安徽郎溪县十字镇第四纪红土理化性质及其古环境意义

第四纪红土广泛分布于中国长江中下游地区,是反映中国南方第四纪古环境的重要载体。基于安徽郎溪县十字镇一处典型黄棕色土-网纹红土剖面的155个样品的粒度分析,并结合磁化率、色度和漫反射光谱数据,再结合前人年代地层学和磁性地层学的研究,将郎溪十字镇剖面与长江中下游地区广泛分布的下蜀黄土进行对比,旨在探索该剖面红土的物源。并且对上部黄棕色土和下部埋藏红土的风化程度进行比较,进而揭示从网纹红土到黄棕色土的转变反映出的古气候古环境变化信息。结果表明:1)样品均不含2 mm的砾石,砂质量分数较少,以"风尘基本粒组"(10~50μm)为优势粒级,其次为黏粒(2μm),粒度组成特征反映了明显的风成特性;粒度频率曲线和粒度参数对比分析表明,网纹红土平均粒径较上覆黄棕色土细,细粉砂(2~10μm)和黏粒(2μm)更加集中,说明网纹红土沉积后经历了更强的风化成土过程;2)磁化率、色度和漫反射光谱数据分析表明,网纹红土较上覆黄棕色土含有更多的赤铁矿和针铁矿。这是因为网纹红土形成于中国南方一个极端湿润期,高温高湿的还原环境导致强磁性的亚铁磁性矿物部分被溶解转化为弱磁性矿物(如赤铁矿和针铁矿);3)郎溪十字镇剖面磁化率值与黏粒(2μm)质量分数具有很好的可比性,呈明显负相关关系,说明郎溪十字镇剖面的磁化率值具有指示风化作用强度的意义。郎溪十字镇剖面从上部黄棕色土到下部网纹红土的各项理化指标都具有非常明显的变化,可能反映了中国南方一次重大的气候转型事件,可以被视为长江中、下游地区对中更新世全球性重大气候变化的响应。     

第四纪加积型红土与黄土的风成相似性探讨

粒度分析表明,第四纪加积型红土的粒度组成特征与黄土相似,其粒度组成以50 μm以下的粉沙和粘土组分为主,并且10～50 μm的风尘基本组分含量与黄土类似,该类型红土粒度组成存在明显的由北向南粘粒含量增加的空间变化规律;粒度组成的频率曲线研究表明,第四纪加积型红土主要呈现双峰和多峰的特征,表明其搬运营力的多元性,与西风区黄土类似;该类红土的稀土元素丰度以及Sr、Nd同位素组成也与北方风尘沉积相似.因此提出该类红土可称之为加积型红土,它与北方风成沉积存在风成相似性.     

网纹红土稀土元素地球化学特征的初步研究

稀土元素(REE)在揭示沉积环境,研究沉积物物源及成因方面具有重要的示踪意义。江西、湖南、浙江等地更新世加积型红土REE含量和分布特征的研究结果表明: ①除结核外,红土各类样品的REE总量变化于158.2～224.0 μg\5g-1之间。由大至小排序为:无网纹棕黄色土>无网纹均质红土>网纹红土。网纹层内白网纹REE含量高于红网纹。结核样品REE异常富集,是网纹红土母质的3～6倍,Ce富集为主要贡献者。②来自中亚热带地区不同红土沉积剖面的各类网纹红土样品,其稀土分布模式相似,与上地壳(UCC)稀土组成相近。比较研究发现,网纹红土母质与黄土高原黄土、镇江下蜀黄土、西峰第三纪红粘土的稀土配分模式非常一致,而与碳酸盐红土、花岗岩红土存在明显差异。这些特征暗示网纹红土母质与北方黄土红粘土间存在物源联系,网纹红土物质组成均匀,经历了高度混合,显示风成特性。③网纹红土稀土元素特征一方面继承了原始物质的特性,另一方面体现了南方湿热气候条件下,化学风化导致的再分馏特征。化学风化中,Eu未出现明显的再分馏,而Ce的再分馏显著。通常情况下,风化淋溶指数越小,Ce富集程度越高。然而,网纹化过程中Ce分馏特征显示出复杂性。     

中亚热带第四纪红粘土的粒度特征

中国南方第四纪红粘土的成因尚有洪积、冲积、风成、坡麓堆积风化等多种说法。中亚热带5个红土沉积剖面的粒度组成分析结果表明:(1)5个红土沉积剖面的粒度组成表现出较好的一致性,粉砂(4~63 μm)为优势粒组,其含量的平均值为48.12%~68.89%, 粘粒(<4 μm)含量平均值变化于23.83%~50.10%,砂(>63 μm)含量平均值<5%。推测中亚热带红土母质具风成特性,沉积后经历了较强的风化成壤过程。(2)粒度参数高度相关,频率曲线以双峰为主体,概率累积曲线表现为三段式和五段式,表明中亚热带各地红土的沉积环境较为一致,但分选具一定复杂性。(3)在剖面上,红土粒度分布随时间变化而变化,棕黄色层的平均粒径值较均质红土层和网纹红土层粗,粉砂含量较高。     

成都粘土与其下伏粘土粒度特征对比及古环境意义

成都粘土下伏地层为褐色粘土和网纹红土,揭示其沉积环境特征差异性对深入理解区域环境演变具有重要意义。通过对比分析三层粘土的粒度组成、粒径频率曲线、粒度参数和分形维数特征,探讨了三层粘土沉积环境的差异性。结果表明:(1)成都粘土及其下伏粘土均以粉砂(5～50μm)为主,相较北方黄土粘粒(5μm)含量偏高而Kd值偏低,且含较多100μm的粗颗粒。(2)三层粘土的粒度参数特征与典型风成黄土相似而明显区别于河湖相沉积物。(3)褐色粘土具有较高的粗粉砂(10～50μm)含量和较大的粒径分布偏度、峰度值,而平均粒径(φ值)和分形维数最小;成都粘土标准偏差为最大,峰度最小,而网纹红土的平均粒径和分形维数最大。(4)三层粘土的粒度分形维数均与粒度组成、平均粒径和峰度呈显著相关性,而仅有褐色粘土分形维数与标准偏差和偏度具有显著相关性。(5)风化成土作用会影响沉积物粒度组成、粒度参数和分形维数,成都粘土和网纹红土较褐色粘土经历了较强的风化成土作用,三层粘土按沉积时间先后古气候特征表现为暖湿-冷干-暖湿的变化趋势。     

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。     

新疆伊犁地区黄土与黄土状土粒度对比

对受西风控制的新疆伊犁地区的黄土和黄土粒土系统粒度分析资料表明,二者既有相近之处,也具有明显差别。首先,黄土与黄土状土粒度组成都以粉砂（50－5μm）含量（58％－85％）占优势,但黄土粒土砂偏含量较黄土低,而粘粒含量却较黄土高;第二,黄土与黄土状土众数分布位置相近（15－30μm）,但粒组绝对含量相差较大,黄土状土其值最高可达50％,而黄土均未超过20％。黄土粒度频率频率呈正偏态,黄土状土为极正偏;第三,黄土状土因粘粒含量高而使平均值较黄土细偏,分选较黄土差,在平均值对分选系数、偏度对平均值等图解参数散点图中,黄土与黄土状土样品分别位于不同的区域。因此认为,黄土与水成的黄土状土具有不同的搬运、分选机制和沉积环境,伊犁地区的黄土沉积为风成。     

岭南东江流域一级阶地网纹红土的时代及其粒度特征

岭南东江流域临江剖面含一套总厚约4.35 m的弱网纹红土和强网纹红土,其顶部年龄为71.40±6.60 TL kaB.P.,近底部50 cm年龄为99.10±5.90 OSL kaB.P..粒度结果显示,弱网纹红土和强网纹红土都为粉砂质粘土,但前者颗粒比后者要粗,前者含较多的砂(>50 μm),在粒度频率分布上呈显著双峰态;后者含较多粉砂和粘土,呈近似单峰态.以粘土或胶体粘土含量反映的强、弱网纹红土的风化程度与深海Specmap和Sulu sea氧同位素曲线指示的末次间冰期-末次冰期早期的全球冰量和西太平洋海面温度变化的趋势均颇为相似.这些证据表明,临江剖面网纹红土的形成时代应属晚更新世,即末次间冰期至末次冰期早期.     

庐山JL剖面红土粒度体积分形特征及其环境意义

分形理论在地貌学、土壤学、沉积学等领域得到了广泛应用,但在南方第四纪红土研究中的应用尚不多见.选取庐山北麓一个典型的第四纪红土剖面--JL剖面,根据三维空间内的体积分维模型和线性回归法,对红土颗粒粒径的体积分形特征进行研究,得出该剖面红土粒度体积分维值.研究结果表明:(1)剖面红土粒度的体积分形特征显著,其粒度特征和体积分维值与北方黄土具有较好的可比性,指示该剖面红土母质具有风成特性,并体现堆积与风化同时进行的加积特征.(2)网纹红土粒度体积分维值最大,第①～⑤均值介于2.080 9～2.141 1间;第⑥和第⑧棕黄色土层体积分维值最小,分别为1.998 4和1.972 3;第⑦古土壤层的体积分维值介于网纹红土层和棕黄色黄土层之间,为2.065 3.体积分维值与粘粒含量及分选系数显著正相关,与粉砂含量呈负相关关系.(3)JL剖面红土粒度体积分维值的纵向变化表现为高低值相间的7个旋回,与传统粒度参数相比具有更显著的分段性,并与红化率和CIA值峰谷变化存在对应关系,可以作为指示沉积-风化环境变化的指标.初步认为庐山地区红土母质第四纪以来成壤环境存在强弱变化并逐渐减弱.     

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。     

中亚热带网纹红土的稀土元素特征与成因分析

130块样品的稀土元素含量、稀土分布模式、稀土特征值分析以及物源指数的计算表明,中亚热带网纹红土与北方黄土具有相似的稀土特征。网纹红土稀土元素平均含量(179.57μg/g)与地壳平均值(178μg/g)、北京郊区1998年12月大气粉尘稀土总量(177.97μg/g)以及两块中国黄土标样平均值(178.22μg/g)非常接近,稀土分布模式与风成沉积及UCC类同,轻稀土强烈富集,重稀土淋失,轻重稀土比值9.86~15.18,Ce元素正异常,物源指数<0.5。稀土元素特征指示,所研究的网纹红土的母质与黄土具有风尘相似性,而且风尘沉积后经历了较北方黄土更为强列的风化作用,其形成环境与古土壤和上新世红粘土接近。     

哈尔滨沙尘沉降物的化学风化特征及物源区意义

对哈尔滨2006年3月10日沙尘沉降物的化学组成及化学风化特征进行研究,结果表明:SiO2、Al2O3和TFe2O3含量分别为54.87%、13.27%和5.63%,三者之和达73.77%;CaO、MgO、K20、Na2O、TiO2、P2O5和MnO含量分别为3.78%、2.57%、2.63%、1.76%、O.77%、0.24%和O.11%.沉降物中的常量元素多表现为迁移淋失,Mn和Ti明显富集而Mg和Fe轻微富集,元素的迁移淋失率依次为:Na>P>K>Si>Al>Ca>Fe>Mg>Ti>Mn;微量元素除Nb、Sr迁移淋失外,其余元素表现出富集特征.与哈尔滨2002年沙尘沉降物、黄土高原第四纪黄土与古土壤、晚第三纪红粘土、镇江下蜀土及宣城风成红土等典型风成堆积物进行对比分析,(A1+Fe+Ti+Mn)/(Mg+Ca+K+Na)比值、成分变异指数ICV、CIA等化学风化参数及A-CN-K化学风化趋势图均显示,哈尔滨沙尘沉降物经历了低等化学风化程度,明显强于兰州黄土和古土壤,弱于洛川黄土,显著弱于洛川古土壤、西峰红粘土、镇江下蜀土和宣城风成红土.哈尔滨沙尘源区处于大陆化学风化的早期,气候生物状况好于西北地区,包括沙漠和黄土高原在内的西北地区不会是哈尔滨沙尘沉降物的物源区,或者至少不是主要物源区.     

九江下蜀黄土和红土的化学风化特征

南方下蜀黄土和红土为研究亚热带地区的古风化强度提供了良好的地质记录。对九江两个下蜀黄土和红土剖面(JJ3和JJ4)的色度、磁化率和常量元素组成进行了研究。JJ3和JJ4剖面沉积物的磁化率和红度(a*)变化趋势较一致。与上地壳相比,九江下蜀黄土与红土的Ca、Na重度亏损,K轻度亏损。九江下蜀黄土的CIA值小于80,而红土的CIA值大于80。Rb/Sr比值和CIA值显著正相关(R2为0.95),二者可有效指示下蜀黄土和红土的化学风化程度。     

黄连山自然保护区的土壤及其地理分布规律

本文根据野外调查，土样室内理化分析及对前人工作成果的系统分析结果表明，黄连山自然保护区的土壤及其地理分布规律是；海拔800m以下为砖红壤；海拔800－1100m为砖红壤性红壤；海拔1100—1600m为山地红壤；海拔1600—1900m为山地黄壤；海拔1900m以上为山地黄棕壤。     

亚热带第四纪沉积型红土与风化壳型红土的磁学特征对比

对浙江新昌玄武岩、花岗岩风化壳红土和江西南昌第四纪沉积型红土剖面的磁学特征进行了分析,结果表明,同一气候区内风化壳红土的磁学特征受母质特征影响较大。随着风化强度的增加,强磁性的玄武岩风化壳磁化率先减小后增加,磁性矿物颗粒先变粗后变细,弱磁性的花岗岩风化壳磁化率逐渐增加,磁性矿物颗粒逐渐变细。第四纪沉积型红土剖面中,均质红土磁化率远大于网纹红土,磁性矿物颗粒亦较网纹红土层细。这些差别说明了第四纪沉积型红土剖面中均质红土与网纹红土不完全相同的物质来源。     

镇江下蜀土剖面的化学风化强度与元素迁移特征

对镇江下蜀土剖面的化学风化强度及元素迁移特征进行了研究, 结合与黄土高原第四纪黄土、古土壤、晚第三纪红粘土以及安徽宣城风成红土等典型风成堆积剖面的对比分析, 得出如下结论: (1) 镇江下蜀土剖面经历了中等强度的化学风化, 明显强于洛川黄土以及古土壤, 显著弱于宣城风成红土, 而与西峰晚第三纪红粘土非常接近。下蜀土的化学风化过程及 其与其他风成堆积剖面风化强度的差异主要受气候条件的控制, 气候条件通过年平均温度和年降水量对化学风化的地球化学环境起重要的影响, 其中降水因素在化学风化过程中可能起着更为重要的制约作用。(2) 镇江下蜀土剖面风化过程中, 绝大部分常量元素的地球化学行为 表现为迁移淋失, 仅Fe 和Ti 轻微富集, 元素的活动性由强至弱依次为: P > Na > Ca > Mg > K > Fe²⁺ > Si > Mn > Al > Ti > Fe³⁺; 常量元素的迁移特征揭示下蜀土的化学风化已经完成初级阶段的去Ca、Na 过程, 并初步进入到去K 风化的中级阶段; 微量元素除Sr、Ga 迁移淋 失外, Th、Ba、Cu、Zn、Co、Ni、Cr、V 等均表现出富集特征, 这可能与下蜀土风化成壤过 程中的生物地球化学过程以及粘粒、有机质对微量元素的吸附作用有关。(3) 元素迁移在剖面 中的变化特征揭示, 在0.24 Ma 之前的中更新世早、中期, 该区气候较为暖湿, 兼有干湿交替的特征; 中更新世晚期气候偏干凉, 风化淋溶最弱; 至晚更新世早期则又出现一段明显暖湿的成壤时期, 形成下蜀土剖面中的S1 古土壤层。总之, 中更新世以来本区气候整体上向干凉的方向发展。     

应用Terra/MODIS卫星数据估算洞庭湖蓄水量的变化

以洞庭湖为例,利用2002年的美国Terra/MODIS卫星数据,以16天为周期将全年划分为23个时段,分别对湖区水位和蓄水量分布特征和变化规律进行动态监测和综合分析。具体测算方法包括以下4个步骤: (1) 根据湖区特性,将整个洞庭湖分为3个部分：自西向东依此是西洞庭湖 (WDL), 南洞庭湖 (SDL) 和东洞庭湖 (EDL)。这3个部分的蓄水量之和就是整个洞庭湖的总蓄水量。(2) 以水体和陆地的光谱差异为基础,使用Terra/MODIS卫星的NDVI 数据识别并量测湖区水面积。(3) 将湖区水面影像同湖区数字高程模型DEM相叠加,以被监测的湖区水面的平均高度值作为水面高度。水面高度与湖底高度的差即为相应点的水深。(4) 按50 m×50 m网格大小和相应位置的水深的乘积来计算每个水柱体积。最后,将整个湖内的所有水柱的体积值累加便得到洞庭湖的总蓄水量。用上述方法测算的水位和蓄水量与实测资料进行了比较表明,两者具有很好的一致性。     

人工卵石床面风沙流粒度特征

沉积物粒径分布对风沙沉积物的起动、输送和沉降过程十分重要。不同粒径的风沙沉积物空气动力学特征不同,从而导致其起动机理、输送过程和沉降模式不同。因此,粒度可以作为风沙沉积过程的指示器。戈壁是西北地区的一种重要地貌景观,戈壁风沙流是风沙物理研究的内容之一,但目前研究较少,特别是对戈壁风沙流粒度分布的研究,几乎没有报道。本文利用人工卵石床面模拟戈壁地表,对0.25、0.5、1 m和2 m高度的风沙流粒度特征进行观测,结果表明：沙源、地表状况、风程效应等影响沙粒粒径随高度的变化。沙源近,平均粒径随高度先减小后增加;沙源远,平均粒径随高度增加减小。戈壁表面的不同区域,沙粒粒径级配不同：随高度增加,粗砂,中砂含量降低,细砂、极细砂和粉砂含量增加;随距离增加,中砂含量降低,细砂、极细砂和粉砂含量增加。平均粒径越大,分选越好,偏度越趋于正偏,峰度越趋于变宽。偏度、峰度随分选系数增加而增加。峰度随偏度增加而增加。