变化吻合,定量地反映了近800ka来黄土高原古气候的变化。     

渭南黄土剖面中的稀土元素

对渭南黄土－古土壤序列中稀土元素含量和分布特征的研究结果表明：古土壤比黄土层的∑REE表现丰度高,这主要是古土壤中碳酸盐遭到强烈淋滤造成的相对富集。实际上,在成土过程中稀土元素本身有淋失。黄土层和古土壤层的稀土元素组合模式彼此相似,并且与黄河中游黄土也极相似,这反映了中国黄土的物质来自于相似的源区。黄土中稀土元素对古气候变化的响应主要表现在Ce的异常程度、各种稀土的组成和稀土总量的表现丰度上。因而,δCe、∑Ce/∑Y和∑REE也能从一个方面气候环境的变化。     

理县黄土地层与环境记录

理县黄土堆积厚度为7.30 m,可分为S0、S1古土壤层和L1黄土层。光释光结果显示,理县黄土沉积始于末次间冰期,约130 kaBP。磁化率、粒度、碳酸盐含量等经典气候替代指标分析表明,它们可以反映青藏高原东部气候环境变迁。环境记录显示,末次冰期间冰阶(即氧同位素3阶段)期间该区呈现出极端冷湿的气候环境。理县地区气候演化更接近于印度季风强度记录的变化,而与格陵兰冰心和深海氧同位素记录相似性稍差。     

烃源岩中有机黏粒复合体——天然的生烃母质

传统观点认为从烃源岩中分离出的干酪根是油气生成的母质,但它的处理方式破坏了有机质与矿物的原始赋存状态。为此,选取济阳坳陷埋深280～3 900m烃源岩,提取<2μm的有机黏粒复合体,研究其结构和生烃特征。有机黏粒复合体主要由蒙皂石和伊利石组成,TOC为2.62%～9.78%,经H2O2处理后TOC仍高达1.23%～4.63%,表明烃源岩中有机质主要富集在有机黏粒复合体中。有机黏粒复合体加热到250℃时,在XRD曲线上的衍射峰(d001)在1.3～1.4nm;加热至550℃时,衍射峰(d001)才移至1.0nm处;并且在DTA曲线上350℃附近的放热峰极其稳定,这些特征表明有机质进入到黏土矿物层间域。在PY-GC(热解—色谱)曲线上,烃源岩和有机黏粒复合体都在250～550℃释放C20—C30的有机组分,并在450℃释放量达到峰值。由此可见,烃源岩中的有机黏粒复合体,是烃源岩中有机质富集的主体,具有较好的稳定性,并释放出与原油特征相似的有机组分,表明它是具有巨大潜力的天然的生烃母质。     

湖泊自生碳酸盐含量环境记录

湖泊沉积物碳酸盐含量TCC的变化可反映环境或气候信息.TCC值的变化主要反映干旱和湿润的变化,而与气温变化对应关系不明显,TCC高值可能分别对应暖干、冷干和暖湿环境;这取决于气温和水分对TCC的综合影响程度.碳酸盐一般与细粒沉积物对应的关系可能只反映与搬运条件有关,而与水位高低无关;不同类型的碳酸盐矿物及其饱和指数可能影响TCC与干湿的对应关系;构造也可以影响TCC变化.对于一个钻孔岩芯不同层位而言,TCC的指示意义可能发生变化.     

黄土中铁的形态分布及其组合特征研究

通过对采自陕西各地马兰黄土上部样品中８种形态铁和全铁含量以及碳酸盐、有机质、ｐＨ等有关因素分析,发现黄土中不同形态铁的含量差异很大。其中铝硅酸盐矿物铁、晶形铁和无定形铁是黄土中铁的主要存在形态,三者的含量合计可占全铁量的９９．８％以上,其余代换态铁、松结有机铁、碳酸盐结合铁、氧化锰结合铁和紧结有机铁５者的含量合计不到全铁量的０．２％。黄土各形态铁的含量变化具有同步消长特征,而全铁含量是各形态铁含量的主要制约因素,在区域上黄土碳酸盐和全铁含量的极显著正相关关系主要与颗粒和矿物成分的变化有关,黄土有机质的积累过程不但有益于有机结合铁形成,同时亦有益于其他各形态铁以及全铁富集,而黄土的碱化作用过程不利于铁的形态分异。     

粒度端元揭示的芝罘剖面末次间冰期—末次冰期气候环境变化特征

山东半岛北部芝罘剖面末次间冰期—末次冰期(124.9～62.85kaBP)层段由砂黄土、黄土、古土壤叠覆堆积组成。为获取反映该地区气候变化的环境敏感粒组,应用端元分析模型对粒度数据进行反演,得出4个粒度端元。各端元在垂直方向上呈现出有规律的峰谷变化,结合平均粒径及测年结果,认为CEM1与CEM2主要反映了末次间冰期间冰阶夏季风强盛,气候暖湿,古土壤发育的沉积环境;CEM3反映了末次间冰期冰阶冬季风短暂增强,气候相对干冷,黄土发育的沉积环境;CEM4反映了末次冰期强冬季风主导下黄土堆积速率加快,成壤作用弱的沉积环境。各端元揭示的冷暖气候振荡,与朝那黄土磁化率指示的夏季风强弱、西峰黄土32μm粒组指示的冬季风强弱以及渤海底栖有孔虫记录的沿岸海侵/海退事件具有较高的同步性。     

黄土高原定西鲁家沟黄土剖面15 ka以来的环境演变

根据鲁家沟黄土剖面粒度、磁化率、有机质和碳酸盐含量等气候代用指标的变化和14C测年结果,分析和讨论了定西地区近15 cal.kaBP以来气候演化的过程。结果表明15 cal.kaBP以来的气候变化可划分为4个阶段:(1)末次冰期晚期(14900~11200 cal.aBP),气候较为寒冷干旱;(2)全新世早期(11200~7560 cal.aBP),气候开始转暖转湿,但整体上较为寒冷;(3)全新世中期(7560~3600 cal.aBP),气候温暖湿润,夏季风强盛;(4)全新世晚期(3600~1200 cal.aBP),气候变得干旱,夏季风强烈减退,风尘堆积旺盛,形成了现代黄土和表土层。该区末次冰期晚期以来的环境变化是不稳定的,气候存在频繁次级波动。1500~1200 cal.aBP的晚全新世期间,有机质含量出现峰值,表明气候总体向干旱化发展的同时,叠加了人类活动的影响。     

南日群岛东部海域岩芯沉积物有机碳含量和δ~(13)C_(TOC)值的变化特征及古气候环境意义

2008年在南日群岛东部海域用钻机采集长度为1 004 cm的岩芯样品,测试沉积物中总有机碳(TOC)含量、稳定碳同位素比值(δ13CTOC)、碳氮比值(C/N)、碳酸盐含量以及14C数据,分析其垂直剖面上的变化特征,阐明其沉积环境和古气候的指示意义.沉积物TOC含量变化范围为0.44%~0.74%,垂直剖面上总体显示出末次冰期和全新世中期TOC含量较高,全新世早期相对稳定,而全新世中后期TOC波动范围明显增大.C/N值在5.3~14.9之间变化,平均值为8.1;δ13CTOC值范围为-23.07‰~-21.04‰,表明沉积物中的有机质以海洋自生为主,同时混有部分陆源有机质.碳酸盐含量在3.3%~10.9%之间.TOC含量、C/N比值、δ13CTOC值在岩芯垂直剖面上具有很好的相关性.14C测年数据以及各要素测值在垂直剖面上的变化特征表明:自11 250 aBP以来该海域附近古气候有可能经历了以下4个演化阶段:①11 500~9 000 aBP期间气候寒冷、海平面下降,采样点可能为浅水区或潮间带;②9 000~8 000 aBP期间为升温期,气候由寒冷转向温暖;③8 000~4 300 aBP期间,为相对稳定的暖湿期,在后期气候出现小幅的波动;④4 300 aBP至今,气候进入明显的周期性波动期,暖湿和干冷气候多次交替变化;4 300~3 000 aBP期间为相对寒冷的时期;3 000~1 800 aBP期间为较稳定温暖期,1 800~1 000 aBP期间气温快速降低,标志着研究区进入一个新的寒冷阶段,但是自1 000 aBP以来,气候又再次出现转暖的趋势.     

南日群岛东部海域岩芯沉积物有机碳含量和δ13CTOC值的变化特征及古气候环境意义

2008年在南日群岛东部海域用钻机采集长度为1 004 cm的岩芯样品,测试沉积物中总有机碳（TOC）含量、稳定碳同位素比值（δ13CTOC）、碳氮比值（C/N）、碳酸盐含量以及14C数据,分析其垂直剖面上的变化特征,阐明其沉积环境和古气候的指示意义.沉积物TOC含量变化范围为0.44%～0.74%,垂直剖面上总体显示出末次冰期和全新世中期TOC含量较高,全新世早期相对稳定,而全新世中后期TOC波动范围明显增大.C/N值在5.3～14.9之间变化,平均值为8.1;δ13CTOC值范围为-23.07‰～-21.04‰,表明沉积物中的有机质以海洋自生为主,同时混有部分陆源有机质.碳酸盐含量在3.3%～10.9%之间.TOC含量、C/N比值、δ13CTOC值在岩芯垂直剖面上具有很好的相关性.14C测年数据以及各要素测值在垂直剖面上的变化特征表明：自11 250 aBP以来该海域附近古气候有可能经历了以下4个演化阶段：①11 500～9 000 aBP期间气候寒冷、海平面下降,采样点可能为浅水区或潮间带;②9 000～8 000 aBP期间为升温期,气候由寒冷转向温暖;③8 000～4 300 aBP期间,为相对稳定的暖湿期,在后期气候出现小幅的波动;④4 300 aBP至今,气候进入明显的周期性波动期,暖湿和干冷气候多次交替变化;4 300～3 000 aBP期间为相对寒冷的时期;3 000～1 800 aBP期间为较稳定温暖期,1 800～1 000 aBP期间气温快速降低,标志着研究区进入一个新的寒冷阶段,但是自1 000 aBP以来,气候又再次出现转暖的趋势.     

长江三峡巫山第四纪沉积物粒度分布特征

长江三峡巫山第四纪沉积物粒度结果表明：砂的含量极少,平均值为0．7％;粉砂最高,平均值为68．64％;黏粒次之,平均值为30．66％;风尘基本粒组10～50um含量较高,平均值为52．07％,推测其成因有一定的风成特性。剖面粒度分布曲线呈单峰形态,拖有细尾,与风成黄土类似,可能指示了沉积后经历了风化成壤作用。望天坪剖面粒度参数特征与北方风成黄土具一定相似性,初步判定其物源具风成成因,但其环境意义还有待进一步探讨。     

青海湖湖东沙地全新世风成沉积物磁化率特征及其环境意义

在亚洲季风控制区,黄土-古土壤序列中的磁化率能够很好地反映土壤成壤强度和区域沉积环境变化,但在风成砂-古土壤序列中磁化率的古气候意义仍有待研究。选取青海湖湖东沙地典型风成砂-古土壤序列,基于AMS14 C和光释光测年结果,结合土壤学中传统的土壤发育指标,对沉积物的磁化率特征及环境意义进行分析。研究表明在青海湖盆地风成砂-古土壤序列里,磁化率与成壤强度密切相关:(1)剖面磁化率总体表现为古土壤层最高、弱发育古土壤层次之和风成砂层最低的规律。相较低频磁化率χlf,频率磁化率χfd%能够更好、更细致地反映沉积环境的变化;(2)剖面中磁化率与成壤强度有关(正相关),因成壤作用对两剖面原始物源各粒级组分的改造程度不同,磁化率与黏粒和粉砂正相关;(3)基于剖面磁化率以及粒度特征的综合分析,将青海湖湖东沙地全新世以来气候环境划分为3个阶段:10kaBP以前气候冷干,成壤作用微弱;10~4kaBP气候暖湿,成壤作用显著;4kaBP至今,气候逐渐趋于冷干,成壤作用渐弱。