粒度端元记录的靖边地区MIS 3以来的气候变化

黄土作为典型的多物源沉积物，粒度分布常呈现多峰分布。端元分析可以从复杂的沉积物粒度中分离出代表不同沉积物源和沉积动力的端元组分，在黄土研究中得到了广泛应用。利用Paterson参数化端元模型对处于毛乌素沙漠东南缘的靖边三道沟剖面粒度进行端元分离与解释，并讨论其代表的环境意义。靖边三道沟黄土可分为4个端元:EM1（众数粒径8.93 μm）为背景粉尘；EM2（众数粒径25.18 μm）为与季风环流有关的组分；EM3（众数粒径39.91 μm）和EM4（众数粒径56.37 μm）都是与冬季风有关的组分，其中EM3为黄土高原黄土主要组分，EM4与现代沙尘暴的粒级大致相同。通过对各端元组分随年龄变化的曲线进行分析，得到以下结论:该剖面记录了靖边地区自MIS 3以来经历了MIS 3（32.8~29.8 ka BP）、LGM（29.8~22.8 ka BP）、冰消期（22.8~11.3 ka BP）和全新世（8.7~1.7 ka BP）共4个气候时期。端元组分还记录了冰消期H 1事件（16.2~13.8 ka BP）、B/A事件（13.8~12.8 ka BP）、YD事件（12.8~11.3 ka BP）共3次气候快速变化事件和D-O旋回。该剖面还记录了毛乌素沙漠末次冰期经历的3次主要的扩张-收缩旋回以及全新世8.7~8.2，6.0~5.0，3.5~2.5 ka共3次干旱沙进事件。      

山东烟台地区芝罘剖面粒度分维特征及其环境意义

山东半岛北部存在一系列黄土-古土壤沉积序列。在野外调查的基础上,通过对山东烟台地区芝罘岛黄土状沉积物粒度和分维值特征的分析,结合光释光测年,探讨了山东半岛北部晚更新世气候环境演变。结果表明:芝罘剖面末次冰期—末次间冰期(62.85～124.90 ka B.P.)主要由砂黄土、黄土和古土壤叠覆堆积组成;芝罘剖面沉积物具有良好的分形结构,可以清楚区分黄土与古土壤,分维值从大到小分别为古土壤(2.379)、黄土(2.194)、砂黄土-黄土(2.157);分维值与标准偏差成显著的正相关关系,相关系数为0.889 4,与平均粒径有较好的正相关性,与峰态和偏度相关性较低;芝罘剖面沉积物分维值在垂向上呈现出峰谷交替的3个旋回,可以替代粒度参数指示沉积环境,分维值低反映气候干冷,冬季风强盛,黄土堆积速率加快,反之则气候暖湿,古土壤发育。     

河北丰宁黄土粒度特征及其环境意义

对河北丰宁黄土剖面进行了系统的粒度分析,粒度参数显示:①丰宁剖面粒度以粗粉砂颗粒（粒径３２～６３μｍ）和砂级颗粒（粒径＞６３μｍ）为主,较西北黄土高原典型黄土的粒度偏粗,反映丰宁黄土中粗颗粒组分含量不仅受冬季风风力变化的控制,还受到其北部的浑善达克沙地活动的影响;②丰宁剖面在２３６ｃｍ 深度（年代为６１．５ｋａ）处砂颗粒成分（粒径＞６３μｍ）增加、平均粒径增大,分析认为是在全球气候变得更为寒冷干旱的背景下,由其物源区浑善达克沙地的扩张造成的。      

福建永安地区网纹红土粒度特征及其成因指示意义

为了探讨首次在闽西发现的网纹红土的成因,采用将永安地区网纹红土的粒度实验结果与典型风成沉积物、现代河流沉积物以及其他地区的网纹红土相对比的方法,对位于闽西永安地区的网纹红土剖面进行了粒度分析。结果表明:永安地区网纹红土以粉砂级组分为主,黏粒组分次之,砂级组分最少,全部样品属于黏土质粉砂;剖面从上到下粉砂级组分、黏粒组分逐渐增多,砂级组分明显逐渐减少;10~50 μm粒组体积分数均值为29.71%,远低于典型风成沉积物;沉积物岩性三角图、粒度参数特征、粒度参数散点图、M_z-A图和M_z-L图以及频率曲线显示永安地区网纹红土不是风积成因,但也不是典型的冲积成因;判别函数结果均为正值,显示了水成成因;永安地区网纹红土的成因是两方面的,为冲积成因下经过强烈化学风化作用的产物,福建其他地区、江西泰和以及广东东江一级阶地的网纹红土也具有相同成因。研究结果进一步明确了福建省境内网纹红土的分布,同时更深入理解与认识了网纹红土的成因。      

陕西榆林风沙滩区全新世气候和环境变迁

榆林长城沿线处于环境变化敏感带,其风沙滩区沉积剖面的磁化率和粒度分析结果显示,该区全新世早期11 500~10 000 a BP随着全球气候的逐渐转暖,磁化率、黏粒和粉沙含量逐渐增高;全新世中期的10 000~4 500 a BP气候相对比较湿润,植被覆盖度增大,风沙活动减弱,地表沉积物当中粉沙和黏土成分含量显著增大,风化成壤作用增强,地表发育沙质弱古土壤;全新世中期后段的4 500~3 000 a BP期间,气候以比较温和湿润为主,但在4 200~4 000 a BP出现一个气候干旱事件,风沙活动强烈;近3 000 a以来,气候显著干旱化,波动频繁,地表风沙沉积物显著变粗,表现出有5次沙漠扩张。该区生态环境演化、人文历史变迁基本上是自然因素与人为活动综合作用的结果,以自然演化为主,近代人为因素对环境变化起着加强和放大作用。     

内蒙古中部必鲁图晚更新世晚期环境演变的沉积记录

以内蒙古中部必鲁图厚度250cm的浅井湖泊剖面为研究对象,根据取得的6个光释光法测年数据,建立晚更新世晚期56.8ka以来的年代序列,对湖泊沉积特征、粒度组成、Rb与Sr含量(质量分数)之比、氧化物含量及其比值等地球化学特征进行分析,并通过综合研究各指标的气候环境指示意义,重建该地区晚更新世晚期以来的气候环境演变过程。结果表明:该地区晚更新世晚期以来气候环境变化可以分为5个阶段。第1阶段,56.8～49.5ka,沉积物有机质较丰富,化学风化作用较强,以温干偏湿气候为主;第2阶段,49.5～41.3ka,化学风化较弱,水热条件较差,气候冷干偏湿;第3阶段,41.3～20.8ka,气候转为暖湿,化学风化作用最强,为升温高降水期,末次冰期间冰段,间有小的冷湿、温干波动;第4阶段,20.8～8.2ka,各项地球化学指标均发生突变,砂楔发育,气候恶化,持续干冷,期间存在末次冰期最盛期;第5阶段,8.2～0ka,气候以温干为主,晚期气候向凉干转变趋势明显。     

西宁的黄土研究

根据古地磁、磁化率、粒度和重矿物分析及电镜扫描石英砂表面特征等测试手段的综合研究,西宁地区的黄土可分出从S_0至L_(17)的连续黄土——古土壤序列。它包括全新世黄土、马兰黄土、离石黄土和午城黄土,形成的时间为1.2MaB·P.。黄土粒度粗,且含有两个风成细砂分层。重矿物以不透明矿物、角闪石为主,次为绿泥石、锆石和金红石等。石英砂颗粒以次棱角状为主,其次为棱角状。石英砂表面机械结构中有众多的冰川作用痕迹和风力作用痕迹。本区黄土主要来源于青藏高原第四纪局部冰盖、冰川及其外围广大冰缘地区所产生的粉砂物质。西宁大墩岭黄土剖面详细地记录了1.2MaB·P.的环境变化信息。其中1.1MaB·P.形成的L_(15)顶部的细砂分层代表1.2Ma以来最为干冷的严酷时期。L_1和L_2是末次冰期和倒数第二次冰期的产物。倒数第二次冰期比末次冰期更为干冷,极盛时期为0.155MaB·P.。S_1S_3和S_4可能代表1.2Ma以来本区最为温暖湿润的时期。     

松嫩平原含水层沉积物特征及其对砷赋存态分布的影响

松嫩平原西部地区为中国砷中毒区域,含水层沉积物特征及砷赋存态对地下水砷迁移、转化的影响并不清楚。在对研究区高砷区与低砷区钻孔沉积物进行取样的基础上,运用激光粒度分析、Tessier五步提取法和Keon分步提取法分别确定了不同深度沉积物的粒度分布和不同赋存态砷含量,系统研究了沉积物的水力传导系数、不同赋存态砷的分布及其与高砷地下水形成的关系。结果表明:沉积物5种赋存态砷(包括可交换态、碳酸盐吸附态、铁/锰氧化物吸附态、有机物或硫化物吸附态和基质态)中,铁/锰氧化物吸附态砷含量最高,并且砷含量与铁、锰含量呈明显正相关性;高砷区钻孔沉积物铁/锰氧化物吸附态砷质量分数为(1.18~6.11)×10-6,低砷区为(0.67~2.60)×10-6;高砷区钻孔沉积物以粉砂、黏土为主,水力传导系数介于0.004~0.027m·d-1,低砷区钻孔沉积物以细砂、中砂为主,水力传导系数介于0.005~0.2m·d-1;沉积物中粉砂或黏土含量越多,则沉积物颗粒越小,其水力传导系数越低,各赋存态砷含量越高,因此,高砷区低水力传导系数有利于还原环境的形成。通过地下水的循环,高砷含水层沉积物的淋滤作用和铁/锰氧化物的还原性溶解形成了研究区高砷地下水。     

豫南黄土粒度和常量元素地球化学特征及其对物源的指示意义

选取豫南驻马店地区埋藏黄土样品进行了粒度、常量元素化学测试分析,探讨了其成因与物源.结果表明:驻马店黄土的粒级组分以粉砂为主,分选较差,峰态中等.粒径频率曲线以双峰为主,而且主峰突出;常量元素分析显示,驻马店黄土来源广泛并且经过了充分混合,化学风化作用处于中等风化阶段;沉积环境判别显示,驻马店黄土大部分为典型的风成成因,但部分层位可能受到古洪水带来的河流相物质的影响;结合黄土粒度与豫东地区风场模拟分析发现,驻马店与黄土高原黄土物源有所差异,驻马店黄土中的粗颗粒是近源风尘沉积物,主要来源于黄河下游泛滥造成的风沙带,受控于冬季豫东地区近地面盛行的东北风.豫南黄土是中国黄土的重要组成部分,深入了解该套沉积物的成因与物源对于研究该地区古环境具有重要意义.      

海平面上升—夹河断流背景下烟台套子湾海滩砂粒度变化

将烟台套子湾2021年与2005—2006年夹河口东西两侧海滩砂的粒度特征进行对比分析,揭示了近16年来套子湾海滩沉积物粒度特征变化对全球海平面上升—夹河入海水沙减少等过程的具体响应。研究表明,现代套子湾海滩砂样品以中砂、细砂为主,分选极好或好,标准偏差介于0.23~0.4,夹河口东侧的海滩砂平均粒径（Mz：1.39~1.64Φ）比西侧海滩砂平均粒径（Mz：1.47~1.91Φ）粗,主要组分中的粗砂和中砂含量比西侧高,表明现代夹河口东侧区域水动力较夹河口西侧强,该区海滩砂受到海洋动力的长期改造分选较好。近16年夹河口两侧海滩砂粒度明显粗化,表现在海滩砂平均粒径变粗、主要组分粒度变粗约0.5Φ、概率累积曲线的粗细截点变粗0.5~1Φ及滚动、跃移、悬移组分含量明显变化。夹河入海物质减少,海平面快速上升,导致海洋动力增强是研究区海滩砂粒度粗化、海滩侵蚀的主要原因,该研究结果可以为套子湾海滩防护提供科学指导。     

宁镇地区下蜀黄土粒度特征及其古环境意义

黄土的粒径对于反映古季风强度变化、物源区环境变迁和黄土沉积后改造作用等具有重要的意义。中国东部宁镇地区位于东亚冬、夏季风交汇地带,在晚第四纪普遍发育下蜀黄土,它是研究东亚气候及季风演化的良好载体。对南京周家山、镇江圌山典型下蜀黄土剖面进行了系统的粒度特征分析,结果表明下蜀黄土风尘沉积是由“近源”粗颗粒物质和“远源”细颗粒物质共同作用的产物。周家山剖面粒度组分含量变化记录指示了下蜀黄土所经历的古气候环境较之西北黄土更为暖湿,经历了较之更强的后期风化成壤作用,大致上经历了2次完整的干冷-暖湿气候旋回。      

赣南崇义-永新地区上奥陶统硅质岩地球化学特征及其地质意义

赣南崇义-永新地区上奥陶统陇溪组为一套黑色硅质岩、碳质板岩为主的地层,富含放射虫化石。硅质岩地球化学分析表明,硅质岩w(SiO₂)为84.91%~94.01%,PASS组分质量分数小于30%,指示其含有较低的陆源碎屑组分。永新陇溪剖面硅质岩具有较高的Al/( Al+Fe+Mn)值(0.55~0.79)和Al₂O₃/TiO₂(20.19~25.30)值,为正常的海相非热液沉积,崇义黄背剖面上部硅质岩Al/( Al+Fe+Mn)值(0.45~0.57)和Al2O3/TiO2(7.83~10.25)值明显减小,为含基性火山碎屑非热液成因。赣南陇溪组硅质岩Ce/Ce*值为0.82~1.02,Y/Ho值为24.44~26.68,均形成于大陆边缘环境,其中永新陇溪剖面硅质岩∑REE+Y质量分数与PASS组分相近,崇义黄背剖面硅质岩∑REE+Y质量分数大部分是PASS组分的2~3倍,指示崇义硅质岩形成的环境更加开阔,这些硅质岩中的陆源组分可能来自于赣中古陆。      

南黄海北部DLC70-3孔沉积物磁化率特征及其对古冷水团的指示

对长71.2 m的南黄海北部DLC70-3孔沉积物粒度、磁化率和总有机碳(TOC)进行了实验分析。结果显示,DLC70-3孔沉积物的磁化率值与平均粒径呈正相关关系,与w(TOC)呈负相关关系,表明以陆源碎屑输入为主的陆架海区沉积物中的磁性矿物以粗颗粒为主;由于w(TOC)均值非常低,因此不能将磁化率低值全部归结为有机质稀释作用的结果,主要可能是沉积速率大所致。此外,磁化率值受到沉积物所处氧化还原环境的控制,氧化环境下磁化率值高,还原条件下磁化率值低。冷水团沉积层位的沉积物是在较强的还原条件下形成的,因此,磁化率指标可以指示古黄海冷水团的形成演化,将磁化率指标与同一钻孔中微体古生物指标指示的古冷水团层位进行对比,得出了完全一致的结果,从而为今后研究区的古冷水团演化研究提供了新的指标。      

小冰期以来岱海地区的环境变迁与尘暴事件

根据高分辨率的湖泊沉积物粒度、Rb/Sr比、磁化率的综合分析,结合区域降水、历史记载资料,重建了内蒙古岱海地区近500年来以小冰期为特征的、具有100年准周期(经谱分析)的古环境变迁及受其制约发生的尘暴事件历史.结果表明,湖泊沉积物中Rb/Sr比值很好地反映了流域陆地受古环境状态变化控制的化学风化率的历史,而尘暴事件则主要是受冬、夏季风的相对强弱制约的.大量尘暴事件频发于小冰期干冷的气候条件下,表现为流域化学风化强度减弱、沉积物中粗颗粒含量高、中值粒径大.在转暖的现代气候下,尘暴事件很少,化学风化增强,沉积物中的粗颗粒含量及中值粒径也随之降低.但是近十几年,在化学风化仍相对较强的气候条件下,尘暴事件却呈上升趋势,这可能与人类活动造成的温室效应及土地荒漠化有关.     

乌海盆地内末次冰期砂楔/冰楔铸型的发现及古气候意义

砂楔/冰楔铸型等具有定量古环境意义的冰缘现象在中国北方已有多处报道,但多集中在末次冰期晚冰阶。报道了首次发现于乌海盆地的冰缘现象,从楔体形态特征、填充物粒度特征和光释光测年等方面对其成因和发育年代进行了深入研究。楔体和填充物剖面穿插关系、物质组成和形态特征分析等指示其形成过程大致可分为两个阶段:早期原生砂楔发育与楔壁近平行的充填-挤压构造;晚期冰楔铸型(包括冰楔形成、融化和填充)在砂楔之上进行叠加。冰楔切穿早期砂楔,导致楔壁物质发生强烈挤压变形,结构扰动,楔体表现为弯曲的不规则形态。光释光测年结果显示,原生砂楔发育的年代主要集中在(62.69±6.81)~(66.45±7.08)ka B.P.,即末次冰期早冰阶,对应于MIS4阶段,并可能部分延续至MIS3b阶段;冰楔铸型填充物年代为(5.95±0.61)~(6.62±0.73)ka B.P.,对应于全新世中期。由于冰楔铸型的填充晚于冰楔发育年代,推测冰楔发育年代可能为末次冰期晚冰阶。基于砂楔/冰楔铸型的发育过程及对环境条件的要求,初步估算出砂楔和冰楔发育时期年均气温比现在低12.1℃~13.6℃,砂楔发育时期(即末次冰期早冰阶)年降水量与现在相当。乌海盆地砂楔/冰楔铸型的发现为研究中国北方末次冰期尤其是末次冰期早冰阶纬度多年冻土分布及古气候环境提供了新的依据。     

江汉平原第四系沉积物中砷的垂向分布规律及其对地下水中砷浓度的影响

含水层沉积物是江汉平原地下水中砷的主要来源,沉积物地球化学特征对地下水的水化学具有重要控制作用。为查明江汉平原第四系沉积物中砷的垂向分布及赋存环境,在典型高砷地下水分布区内选取２个深钻（ＪＨ００２孔及 ＹＬＷ０１孔,深度分别为２３０ｍ 和２０１ｍ）采集沉积物样品进行了地球化学分析。结果表明全新统和上更新统含水层沉积物以黏土、粉土、淤泥质黏土、粉砂、细砂为主,指示着弱水动力的沉积环境;２个钻孔沉积物地球化学特征相似,ｗ（Ａｓ）＝２．０～２２．６ｍｇ／ｋｇ（平均９．０ｍｇ／ｋｇ）,ｗ（Ｆｅ）＝１１．８～５５．０ｍｇ／ｇ（平均３７．８ｍｇ／ｇ）,ｗ（Ｓ）＝０．１～２．１ｍｇ／ｇ（平均０．４ｍｇ／ｇ）。中、下更新统沉积物岩相变化较大,以砂和砾石居多,局部含有黏土夹层,指示着沉积时较强的水动力沉积环境;其中ＪＨ００２孔沉积物 ｗ（Ａｓ）＝２．７～１６０．５ｍｇ／ｋｇ（平 均４０．９ｍｇ／ｋｇ）,ｗ（Ｆｅ）＝２０．１～１７９．５ｍｇ／ｇ（平均５０．５ｍｇ／ｇ）,ｗ（Ｓ）＝０．１～１７．７ｍｇ／ｇ（平均４．９ｍｇ／ｇ）;ＹＬＷ０１孔沉积物砷、铁、硫质量分数均低于ＪＨ００２孔,ｗ（Ａｓ）＝５．２～５６．１ｍｇ／ｋｇ（平 均１６．２ｍｇ／ｋｇ）,ｗ（Ｆｅ）＝１０．９～１１７．５ｍｇ／ｇ（平 均３６．４ｍｇ／ｇ）,ｗ（Ｓ）＝０．３～７．８ｍｇ／ｇ（平均１．８ｍｇ／ｇ）。ＹＬＷ０１孔中、下更新统沉积物颗粒较ＪＨ００２孔更细,所处的水动力条件更弱,砷、铁、硫质量分数均低于ＪＨ００２孔,说明沉积历史环境影响着砷、铁、硫等元素的分布。沉积物地球化学数据聚类分析结果表明全新统和上更新统砷与铁具有显著的相关性,而中、下更新统沉积物砷与硫化物矿物紧密相关。结合不同深度含水层水化学特征差异指示上更新统含水层中含砷铁氧化物的还原性溶解导致浅层地下水中砷的富集,富硫的中、下更新统深层含水层中强还原环境下砷受到硫化物矿物的固定作用难以释放进入地下水中。      

青海省西宁市大墩岭黄土剖面元素组分变化与第四纪古气候演化

根据黄土剖面中古土壤系列与砂质黄土中常量元素氧化物含量基本特征,主要地质特征、黄土堆积与古土壤形成古气候环境、演化过程与主要元素组分特征、关系进行了讨论,结合孢粉测年等资料,1.19MaB.P.黄土形成以来的气候演变过程与元素组分变化关系。     

泰山南坡沉积物特征及第四纪冰缘环境探讨

针对泰山第四纪冰川有无的争议,在泰山南坡采集沉积物样品进行分析研究。孢粉分析结果显示优势植物种群为"松属+中华卷柏+蒿属+藜科",指示的沉积环境为湿冷环境。扫描电镜观察石英颗粒表面,显示出边缘棱角清晰、具贝壳状断口和解理片的冰川环境特征。通过热释光测试得样品年龄为(30.54±2.59)kaB.P.,相当于末次冰期主冰期中的Paudorf-Stillfried间冰阶。根据泰山现代气候环境推演泰山古气候温度和降水量,得出泰山地区在末次冰期时具备了形成冰川的基本气候条件。鉴于Paudorf-Stillfried间冰阶持续的时间较短,因此初步推断该沉积物指示的古气候环境为冰缘环境。     

南海北部近海柱状沉积物多环芳烃组成及来源分析

【目的】研究南海北部近海区域柱状沉积物多环芳烃组成及分布特征,讨论全新世早期火历史及气候变化。【方法】利用AMS ¹⁴C定年技术结合有机地球化学分析手段对全新世早期南海北部近海沉积物柱状样品中多环芳烃(PAHs)分布特征进行研究。【结果】南海北部近海沉积物中16种PAHs总浓度范围为8.58~17.48 ng/g,在约10000 a B.P.的全新世早期呈现先增大后减小波动变化,与TOC变化基本同步。【结论】沉积物中多环芳烃主要来源于南海北部近海陆源区域自然火灾产生的焦炭残渣。PAHs的沉积浓度变化间接指示了全新世早期东亚季风的强度变化。     

黑碳在全球气候和环境系统中的作用及其在相关研究中的意义

燃烧形成的黑碳粒子进入大气中可影响辐射平衡,导致全球气候变暖,其沉降在河流、湖泊、海洋、土壤等环境中对全球生物地球化学循环起到重要的作用,成为当前国际地球科学研究的热点问题。综述了黑碳的定义及排放、沉降、降解过程,并总结了其在现在及过去环境和气候系统中的重要作用与研究意义。黑碳是全球惰性有机碳库的重要组成部分,在全球慢速碳循环中发挥潜在作用。因其具有很强的吸光特性,它在区域气候变暖过程中扮演重要角色。沉降在不同地质载体中的黑碳难以降解,可以保存几百万年,为地质历史时期古气候和古环境重建研究提供重要信息。海洋沉积物过去数百万年的黑碳记录指示了天然火的演化信息,晚第四纪黄土剖面黑碳也指示了天然火的变化信息,最近千年的湖泊和冰芯黑碳记录既反映了天然火的信息,也指示人类活动的信号。未来黑碳研究应进一步关注标准测量方法,以真正理解黑碳在全球气候与环境系统中的作用。