秦岭黄土的粒度分析及其成因初步探讨

本文根据粒度分析资料探讨了秦岭山地黄土成因。秦岭黄土是由〈０．２５ｍｍ的颗粒组成的,其中０．０５￣０．０１ｍｍ的粉土粒级含量在４８％以上。秦岭黄土与黄土高原黄土一样都是大气粉尘堆积物。第四纪以来,西北风气流携带大量粉尘物质穿越秦岭南移,沿途降落到地表的粉尘物质在剥蚀较弱的地区（如黄河中下游）形成了大片连续黄土堆积,而在强烈隆升地带的弱剥蚀地段（如秦岭的凤洲,商州等地）形成了零星黄土堆积。在我国,自     

降尘与人类世沉积——Ⅰ:北京2006年4月16～17日降尘初步分析

2006年4月中北京地区接连出现了强降尘过程。降尘,在地质学家的眼中被视为黄土的原始物质。对降尘过程以及降落物的研究无论对我们正确认识黄土的堆积和演化,或者人类活动对干旱区沙漠化的影响均有重要的理论和实践意义。本文着重介绍这次降尘的沙尘天气过程以及对降落物磁化率和粒度测量的初步结果。     

降尘与人类世沉积 ——Ⅰ : 北京2006年4月16~17日降尘初步分析

2006年4月中北京地区接连出现了强降尘过程。降尘,在地质学家的眼中被视为黄土的原始物质。对降尘过程以及降落物的研究无论对我们正确认识黄土的堆积和演化,或者人类活动对干旱区沙漠化的影响均有重要的理论和实践意义。本文着重介绍这次降尘的沙尘天气过程以及对降落物磁化率和粒度测量的初步结果。     

1990年北京降尘事件的天气动力条件及其化学元素特征

本文对1990年4月24—26日的席卷我国北部、中部的一次大范围尘暴降尘过程的天气动力条件做了诊断研究,并计算了北京地区采集的粉尘样品的化学浓度及相对于地壳平均含量的富集因子。作者指出,沙尘源地在内蒙古地区,与1958年3月北京降尘事件相比是一次在天气形势、沙尘源地和输送路径诸方面都有明显不同的另一种类型的降尘。     

兰州“930505”特大尘暴沉积物特征研究

本文首次从沉积学角度对兰州现代特大尘暴沉积物进行了粒度组成、矿物成分和化学成分的分析研究，并同兰州黄土进行了比较。结果表明，沉积物属粉质重亚粘土，分选差，平均粒径仅为０．０１６ｍｍ。矿物成分以石英、长石、云母为主，富含碳酸盐和粘土矿物。与马兰黄土相比，尘暴沉积物粒度偏细；石膏和白云石含量较高；常量元素中镁含量较高，而硅、钠含量较低。微量元素镍、铜、锌、铅、锶含量较高，可能受物源区或降尘区的矿山、工业及交通污染等因素影响所致。总之，特大尘暴指示为大气动力条件很不稳定的快速气下堆积；物质主要源自河西走廊东部干旱地区。现代尘暴事件是地质历史时期黄土沉积的继续，而黄土堆积中心已由马兰期的陇西盆地退向北西。     

青藏高原东北缘黄土粒度组成及物质来源分析

对青藏高原东北缘的民和黄土进行粒度分析发现，民和黄土粒度组成与兰州、洛川和西安等地差别较大，其黄土粒度明显大于上述地区。传统地把民和黄土划分为黄土带的南部过于简单化，它忽略了因青藏高原隆升而激发产生的高原物源区作用，应将民和黄土归属于黄土与砂黄土的过渡带。青藏高原因冰川反复消融和磨蚀产生的砂尘为民和黄土提供了可观的粗物质补给。事实表明，青藏高原第四纪冰川－冰融作用所产生的大量砂粉尘，不仅是高原腹地黄土区的主要物源，也是青藏高原边缘黄土的主要物源之一。     

中国北方沙漠-黄土体系的沉积和侵蚀过程与未来趋向探析

中国北方有大面积的土地被沙漠和黄土覆盖,是现代沉积和侵蚀比较活跃的地区。强烈的地表过程不仅影响着区域的生产生活活动,还通过粉尘传输影响北半球甚至于更大范围的气候和环境。长期以来,由于综合研究不够,对沙漠-黄土体系的沉积和侵蚀规律以及未来趋向的认识有限。结合对沙漠沙地-黄土沉积的高密度光释光年代测试结果,基于地统计法和遥感分析的黄土堆积量估算以及现代降尘、地表侵蚀的观察研究,认为沙漠沙地-黄土堆积区的沉积和侵蚀过程受气候变化控制,这里既是堆积区,又是侵蚀区,处于动态变化过程中;黄土比沙地沉积保存着更完整的过去气候变化信息。黄土高原水蚀和风蚀在地质历史时期就存在,人类活动加强了侵蚀过程,但可能还没有实质性地改变这一趋向。通过对地质记录和古气候模拟结果的分析,在未来全球变暖的背景下,沙地地区可能由于有效湿度减少变干而使风尘活动加强,黄土高原地区的粉尘沉积速率也将随之加快。     

~（10）Be－磁化率模型及黄土中成壤磁性物质通量估算

作者对洛川晚更新世黄土剖面１１６个样品进行了１０Ｂｅ、磁化率测定。引入磁性物质通量概念，建立了１０Ｂｅ－磁化率模型。磁性物质通量由降尘和就地成壤两组分组成。１０Ｂｅ通量由降水和降尘两部分组成。通过与纯降尘１０Ｂｅ通量比较，定量估算了磁化率中的降尘和成埃两组分贡献，后者在古土壤层最高可达８０％，而在黄土高堆积期则可忽略不计。成壤磁性物质通量与古降水率线性相关。求得洛川区域Ｓ０、Ｌ１和Ｓ１三时期年平均降水量分别约为６００、３１０和５４０ｍｍ。     

山东青州地区黄土的粒度组成及成因分析

在鲁中山地北侧的山间谷地及山麓地带广泛发育厚度不一的黄土堆积。对该区青州傅家庄黄土剖面进行了系统的粒度分析, 并与黄土高原的第四纪黄土-古土壤、北京现代降尘、剖面附近的河流相样品进行了对比。结果表明, 青州黄土的粒度分布特征与北京现代降尘、黄土高原黄土非常相似, 与河流相样品则有很大的不同; 在整个序列中, 青州黄土粒度变化与黄土高原典型的风成黄土、古土壤一致, 黄土层颗粒粗, 古土壤层颗粒细。上述结果从沉积学的角度为青州黄土风成成因提供了证据。青州黄土的粒度组成特征及前人的研究表明, 青州黄土主要来源于沉积区以北的黄泛平原和莱州弯等地出露的海相地层, 其次是高空气流携带的西北内陆的远缘粉尘。      

2006年3月11日南京“泥雨”降尘特征及其粉尘来源

对2006年春季南京地区一次“泥雨”形式的湿降尘特征进行了系统分析,并在此基础上对泥雨粉尘来源及泥雨降尘形成机制进行了探讨。结果表明：  1)本次泥雨降尘通量为3.77g/m²,在南京全境的降尘总量达到2.49×10⁴t;   2)泥雨粉尘的质量磁化率值为174×10^-8m³/kg,略高于黄土磁化率值; 3)泥雨粉尘中<16μm的细粒组分占绝对优势(含量为91.91％),平均粒径6.05μm,众数粒径7.68μm;   粒度参数及分布曲线显示泥雨粉尘具有比黄土和现代干降尘更好的分选性和更对称的峰态;   4)XRD和SEM分析表明,泥雨粉尘以絮状矿物颗粒为主,其中粘土矿物含量最高,占57.7％,其他矿物有石英(15.5％),钠长石(12.0％)和微量的白云石(1.0％);   5)泥雨粉尘的常量元素组成与黄土、现代干降尘以及上陆壳(UCC)大体相似,显示其主要为地壳源;   而微量元素中Zn,Co,Ni,Ba,Cr,V,Cu,Zr,Cd和Pb等重金属元素含量较黄土及UCC偏高,其中Zn,Cu,Cd和Pb等含量显著偏高,显示了地壳源之外的人为污染源的影响;   相比本地的下蜀黄土,南京泥雨粉尘样品的REE组成特征与北方黄土之间的相似程度更高,显示了更为密切的亲缘关系;   6)根据泥雨降尘的特征,结合天气活动过程,可以判定此次南京泥雨降尘并非本地扬尘所致,而主要来源于北方尘暴活动所产生的细粒粉尘;   寒潮冷锋的南侵提供了长距离输送动力,而长江下游海洋性暖湿气流对细粒粉尘的清除过程则最终导致了泥雨的形成;   南京春季泥雨降尘事件实质上是长江下游地区对西北内陆干旱区沙尘暴活动的一种区域响应。     

新疆普鲁以南昆仑山北坡黄土的初步观察与研究

本文根据普鲁以南的昆仑山北坡黄土的堆积、分布、颗粒特征和黄土的地层年代,认为该地黄土至少是末次冰期以来由风的地质作用形成的,其演化模式是向单一黄土方向发展的直线型。自末次冰期开始,本区所在的克里雅河流域的现今东北和西北风系就已建立,堆积黄土的风况没有明显的改变。     

塔里木盆地南缘黄土粒度特征及其环境意义

黄土是地质时期沙尘天气形成的粉尘堆积物,其粒度特征记录了粉尘搬运过程中的古大气环流格局和古环境演化信息。本文对昆仑山北坡克里雅河支流的第5级阶地羊场黄土剖面进行了系统的粒度分析,结果表明,黄土粒度组成主要以粗粉砂和砂砾为主,分选较好;羊场黄土为塔克拉玛干沙漠的近源风成堆积,粒度指标主要指示沙漠范围和源区气候干旱程度;粒度结果的详细分析及其与全球其他记录的对比表明,塔里木盆地南缘气候在8.5~3.6 ka B.P.较为湿润稳定,3.6 ka B.P.以来气候急剧变干并出现大幅度波动的千年尺度突变事件,与其他地区古气候记录有较好的一致性。塔里木盆地南缘8.5 ka B.P.以来的气候变化具有季风模式和千年尺度气候振荡的双重特点,可能同时受低纬度亚洲季风和北半球高纬度地区气候的影响;太阳辐射减弱引起的亚洲夏季风衰退可能导致了3.6 ka B.P.以来盆地的干旱化,同时,受太阳辐射驱动的北半球高纬度地区的气候变化,可能通过增加西风环流的强度及其波动幅度,进一步加剧了3.6 ka B.P.以来塔里木盆地南缘气候的干旱化和不稳定性。     

黄土高原风成沉积物磁化率各向异性研究

中国黄土高原粉尘堆积以往注重从物源区携带粉尘的古风向,对粉尘沉积→固结期的古风向缺乏研究.本文评述了近年来应用黄土高原黄土、红粘土磁化率各向异性研究古季风风向变迁所取得的一些重要进展并指出磁化率各向异性最大轴和最小轴的方位和倾伏均与沉积→固结期风向变化密切相关.黄土磁组构结果与利用各种统计方法计算出的古风向在多个剖面与现代夏季风方向相似,由此推论黄土是冬季风带来的沙尘在经历夏季风携带的降雨洗礼后才固结而成.而在黄土之下的红粘土地层中的初步研究发现磁组构显示明显的西风带沉积特征,指出这一现象将在今后研究中继续深入探讨.     

于田—和田绿洲沉积物的初步研究

根据对塔里木盆地南缘于田——和田绿洲沉积物调查,~(14)C年代测定及粒度和化学元素等分析结果,本文认为:于田——和田绿洲沉积物主体主要是由3.32～6.64φ的风成沙尘物质即亚沙土和黄土堆积后又经过成土作用而成的类似于该地现代绿洲表土(棕漠土)的一套“绿洲土”构成。以绿洲土为代表的于田——和田古代绿洲在 13000 a B P的晚近地质时期业已存在,在过去 13000 a的冷期时,该地以沙尘暴堆积为主,并在绿洲环境的成土作用下,发育成为砂质绿洲土;暖期     

黄土的显微结构与古气候的关系

黄土的显微结构特征是黄土粉尘物质堆积之后在特定气候条件和特定自然地理环境中形成的。我国黄土高原晚更新世黄土的显微结构特征反映出晚更新世黄土形成时西北部干旱而东南比较湿润的气候状况,与现今高原区的气候环境区域性变化相一致。根据黄土的显微结构特征,并考虑到黄土的主要化学成分以及磁化强度,黄土高原区晚更新世黄土自西北而东南可以划分为呈逐渐过渡关系的弱风化成土黄土、中等风化成土黄土、较显著风化成土黄土和显著风化成土黄土,它们分别是在干旱、半干旱、半干旱—半显润和半湿润的气候环境中形成的。     

亚洲粉尘的源区分布、释放、输送、沉降与黄土堆积

根据亚洲粉尘关键区域(中国沙漠、黄土高原、青藏高原和中国历史降尘区)大气气溶胶中15～28种元素的浓度-粒度分布、沉降速率和通量分析,以及元素示踪系统的进一步解析,发现中国北方沙漠存在两个粉尘地-气交换较活跃区域,即中国西部沙漠和北部沙漠高粉尘区,且证明这两个区域及其邻区是亚洲粉尘和黄土高原黄土主要源区的中心区域;通过对5个亚太区域粉尘沉降量的模式估算,得出亚洲粉尘释放总量每年约为800Tg,约相当于全球沙漠排放总量的一半;粉尘与黄土的对比表明,亚洲粉尘区域尺度输送受季风环流控制,但间冰期时并不取决于尘暴过程,而全球尺度输送主要由高空西风完成,无论冰期、间冰期均受尘暴过程控制;粉尘通量的结果表明干沉降是粉尘在黄土区沉降的主要过程,且晚第四纪粉尘沉积的再改造份额不超过其沉积总量的10%;元素示踪系统应用于风成黄土,发现在间冰期北部沙漠源区输出的粉尘量增加,而在冰期西部源区输出的粉尘量增加.这种晚第四纪亚洲粉尘“源区摆动”的快速变化其实是全球千年尺度气候变化的一环,并可视为过去北半球大气环流长期变化的代用序列.     

基于碎屑锆石的黄土高原—毛乌素交界区石峁黄土粉尘物源估算*

对于黄土高原粉尘物质的来源以及沙漠和河流对粉尘的贡献,仍未达成一致的认识。本研究以毛乌素东神木市石峁剖面为研究对象,利用碎屑锆石年龄谱,对末次冰消期以来的风成粉尘堆积和河流沉积物展开源区分析,并使用逆蒙特卡罗模型进行物源的定量计算。结果显示,粒径分布和阴极发光(CL)图像显示石峁黄土为典型风成沉积。其粗颗粒碎屑锆石(>40 μm)年龄峰值集中在190~300 Ma、300~600 Ma、1700~1900 Ma和2300~2600 Ma,年龄谱显示近源(局地基岩碎屑)、中源(黄河河沙)和远源(阿拉善地区沙漠)均有贡献; 定量计算表明,三者分别贡献71%、21%和8%的风成粗颗粒。中、近源中,黄河及其支流侵蚀基岩后搬运沉积的漫滩物质成为粉尘输移的中转站,为黄土的形成提供了主要的物源。光释光测年结果表明,石峁剖面河流沉积物及其上覆的黄土物质分别形成于倒数第2次冰消期和末次冰消期,两者之间的沉积间断可能指示了末次冰期至冰消期的侵蚀事件,导致了河滩物质暴露,从而形成了潜在的局地尘源。这些结果表明,包括黄河干支流在内的河流系统对黄土粉尘有重要的物源贡献。     

晚新生代亚洲干旱气候发展与全球变冷联系的风尘沉积证据

在干旱气候背景下常常有风尘物质的释放和传输,风尘沉积被认为是干旱环境变化良好的地质记录。在亚洲中部和中国北方,大面积的干旱区被沙漠戈壁覆盖,这些地区是粉尘物质的重要源地,释放的风尘物质影响局地和区域环境,并通过参与生物地球化学循环等影响更大空间尺度的气候变化。因此,亚洲中部干旱气候的形成和演化以及发展趋势一直受到重视。长期以来,关于晚新生代亚洲中部干旱气候发展的驱动机制至少有两种解释:一是青藏高原的隆升控制着亚洲中部的干旱化过程,随着高原的阶段性隆升亚洲干旱气候逐步增强;二是晚新生代全球变冷直接驱动着亚洲变干,全球变冷是主导因素。中国黄土高原及其周边地区堆积的黄土-红粘土序列是指示亚洲干旱化过程良好的地质记录,通过对新获得的风尘堆积记录的分析,发现在晚新生代中国风尘堆积的时空演化与全球变冷有较好的对应,全球变冷可以促使亚洲中部干旱气候发展并加强粉尘活动,而青藏高原隆升的幅度和时间还不清楚,进而认为是全球变冷而不是青藏高原隆升直接驱动亚洲内陆的阶段性变干。基于这些结果,我们认为以前关于青藏高原隆升影响全球气候的结论可能高估了青藏高原在地球环境演化中的作用,关于高原隆升直接驱动亚洲干旱化的结论还需要检验。     

基于碎屑锆石的黄土高原—毛乌素交界区石峁黄土粉尘物源估算*

对于黄土高原粉尘物质的来源以及沙漠和河流对粉尘的贡献,仍未达成一致的认识。本研究以毛乌素东神木市石峁剖面为研究对象,利用碎屑锆石年龄谱,对末次冰消期以来的风成粉尘堆积和河流沉积物展开源区分析,并使用逆蒙特卡罗模型进行物源的定量计算。结果显示,粒径分布和阴极发光(CL)图像显示石峁黄土为典型风成沉积。其粗颗粒碎屑锆石(>40 μm)年龄峰值集中在190~300 Ma、300~600 Ma、1700~1900 Ma和2300~2600 Ma,年龄谱显示近源(局地基岩碎屑)、中源(黄河河沙)和远源(阿拉善地区沙漠)均有贡献; 定量计算表明,三者分别贡献71%、21%和8%的风成粗颗粒。中、近源中,黄河及其支流侵蚀基岩后搬运沉积的漫滩物质成为粉尘输移的中转站,为黄土的形成提供了主要的物源。光释光测年结果表明,石峁剖面河流沉积物及其上覆的黄土物质分别形成于倒数第2次冰消期和末次冰消期,两者之间的沉积间断可能指示了末次冰期至冰消期的侵蚀事件,导致了河滩物质暴露,从而形成了潜在的局地尘源。这些结果表明,包括黄河干支流在内的河流系统对黄土粉尘有重要的物源贡献。     

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