陕西长武古土壤深部风化剖面与环境研究

根据作者提出的CaCO₃淀积深度理论、风化剖面的野外鉴别和室内CaCO₃、磁化率测定、粒度分析,确定了陕西长武第4、第5层古土壤底部之下存在深部风化黄土层和迁出了土壤层的CaCO₃结核层。这种风化黄土层和CaCO₃淀积层的发育表明当时风化淋滤作用超出了成壤带深度范围,指示长武第4、第5层古土壤为不具CaCO₃淀积层的中酸性、淋溶型森林土壤。该风化层代表了降水丰富的气候事件,当时年均降水量为900 mm左右。     

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。     

湖北郧县辽瓦店黄土剖面风化特征及其对气候变化的响应

对湖北郧县辽瓦店剖面的沉积学特征及磁化率、粒度、Rb、Sr含量等理化指标进行了研究。结果表明:辽瓦店剖面自下而上具有马兰黄土(L₁)-过渡层(L_t)-古土壤(S₀)-全新世黄土(L₀)-表土(TS)地层序列;不同地层单元的风化成壤差异明显,其成壤强弱顺序为古土壤S₀成壤最强、全新世黄土L₀和过渡层L_t次之、马兰黄土L₁最弱。成壤强弱的变化揭示出该区晚更新世末期(11 500 a BP以前)气候干冷,全新世早期(11 500~8 500 a BP)气候处于晚更新世干冷向全新世中期暖湿的过渡阶段,全新世中期(8 500~3 100 a BP)气候最为温暖湿润,全新世晚期(3 100 a BP以来)气候转为干冷且逐渐恶化的变化过程。     

镇江下蜀土剖面的化学风化强度与元素迁移特征

对镇江下蜀土剖面的化学风化强度及元素迁移特征进行了研究, 结合与黄土高原第四纪黄土、古土壤、晚第三纪红粘土以及安徽宣城风成红土等典型风成堆积剖面的对比分析, 得出如下结论: (1) 镇江下蜀土剖面经历了中等强度的化学风化, 明显强于洛川黄土以及古土壤, 显著弱于宣城风成红土, 而与西峰晚第三纪红粘土非常接近。下蜀土的化学风化过程及 其与其他风成堆积剖面风化强度的差异主要受气候条件的控制, 气候条件通过年平均温度和年降水量对化学风化的地球化学环境起重要的影响, 其中降水因素在化学风化过程中可能起着更为重要的制约作用。(2) 镇江下蜀土剖面风化过程中, 绝大部分常量元素的地球化学行为 表现为迁移淋失, 仅Fe 和Ti 轻微富集, 元素的活动性由强至弱依次为: P > Na > Ca > Mg > K > Fe²⁺ > Si > Mn > Al > Ti > Fe³⁺; 常量元素的迁移特征揭示下蜀土的化学风化已经完成初级阶段的去Ca、Na 过程, 并初步进入到去K 风化的中级阶段; 微量元素除Sr、Ga 迁移淋 失外, Th、Ba、Cu、Zn、Co、Ni、Cr、V 等均表现出富集特征, 这可能与下蜀土风化成壤过 程中的生物地球化学过程以及粘粒、有机质对微量元素的吸附作用有关。(3) 元素迁移在剖面 中的变化特征揭示, 在0.24 Ma 之前的中更新世早、中期, 该区气候较为暖湿, 兼有干湿交替的特征; 中更新世晚期气候偏干凉, 风化淋溶最弱; 至晚更新世早期则又出现一段明显暖湿的成壤时期, 形成下蜀土剖面中的S1 古土壤层。总之, 中更新世以来本区气候整体上向干凉的方向发展。     

萨拉乌苏河流域末次间冰期 古土壤化学风化与古气候

内蒙萨拉乌苏河流域米浪沟湾剖面末次间冰期发育5 层古土壤。对这5 层古土壤的形 态特征、粒度、扫描电镜及化学风化等分析结果表明: (1) 这些古土壤具有与华北现代褐土相 似的形态特征; (2) 粘化率中部高和石英颗粒表面硅质溶蚀-沉淀现象表明古土壤层中发生过 风化成壤作用; (3) 用K₂O/Na₂O、Al₂O₃/Na₂O、MnO/Al₂O₃、CIA 及A-CN-K 图解与华北现代 褐土作对比分析, 发现它们的化学风化特征极为相似; (4) 用气温及降水量与CIA 值的回归 关系方程, 得出5 层古土壤发育时期的水热状况确与华北现代的暖温带半湿润季风性气候大 致相同或更显暖湿。形态特征、粒度、石英颗粒表面特征和化学风化特征等多个方面具备了 与现代华北褐土类似的化学风化成壤特征, 证明这些古土壤是在与华北相似的暖温带半湿润 季风性气候条件下形成的。     

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。     

渭河上游地区樊家城黄土-古土壤剖面Rb、Sr、Ba存留特征及意义

选择渭河上游樊家城全新世黄土-古土壤剖面为研究对象,对该剖面元素Rb、Sr、Ba含量和磁化率、粒度、CaCO₃进行了测定。结果表明：Rb、Sr、Ba含量及Rb/Sr、Ba/Sr比值与磁化率、粒度、CaCO₃含量显著相关,能够指示渭河上游地区全新世的气候变化。剖面中古土壤层的磁化率、黏粒、Rb/Sr、Ba/Sr以及元素Rb、Ba含量高于黄土层,CaCO₃、Sr含量小于黄土层,指示渭河上游地区古土壤层（S₀）形成时期主要受夏季风影响,气候温暖湿润,淋溶作用强,风化成壤作用强;而黄土层形成时期主要受冬季风影响,气候相对冷干,淋溶作用弱,风化成壤作用弱。在全新世中期,古土壤层S₀¹与S₀²之间的黄土夹层,反映了渭河上游地区在全新世大暖期的6 000~5 000 a BP期间气候显著恶化。     

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。     

甜水沟全新世黄土-古土壤序列风化程度及意义

对大荔人遗址的甜水沟剖面(TSG)全新世黄土-古土壤序列中常量元素含量、磁化率和Rb/Sr比值进行了研究和比对。结果表明:在TSG剖面发育过程中,Ca、Mg、Na表现为迁移淋失,Si、K呈现弱富集特征,Fe的迁移不明显;磁化率、钾钠比、硅铝铁率、SiO2/(MgO+CaO)(、CaO+K2O+Na2O)/Al2O3的分布随地层的变化而同步变化。上述变化指示古土壤S0形成时期,化学风化程度强烈和气候温暖湿润,黄土L0和Lt堆积时期,风化成壤作用较弱和气候相对干旱,而全新世晚期可能曾出现过一次较为暖湿的次级气候变化。     

汉江一级阶地抬升以来北亚热带风尘堆积、发育与东亚季风演变的耦合关系——以郧县段汉江上游谷地为例

风成黄土对东亚冬夏季风优势期转换及起迄时间起到良好指示作用,探究风尘黄土堆积、发育特征与东亚季风演变的耦合关系十分必要。本文通过研究汉江一级阶地上覆黄土-古土壤序列的构型、磁化率、烧失量、粒度、元素组成特征,分析汉江一级阶地抬升以来黄土-古土壤序列的成因及成壤特征,探究东亚冬夏季风的演化序列。结果表明：（1）汉江上游地区黄土-古土壤序列的地层构型为表层土（MS）-近代黄土（L₀）-古土壤（S₀）-过渡层（L_t）-马兰黄土（L₁）,磁化率、粒度、烧失量、元素组成等特征指示各地层成壤强度特征为S₀>L₀/L_t>L₁。（2） 成壤强度指示18000 a BP以来,东亚冬夏季风演替特征为末次盛冰期冬季风强烈→全新世早期冬季风减弱→全新世中期夏季风主导→全新世晚期夏季风减弱~,冬季风强盛,其演变滞后于低纬太阳辐射变化2000~3000 a。（3）该风尘堆积物理化性质对6000~5000a BP的气候恶化期有所响应。总而言之,汉江上游一级阶地上覆黄土为风尘堆积物,指示18000a BP以来东亚季风的变迁规律及季风异常事件,能够体现北亚热带对全球气候变化及极端事件的响应。     

宁夏长城塬全新世黄土-土壤剖面元素地球化学特征研究

通过测定宁夏长城塬全新世黄土-土壤剖面中的元素含量,获得了一些地球化学参数指标。这些化学参数作为良好的气候代用指标,与磁化率、频率磁化率形成很好的对比,表明:古土壤形成时期气候温暖湿润,降雨丰富,淋溶作用强烈,黄土堆积时期气候相对干冷,成壤作用微弱;黄土风化成壤过程中元素的迁移变化可以间接反映出全新世以来的气候变化及成壤环境的变化。通过研究元素的活动性,发现全新世宁夏长城塬黄土只经历了早期的化学风化,应处在脱Ca、Na阶段,尚未进入去K风化阶段。     

临夏塬堡黄土剖面中晚马兰黄土地层划分和形成时代

通过对位于黄土高原西部区临夏塬堡中晚马兰黄土剖面地层岩性、代用指标及地层年代学的分析研究．认为该研究剖面存在1个强成壤层和6个弱成壤层．记录了1个间冰期6个间冰段和7个冰段事件。其中马兰黄土中部3层古土壤是末次冰期间冰段的记录，尤以下层古土壤发育最好，上层次之，中部古土壤的发育介于二者之间，表明即便是气候较温湿的间冰段．其气候的温湿程度也是有差异的。色度指标中的亮度不仅可参与地层划分．与CaCOx、频率磁化率有很好的相关关系，而且是一个可靠的、更为敏感的气候环境变化代用指标。     

安徽宣城向阳剖面第四纪红土常量元素地球化学特征及其古气候意义

安徽宣城向阳剖面是我国南方第四纪红土标准剖面,蕴含着丰富的古环境与古气候信息,对其进行常量元素地球化学特征及古气候的研究,对深刻理解该区红土风化成壤强度与古气候演化、充实中国南方第四纪红土的高分辨率研究具有一定意义。本文基于野外地质地貌、岩性调查与加密采样,运用ZSX PrimusIV型X射线荧光光谱仪(XRF),对该剖面进行常量元素测定,并采用地球化学风化参数指标CIA与BA、元素迁移率等分析方法,结合前人的年代数据,探讨了该剖面红土风化特征及古气候意义。研究表明:(1)向阳剖面常量元素以Fe_2O_3、Al_2O_3、SiO_2为主,具有显著的富硅铝铁化特征,约916 ka以来红土堆积处于相对暖湿的古气候背景下,但是气候总体有向干凉方向变化的趋势;(2)约916 ka以来研究区古气候大致存在7次相对暖湿与相对干凉期的旋回变化;其中,阶段I至阶段II暖湿程度与风化强度较大,气候向暖湿方向发展,阶段III暖湿程度与风化强度均有所降低,阶段IV暖湿程度与风化强度达到最大,是最稳定的时期,阶段V至阶段VII气候一直向干凉方向变化;(3)在6.2 m(约534 ka前)以下部分,红土成土沉积动力强度较大,干湿变化比较强烈,沉积环境不稳定,而此后红土成土沉积动力减弱,沉积环境相对稳定。     

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。     

泾河中游地区全新世成壤环境演变研究

根据长武ETC全新世土壤剖面的测定分析,探讨了该地区全新世成壤环境演变过程,阐明了先周时代土壤特征及人类耕作对成壤过程的影响。研究结果表明,全新世早期气候温和干燥,沙尘暴明显减弱,风尘堆积速率降低,具有轻微生物风化成壤作用;对应于全新世最适宜期,该地气候温暖湿润,生物风化成壤作用大于风尘堆积作用,为典型的黑垆土成壤期。从3 100 a B.P.开始,季风气候格局发生转变,气候干旱化,沙尘暴加剧,风尘堆积速率大于生物风化成壤速率,土壤资源自然退化,形成弱成壤层和黄土层,两层均属于全新世黄土L₀。先周时期耕作层对应古土壤层的顶部,土壤具有典型的团粒结构。3 100 a B.P.时的季风转变导致的气候干旱化与土壤退化促使了游牧民族南迁和"古公迁岐"事件的发生。     

青海湖种羊场风成沉积的常量元素组成及其化学风化指示

青海湖区是研究亚洲季风和西风环流强度变化和相互作用的良好区域。与青海湖湖泊钻孔沉积物一样,青海湖岸边广泛堆积的陆相风成沉积独立地记录了青海湖区晚第四纪以来的环境演变。过去对青海湖风成沉积的元素地球化学特征虽有过一些研究,但对于这套风成沉积的化学风化研究相当薄弱。通过对青海湖东岸种羊场剖面晚第四纪风成沉积的常量元素组成及主要的化学风化指标进行研究,结果表明:1)化学风化指标CIA(化学蚀变指数)、CIW(化学风化指数)、K2O/Na2O和Fe2O3/Mg O比值均反映了种羊场风成沉积经历了早期化学风化强度弱、中期强和晚期再度变弱的变化特征;2)在距今~5 ka时,风化指标显示化学风化作用最强,可能记录了青海湖区暖湿的气候特征;3)种羊场风成沉积的Fe2O3/Mg O比值与!fd%(频率磁化率的百分比)呈显著线性正相关(相关系数R2为0.939),指示在化学风化过程中Fe元素的富集对于磁化率增强具有重要贡献。     

汉江上游谷地归仙河口剖面风化成壤特征及其记录的气候变化事件

对汉江上游谷地归仙河口剖面的地层学、沉积学特征以及磁化率、粒度组成、Rb/Sr比值等理化指标进行了研究。结果显示:归仙河口剖面地层完整,具有表土(MS)→全新世黄土(L0)→古土壤(S0)→过渡性黄土(Lt)→马兰黄土(L1)→河流相沉积物(AD)的地层序列,它记录了汉江第一级阶地抬升以来东亚季风的变化信息。不同地层单元的风化成壤差异明显,其成壤强弱序列为:S0>L0>Lt>L1。归仙河口剖面风化成壤强度的变化表明:18 000～11 500 a BP,气候干冷,风尘大量堆积,成壤微弱,其中在12 500～12 400 a BP出现特大洪水事件;11 500～8 500 a BP,气候逐渐向暖湿方向转变,成壤作用有所增强;8 500～3 000 a BP,气候最为温暖湿润,成壤作用非常强烈,而在7 500～7 000 a BP汉江流域频繁发生特大洪水;距今3 000年开始,气候重新进入一个相对干旱少雨时期,期间气候并不稳定,其中在3 100～3 000 a BP和1 000～900 a BP出现特大洪水事件。     

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。     

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。