青藏高原东北缘西宁黄土物源研究

碎屑锆石U-Pb年代学被认为是研究沉积物物源的有效手段。然而,应用碎屑锆石U-Pb年代学对中国黄土高原进行物源研究时却获得了非常复杂的物源信息。西宁黄土沉积于青藏高原东北缘地区,对其开展碎屑锆石U-Pb年代学研究不仅可以获得其物源信息,同时可以为探讨青藏高原北缘碎屑物质对黄土高原的贡献提供重要依据。碎屑锆石形貌学研究结果表明其可能经历了强烈的物理风化以及多次再循环,同时也可能暗示了物源的高度复杂性。来自不同沉积层位的碎屑锆石U-Pb年龄结果表明,西宁黄土碎屑物质的最终来源可能是青藏高原北缘和中亚造山带,且物源区自约1.3 Ma以来可能没有显著变化,但是两者对西宁黄土的相对贡献可能在不同的时期具有微弱的差异。西宁黄土与中国黄土高原中、西部典型剖面的碎屑锆石年龄分布具有高度相似性,暗示了两者的物源区可能很大程度上具有一致性,但具少量差异。     

末次冰期山东黄土物源研究: 来自碎屑锆石U-Pb年龄的约束

胶东半岛北部海滨和山东中部山区北麓沉积了典型的风尘黄土,详细记录了晚更新世以来的气候变化,然而有关这些黄土究竟来自哪里,目前仍处于争议之中.锆石是黄土中常见的副矿物,其U-Pb年龄谱对比被广泛用于黄土的物源示踪研究.基于此,利用激光剥蚀电感耦合等离子质谱仪（LA-ICP-MS）对上述地区晚更新世典型的黄土剖面开展碎屑锆石（n=420）微区原位U-Pb年龄分析,结合Kolmogorov-Smirnov统计方法的多维判别图和前人已经发表的研究结果,发现胶东半岛北部海岸和山东中部山地北麓东段的晚更新世黄土主要来自渤海裸露的大陆架和华北平原的碎屑物质,受中国西北内陆干旱区的影响较小,但由于地理位置的差异,山东中部山地北麓西段的晚更新世黄土具有黄河下游和黄土高原的物质信号,而与晚更新世渤海末次冰期裸露在海底的沉积物的物源关系较弱.      

兰州第四纪黄土/古土壤序列物源演变: 来自于碳酸盐矿物的证据*

黄土/古土壤的物源研究对于揭示第四纪气候变化和青藏高原隆升历史具有重要意义。本研究以位于黄土高原西部1.4 Ma以来的兰州黄土/古土壤沉积序列为研究对象,基于X射线衍射技术分析了黄土/古土壤中的主要矿物组成,侧重于碳酸盐矿物含量,追溯了兰州黄土/古土壤的直接物源。结果显示: (1)1.4 Ma以来兰州地区黄土/古土壤沉积物的主要直接源区为柴达木盆地沙漠区和阿拉善干旱区。(2)基于二元混合模型计算的潜在原始源区对兰州黄土白云石和总碳酸盐矿物的相对贡献率以及长石与石英比值结果一致支持1.4 Ma以来兰州黄土原始物源发生了多次变化。1.4~1.1 Ma和0.9~0.3 Ma青藏高原东北缘造山带(昆仑山、祁连山)和中亚造山带对兰州黄土的贡献相当,而1.1~0.9 Ma和0.3 Ma以来,中亚造山带对兰州黄土的物源贡献增加,这可能分别是对中更新世气候转型和0.3 Ma以来青藏高原及邻近地区干冷气候增强的响应。1.15 Ma和0.8 Ma兰州黄土/古土壤中高的白云石含量、碳酸盐矿物总含量以及0.8 Ma长石与石英比值的快速升高可能是对“昆黄运动”的响应,进而造成了昆仑山、祁连山对黄土高原物源贡献的增加。     

兰州第四纪黄土/古土壤序列物源演变: 来自于碳酸盐矿物的证据*

黄土/古土壤的物源研究对于揭示第四纪气候变化和青藏高原隆升历史具有重要意义。本研究以位于黄土高原西部1.4 Ma以来的兰州黄土/古土壤沉积序列为研究对象,基于X射线衍射技术分析了黄土/古土壤中的主要矿物组成,侧重于碳酸盐矿物含量,追溯了兰州黄土/古土壤的直接物源。结果显示: (1)1.4 Ma以来兰州地区黄土/古土壤沉积物的主要直接源区为柴达木盆地沙漠区和阿拉善干旱区。(2)基于二元混合模型计算的潜在原始源区对兰州黄土白云石和总碳酸盐矿物的相对贡献率以及长石与石英比值结果一致支持1.4 Ma以来兰州黄土原始物源发生了多次变化。1.4~1.1 Ma和0.9~0.3 Ma青藏高原东北缘造山带(昆仑山、祁连山)和中亚造山带对兰州黄土的贡献相当,而1.1~0.9 Ma和0.3 Ma以来,中亚造山带对兰州黄土的物源贡献增加,这可能分别是对中更新世气候转型和0.3 Ma以来青藏高原及邻近地区干冷气候增强的响应。1.15 Ma和0.8 Ma兰州黄土/古土壤中高的白云石含量、碳酸盐矿物总含量以及0.8 Ma长石与石英比值的快速升高可能是对“昆黄运动”的响应,进而造成了昆仑山、祁连山对黄土高原物源贡献的增加。     

黄土高原风尘堆积物源研究进展

黄土高原风尘堆积是开展古环境变化研究的重要沉积物,其源区的具体位置和变化程度对于揭示东亚大气环流演化具有关键意义,而且一直被学术界广泛关注,存在较大争议.前人通过地球化学(Sr-Nd-Pb同位素、元素地球化学、碎屑锆石U-Pb年龄)、矿物学(白云石、重矿物)、物理学(释光灵敏度、电子自旋共振信号和环境磁学)、气象观测与模拟、地貌学等方法对黄土高原风尘堆积及其潜在源区(北方荒漠和戈壁以及青藏高原东北部)开展了大量示踪研究.研究表明青藏高原东北部、阿拉善高原、塔里木盆地和蒙古戈壁可能是非常重要的源区.目前存在的问题:(1)源区的具体区位;(2)源区物质供给系统是否存在时空变化;(3)第四纪以来的黄土研究居多,而更老时间尺度上风尘堆积的物源研究较少.因此,今后开展更多粉尘物源示踪方法学的研究,并加强第四纪以前黄土高原风尘堆积的物源研究,是风尘堆积物源研究的重要内容.      

基于U Pb定年和单颗粒锆石粒径分析示踪 中国黄土高原黄土和红粘土物源

中国黄土高原的风成沉积蕴含着丰富的大陆古气候和大气环流变化信息,但关于黄土和红粘土物源是否有变化目前仍存在着争论。近些年,锆石的LA-ICP-MS定年被广泛用于追踪沉积物来源,本文把碎屑锆石的UPb定年运用到红粘土中,并结合前人的数据和碎屑锆石粒径分析对黄土和红粘土物源进行了重新的讨论,认为黄土高原黄土碎屑锆石主要来源于黄土高原北部戈壁沙漠和附近的沙漠,极少量锆石来源于青藏高原北部,而不是主要来源于青藏高原北部和柴达木盆地,红粘土的锆石物源受近缘的基岩影响较大,朝那6.2~3.6Ma红粘土锆石碎屑部分来源于附近的六盘山。而且在0.12 Ma、0.86 Ma、1.25 Ma之间,黄土碎屑锆石物源较稳定,存在少量变化,在2.6 Ma和3.6 Ma前后,黄土、红粘土碎屑锆石物源存在明显变化,这可能和全球变冷导致近地面冬季风增强有关。     

江西九江中更新世红土物质来源研究

华南地区广泛分布中更新世红土。目前, 对其物质来源尚有争议。九江红土剖面的沉积时代已得到很好限定, 同时由于其沉积连续、地层出露较好, 是开展中更新世红土物质来源研究的理想剖面。通过对九江中更新世红土2件碎屑锆石样品的分析, 共获得177颗谐和锆石U-Pb年龄, 主要峰值集中在新元古代(816 Ma、801 Ma和991 Ma)、古元古代(2019 Ma、2022 Ma和2481 Ma)和新太古代(2502 Ma), 并具有不显著的中生代峰值(135 Ma)。将其与潜在远源和近源物源区的锆石U-Pb年龄组成进行对比, 结果发现中国北方戈壁、沙漠和黄土高原、塔里木盆地、华北平原并不是九江中更新世红土的主要源区。庐山北麓早更新世发育的洪积扇为九江中更新世红土发育提供了充足物质。九江中更新世红土和九江晚更新世黄土的碎屑锆石U-Pb年龄组成存在明显差别, 后者主要来自长江河漫滩的碎屑物质。不同的气候条件主导了九江地区红土和黄土的发育, 二者都受控于青藏高原构造隆升产生的环境变化。     

黄土高原风尘堆积物源研究进展

黄土高原风尘堆积是开展古环境变化研究的重要沉积物,其源区的具体位置和变化程度对于揭示东亚大气环流演化具有关键意义,而且一直被学术界广泛关注,存在较大争议.前人通过地球化学(Sr-Nd-Pb同位素、元素地球化学、碎屑锆石UPb年龄)、矿物学(白云石、重矿物)、物理学(释光灵敏度、电子自旋共振信号和环境磁学)、气象观测与模拟、地貌学等方法对黄土高原风尘堆积及其潜在源区(北方荒漠和戈壁以及青藏高原东北部)开展了大量示踪研究.研究表明青藏高原东北部、阿拉善高原、塔里木盆地和蒙古戈壁可能是非常重要的源区.目前存在的问题:(1)源区的具体区位;(2)源区物质供给系统是否存在时空变化;(3)第四纪以来的黄土研究居多,而更老时间尺度上风尘堆积的物源研究较少.因此,今后开展更多粉尘物源示踪方法学的研究,并加强第四纪以前黄土高原风尘堆积的物源研究,是风尘堆积物源研究的重要内容.     

西藏拉萨地块过铝质花岗岩中继承锆石的物源区示踪及其古地理意义

富含继承锆石的过铝质花岗岩一般来源于富铝质岩石(如变泥质岩)的部分熔融,因而分析这些继承锆石的U-Pb年龄可以像分析沉积岩碎屑锆石的U-Pb年龄一样,提供过铝质花岗岩源区物质中碎屑沉积物物源区的丰富信息。本文报道了中部拉萨地块早侏罗世过铝质花岗岩的全岩地球化学和锆石U-Pb年代学数据,结合拉萨地块已有二叠纪和晚三叠世过铝质花岗岩的继承锆石年代学数据,总结了目前已有的拉萨地块过铝质花岗岩的继承锆石U-Pb年龄特征(共199个谐和测点)。这些过铝质花岗岩属强过铝质S型花岗岩,其中的继承锆石定义了1250~1100Ma(峰值1181±14Ma)和550~450Ma(峰值494±7Ma)2个最突出的年龄群,分别可比于拉萨地块古生代沉积岩的碎屑锆石年龄峰值(约1170Ma)和寒武纪火山岩的侵位时代,明显不同于西羌塘、安多和特提斯喜马拉雅新元古代-古生代沉积岩中的碎屑锆石年龄频谱。拉萨地块过铝质花岗岩中约1181Ma的继承锆石,可能与拉萨地块古生代沉积岩中的同期碎屑锆石一样,都来自澳大利亚南西部Albany-Fraser造山带和东南极Wilkes等地,而约494的继承锆石,既可能来自澳大利亚西部,也可能来自拉萨地块本地。本文提供了拉萨地块与澳大利亚大陆北缘具有古地理联系的过铝质花岗岩继承锆石U-Pb年龄证据。拉萨地块的研究实践表明,采用过铝质花岗岩继承锆石和古生代沉积岩碎屑锆石相结合的锆石U-Pb年代学方法,可为重建冈瓦纳大陆北缘其它微陆块的古地理和构造岩浆演化提供重要约束。     

内蒙古巴林右旗林西组粉砂岩碎屑锆石U-Pb年龄及其对古亚洲洋最终闭合的制约

为探究出露于内蒙古巴林右旗西拉木伦河以北地区的碎屑岩的形成时代和构造背景,对碎屑岩组合中的粉砂岩样品进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb同位素测年,结果显示,98颗锆石的谐和年龄主要集中分布在5个年龄区间,分别为252～315 Ma、376～523 Ma、752～1097 Ma、1465～1694 Ma、1833～2563Ma。最年轻的一组锆石年龄为252Ma,该年龄值限定了该组地层的沉积下限年龄为晚二叠世。锆石年龄频谱图可以反映出该地层具有多物源供给的特点,既有中亚造山带南缘的年龄信息,又具有华北克拉通北缘老基底的年龄信息,表明本地区的林西组沉积物源主要来自中亚造山带南缘,也有少部分物源来自华北克拉通北缘。根据该样品的谱值特征并结合古生物地层学及古地磁学成果,研究区林西组的沉积下限时代主要为中二叠世末,林西组的沉积时代主体应为晚二叠世,并可延至早三叠世初。结合区域地层对比和中亚造山带东段构造演化,认为古亚洲洋可能在晚二叠世最终闭合。     

渭北黄土台塬全新世地层高分辨率研究

在野外观测研究的基础上 ,对陕西扶风新店村全新世黄土剖面作了详细的地层划分。通过磁化率、粒度、TOC、全铁和碳酸盐含量测定分析 ,进一步揭示渭北黄土台塬全新世季风气候变化的规律。同时 ,阐明了“全新世大暖期”的气候有明显的波动变化 ,尤其是在 6 0 0 0— 5 0 0 0 a B.P.发生了一个干旱气候事件 ,形成黄土堆积 ,使得全新世古土壤分裂成为两层 ,表现为多周期土壤。从 3 10 0 a B.P.开始至今气候变得干旱 ,风尘堆积旺盛 ,形成了现代黄土和表土层     

黄土滑坡的空间预报

在对黄土力学性质进行大量测试的基础上,结合对60多个典型黄土滑坡灾害实例的研究反演,提出了考虑滑坡体滑出条件、黄土特性及触发因素等条件的一种新的黄土滑坡空间预报理论和预报公式。应用此公式对多个大中型黄土滑坡进行了空间预报和模拟反演。      

黄土层地下水研究

<正> 黄土层地下水作为一种新的类型地下水,在中国西北地区广泛分布,是干旱半干旱地区的宝贵水资源。 在干旱半干旱气候条件下形成的黄土,是覆盖在陆地其他岩层之上的第四系特殊堆积物。黄土层地下水是指埋藏在黄土地层中处于饱和状态的水,可作为资源被开发利用。     

黄土湿陷性的微结构效应

土结构是一种物质状态,可以层次式的概念模型加以确定。从图象处理角度,提出了微结构定量研究的技术路线,确定了结构要素的量化方法。通过分形结构分析,探讨了天然结构和压力对黄土湿陷性的影响、水与土样之间的作用规律及其湿陷效应,提出了分形结构的湿陷性控制机理。     

安太堡露天煤矿排土场基底黄土的微结构演化与弱层的形成机理

本文根据安太堡露天煤矿排土场基底黄土的粘土矿物组成的微结构及其在分级荷载下微结构变化的研究，论述了排土场基底黄土内弱层的形成机理，提出弱层是在上覆排土压力下由于黄土的微结构变化而形成的演化弱层。并指出弱层的形成是导致排土场失稳滑坡的主要控制因素，这种弱层在新排土场设计时期并不存在，极具隐蔽性，但在设计时必须考虑在排土增至一定高度后，弱层的形成对排土场稳定性的影响，否则必将会存在重大滑坡隐患。     

黄土高原南部晚更新世黄土地层划分、显微结构及力学性质特征

黄土高原南部晚更新世黄土地层包括三层黄土（L₁¹、L₁²、L₁³）和三层古土壤(S₀₁、S₀₂、S₁),共六个层次。Q₄/Q₃界线划在S₀/L₁¹界面上,年龄约为10000aB.P.;Q₃/Q₂界线划在S₁/L₂界面上,年龄约为120000aB.P.。在区域上自北向南,晚更新世黄土的显微结构由微胶结结构组合逐渐过渡为半胶结结构组合,直到胶结结构组合,黄土的力学性质相应地由差变好。在剖面中自上而下,黄土的显微结构类型与其力学性质指标之间亦存在着上述变化规律。研究结果表明,黄土的显微结构类型作为评价黄土工程性质的一种简便方法大有在工程实践中推广使用的前景。     

有关中国黄土高原黄土物质的源区及其输送方式的再评述

仅通过对黄土的研究来认识黄土物质的源地和输送方式、沉降过程往往需要假设和推测一些问题,不够直接和全面,借助对沙漠和大气中沙尘粒子本身的研究则可以更清晰地认识它们.文章在以往对黄土物质源区、输送和沉积过程研究的基础上,对有关这些问题的研究进展,特别是2000～2006年以来的进展给出了进一步的评述.结果表明:蒙古源区、以塔克拉玛干沙漠为主体的中国西部沙漠源区和以巴丹吉林沙漠为中心的中国北部沙漠源区贡献了亚洲沙尘释放总量的约70%,它们可视为亚洲沙尘的3个贡献量最大的源区,也可视为是黄土高原黄土物质的主要源地;有关亚洲沙尘的输送,在接近其源区的区域其沙尘浓度峰值在1km及其以下,在中国内陆其峰值通常在1～3km高度,在日本等东亚区域在2～4km高度,在太平洋中部峰值位于4～5km高度,在美国西部在5～7km的位置.通常,亚洲沙尘的区域尺度输送主要受近地面层东亚冬季风的控制,沙尘穿越太平洋的跨洲输送模式与全球尺度的大气环流变化紧密相关,特别是受中纬度西风带的影响.关于黄土高原黄土物质的沉降和堆积,近地面层东亚冬季风起到的是控制性的作用,沙尘在黄土高原的沉降以干沉降为主.晚第四纪黄土-古土壤中的90%以上是亚洲沙尘粒子的沉积物,不到10%受到了再作用过程的影响.     

非饱和黄土强度参数的试验研究

非饱和土强度理论的研究是非饱和土力学的核心问题。目前公认的非饱和土强度理论是Bishop的单变量理论和Fredlund的双变量理论,二者都引入了基质吸力这一应力参数,只是前者将其归到有效应力中,后者作为独立变量。要得到这两个公式中相关参数需利用控制基质吸力的非饱和土三轴仪或直剪仪测定,控制基质吸力是通过同步增加气压和孔隙水压力保持吸力不变实现的,即所谓的轴平移技术,该项技术一直面临测试周期长的困难和合理性的质疑。鉴于此,本文采用不同含水率的常规三轴CU试验,测定了有效稳态强度参数,得出了吸应力和体积含水率的关系曲线,非饱和强度直接用吸应力函数表达,该强度公式回避了测定基质吸力的问题,便于在工程实际中推广。为了进一步和Bishop及Fredlund的强度公式进行对比,又用张力计测定了同一试样的水土特征曲线,获得了其强度参数。理论上,这3种强度理论对机理的解释不同,但在数学上可以互相转化。从工程应用的角度,基于吸应力的抗剪强度更便于工程应用。     

新近纪以来中国黄土高原的风尘记录

通过对黄土高原中部两个典型的风尘堆积序列的岩性和磁性地层研究 ,认为中国黄土高原风尘堆积的开始发育年龄至少约为 7.2 Ma B.P.。以红粘土和黄土—古土壤交互出现的风尘沉积 ,不仅真实地记录了东亚季风气候的形成演化 ,而且可能包含了青藏高原的阶段性隆升、北半球冰盖形成演化及大冰期发生等构造气候事件的印记。反映粉尘源区的干燥度及携带粉尘的大气环流强度的风尘沉积速率自 7.2 Ma B.P.开始、尤其是 4.5 Ma B.P.以来逐渐增大 ,似乎暗示了自新近纪以来亚洲内陆粉尘源区干旱化的逐级发展和东亚冬季风环流强度的逐渐增加     

NEW DATA ON THE LOESS ROCKS OF CHINA

Loess and similar rocks of China occur in five distinct environments: 1) on the slopes of high and moderately high mountains, 2) in belts of weathered talus and coarse residual deposits in foothills, 3) on floors of intermontane basins, 4) in thick deposits on high plateaus, and 5) on valley terraces. Loess rocks are found in the following types of deposits: primary loess, weathered slump and talus, stream alluvium, and coarse eluvial deposits. Engineering characteristics of the loess differ depending on environment and type of deposit. Specific gravity ranges from 1. 0 to 1. 5, porosity is generally high but decreases at depth, permeability ranges widely, compaction capacity is greater in loesses of lower specific gravity. — M. Russell