中国沙漠的同位素分区特征

系统采集了中国10个主要沙漠或沙地(塔克拉玛干沙漠、巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、柴达木沙漠、毛乌素沙漠、库布齐沙漠、古尔班通古特沙漠、浑善达克沙地、科尔沁沙地和呼伦贝尔沙地)样品,并在黄土高原西峰、环县和洛川剖面采集了马兰黄土(L1)样品.通过选择合适的粒级和样品处理方法,对样品酸不溶物进行了Nd和Sr同位素组成的测定.测定结果表明,中国10个沙漠或沙地的Nd同位素组成ε8Nd(0)的变化范围大,为-1.2～-17.2.根据Nd同位素组成范围,10个沙漠或沙地的εNd(0)从高到低可以分为4个区域:A1:古尔班通古特沙漠和呼伦贝尔沙地(-1.2～-4.0);A2:浑善达克沙地和科尔沁沙地(-4.4～-7.0);B:塔克拉玛干沙漠、柴达木沙漠、巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠(-7.4～-11.7);C:毛乌素沙漠和库布齐沙漠(-11.8～-17.2).中国沙漠Nd同位素组成的分区性与中国北方的大地构造和山脉分布密切相关,并表明中国沙漠具有近源性,即沙漠物质主要来源于其邻近周围的山脉和基底岩石的风化侵蚀.通过对比,黄土高原黄土Nd和sr同位素组成与柴达木沙漠和阿拉善高原的沙漠(腾格里和巴丹吉林沙漠)相同,而与其他沙漠不同.塔克拉玛干沙漠碳同位素组成为0.19‰～0.62‰;柴达木沙漠、巴丹吉林沙漠和黄土高原马兰黄土碳同位素组成都落在1.20‰～2.40‰之内.黄土高原马兰黄土碳同位素组成与柴达木沙漠和巴丹吉林沙漠相类似,而与塔克拉玛干沙漠不同.本次研究为Liu et al.(1996)的推论,即黄土高原黄土物质最终来源于青藏高原东北缘,提供了一个有力的同位素证据.     

黄土高原黄土物源区的同位素证据

系统采集了黄土高原马兰黄土、河西走廊和青藏高原东北部黄土、河床沙和湖泥样品。用酸淋洗去除方解石后,黄土高原马兰黄土εNd(0)值从-9.2到-11.3,87Sr/86Sr比值从0.71784到0.71944,都落在同位素B区内,与青藏高原东北部、巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠的值一致。黄土高原马兰黄土白云石的δ13C值从1.2‰到1.5‰,与青藏高原东北部和河西走廊黄土,巴丹吉林沙漠的白云石的值类似。这些表明青藏高原东北部、巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠可能是黄土高原黄土的源区,从而排除了其他沙漠(古尔班通古特沙漠、塔克拉玛干沙漠、毛乌素沙漠、库布齐沙漠、浑善达克沙地、科尔沁沙地和呼伦贝尔沙地)作为黄土物源区的可能性。同位素研究结果和野外调查进一步揭示,黄土高原黄土、巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠物质可能最终都是来源于青藏高原东北部。     

黄河碎屑物质和中国西北沙漠/沙地存在物源联系吗？

在中国西北内陆分布着面积广大的沙漠/沙地,确定其物质来源对理解这些沙漠的形成和发育至关重要.尤其对腾格里沙漠、河东沙地、毛乌素沙漠、乌兰布和沙漠和库布齐沙漠的碎屑物质是来自远源的黄河还是近源源区的争议较大.鉴于此,对沙漠中广泛存在的碎屑钾长石进行了554颗原位Pb同位素分析,结合黄河上游已经发表的钾长石Pb同位素数据,判定二者之间是否存在物源联系.综合区域内已发表的物源示踪结果,表明黄河上游的碎屑物质对腾格里沙漠的影响主要集中在有限的局部区域,未深入到沙漠腹地;黄河上游物质和河东沙地、毛乌素沙漠、乌兰布和沙漠和库布齐沙漠不存在物源联系.中国西北内陆这些沙漠/沙地的物质主要以近源物质为主,是对早更新世以来青藏高原隆升和气候干旱的沉积响应.     

西菲律宾海现代风尘物质组成特征及其物源指示意义

为识别西菲律宾海现代风尘物质的具体来源及其携带动力,本次研究于2015年冬季对西菲律宾海上空风尘进行了采集,并系统分析了碎屑态组分的矿物组成和常、微量元素组合特征.西菲律宾海现代风尘沉积物中碎屑矿物成分主要有石英、伊利石、斜长石和石膏等,矿物形态均呈次棱角状,具有明显的风成沉积特征.所研究样品的Al₂O₃-TiO₂投影主要与鄂尔多斯沙漠和巴丹吉林沙漠物质相似,而其微量元素Zr-Th-Sc组成则表现为鄂尔多斯沙漠和塔克拉玛干沙漠物质的两端元混合,说明鄂尔多斯沙漠是西菲律宾海现代风尘的主要源区,而塔克拉玛干沙漠和巴丹吉林沙漠的风尘输入对该区的影响较小.后向轨迹分析表明,西菲律宾海冬季的风尘携带动力主要是东亚冬季风.      

全新世中国北方沙地人类活动与气候变化关系的初步研究

中国北方沙地的生态环境较为脆弱,是研究人类活动与气候变化关系的关键地区,但该区域的相关研究欠缺.本文通过对考古资料和古气候资料的全面分析,尝试探讨全新世中国北方沙地人类活动与气候变化的关系.结果表明,9～4ka相对适宜的气候条件促使了中国北方沙地新石器时代人类活动的开始和发展.4～2ka较为严酷的气候条件,严重影响了呼伦贝尔沙地和浑善达克沙地的人类活动;科尔沁沙地和毛乌素沙地的史前人类,通过生业模式的调整以及活动范围的改变,适应了气候变化,文化得以延续,人类活动总体没有减弱.2ka以来,人类适应能力增强,各沙地人类活动的强度和范围均大幅扩张.通过区域对比发现,沙漠化程度较高的浑善达克沙地和地处高纬度寒冷环境的呼伦贝尔沙地,人类活动强度总体较弱;科尔沁沙地和毛乌素沙地生态环境条件相对优越,且受到中原文化的影响,人类活动强度较大,文化谱系相对完整.研究区各时期人类遗址沿水系分布特征明显,反映了水源作为沙地地区的限制性因素,对人类活动的分布具有重要影响.     

浑善达克沙地的碎屑锆石U-Pb年龄和Hf同位素组成及其源区意义

通过对浑善达克沙地末次冰盛期(LGM)以来沙样的碎屑锆石原位U-Pb年龄和Hf同位素组成的分析,并与周围可能源区的岩石年龄和Hf同位素组成进行对比,发现浑善达克沙样的U-Pb年龄主要可以分为3组(2.6～2.3Ga,2.2～1.6Ga和显生宙100～500Ma)。其中较老的两组和具有负ε_(Hf)(T)值的显生宙锆石可能来源于华北克拉通北部的燕山褶皱带,而具有正ε_(Hf)(T)值的显生宙锆石可能来源于中亚造山带东部。现代沙和LGM沙具有相同的锆石U-Pb年龄谱和ε_(Hf)(T)组成特征。同时,与蒙古中南部和塔里木中部沙样进行对比,发现蒙古中南部沙样主要来源于中亚造山带的显生宙高山,而塔克拉玛干沙漠在锆石U-Pb年龄和Hf同位素组成上与浑善达克沙地存在较大的差异,表明西部的大沙漠对东部沙地的贡献很小。     

中国三北地区荒漠化区域分类与发展趋势综合研究

中国北方土地荒漠化主要受青藏高原隆升以来形成的构造－沉积特征、水文地质条件、全球气候变化、尤其是亚洲季风等地质背景控制。本文仅对北方沙质荒漠化、水蚀荒漠化两种主要的荒漠化类型的区域地质分布、成因及其发展趋势进行探讨。三北地区沙质荒漠化依成因可分为：就地起沙型、风沙侵入型和土地粗粒化型等。就地起沙型沙质荒漠化主要分布在西部内陆盆地周缘冲洪积扇上，中东部高原、冲积平原上的沙漠边缘地带、沙地内部和流经这些沙漠和沙地的古河道，以及河湖相砂质沉积物和以砂质沉积物为母质的土壤分布区；风沙侵入型沙质荒漠化主要分布在上述沙漠、沙地边缘的下风地带，如巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠的东南缘、毛乌素沙地以南的覆沙黄土区、科尔沁沙地以东的辽河平原等；土地粗化主要分布在西部盆地沙漠与戈壁的过渡地带、中东部高原砾质沙草原。沙质荒漠化在毛乌素、科尔沁和浑善达克等沙地、河西走廊的局部地区有所逆转，但三北地区总体上仍呈恶化趋势，尤其是以地表土壤粗化为主的沙质荒漠化的发展更应引起人们的关注。水蚀荒漠化依地质背景之不同可分为土漠化和岩漠化两类，前者主要分布在北方中部黄土高原地区、内蒙古科尔沁沙地南侧的黄土分布区等；后者主要分布于太行山北部、辽宁西北部的基岩山区。晋陕蒙交界地带、甘肃平凉北部、定西地区和科尔沁沙地东南的蒙辽交界处等地水蚀荒漠化形势严峻；以小流域水土流失为主的治理工程使陕西的吴旗、延安、洛川等地和朝阳河中上游地区水蚀荒漠化有所好转。总之，第四纪以来的构造－沉积特征控制着不同类型荒漠化的区域分布，气候变化和水文地质条件控制着漠化的进程，人类不合理的经济活动则更是荒漠化过程的催化剂，尽管在局部、在一定的时间段内可使这一过程得以缓解甚至逆转。     

末次冰期以来中国季风区西北边缘沙漠演化研究

我国季风区西北边缘的沙漠是全球中纬度敏感带的重要组成部分.本文选取区内的毛乌素沙地、共和沙地和腾格里沙漠,通过对末次冰期以来地层年代学、沉积相和地层空间分布的研究,重点探讨了末次冰期和全新世时期两个特征时段的沙漠演化.其中末次冰期是沙漠的持续发展、扩张期,奠定了沙漠的空间格局;全新世早期沙漠总体趋于固定、缩小,中期沙漠大部处于固定、缩小状态,晚期沙漠有所扩大,但未达到末次冰期的最大规模.     

西藏长青温池波弄贡变质带片麻岩锆石 ELA-ICP-MS U-Pb年龄及地质意义

西藏林芝至通麦一带出露大面积变质岩,变质岩中含长柱状锆石。长柱状锆石晶体形态特征、矿物包裹体、CL图像及Th/U比值在0.1～0.4之间,表明锆石主要来自火山岩,受后期变质流体改造。长柱状锆石ELA-ICP-MSU-Th-Pb年龄为(40.7±0.3)Ma,MSWD=2.35。变质流体改造边缘部分年龄和核部年龄基本一致。长柱状锆石特征及年龄表明长青温池至通麦一带片麻岩原岩为新生代含火山物质的沉积岩而不是元古宙变质基底。     

科尔沁沙地粗—细组分的碎屑锆石U- Pb年龄特征：对定量物源及区域构造- 岩浆演化事件的指示

追踪干旱—半干旱地区大型沙地的物源和风- 河流相互作用机制对于理解陆地景观格局演变、地表过程与地貌动态以及大气圈和岩石圈之间的联系至关重要。然而,目前科尔沁沙地的物源仍存在较大争议,且缺乏具有统计意义的锆石U- Pb年龄数据库。因此,本研究对科尔沁沙地地表风成沙进行多点取样,根据不同粒级(＜63 μm和＞63 μm)选取1500颗碎屑锆石进行U- Pb测年分析,并利用逆向蒙特卡罗模型对其物源进行定量约束。结果表明,从目视定性的角度看,科尔沁沙地的碎屑锆石U- Pb年龄谱特征非常相似。但定量重建结果显示沙地的物源整体上以中亚造山带的贡献为主(50. 5%~61. 3%),然而东南部体现出华北克拉通的绝对优势(~75. 8%)。科尔沁沙地的物源存在空间异质性,沙地西部和北部的锆石年龄谱极为相似,与南部锆石年龄特征显著不同。科尔沁沙地的碎屑锆石U- Pb年龄特征基本不受粒度分异的影响,但沙地东南部除外。本文认为,风与河流的协同作用及其由此导致的沉积分异和再循环作用解释了科尔沁沙地碎屑锆石的U- Pb年龄特征。结合区域构造演化历史,科尔沁沙地在~2. 5 Ga和~1. 85 Ga的U- Pb年龄峰值分别是前寒武纪华北克拉通的生长、拼合与碰撞过程中的两期构造事件的产物。此外,~1. 7 Ga的锆石年龄可能是对Columbia超大陆聚合与裂解的综合响应。古生代以来的锆石年龄峰值(500~400 Ma、300~250 Ma、130~110 Ma)记录了在古亚洲洋的俯冲闭合、蒙古- 鄂霍次克海俯冲碰撞和古太平洋的俯冲、回退的区域构造背景下多期区域构造- 岩浆事件。