风成沉积物中不同粒径石英颗粒表面机械结构的变化特征

按搬运方式将风成石英颗粒分级,逐级测量并统计表面机械结构的类型、数量和大小,并计算其面积。发现悬移为主的颗粒表面结构的类型、数量最少,仅见少量不规则坑、V形坑,在颗粒表面分布面积最小;跃移搬运为主的颗粒表面结构类型最丰富,不规则坑、蝶形坑、V形坑、新月形坑、贝壳状断口大而深,在颗粒表面的分布面积最大;滚动搬运为主的颗粒表面结构数量最多,以小而浅的不规则坑为主,伴有Ⅴ形坑、贝壳状断口等,在颗粒表面的分布面积大小适中。不同搬运方式在石英颗粒表面形成的结构不同,撞击频率、颗粒大小、搬运速度共同影响表面结构的发育,高撞击频率、大粒径可以形成并承载更多的表面结构,大动能撞击可形成多种类且大尺寸的表面结构。在借助石英颗粒表面结构进行成因判别时需根据粒径大小选择相应粒级的石英颗粒表面结构特征组合,以及结构的数量、大小特征等进行综合判别。     

鄂尔多斯盆地北部杭锦旗区块下石盒子组自生石英形成机制

通过观察石英阴极发光颜色、扫描电镜及偏光显微镜下颗粒的微观特征,同时结合自生矿物的宏观分布特点及硅质来源阶段分析,发现鄂尔多斯盆地北部杭锦旗地区下石盒子组砂岩储层中石英硅质来源包括长石溶蚀、粘土矿物的转化及压溶作用,且以前两者为主;硅质运移及沉淀机制分析认为,长石溶蚀和粘土矿物蚀变形成的硅质以层内流体平流携带和扩散运移为主,压溶作用产生的硅质在颗粒表面沉淀或与蚀变提供的硅质来源混合发生运移;酸性流体侵入产生的pH值变化是控制石英沉淀的主要因素,温度、压力以及油气的充注对石英沉淀影响很小。     

黄土高原红粘土与黄土古土壤粒度特征对比--红粘土风成成因的新证据

对黄土高原具有代表意义四个剖面的晚第三纪红粘土样品进行了粒度分析,并将结果与典型风成黄土古土壤样品的粒度特征进行详细对比,得到红粘土是风成成因的沉积学证据。结果表明,黄土高原红粘土与其上覆第四纪古土壤形成环境相似,红粘土是在相对于黄土堆积搬运风动力变幅小的条件下沉积的,在沉积之后受到较强的风化成壤改造作用。     

甘肃灵台黄土-红粘土序列中坡缕石的分布及其古气候意义

坡缕石是典型的干旱、强蒸发环境的指示矿物,黄土-红粘土序列中坡缕石的分布对古气候和古环境重建具有重要的指示意义。本文对灵台任家坡剖面中黄土、古土壤和红粘土代表性样品进行了场发射扫描电镜和高分辨透射电镜观察,结果发现,在3.6Ma以前沉积的红粘土中存有大量的自生坡缕石,而在3.2Ma以来沉积的红粘土及其上覆黄土古土壤序列没有坡缕石。剖面样品扫描电镜原位观察形貌特征和微观结构显示,坡缕石属于成壤作用自生矿物,系由伊蒙矿物在富镁孔隙液作用下转化形成。灵台剖面中坡缕石消失的层位与红粘土磁化率升高和粉尘通量及沉积速率增加的层位相一致。坡缕石在剖面中的分布指示3.6～3.2Ma前后是东亚季风的重要转型期,东亚古气候格局发生改变,由连续干暖的夏季风占主导向干冷冬季风和暖湿夏季风高频强波动交替环境演化。     

甘肃灵台新近纪红粘土磁组构特征的沉积学意义

对第四纪典型风成马兰黄土、受成壤作用影响较大的第五层古土壤、新近纪红粘土、埋藏化石的红粘土围岩层的磁组构分析表明:新近纪红粘土的磁组构参数P、F值界于马兰黄土—第五层古土壤与经流水改造的化石围岩之间,L均值与风成黄土相当, Q均值接近于水成红粘土化石围岩,而在事件性沉积方面又类似于风成马兰黄土、第五层古土壤;磁组构参数F-L、P-Q组合图位于马兰黄土—第五层古土壤与经流水改造的化石围岩过渡带。反映红粘土沉积物既具有风成原地堆积物的磁组构参数特征,又有经历了后期流水改造的化石围岩的特点,是风成原地堆积与风动力搬运而来的母质颗粒经后期流水改造共同作用的产物。     

青藏高原中部扎布耶茶卡142 ka以来石英砂表面特征及环境意义

石英抗风化能力强,表面特征保留了许多环境信息,用扫描电镜方法对石英砂表面结构进行了研究.结果表明: 扎布耶茶卡的石英颗粒以次棱角状、次圆状为主,撞击坑、贝壳状断口、平行解理和水下磨光面等机械特征出现频率较高;化学特征有二氧化硅沉淀、蜂窝状溶蚀面、硅质球和蚀坑/洞.石英颗粒经历冲洪积作用,搬运至湖泊后又经历了水下机械和化学作用.在142～60 ka BP扎布耶茶卡湖区气候寒冷,但无冰川作用存在,石英颗粒搬运距离近,机械特征主要是强烈的物理风化与冲洪积作用形成的,化学特征与弱的水动力条件有关;8.5～3.7 ka BP湖区气候温暖,但变化频繁,湖水进一步咸化、退缩,山坡后退变缓,机械特征主要由物理风化及搬运中的碰撞造成,化学特征则与弱的水动力条件和高盐环境有关.     

南京周家山下蜀黄土石英颗粒特征及其物源意义

下蜀黄土的成因和物源一直是学术界研究的热点。对南京周家山下蜀黄土的石英粒度和石英表面微结构进行分析,结果显示:粉砂粒级石英颗粒（5~50 μm）占绝对优势;<20 μm组分平均含量为42.76%,<30 μm组分平均含量为62.98%;粒度分布曲线和累积曲线总体具有颗粒偏细,呈正偏态,分选较差,峰形尖锐,双峰曲线不对称的特征;粒级-标准偏差曲线呈“双峰”分布,两个明显的标准偏差峰值分别出现在7.962 1 μm和39.905 2 μm。石英颗粒表面形态主要以次棱角状为主;表面机械结构具有丰富的蝶形坑、曲脊、贝壳状断口,部分表面出现平行节理面、V形坑;不同粒级组分表面形态和机械结构特征存在差异。分析表明,南京周家山下蜀黄土属典型风成成因堆积物,是多源区物质高度混合搬运堆积的结果。     

佳县红粘土磁学性质

黄土/古土壤序列和红粘土均已被证明是风积成因,然而红粘土研究的程度远低于黄土/古土壤序列,比如强发育红粘土获得比较低磁化率值的原因并没有得到清楚解释,红粘土磁化率代用指标问题和红粘土搬运路径等问题还存在较大的争议,红粘土记录古气候意义研究也相对薄弱,因此加强对红粘土的研究,有助于对古气候的理解。佳县位于黄土高原与毛乌素沙漠交接地区,季风区与非季风区过渡地带。对佳县厚60m的红粘土样品进行系统磁学参数测量分析发现,佳县红粘土以软磁性矿物(磁铁矿、磁赤铁矿)为主,同时含有一定量硬磁性矿物(赤铁矿、针铁矿,主要是赤铁矿); 强发育古土壤层含有较多软磁性矿物,弱发育古土壤层含有较多硬磁性矿物; 磁颗粒粒径基本在0.2μm以下,X>64×10-8m3/kg时,磁颗粒粒径小于0.1μm。剖面底部磁学参数变化存在异常,原因可能是:赤铁矿含量增加,超顺磁(SP)亚铁磁性颗粒含量急剧减少,单畴(SD)颗粒相对含量增加。该异常原因解释符合前人提出的成壤路径:水铁矿→SP磁赤铁矿→SD磁赤铁矿→SD赤铁矿。     

距今7Ma以来甘肃灵台剖面 Nd和 Sr同位素特征

测定了 7 Ma B.P.以来灵台剖面红粘土和黄土-古土壤序列的酸不溶物 Sr和 Nd同位素组成.样品酸不溶物 87Sr/86Sr变化可明显分为两个阶段.第一个阶段,从 7 Ma B.P.到 2.5 Ma B.P.,为红粘土层,酸不溶物 87Sr/86Sr稳定位于高值,反映了东亚冬季风处于相对平稳的弱势.第二个阶段,从 2.5 Ma B.P.到现在,酸不溶物 87Sr/86Sr呈下降趋势,波动加强,反映了东亚冬季风不断增强,并且冬季风和夏季风交替变化加强. 7 Ma B.P.以来灵台剖面红粘土和上覆的黄土-古土壤的 Nd同位素组成一致,并揭示 7 Ma B.P.以来,北太平洋中部沉积物与黄土高原黄土都来自相同的物源区.     

大连长兴岛砂质沉积物粒度分布与石英表面结构特征研究

文章对位于渤海东缘的长兴岛地区发现的、以互层形式存在的黄土与砂土沉积剖面各层样品进行粒度分析与石英颗粒扫描电子显微镜观察,阐明了研究区沉积物的沉积特征,并探讨了物质来源与沉积环境。研究结果表明,长兴岛砂质沉积剖面上层黄土沉积（CXD5、CXD7）以粉砂为主,粒度分布频率曲线呈双峰分布且石英颗粒表面形态兼具风成与水成特征,推断其物质来源以近源为主,远源为辅;下层砂质沉积（CXD1、CXD2）粒度以中细砂为主,且石英颗粒表面水成特征明显,推测为近源物质搬运沉积;中间层（CXD3、CXD4和CXD6）粉砂含量显著增加,中细砂含量减少,且石英颗粒的硅质再沉淀作用显著,呈现过渡特征。研究结果表明,长兴岛砂质沉积物剖面存在砂层与黄土层相间分布的特征,且沉积环境以近源为主、远源为辅,为典型的陆架沙漠化沉积环境特征。

     

西峰风尘堆积的伊利石结晶度及古环境指示

黄土高原第四纪黄土伊利石结晶度是东亚夏季风的有效指标,但以前对该指标的研究主要集中在末次间冰期以来的黄土沉积。本文采用X射线衍射技术对西峰第四纪黄土（0~2.6Ma B.P.）和三趾马红土上部（2.6~3.6Ma B.P.）代表性样品的粘土矿物（ < 2μm）进行了测试,结合伊利石化学指数I（002）/I（001）值对伊利石结晶度Kübler指数（KI值）指示的环境信息进行了分析。结果显示,第四纪黄土伊利石结晶度主要继承了原始风尘特征,而第四纪古土壤伊利石结晶度指数KI值均显著高于相邻黄土,与伊利石化学指数I（002）/I（001）值和成壤特征有较好的一致性,表明KI指数可以有效地指示整个第四纪黄土沉积的风化成壤强度,对研究东亚夏季风长期演化具有重要的潜力;上新世三趾马红土KI值较高的特征表明上新世期间我国北方夏季风环流整体上较第四纪时期强盛。进一步分析KI值与I（002）/I（001）值的关系后发现二者具有较好的线性正相关,表明伊利石结晶度的变化是由于风尘堆积在风化成壤过程中,伴随着Fe-Mg离子的不断淋失,伊利石晶体结构发生改变而引起的。

     

陕西洛川地区全新世中期土壤与气候变化*

在洛川城东全新世中期古土壤剖面中采集了66块样品,利用气量法、磁化率测定、颗粒分析和显微镜观察方法,对土壤层中的CaCO₃含量、磁化率、颗粒成分、微结构进行了分析和鉴定。粒度成分显示洛川中全新世土壤可分为两层,中间为薄层黄土层。实验资料表明,洛川中全新世早期土壤CaCO₃含量低,平均为0.34 ％ ,具有显著淋溶土壤的特征; 小于0.005mm的粘粒含量比马兰黄土高约12 ％ 。粘化层(Bt层)中光性粘土胶膜有一定的发育,而且可见少量块状粘土胶膜存在,表明该层古土壤具有粘粒迁移和粘粒淀积的特征,指示中全新世早期发生的成壤作用比洛川现今成壤作用显著强。由此可以确定,中全新世早期土壤类型应为淋溶褐土, 当时夏季风活动增强,气候比现今明显温湿,年平均降水量至少比现今多100mm余。中全新世晚期古土壤CaCO₃平均含量为2.5 ％ ,淀积型粘土胶膜发育差,以残积粘土为主。中全新世晚期古土壤比早期土壤发育弱,但比该区现代土壤发育强,土壤类型应为典型褐土,当时气候也比现代温湿。中全新世中期6000~5000年间为气候冷干和沙尘暴活动加强的环境恶化期。研究结果对揭示黄土高原中部全新世中期土壤性质和气候变化具有重要意义。     

美国Bryce峡谷古新统-始新统红色层古土壤微形态特征及其指示意义

地层中的古土壤记录了古气候环境演化的重要信息,然而年代越老的地层由于受到后期持续的地质作用,使得古土壤面貌发生很大改变,增加了识别难度。美国Bryce峡谷广泛出露的古新统-始新统Claron组一直被认为是湖相石灰岩,却呈现整体氧化红色,并显示诸多古土壤特征。文章主要采用偏光显微镜和扫描电子显微镜来探究Bryce峡谷Claron组中古土壤特征,并结合X射线衍射特征分析矿物物相,结果表明：Bryce峡谷Claron组红色层是一系列成土深浅程度不同的古土壤层,表现为干旱土和淋溶土;地层中的碳酸盐主要是淀积在土壤下部的成土碳酸盐,碳酸盐富集也表现为土壤淀积的钙结核等钙积层,从土壤学看是钙积干旱土特征而非水中沉积的石灰岩层;深浅不同的红色层代表了粘化层和钙积层等土壤层次变化;不同颜色层代表着不同的形成环境：褐红色层形成于气候比较暖干时期,而灰白色层的形成环境比褐红色层更加湿润,可能每年雨季会形成临时性积水洼地,粉红色层的湿润程度介于褐红色层和灰白色层之间。综合上述分析,本研究不支持Claron组是终年积水古湖沉积环境的看法。

     

江西信江盆地晚白垩世风成沙丘的发现及其古风向

长期以来,江西信江盆地晚白垩世圭峰群塘边组(K2t)均定为水成沉积,本文的研究结果则认为属风成沉积.沉积结构、构造和石英沙颗粒表面特征研究结果表明,该组的主体岩性为紫红色中-细粒净砂岩,基本不含泥质和云母等悬移质,大型高角度平板状交错层理发育,层系厚度巨大,风成沙丘前积层特征明显,石英沙磨圆度好,在电子显微镜下普遍可见风成沙特有的碟形撞击坑、新月形撞击坑和毛玻璃化表面特征,属于风成沙丘沉积.古流向恢复表明,信江盆地以西风为主,东北风为次,同时见有少量东南风与西北风.根据当时的古地理格局及地表风带模式判断,研究区位于当时的北半球西风带和东北信风带之中,同时可能存在东南向和西北向的古季风.     

西峰黄土-红粘土序列有机质记录及其对磁化率古气候意义启示

大量研究证实成壤磁铁矿和磁赤铁矿是黄土-红粘土磁化率变化主要原因,但是对这些磁性矿物起源于无机沉淀还是生物作用尚需深入研究。为此,本文选择黄土高原200余米厚的西峰黄土-红粘土序列为主要研究对象,采用化学分析和透射电镜手段,对其中有机质含量和磁性矿物成因进行研究,结果表明: S5以来的沉积层有机质含量相对较高,集中在0.25%~0.50% 之间,有机质含量变化与黄土和古土壤层磁化率变化基本一致,即有机质高值对应磁化率高值,有机质与磁化率值成正相关;S5以下至午城黄土底部不仅有机质含量降低而且变化幅度减小; 红粘土沉积层中,虽然不能完全遵循磁化率高值对应有机质高值,但基本符合峰-峰和谷-谷对应规律。有机质和磁化率的相关性以及透射电镜研究表明,生物成因磁性矿物是风尘序列磁化率变化的主要原因,有机质含量高低反映风尘序列成壤过程中生物地球化学强度变化,生物将磁化率和古气候密切联系起来。黄土和红粘土磁化率古气候意义相似,但是由于黄土和红粘土形成于不同气候背景下,不能仅仅利用二者磁化率大小对比反演古气候,利用表土磁化率重建古气候要考虑气候载体形成的气候背景差异。     

Paleoclimatical significance of the paleosol levels occurring in the Miocene-Pleistocene stratigraphy of the Manonga-Wembere Valley inCentral Tanzania

Micromorphological characteristics of four paleosol levels of the Manonga - Wembere deposits in Central Tanzania indicate periods of wetter climate in the Pliocene than at present. The stratigraphy of the studied section shows a series of lacustrine calcareous clay sediments alternating with gravel, sand and silt. The sediments are believed to have been deposited in the Manonga - Wembere paleolake environment. Paleosols intercalate these sediments and were formed when stable landscapes developed on former lake beds during regression periods. Micromorphological features of the paleosols indicate strong clay illuviation of red to yellow typic clay coating and some Fe-Mn hydoxide hypocoatings in voids and channels. The groundmass consists of either an accumulation of bioturbated yellow to red clay coating fragments or an argillic red to yellow groundmass of clay mass. Such an illuviation and its associated groundmass is comparable to intense clay illuviation fronts that are found in present-day calcareous sediments of warm and wet climates. The paleosol levels therefore represent wetter climatic conditions than today in the area during the Lower Pliocene.     

天水樊家城黄土剖面记录的全新世环境及人地关系变化研究

对天水樊家城剖面的地层、磁化率、粒度、CaCO₃等进行分析,探讨了该地区全新世环境演变与人类活动的关系。结果表明:黄土层中磁化率、 < 5 μm黏粒含量和黏粉比值明显偏低, > 50 μm砂粒含量、CaCO₃值明显偏高,而古土壤层中磁化率、黏粒含量则达到峰值, > 50 μm砂粒含量、CaCO₃值明显偏低,其风化成壤强度呈现出马兰黄土L₁→过渡性黄土L_t→古土壤S₀逐渐升高、全新世黄土L₀降低的特征。它反映末次冰期结束后（?~8 500 a B.P.）,气候逐渐转暖转湿,但仍较干冷,动植物资源不足,难以满足人类的生存和发展的需求,研究区内人类活动的强度很弱。全新世中期（8 500~3 100 a B.P.）,气候温暖湿润,人类活动强度增大,原始定居农业得到极大发展,普遍出现以大地湾文化、仰韶文化、马家窑文化、齐家文化为代表的人类文化;其中,6 000~5 000 a B.P.气候出现干凉化趋势,但该时期人类文化依然获得了发展。全新世晚期（3 100 a B.P.以来）,东亚季风格局发生转变,气候转为较干冷,致使区域自然环境发生变化,区内逐渐兴盛游牧文化。近代以来随着人口、生产力水平等因素的影响,人类活动对环境的影响持续增强,土地利用方式以农耕为主。     

吕梁山地区新近纪晚期地层研究进展

通过对吕梁山西部保德和柳林两个典型剖面的研究,认为山西柳林卫家洼保德组剖面结构与保德剖面相同,完全可以对比。保德组下部的砂砾石确为水成堆积无疑,但是上部的棕红色黏土与棕黄色的钙质结核层越来越被广大学者认为是风尘堆积,中部则为下部水成堆积物与上部红黏土与钙质结核的过渡地段。《中国地层指南及中国地层指南说明书》规定:组的含义在于岩性、岩相和变质程度的一致性,除去变质程度不说,保德组下部水成堆积物和上部风尘堆积根本不是同一相环境所能包含的岩石组合,因此不能用一个组来定义,应予解体。保德组下部的水成堆积物划为芦子沟组,相当于初始定义的"芦子沟系"或"芦子沟砾岩";保德组上部风尘堆积仍称之为保德组,相当于初始定义的保德红土;在这种划分下芦子沟组为不整合于前新生代基岩之上,整合伏于红黏土之下的山前冲积扇相堆积。保德组为整合于芦子沟组之上静乐组之下的所有风尘堆积。