南雄盆地白垩纪红层沉积环境分析

广东南雄盆地广泛分布着白垩纪红色地层,厚5千多米,面积约1 020 km2。前人普遍认为该套地层属山间盆地河湖相碎屑沉积,同时在湖底还沉积了大量钙质结核及多层泥灰岩。野外观察发现,地层中红颜色随层理/层次变化也发生深浅变化,说明地层的红色是与层理同期形成,属沉积阶段的原生色。所谓湖底沉积结核及泥灰岩实为红色古土壤层中的钙结核与钙板层。磁性矿物测量表明,地层中的主要载磁矿物为赤铁矿,且相对含量较黄土-古土壤高得多,表明该地层是长期处于地表高温干旱氧化环境中形成。红色粉砂层和黏土层中发育的钙质结核及钙板层与古近系红黏土类似,属土壤淀积层,位于土壤黏化层下部。因此,南雄盆地白垩纪红层的"水成"只是局部或者短暂特点,总体是地表干旱氧化条件下经成土作用形成的红色土壤序列。     

西周沣镐遗址全新世土壤研究

根据西安西部西周沣镐遗址附近全新世土壤剖面磁化率、全铁、有机碳、Rb和Sr等指标的测定分析,揭示了与全新世环境变化相对应的成壤过程,阐明西周时代土壤和土地资源状况及人类耕作对成壤过程影响。认为全新世早期气候较温和干燥,风尘堆积速率降低,有一定生物风化成壤作用,土壤发育表现为边沉积边成壤;全新世中期气候温暖湿润,生物风化成壤作用大于风尘堆积作用,随着沉积和成壤继续,土壤层深厚,形成古土壤层(S₀);全新世晚期气候恶化,沙尘暴频繁发生,风尘堆积作用大于风化成壤作用,形成现代黄土层(L₀)覆盖了土壤(S₀),使之成为埋藏古土壤。西周时期(3000~2720a B.P.)气候干旱使环境资源恶化,土壤退化严重,当时的耕作层和古地面位于相当于黄土(L₀)下部、古土壤(S₀)顶界以上10cm的层位。     

晚泥盆世古土壤的辨识及其发生学特征

运用野外形态观察、元素地球化学和磁学相结合的方法对新近发现的甘肃东部地区晚泥盆世古土壤剖面进行了辨识和分析,从而得出:1)该套地层中残留有原土壤发生过程的痕迹,如根迹、浅褐色晕圈状根迹,原生石膏层,红色古土壤层内富含成壤钙结核及结核层。同时,可见圆顶柱状结构、次棱角块状结构等古土壤特有的结构类型,这些特征表明该套地层为古土壤。2)古土壤发生层次明显。可识别出红色淀积层(B层)和灰绿色母质层(C层)。B层磁化率向上增强,常量及微量元素Al_2O_3、Fe_2O_3、K_2O、Sr含量及Al_2O_3/SiO_2比值向下减少,Zr、Ti向下富集,以及风化指数CIA向下增加。磁化率及元素含量和比值特征反映了B层古土壤的风化成壤程度向下增强。3)依据发生学特征初步判断古土壤的类型主要为始成土、旱成土和变性土,反映了当时较干旱的气候条件。晚泥盆世沉积地层中古土壤层的发现对指示重大地质事件和研究环境变化方面有着重要的地学意义。     

淮河上游全新世风成黄土与成壤环境变化研究

在野外考察研究的基础上,在河南禹州全新世黄土-古土壤剖面系统采样,利用X-荧光光谱仪测定了常量元素的含量,并与磁化率、粘粒含量及碳酸钙含量变化曲线对比发现:常量元素氧化物(Al2O3、Fe2O3、K2O、MgO)含量随土壤地层呈现有规律变化,即在古土壤层(S0)中含量最高,表土层(MS)中次之,在黄土层(L1、Lt、L0)中最低;Na2O在古土壤层淋失,在黄土层相对富集。深入分析表明,淮河上游全新世黄土为风力沉积物,来源于黄河下游泛滥平原的风沙活动和沙尘暴沉积。在古土壤层和表土层形成时期,气候温暖湿润,虽然仍然有沙尘暴发生,但是成壤作用和次生粘化作用较强;在黄土层堆积时期,气候干旱寒冷,黄河下游泛滥平原植被稀疏,风沙活动和沙尘暴强烈,风化成壤作用极其微弱。这些化学成分含量与磁化率相关性很强,表明它们主要受全新世气候与成壤环境变化的控制。     

青海省五道梁地层剖面晚第三系沉积物与古土壤辨析

辨别沉积地层剖面中的古土壤层(原位沉积)具有重要的地学意义。论文拟以青海省五道梁地层剖面为例,尝试从剖面样品外部形态特征与内部性质探讨晚第三纪或更早之前沉积物与古土壤辨析方法。形态特征包括沉积物的色调、层次结构、生物扰动作用、植物根系等分析基本排除了研究地层剖面中的层段为古土壤。沉积物中较高的CaCO3含量、较低的铁游离度,均<20%,反映出沉积物源的风化程度低,都说明沉积物形成时的气候条件湿热程度不高。样品稀土元素和微量元素等地球化学特征显示,地层剖面沉积物是经过异地搬运、沉积形成的。     

新疆伊犁黄土和古土壤形成环境的差异性分析

通过粒度和元素地球化学分析研究方法,对伊犁盆地昭苏剖面黄土和古土壤形成环境的差异性进行了对比研究。结果发现,伊犁古土壤层中＞30 μm、＞40 μm和＞63 μm等粗粒径组分含量较黄土层稍高,尤其是＞63 μm组分更为显著;伊犁古土壤形成时期,西风环流较强,导致古土壤层中存在大量粗颗粒的近源堆积物,气候存在突变性,是一个环境变化不稳定的时期;而黄土堆积时,西风较弱,气候变化相对稳定;古土壤形成时期虽降水相对较多,但气候较冷,导致其风化成壤作用并不强,而黄土堆积时降水与古土壤形成时期相当或者较少,但由于气候总体较为温暖,风化成壤作用相对较强。不同时期水热组合形式及其各自权重不同均会对伊犁黄土和古土壤风化作用产生不同程度的影响。     

西宁盆地晚始新世泥岩地层粒度特征及其古环境指示意义

西宁盆地较为完整地保存着一套新生代(约55~17 Ma)地层,盆地内的水湾村附近出露的晚始新世石膏-红色泥岩旋回沉积序列,是研究晚始新世气候演变的理想地质记录。关于这套地层的沉积环境存在不同的观点,尤其是关于其中泥岩地层成因的争论颇多,主要有洪积扇远端沉积、咸水深湖沉积和风积成因3种观点,差别甚大,至今没有统一的认识。沉积物的粒度可以用来反演其形成时的沉积动力及沉积环境,为了明确该段地层中泥岩的沉积环境,本研究选取水湾剖面代表性泥岩样品进行了系统的粒度测量及分析,结果表明,西宁盆地晚始新世泥岩沉积与黄土高原典型黄土-古土壤粒度特征类似,应为风积地层,而不是洪积扇远端或咸水深湖沉积。西宁盆地晚始新世风积地层的发现为盆地区域构造和古气候演化研究提供了新的研究视角。     

殷墟地区土壤剖面磁化率变化特征

对殷墟地区3个土壤剖面的岩性分析和磁化率测试发现,岩性和磁化率变化均存在较好的一致性。根据岩性将剖面分为上中下三层,上层为现代农业耕作层,由于人类活动扰动剧烈,磁化率变化复杂(该文未作讨论);中层为河流相沉积物形成的亚粘土层,该层磁化率明显偏高(除地表耕作层外,3个剖面的磁化率最高值均出现在该层)且变化剧烈,可能是由于沉积物来源及沉积动力而导致磁性矿物含量及排列方式变化引起的;下层为灰黑色古土壤层,磁化率值明显低于其他层位且波动较小,有别于目前黄土—古土壤序列研究中古土壤磁化率增强的古土壤成因模式,其原因有待进一步研究。剖面的总体磁化率变化幅度较大,且从表层向下有降低的趋势,可能是由于沉积物磁化率的埋藏效应所致。     

西北地区晚第四纪黄土地层与环境

在中国西北地区的高山、高原与内陆干旱沙漠的交界带(半干旱区),沉积有一定厚度的晚第四纪黄土,厚度从几米到40～50m,1.5×10~6a以来的黄土地层可分为6段,分别为:S_0,全新世古土壤,时代<8.5×10~3a.B.P.;L_(1-1),上马兰黄土层,0.85～2.5(2.1～2.7)×10~4a.B.P.;Sm,马兰黄土中部古土壤层,2.5×10~4～5.4×10~4a.B.P.;L_(1-2),下马兰黄土层,5.4×10~4～8×10~4a.B.P.;S_1,离石黄土顶部古土壤层,即末次间冰期古土壤,8×10~4～1.4×10~5a.B.P.;L_2,离石黄土,即倒数第二次冰期形成的黄土,>1.4×10~5a.B.P.黄土与石土壤层的磁化率值相差数倍。黄土地层磁化率曲线可做为气候变化的代用指标。位于兰州附近的临夏黄土地层剖面,其环境变化信息记录的精度可与深海和南极Vostok冰芯对比。     

西安白鹿塬黄土渗透性与含水条件

为查明黄土与古土壤入渗特征和地下水富集条件,对西安白鹿塬中更新世黄土与古土壤进行了10个层位30余个实验点的入渗实验、孔隙度、磁化率与CaCO₃含量的测定。结果表明,黄土层含水空间发育好,入渗率较大,利于构成含水层;黄土层与古土壤层入渗率与含水空间的差别主要是当时气候与成壤作用不同决定的。CaCO₃结核具有致密的结构,常常是非常好的隔水层。将任家坡剖面渗水实验数据用三种入渗公式分别进行拟合得出,经常采用的三个经验公式中考斯加可夫能普遍适用于描述50万年来发育的黄土和古土壤层的入渗规律,计算结果为水文和农业部门应用黄土入渗经验公式提供了重要参考值。本文的研究拓宽了第四纪气候变化理论应用的新领域,表明更新世气候变化在黄土地层土壤水和地下水资源富集条件、富集规律和水资源开发利用研究中有重要应用价值。     

陕西横山L2以来风沙/黄土沉积序列的粒度端元特征及其环境意义

受气候振荡的影响,沙漠边界多次往复摆动,在地层中留下了黄土、古土壤与古风成沙的迭覆沉积。通过传统粒度参数和端元分析模型方法对陕西横山HS剖面L_2以来风成沙—沙质黄土—沙质古土壤所蕴含的粒度成分、相应的沉积信息和沙地进退进行探讨。结果表明:HS剖面粒度组成不同于黄土区,以极细砂(31.07%)、细砂(30.20%)和粗粉砂(23.38%)为主,具有大小混杂的宽粒级范围的明显特征。因此在黄土区具有全球古环境意义的粒度指标未必适合本区,运用参数化端元分析模型对本区粒度指标进行分离,以期得到适宜本区的气候环境指标。其中,端元1(EM1)的众数粒径为8.93μm,反映了西风环流的信息;端元2(EM2)的平均粒径为32.82μm,很大程度上间接指示东亚冬季风强度的变化;端元5(EM5)的平均粒径为235.46μm,是极强冬季风或强风暴的替代性指标,其含量反馈当时冬季风的强烈程度。由此,研究认为陕西横山自L_2以来发生了5次沙地扩张和3次沙地后退事件,其中风成沙层为强烈冬季风环境引发毛乌素沙地扩张时堆积的;而冬季风强度大为减弱时,沙丘迁移被沙尘堆积所取代,形成沙质黄土层;古土壤层是在冬季风相对萎缩时发育的。冰期形成的风成沙层对目前区域沙漠化存在不可忽视的潜在威胁,保护全新世形成的土壤层是防治区域沙漠化的重要措施。     

新疆西风区黄土与古土壤磁化率变化特点

在东部季风区的黄土研究中,磁化率是反映季风区气候变化的重要替代性指标之一,但关于中国西风区黄土磁化率的研究至今仍然为空白。通过对新疆典型的西风区——伊犁地区现代土壤和两个典型剖面黄土与古土壤序列磁化率研究发现,两个剖面黄土与古土壤磁化率特征存在差别。地处荒漠草原地带的则克台黄土剖面中马兰黄土的磁化率值略高于弱成壤层,末次间冰期古土壤层的上部磁化率也低于黄土,与东部季风区相比黄土磁化率偏高;而位于草原地带的库尔德能布拉克剖面黄土磁化率为低值,古土壤为高值,表现出与东部季风区类似的变化特点。两个黄土剖面所反映的磁化率的区域差异在一定程度上揭示了气候对磁化率变化的控制作用,但另一方面也反映了该区磁化率物理意义的复杂性。提出虽然在西风区黄土记录研究中不能简单套用东部季风区的方法,但磁化率和碳酸盐含量在西风区可指示湿度变化。     

汉江上游郧县段全新世古洪水滞流沉积物特征

对汉江上游郧县段一级阶地上典型古洪水滞流沉积物、古土壤和黄土3 种不同沉积物的宏观特征、粒度成分、理化性质、微观形态及地球化学元素进行了综合分析对比.结果表明,研究剖面中的古洪水滞流沉积物呈灰黄色(2.5YR7/2),与上下相邻地层往往呈突变关系且界线清晰;粒度组成总体较粗,粉砂质细砂土,分选较好;磁化率稍高于马兰黄土,但显著低于古土壤;烧失量平均值低于黄土和古土壤;石英颗粒表面分布有水下环境机械相撞形成的V形坑;元素的含量及UCC标准化曲线均与黄土和古土壤差异明显.与渭河谷地相比,汉江上游谷地古洪水滞流沉积物具有粒度组成偏粗、分选性稍差的特点.该研究成果对汉江上游谷地古洪水滞流沉积物的鉴别和古洪水水文参数的重建具有重要意义.     

青藏高原东北缘拉脊山南坡黄土剖面的土壤发育特征

以青藏高原东北缘的拉脊山南坡一黄土剖面(P - 22)为研究对象,分析了古土壤层和现代土壤层的发育特征,讨论了其环境指示意义以及作为土壤母质的黄土的可能来源.初步结果显示:(1)与黄土高原、青海湖周边以及附近盆地的黄土相比,拉脊山南坡的黄土具有粘粒含量偏高、CaCO3含量偏低的特点.(2)P -22剖面古土壤层的母质为...     

南京江北地区下蜀黄土粒度分形与全新世环境演变

根据分形理论,对南京江北下蜀黄土剖面不同层位样品进行分形维数定量计算。计算结果表明：粒度的分形维数与黄土和古土壤层位具有良好的对应关系,对沉积和成壤环境具有很好的指示意义。全新世最适宜期（8 500～3 100 a BP）发育的古土壤层位（S0）分形维数最高,其维数平均值为2.7237,明显高于全新世晚期（3 100 a BP）形成的表土层（Ts）和末次冰期堆积的黄土层（L1）分形维数,其平均值分别为2.3823\,2.351,全剖面维数平均值则为2.5063,造成它们的差别可能是由于受到不同的成壤强度影响导致土壤颗粒分选性差异所致。     

泥河湾盆地的水下黄土堆积及其古气候意义

本文论述了泥河湾盆地第四纪河湖相地层中水下黄土堆积的特征，认为水下黄土堆积是介于气下黄土堆积河湖相沉积之间的一种过渡类型，水下黄土和气下黄土都是干冷气候条件下的产物，而河湖相沉积则形成于相对温湿的气候环境。在沉积剖面中水下黄土和河湖相沉积交替出现，形成水下黄土－河湖相沉积系列，这个系列反映了气候的周期性变化，它可以与我国洛川剖面的黄土－古土壤系列及深海岩芯V28－239的氧同侠素气候期，很好地进行对比。这为我国华北第四纪古气候地层序列的建立，又提供了一个重要的途径。     

中国南方红土古环境重建中存在的几个问题

随着黄土-古土壤系列在中国北方第四纪古环境演变的成功恢复，对中国南方红土所记录的古环境和全球变化信息的研究也逐渐成为热点。然而，纵观最近10多年来对中国南方红土古环境变化的研究现状，还存在不少问题，一些结论尚难以令人满意，从成因机理上未能给予有力的理论支持。对在风化壳形成机理的认识、风化壳剖面记载环境变化的历史、红土-沉积旋回所反映的古气候变迁、红土和黄土的古环境记录的对比等方面的研究中暴露出的一些问题，本文进行了剖析和讨论。     

红黏土磁化率增强机制

对于黄土-古土壤序列,磁化率增强机制已经被大家认可,并且磁化率被广泛作为古夏季风强弱变化的代用指标。红黏土伏于第四纪黄土之下,同为风成沉积物,对红黏土磁化率增强机制的研究程度不高,且对强发育红黏土获得比较低的磁化率值的原因不清楚。本文通过对佳县红黏土进行系统岩石磁学分析得出：(1) 红黏土磁性矿物种类以磁铁矿为主,同时含有一定量磁赤铁矿、赤铁矿;磁性矿物平均粒径为PSD颗粒;强发育层含有较多的软磁性矿物,弱发育层含有较多的硬磁性矿物。(2) χ、χfd和χARM两两之间表现出很好线性正相关关系,说明红黏土中含有大量SP和SD颗粒亚铁磁性矿物,这些细小磁颗粒是在成壤过程中产生,成壤作用导致古土壤层磁化率升高。(3) 红黏土χfd、χfd%值较高,说明经历较强的成壤过程,成壤环境与黄土高原黄土-古土壤序列类似,与阿拉斯加、西伯利亚黄土-古土壤明显不同。     

50万a来沙漠-黄土边界带的环境演变

毛乌素沙漠与黄土高原接壤的沙漠－黄土边界带以其特有的古风成才－黄土－古土壤沉积系列记录了这一地区约50万a以来的环境演变．地层中的埋藏古风成砂是在冬季风极为强大时堆积的，古土壤是在冬季风萎缩、夏季风强盛时发育的，而黄土则是在上述两种极端气候的过渡状态下堆积的．研究结果表明毛乌素沙漠至少在50万a前就已经形成，但也并不是从一出现就持续至今，而是在第四纪气候振荡的作用下，历经“沙漠－非沙漠”的多次转变，其中沙漠明显扩大的时期至少有13次．     

长安四府村32～10 ka BP期间沙尘暴活动的记录

通过对长安区四府村剖面晚更新世后期黄土样品的粒度分析测定,探讨了沙尘暴活动与土壤颗粒组成的关系及32～10kaBP以来的沙尘暴的活动趋势。结果表明,黄土古土壤序列中粗粉砂含量高和粘粒含量低,反映当时沙尘暴活动强烈,反之,沙尘暴活动弱。冰期沙尘暴活动强主要是冰期降水量少造成的,温度低是次要的。古土壤层S10中的粘粒既包含风尘堆积的原始组分,也包含风化成壤过程中对先前发育的黄土L21改造后的次生组分。32～10kaBP以来,沙尘暴活动具有由弱到强的变化趋势,其中23～10kaBP间活动最强。