佛山西樵山及邻近地区MIS5a红土中主量元素含量特征及其古气候意义

本文主要对广东佛山西樵和邻近的粤东北的临江地层剖面MIS5a网纹红土的主量元素含量进行了研究。结果表明,这两个剖面MIS5a红土的SiO 2 、Al 2 O 3 、TOFE（Fe 2 O 3 +FeO）含量、硅铝率n (SiO2) / n (Al2O3) 和化学蚀变指数 CIA 值与我国中亚热带和南亚热带红土都有明显的差异,而与热带地区——海南岛和雷州半岛红土中相应的地球化学指标比较接近。此前,在研究区碧寿洞和罗沙岩洞穴发现的MIS5a大熊猫—剑齿象动物化石群中,都含有热带动物成员——长臂猿（ Hylobates sp.）、犀（ Rhinoceros sp.）、中国犀（ Rhinoceros sinensis ）、华南巨獏（ Megatapirus cf. angustus ）和亚洲象（ Elephas sp.）。据此提出,西樵山和邻近地区MIS5a网纹红土代表了热带气候环境;MIS5a期间南岭以南广东境内的生物气候带属于边缘热带范围。     

岭南东江流域末次间冰期强网纹红土主元素特征

岭南东江流域临江剖面下部含一套总厚约4.35 m的弱网纹红土和强网纹红土,其顶部热释光(TL)年龄为(71.4 ±6.6)ka B.P.;与邻区地层对比推测,该强网纹红土形成时代为末次间冰期.该强网纹红土主元素分析结果显示,其以湿润型元素SiO2、Al2O3和TFe为主,分布范围依次60.32%～67.81%、17.52%一21.32%和4.17%-5.96%;干旱型元素Na2O、CaO和MgO含量均小于0.50%,表现为强烈淋溶.该强网纹红土主元素分布特征、风化特征值、CIA(化学蚀变指数)值都表明其属中等富铝化红土,其风化强度稍低于广西百色网纹红土而接近于江西修水网纹红土.     

网纹红土红色基质与白色条纹铁迁移模型

中国南方网纹红土是记录古环境变化的重要信息载体。网纹层内分布有红色基质和白色条纹,目前对网纹红土风化成土过程中铁的迁移情况尚存争议。根据质量平衡思想,本研究构建了网纹红土的铁迁移质量平衡模型。利用该迁移模型,以均质红土为参照物,采用我国中亚热带网纹红土、汤溪网纹红土剖面白色条纹和红色基质中Al、Ti、Fe含量的平均值、庐山WJ网纹红土剖面白色条纹和红色基质中Al、Ti、Fe含量,对网纹红土形成过程中铁迁移情况进行了分析。由我国中亚热带网纹红土白色条纹和红色基质中Al、Ti、Fe含量均值得到的铁迁移比为0.87%;由汤溪网纹红土白色条纹和红色基质中Al、Ti、Fe含量均值得到的铁迁移比为0.65%;庐山WJ剖面网纹层1至5的铁迁移比分别为0.10%、0.32%、0.86%、0.98%和0.55%。铁的迁移比大于零,揭示了可能存在着铁从白色条纹迁出但未淋溶出网纹层。我国中亚热带网纹红土的铁迁淋比为55%,汤溪网纹红土的铁迁淋比为60%,庐山WJ剖面网纹层1至5的铁迁淋比分别为10%、26%、50%、70%和51%等。在白色条纹形成过程中,铁在网纹层内的迁移和向网纹层外淋出情况很可能并存。

     

南方更新世红土氧化物地球化学特征

江西、浙江和湖南等地更新世红土化学组成分析结果表明,各地各类红土的化学组成具有较好的一致性。以SiO2、Fe2O3和Al2O3为主,K2O、Na2O、CaO和MgO大量淋失,相对于上陆壳(UCC)平均组成富Ti、Fe和Al,贫K、Na、Ca和Mg。符合亚热带地区脱硅富铝或脱硅富铝铁的基本成土过程,总体形成于湿热环境。其烧失量(LOI)对红土脱硅富铝程度具有一定的指示意义,LOI越大,脱硅富铝程度越强。同一剖面从网纹红土至均质红土或从网纹红土至棕色黄色风化程度渐弱。然而,全岩样品的SiO2/Al2O3、SiO2/R2O3分子比在直接指示红土风化强度方面不够有效。白网纹与红色基质的物源一致,化学组成却存在一定分异。以UCC为背景的元素盈亏状态和以均质红土为背景的元素绝对迁移量特征一致表明,物质迁移,尤其是Fe迁移与网纹红土网纹化过程之间存在必然的联系。Fe迁出区形成白网纹,Fe加入区继承红土化特征。     

川西平原中更新世网纹红土主量元素地球化学特征

川西平原中更新世网纹红土地球化学分析结果表明,网纹红土的主量元素组成具有较好的一致性,以SiO2,Fe2O3 和
Al2O3 为主,三者含量之和平均值为90.92%;K2O,Na2O,CaO 和MgO 等易溶组分含量低,除K2O 含量略高于1% 外,其余氧化物均不足1%。相对于上陆壳（UCC）平均组成,主量元素富集TiO2,TFe2O3,贫Na2O,MgO,P2O5,K2O,MnO。样品中的Fe2O3,Al2O3,R2O3（Fe2O3+Al2O3）与SiO2 含量呈明显的负相关关系,表明该地区网纹红土符合亚热带地区脱硅富铝或脱硅富铝铁的成土过程,总体形成于湿热环境。通过化学蚀变指数（CIA）、风化淋溶系数（BA）和A-CN-K 图解等对比分析,该区中更新世网纹红土的化学风化强度与九江红土、宣城红土相近,认为该区网纹红土在湿热环境下遭受了强烈的化学风
化作用,同时也表明中更新世川西平原与长江中下游地区具有相似的古气候环境。     

庐山北麓JL红土剖面粉砂粒级元素地球化学特征及其物源意义

加积型红土是中国南方第四纪环境变化研究的重要陆相载体,其沉积母质显示风成特性,后期经历较强的化学风化。为了明确加积型红土的物质来源,并减弱风化效应对其物源信息的影响,本文提取了庐山北麓JL红土剖面(厚18.46 m)部分样品的粉砂组分(4~63 μm),分析其元素地球化学特征,并通过元素比值及物源判别指数等方法讨论其蕴含的物源信息。结果显示:1)粉砂粒级化学组成中SiO2、Al2O3和Fe2O3三者的含量可达84.29%,K2O、Na2O、CaO和MgO四者含量仅1.30%,与全岩相比SiO2含量增高,Al2O3和Fe2O3含量明显降低,风化指数CIA值(74.02%)明显低于全岩样品(85.00%);微量元素中,粉砂粒级相对全岩Cu、Zn、Rb、Sr、Cr、La等含量降低,Y、Zr含量则略高。2)Na2O/Al2O3与K2O/Al2O3及Na2O/K2O与CIA的散点图中,粉砂粒级样点间的集聚程度明显降低,暗示风化效应在一定程度上被削弱。此外以洛川黄土和长江河漫滩沉积物为端元的物源指数计算表明,全岩样品消除粒级效应后的物源指数(PIw)与粉砂粒级物源指数(PIfs)吻合度较好,进一步验证了粉砂粒级地球化学特征在削弱风化效应方面的有效性。3)JL剖面上部黄棕色土的PIfs值为0.45,物源上更接近北方黄土,剖面中下部的网纹红土PIfs值为0.57,物源更接近长江沉积物。结合TiO2/Al2O3、Zr/Y、Hf/Ti等元素比值,JL剖面自下而上近源物质的贡献略有减少,远源物质的贡献则趋于增加,这可能意味着晚第四纪以来东亚冬季风不断增强的过程。     

滇西上芒岗红色粘土型金矿常量元素地球化学

滇西上芒岗红色粘土剖面中常量元素的垂向分布研究表明，K2O、Fe2O3、Al2O3在剖面中的变化一致，呈双峰曲线变化，即在坡积带稍有富集、在残积带明显富集；而SiO2与铁、铝等在剖面中的变化相反。红色粘土与矿区地层和矿化蚀变岩的常量元素对比分析表明了红色粘土可能来源于地层和矿化蚀变岩。常量元素之间的相关性以及常量元素与金的相关性分析表明K2O、Fe2O3、Al2O3在红色粘土中为共生元素；金的富集主要受红色粘土中褐铁矿和伊利石的吸附影响。红土化参数分析说明了红色粘土剖面经历两次红土化作用，残积带相对于其它带经受过较强的红土化作用，但整个红色粘土剖面遭受的红土化作用不强，红土化程度低，仅处于粘土化阶段。     

九江加积型红土网纹形态特征及其环境意义

【目的】第四纪加积型网纹红土发育具有独特的网纹结构,在长江中下游地区分布较为广泛,是对第四纪环境变化的记录和响应。以往对网纹理化性质关注较多,但对网纹形态特征研究较少,结合理化性质去全面分析网纹特征有利于更为深刻地认识其环境意义。【方法】根据对江西九江网纹红土剖面的网纹形态和理化性质的分析,在理解理化性质可能对形态的影响和网纹化机制的基础上着重讨论了网纹形态特征的环境意义。【结果与结论】（1）该剖面的网纹形态具有较为系统的变化特征,剖面上部的网纹相对较细小,而下部的网纹则相对较粗大;（2）从风化指标ba等和网纹形态指标的对应程度来看,总体上网纹形态与气候由暖湿到冷干的变化趋势具有一定对应性,但网纹形态对气候指示意义具有一定的局限性。     

江西赣县花岗岩型红土剖面常量元素地球化学特征

对赣县田村花岗岩红色风化壳剖面常量元素的迁移特征和化学风化强度的研究结果表明：（1）红土常量元素组成以 SiO2、Al2O3、Fe2O3为主,三者占总量的90%以上,其中又以SiO2的含量最高,K2O、CaO、Na2O与MgO等易溶组分的含量则 相对较低;（2）红土剖面风化过程中,常量元素的地球化学行为多表现为迁移淋失,迁移程度由剖面底部向上逐渐增强, 其中CaO与Na2O平均迁移量分别为97.34%、94.94%,属于强迁移元素;MgO、K2O和SiO2平均迁移量分别为52.50%、 39.89%、22.72%,属于易迁移元素,Fe元素表现为高度富集;（3）综合分析铝铁系数、化学蚀变指数和风化淋溶系数,指 示赣县花岗岩型红土在炎热、潮湿环境下遭受了强烈的化学风化作用,风化强度顶部向下渐弱。     

华南沿海地表红土地球化学特性变异的自然因素与人类活动干预

文章对珠江三角洲和粤西地区地表表层红土的地球化学指标和矿物学指标进行了研究。研究结果表明,全岩的化学蚀变指数(CIA)值主要代表自然作用下化学风化的强度;而硅铝率(或Al2O3SiO2比值)和(高岭石+伊利石)石英比值在全岩研究中代表化学风化与侵蚀作用的共同强度;Al2O3SiO2比值与CIA值的相关关系可以作为区分化学风化作用自然因素变化与侵蚀作用加剧的一种新的分析方法:当样品CIA值异常偏离趋势线时,反映出自然化学风化作用的异常变化,而Al2O3SiO2比值的异常偏离则可能反映了表层侵蚀作用的加剧;结合当地自然环境和人类活动的特点,可以推断人为因素对表层红土剖面地球化学特征变异的干预和对侵蚀作用加剧的贡献     

广东西樵剖面主量元素记录的全新世气候突变

以广东佛山市西樵山（22°56'15"N,112°57'16"E）全新统厚153 cm的河湖相及红土为研究对象,在11个AMS-¹⁴C测年数据和沉积物主量元素分析的基础上探讨全新世以来该剖面的化学风化特征及古环境意义,对具有明确指示化学风化意义的脱硅富铝铁化指标Al₂O₃/SiO₂和（Al₂O₃+TFeO）/SiO₂进行分析,结合孢粉指示的古生态,确定了气候旋回与化学风化旋回之间的关系,为南亚热带地区全新世环境演变提供了地球化学证据。研究结果表明,西樵山全新统共记录了13次弱风化-冬季风事件,其中发生于2000 cal.a B.P.（xc1）、2900 cal.a B.P.（xc3）、4100 cal.a B.P.（xc4）、5300 cal.a B.P.（xc5）、7800 cal.a B.P.（xc10）、9300 cal.a B.P.（xc11）、9500 cal.a B.P.（xc12）和9700 cal.a B.P.（xc13）的事件可对应北大西洋深海沉积Bond事件1~8,前6次事件与南海陆坡北部的17940孔10 ka B.P.以来的6个弱季风事件相应,且这13个冷事件几乎都可与太阳黑子活动最小值阶段相对应。这意味着西樵山剖面全新世突变事件除受北半球高纬冰量变化的影响外,可能还在相当程度上受到太阳活动的强迫。

     

山东大黑山岛北庄黄土沉积特征及其环境演变

发育于山东滨海岛屿区的黄土与黄土高原等地内陆黄土相比,是沿海地区轨道尺度气候变化和海平面变化的重要记录,对研究区域古气候古环境演变具有特殊价值。本文通过对山东庙岛群岛大黑山岛北庄黄土剖面钻孔岩芯样品进行光释光（OSL）测年、粒度和磁化率分析,并与黄土高原典型黄土以及山东其他地区黄土进行了对比。研究结果表明,北庄黄土剖面0.5m处OSL年代为26.23±4.92ka,处于晚更新世末期,说明剖面全新世黄土缺失,与区域内其他剖面进行年代对比,可推断北庄黄土主要为末次间冰期以来堆积的黄土。与黄土高原典型黄土相比,北庄黄土为典型风成沉积物,但其平均粒径比黄土高原典型黄土粗,且与同区域其他岛屿上黄土相比粒径具有由南向北逐渐增大的变化趋势,这可能与不同阶段气候变化引起的海面升降而导致的主要物源不同有关。根据北庄黄土粒度和磁化率变化趋势并结合OSL测年结果,将该剖面从上到下划分为古土壤层、黄土层和古土壤层,分别对应着MIS 3~MIS 5气候旋回。因此,大黑山岛北庄黄土剖面记录了末次间冰期以来山东东部沿海地区古气候环境变化进程。

     

辽南晚更新世风成沉积序列与古气候意义

作为中国东部重要的第四纪风成堆积地层,辽南风成沉积反映的气候振荡记录对于揭示区域古气候变化、东亚季风变迁等有着不言而喻的重要性。本研究利用辽南老虎村5.44 m厚的风成沉积剖面作为研究对象,采用光释光（OSL）测年技术建立了研究区沉积地层的年代框架,通过岩石学和代用指标重建了晚更新世期间的风成沉积历史。结果表明：风成活动发生在71.7~61.7 ka,49.4~42.4 ka和约23.0 ka,分别对应深海氧同位素阶段（MIS）5a~4、3b和2,寒冷干燥的气候条件与增强的东亚冬季风促使风成活动加剧;而MIS 3a和MIS 3c的沉积中断可能受到了暖湿气候的影响。研究区的粒度数据表明在MIS5/4转变时期有一个短暂的冬季风波动,同时,中值粒径增大可能与海因里希事件（H6、H5、H2）有关,未来仍需更多的区域气候纪录来支持这一观点。

     

蓝细菌和浮游古菌在南海第四纪氮循环中的作用初探

南海晚第四纪沉积物中的氮同位素在冰期-间冰期气候旋回中只有微弱的变化,与东太平洋的反硝化记录截然不同,可能反应了局地的氮生物地球化学过程。文章对位于南海南部钻取的一根柱状样MD05-2897的海洋氧同位素阶段(MIS)3~5期的有机氮同位素、反映蓝细菌贡献的2-甲基藿烷指数和反映氨氧化古菌Thaumarchaea的泉古菌醇进行了分析。结果显示,有机氮同位素在MIS 5期有明显降低,对应于这一降低,2-甲基藿烷指数和泉古菌醇都显示了升高的特点,暗示蓝细菌固氮作用和古菌氨氧化作用可能是导致OIS 5期的氮同位素降低的重要过程。     

澳大利亚悉尼中新世古土壤形成时期的古气候特征

澳大利亚悉尼地区普遍分布着一套中新世早期(17Ma B.P.)发育的砖红壤地层, 本文选取该古土壤剖面作为研究对象, 进行了常量元素、岩石磁学和土壤色度测试。通过化学蚀变指数(CIA)、磁化率(χ)、磁性矿物居里温度(TC)、土壤红度(a*)等环境代用指标, 结合现代土壤诊断学特征进行综合分析, 得出以下结论:1)该中新世古土壤形成时期地表化学风化作用十分强烈, 悉尼地区当时可能为湿热的热带气候, 通过古土壤化学风化指数对悉尼地区当时降水量进行半定量重建, 年平均值高达1471.22mm; 2)丰富的降水使土壤发生脱硅富铝铁过程, 铁、铝氧化物沿地层自上而下淋溶淀积, 在剖面底部富集形成铁结核和铁盘层;3)该古土壤剖面自上而下磁性矿物种类发生规律变化, 磁性矿物由磁铁矿→磁赤铁矿化的磁铁矿→磁赤铁矿→赤铁矿逐渐转变, 尤其是磁赤铁矿和赤铁矿的大量富集, 说明古土壤形成时期对应着一种高温氧化环境。     

汉江上游黄土记录的MIS 3晚期气候变化特征 *

MIS 3时期是末次冰期中气候相对温湿的特殊时段,在汉江流域黄土研究中鲜有对这一时期气候变化记录的报道。对汉江上游郧西段庹家湾（TJW）剖面（厚约8m）的野外特征、磁化率、粒度和色度进行了分析,用OSL方法进行了断代。结果表明：1）马兰黄土L₁中深度228~260cm和294~370cm呈暗红棕色、粘土-粉砂质地、比较紧实坚硬的特征,其磁化率、 < 5μm粘粒含量和红度a^*值明显偏高,而>50μm粗颗粒含量、亮度L^*和黄度b^*值偏低,属于有明显成壤特征的弱古土壤（L_1-2-S1和L_1-2-S2）。2）OSL测年显示L_1-2-S1和L_1-2-S2这两层弱古土壤形成时间介于28.5~21.0ka B.P.,暗示汉江地区这一时期发生两次气候较温湿事件,且有明显冷暖波动;其中弱古土壤L_1-2-S2的形成时间（27.26±1.44ka）与MIS 3晚期阶段大致相当,说明MIS 3晚期气候较温湿变化在汉江流域亦有表现;且成壤强度变化特征指示其气候温湿程度弱于中全新世大暖期。3）TJW剖面弱古土壤L_1-2-S2记录的MIS 3晚期气候较温湿事件是该区域对全球气候变化的具体响应。对比研究发现,不同地区黄土剖面均记录了MIS 3时期气候发生增温增湿变化特征,其温湿程度均弱于全新世时期,但不同剖面记录的气候变化幅度及冷暖变化阶段存在明显差异。TJW剖面记录的MIS 3时期气候较温湿事件主要发生在其晚期阶段。

     

深海氧同位素13期以来北冰洋西部中心海区冰筏输入历史

更新世以来,北极冰盖的发育对北冰洋环流和沉积环境产生了重大影响,进而深刻地影响了全球气候演变。文章通过定量分析西北冰洋位于阿尔法脊的ARC4-BN10岩芯（240 cm,约330 ka,MIS 9~1）和马卡洛夫海盆的ARC5-ICE6岩芯（426 cm,约500 ka,MIS 13~1）中冰筏碎屑的含量及其岩矿组成,揭示MIS 13以来北极冰盖及西北冰洋表层洋流的演化历史;现代环境中二者分别受波弗特环流和穿极流影响;冰筏碎屑的岩矿组成表明北美大陆和欧亚大陆的冰盖发育不平衡。在研究时期内,北美劳伦冰盖在冰期一直较发育,通过波弗特环流向加拿大海盆排泄北美沉积物;而在MIS 6和MIS4,欧亚冰盖最为发育,此时穿极流影响范围扩大,将西伯利亚沉积物带入加拿大海盆;MIS 7期以来IRD含量显著增加的现象与北冰洋整体变冷、季节性海冰向永久海冰转化的过程一致。两根岩芯均记录到MIS 5d和5a的两次劳伦冰盖排泄事件,表明波弗特环流的影响范围扩大到马卡洛夫海盆;MIS 5b主要接收穿极流和西伯利亚物源的输入,其岩矿组成差异显示了冰阶-间冰阶搬运冰盖发育和洋流模式的差别。而在MIS 3劳伦冰盖的排泄事件并未显著影响到马卡洛夫海盆。

     

广西田阳县那赖旧石器遗址发现的石制品和玻璃陨石

对广西田阳县那赖旧石器遗址进行实地调查,在百色盆地右江第Ⅳ级阶地的网纹红土中发现了一件玻璃陨石和大量的旧石器（包括12件手斧）。玻璃陨石的特征表明其为原地埋藏,未经后期流水作用搬运。玻璃陨石和石器之间的关系进一步证实,百色盆地第Ⅳ级阶地中保存的玻璃陨石可以代表手斧的埋藏年代。那赖遗址的石制品组合与百色盆地其他遗址的类似。通过与世界上其他阿舍利手斧在形态上和技艺上对比表明,该遗址手斧代表了早中更新世之交东亚的阿舍利技术特点。

     

MIS5b以来西樵山主量地球化学元素记录的D/O旋回与古生物实证

位于中国南亚热带的西樵剖面主要是一套大约MIS5b以来形成的湖沼相。根据对该剖面759个主要元素氧化物SiO₂、Al₂O₃和TOFE（Fe₂O₃+ FeO）含量分析结果并以Al₂O₃/SiO₂比值作为考察“脱硅富铝”的气候代用指标,将西樵剖面MIS5b以来的主要元素波动划分出34.5个元素旋回“CY0—CY34”（其中CY0属于0.5个旋回）,其平均变率—3.1 ka/旋回为千年尺度级别。通过对这些元素与气候的关系和古生物（孢粉和哺乳动物化石）指示的古生态的论证,认为气候旋回与这些元素旋回存在内在的因果关系,进而提出MIS5b以来该地曾发生过34.5个时期的寒冷与温暖即东亚冬季风与夏季风交替变化的千年尺度的气候旋回。研究表明,MIS5b以来这些旋回中的若干阶段与北半球高纬地区D/O事件存在很好的“遥相关”,即在时间—气候性质上的变化节奏基本一致。这是首次在中国的南亚热带发现的MIS5b以来高分辨率的元素/气候波动,其意义在于它展现了自那时以来一个比较完整的D/O气候旋回在东亚大陆更南部区域的存在。表明,这个时代东亚季风旋回的发生、发展和演化,除了北半球冰量变化幅度的影响外,西太平洋暖池（温度与消长幅度）亦对其产生过重要的影响,其中夏季风时期对低纬地区的影响更加强烈。