中国北方部分地区黄土、沙漠沙、湖泊、河流细粒沉积物粒度多组分分布特征研究

通过对我国北方部分地区的黄土、沙漠沙、湖泊、河流细粒沉积物的粒度多组分分布特征系统研究后总结了其粒度分布特征及组分间差异,并提出了风成、水成沉积物成因类型的判别依据。认为:1)细粒沉积物粒度一般由多个组分叠加构成,表现为多组分粒度分布特征。2)黄土粉尘粒径以<70 μm的悬浮颗粒为主,粒度由粗、中、细三个组分构成。粗粒组分含量最高,其中值粒径与源区距离呈负相关,中粒组分百分含量与源区距离呈正相关。3)沙漠沙粒度由一个极其明显的粗粒跳跃组分构成,中值粒径一般位于100~300 μm,分选性极好。4)湖泊沉积物粒度分布最多可有6个组分(中值粒径:<1 μm,2~10 μm,10~70 μm,70~150 μm,150~700 μm,>700 μm),前4个组分属悬浮组分,⑤为跳跃组分,⑥为滚动组分,分选性差。5)河流沉积物粒度分布曲线较复杂,其分布特征蕴含了水动力强弱信息。6)沙漠沙→黄土与河流沙→湖泊沉积物其优势组分的粒径均逐渐变细,但水成相对应组分比风成组分粒径要粗.     

阿尔金新近纪红黏土粒度特征及古气候记录

为反演阿尔金新近纪红黏土记录的古气候、古环境信息,在已有的磁性地层学约束基础之上对剖面的粒度指标进行了系统的分析,并利用粒度端元模型(EMM)进行分解。结果表明,可分为三个粒度端元:端元1(众数粒径5.2μm)众数粒径集中分布于2～6μm,与北太平洋西风带粒度分布和中国黄土细粒组分的粒度分布相似;端元2(众数粒径20μm)呈负偏态非对称分布,众数粒径在32～16μm之间,为低空西风所搬运短距离做跃移运动的粉尘物质;端元3为双主峰分布,众数粒径57μm和2.5μm,代表着尘暴事件中风动力近源变化强度,反映混合沉积特征。其中在10.8～10.3 Ma、8～6 Ma、5.2～4.3 Ma、3.6～2.8 Ma端元1粒度含量呈减小趋势,端元2粒度百分含量呈逐渐增加趋势,中值粒径增大。13～2.6 Ma阿尔金红黏土记录显示内陆干旱化加剧事件经历了10.8～10.3 Ma、8～6 Ma、5.2～4.3 Ma、3.6～2.8 Ma四个阶段,结合前人对该剖面及邻区其他地质环境记录研究表明,亚洲内陆干旱化可能的起始时间为11 Ma左右,西风环流在本区占主导地位。全球变冷是内陆干旱化加剧的主导要素,青藏高原的阶段性隆升起着推动作用。     

云南高原湖泊表层沉积物粒度特征及环境指示意义

选取云南15个高原湖泊,利用瑞典产HTH重力采样器提取沉积物短钻,取顶部0~0.5 cm作为湖泊现代沉积物进行粒度分析并利用分析软件对粒度频率曲线进行拟合,探讨各组分的沉积特征和环境指示意义。结果显示,滇池等15个云南湖泊表层沉积物频率曲线呈多峰态,含有2至5个组分,从细到粗分别为黏土组分（C1）、细粉砂组分（C2）、粉砂组分（C3）、细-中砂组分（C4）、粗砂组分（C5）,拟合众数粒径范围为0.6~423.0 μm。C1组分来自大气中长期悬浮的超细粉尘和气溶胶,通过自然沉降和降水进入湖泊水体,反映西南地区大气粉尘背景值;C2和C3是湖泊沉积物中的主要组分,反映流域内降水和水动力大小;C4和C5组分只出现在洱海、滇池、差黑海等部分湖泊湖心沉积物中,且含量非常低,该组分与湖泊水动力密切相关。对于滇池、抚仙湖等大型湖泊而言,粗颗粒进入湖心需两个过程:从流域地表进入湖泊水体的输入过程和从湖滨到达湖心的传输过程。湖心沉积物中粗粒含量主要受第二个过程影响,而该过程的强弱与湖流、水深、湖盆坡度等因素有关。西南地区干旱背景下湖泊快速收缩直至消失时,降水量的大幅减少使得地表径流动力减弱,加之大气环流偏弱以及水生植物覆盖面积比例增大,湖水动力减弱,由湖滨向湖心传输的物质以细粒碎屑为主。位于山地地区的小型湖泊,由于汇水面积有限、地形坡度较大,坡面径流可将地表风化碎屑物带入湖盆甚至湖心位置,这类湖泊沉积物中粗粒物质的增加反映流域内降水量或降水强度增大。     

晚更新世以来奄美三角盆地黏土矿物的来源及其对古气候的指示

对"国际大洋发现计划"(IODP)351航次U1438A孔晚更新世以来沉积物中黏土矿物的组成、含量及矿物学特征进行了分析。结果表明,U1438A孔中黏土矿物以伊利石为主,平均含量为57%;其次是蒙皂石,平均含量为26%;绿泥石的平均含量为14%;高岭石的含量最少,平均仅为3%。伊利石的结晶度较好(0.4°Δ2θ),而且化学指数较低(0.43),表明伊利石主要形成于干冷的气候环境。通过将U1438A孔黏土矿物组合特征与周边可能源区对比,并结合黏土矿物的结晶参数特征,认为蒙皂石主要来源于奄美三角盆地周边岛弧火山物质;伊利石、绿泥石和高岭石主要来自于亚洲大陆风尘。(伊利石+绿泥石)/蒙皂石比值阶段性增加与亚洲大陆晚更新世以来变干冷的趋势是一致的。(伊利石+绿泥石)/蒙皂石和(伊利石+绿泥石)/高岭石比值在冰期的高值,指示了冰期亚洲风尘物质输入的增加,这是对亚洲大陆冰期干旱化和东亚季风增强的响应。     

源区距离对黄土粒度多组分分布特征的影响

利用高分辨率激光粒度仪MS2000对陕西渭南、北京灵山、河南邙山等地大量黄土样品的粒度多组分分布特征进行了系统研究,总结了其多组分粒度分布及组分间差异特征并讨论了源区距离对黄土粒度多组分分布特征的影响。取得了以下认识：（1）黄土粉尘粒径以〈70μm的悬浮组分为主,其粒度由细、中、粗3个组分（中值粒径范围分别为〈1μm、1～10μm、10～70μm）构成,表现为多组分粒度特征。粗粒组分含量最高,峰形最明显。粗粒与中粒组分粒径与百分含量变化很大程度受控于源区距离变化。（2）不同地区黄土粉尘粒度差异明显,粗粒组分中值粒径随源区距离增加而减小,二者负相关;中粒组分百分含量随源区距离增加而增加,二者正相关。（3）粒度组分分离方法能够反映同一源区粒度的细微差异,显示其粒度组分分离的优越性。（4）理论推导了黄土粗粒组分的中值粒径与源区距离的关系并用实际拟合函数验证了其正确性。     

浑善达克沙地近50年来风沙活动的湖泊记录

干旱、半干旱地区湖泊沉积物能否有效地记录大气粉尘源区的风沙活动历史对理解沙尘暴发生的气候和环境背景具有重要的意义。对于位于内蒙古浑善达克沙地南缘的夏日淖(湖)近代沉积物进行 137Cs/210Pb定年和沉积学分析显示,碎屑沉积物具有两个明显的粒度组分,其一是与当地沙丘砂粒度分布相同的中细砂组分; 另一为与大气降尘粒度相似的粉砂组分,自1957年以来反映这两个粒度组分相对变化的中值粒径和>63μm砂的含量都具有显著的变化。与浑善达克地区和中国北方气象记录对比发现,沉积物中值粒径和>63μm砂的含量分别与沙尘暴和6m/s风速(或大风)发生频次呈正相关,与温度呈负相关; 最近50年来这些沉积和气候参数具有总体一致的变化。这样的事实说明,夏日淖沉积物主要由风力搬运沉积的,其粒度与风沙活动存在内在联系,粗粒沉积物增加是风沙活动加强的结果。因此,干旱、半干旱地区湖泊中风力搬运的沉积物粒度受风沙活动强度控制,可以成为重建过去风沙活动历史的重要标志。     

青藏高原东部和湄公河盆地晚第四纪风化剥蚀与东亚季风演化在南海中的记录

通过南海西南部湄公河口MD01—2393孔和MD97—2150孔的高分辨率粘土矿物和粒度分析,及铷、锶、钕同位素分析,揭示出青藏高原东部和湄公河盆地晚第四纪190ka以来的风化剥蚀和东亚季风演化历史。铷、锶、钕同位素研究证实这两个孔的陆源碎屑物质主要来源于湄公河流域的直接输入。蒙脱石／(伊利石 绿泥石)值和蒙脱石／高岭石值指示了化学风化历史,而陆源碎屑颗粒的粒径比值2．5～6．5μm／15～55μm则指示了湄公河沉积物的供给能力。相对高的比值发生在间冰期,表明强盛的夏季风降雨和减弱的冬季风环流;相对低的比值对应于冰期,表明强盛的冬季风和减弱的夏季风,揭示出东亚季风气候驱动的风化剥蚀演化历史。东亚季风演化的强弱与北半球夏季日射量基本呈线性关系,表明东亚季风演化的天文驱动机制。     

西太平洋深海沉积物记录的～80ka以来风尘物质输入与东亚冬季风强度

大洋沉积物中的风尘记录良好地揭示了风尘源区干旱化过程和季风强度变化。以位于西太平洋采薇海山附近的柱状沉积物(MABC19孔)为研究对象,在基于地磁场相对古强度对比获取年代框架的基础上,从沉积物粒度组分和磁学参数中提取研究区~80ka以来风尘物质的记录。沉积物高矫顽力磁性矿物参数结果指示,研究区风尘输入量自~80ka以来总体呈逐渐增加趋势,在MIS3/MIS2转换阶段风尘输入量增加明显,揭示了风尘源区古气候条件的转变。通过碎屑沉积物粒径—标准偏差方法提取代表风尘输入的敏感组分,其平均粒径记录了东亚冬季风强度在MIS3/MIS2转换阶段显著增大,该记录与黄土地区风尘记录指示的东亚冬季风强度变化在MIS3阶段高度一致,在其余时段存在着差异,初步推测这是由于高空风尘输送机制的海、陆差异所致。     

火山碎屑岩的一种重要类型--熔积岩

熔积岩(peperite)是火山碎屑岩的一种特殊类型,由熔浆和未固结的湿沉积物两种组分掺混而成,具特征的火山碎屑结构,分布在熔岩流底部、前缘和超浅成侵入体与未固结湿沉积物的接触部位。熔积岩中熔浆组分从玄武质到流纹质均有,结构上为玻璃质、隐晶质或斑状结构,沉积组分在粒度和成分上变化范围广。据岩浆碎屑的形态和结构特征可分为两种类型,即透镜状和块状熔积岩。前者由熔浆碎屑和细粒沉积物组成,岩浆碎屑以透镜状、舌状、水滴状、撕裂状     

北京延庆古湖沉积物粒度敏感组分记录的区域冬季风演化历史

采用标准偏差方法提取了延庆盆地阜高营剖面湖相沉积物的敏感粒度组分,得出粗粒敏感组分2(26~159μm)能有效指示冬季风的强弱。根据经验正交函数(EOF)对其整体粒度进行了分解,其中EOF1组分(22μm)的贡献率高达53.8%,指示降水量的多少。研究显示,粗粒敏感组分2与EOF1组分比值的变化可以作为研究区冬季风强弱和干旱化的指标,粗粒敏感组分2增加,EOF1组分减少,表明冬季风加强,气候变干,湖泊发育受限。研究区冬季风演化过程表现出冰期-间冰期旋回特征:56.8~45.6ka冬季风弱,降水量大,湖面较高;45.6~31.5ka冬季风开始加强,降水量减少,水位略有下降;31.5~13.4ka冬季风强盛,降水量较少,湖泊趋于萎缩;13.4ka至今冬季风微弱,降水适中,湖泊发育缓慢。     

吉林龙岗龙泉龙湾火山火口基浪堆积物粒度特征及搬运机制分析

龙泉龙湾是射汽岩浆爆发形成的复合式低平火山口湖。龙泉龙湾火山近火口基浪堆积物地层特征为含有火山弹的厚层粗粒-细粒火山砂与薄层细粒火山砂的韵律层,发育气管构造、透镜体构造、下陷构造、U型下蚀堆积构造和丘状构造等。碎屑粒度中值Mdφ为-2．8～1．8,分选系数σφ为1．38～3．23,整体粒径大、分选差。碎屑成分主要是浮岩碎屑、基岩碎屑和晶屑。本文在火山地层堆积构造和粒度特征研究基础上,通过应用SFT分布模式分析发现,龙泉龙湾火山近火口火山碎屑动力学模式主要以牵引为主,其次为弹道和跳跃,悬浮相对较少。     

黄土高原新近纪红粘土粒度特征及环境意义

黄土高原红粘土的风成成因已得到一致的认可，目前发现最早的红粘土出现在渐新世末中新世初，表明古近纪末中国西北内陆地区干旱化环境就已形成。黄土高原红粘土的粒度特征显示自北而南平均粒径逐渐减小，表明了初始的季风系统已经建立，冬季风对风尘物质的传输具有重要作用。红粘土的粒度分布曲线显示其有两个组分组成，其中粗粒（>20μm）代表了近地面风（冬季风）传输部分，而细粒（<5μm）代表了高空西风传输部分，粒度组成特征很好地记录了大气环流的发展变化。自渐新世末，六盘山以西的红粘土显示在21.3～20.2 Ma、16.0～13.3 Ma和8.7～6.9 Ma三个时期平均粒径增大，沉积速率升高，其可能与全球变冷和青藏高原阶段性隆升有关，其中8.7～6.9 Ma主要受全球变冷控制。而六盘山以东的红粘土剖面，粒度变化特征显示在7.6～6.2 Ma，或至5.4 Ma粒径都较粗，表明冬季风较强；之后至3.6 Ma平均粒径较细，沉积速率较低，指示了冬季风发育较弱，为气候环境较好的阶段；从3.6～2.6 Ma，大多数剖面都显示平均粒径增大，沉积速率增加，冬夏季风同时增强，进入向第四纪冰期过渡的阶段。北极冰...     

泥河湾盆地基于粒度气候指标的轨道调谐时间标尺

泥河湾盆地东部出露一套厚近百米的以湖相为主的地层.我们测量了洞沟剖面的粒度和磁化率.通过磁化率记录的对比, 我们可以将前人确定的古地磁界线转移到我们的深度坐标上来, 并建立了初步的时间标尺.样品中粒径在20~50μm之间的颗粒含量时间序列可以与ETP曲线对比, 即低含量对应高ETP值.这样的对比意味着在北半球夏季太阳辐射量相对增加的时期, 进入泥河湾盆地沉积物中的风尘物质减少了.这与已知的北方风尘的演化历史是吻合的, 所以我们认为粒度(20~50μm) 含量是泥河湾盆地沉积物中比较可靠的古气候变化的替代性指标.对于沉积速率相对高的时段, 即 > 780ka的地层, 我们尝试用轨道调谐的方法建立了高分辨率的时间标尺.新的粒度(20~50μm) 含量时间序列滤波获得的20ka和41ka的周期成分与岁差及地轴倾斜度的理论值可以重合.这显示洞沟剖面的粒度(20~50μm) 含量记录可以作为轨道调谐的气候曲线.      

河北省阳原盆地井儿洼钻孔磁化率、粒度反映的环境意义

根据河北省阳原盆地井儿洼钻孔岩芯湖相沉积物的粒度特征,划分出大约0.2Ma以来,井儿洼地区经历了湖沼-浅湖-滨浅湖-滨湖的演化过程,其中至少存在8个高-低水位变化旋回。湖泊不同的演化阶段应用不同的粒级颗粒含量来作为环境指标。在滨湖环境下,50~100μm,>50μm及中值粒径具有良好的环境指示意义;浅湖环境中,<5μm或2~50μm的细颗粒是较好的指标。不同的沉积相中,磁化率的强度与分粒级颗粒含量的相关性不同:滨-浅湖相中磁化率强度与粗粒沉积物呈正相关;湖滨沼泽相中磁化率强度与细粒含量呈正相关;咸化滨湖中磁化率与粒度基本不相关。      

湖泊沉积物粒度多组分特征及其成因机制研究

利用高分辨率激光粒度仪MS2000对安固里淖、三台河以及长江等多个地点湖泊和河流沉积物样品细粒部分的粒度多组分分布特征进行了系统、深入研究。总结了其粒度分布特征及组分间差异并讨论了其成因机制。研究认为:1)湖泊沉积物粒度一般由多个组分叠加构成,表现为多组分粒度分布特征,其受控于水动力强度和搬运方式等因素。2)粒度分布最多可有6个组分（中值粒径范围分别为①<1μm,②2～10μm,③10～70μm,④70～>150μm,⑤150～700μm,⑥>700μm）,其中前4个组分属悬浮组分（③组分是流域内风成作用强弱的判别标志）,⑤为跳跃组分,⑥为滚动组分,整体分选性差。3)据粒度分布特征可分为湖滨、过渡和湖心三相,三相间粒度分布特征有明显差异,同时又存在此消彼长的良好过渡关系。湖滨相以④组分为优势组分,该组分含量越高,指示沉积物越靠近湖滨;过渡相④组分含量随距湖心距离靠近而减小,但②组分含量却在逐渐增加;湖心相以②组分占主导优势,该组分含量越高,指示沉积物越靠近湖心。4)湖相沉积物受湖滨拍岸浪和湖心波浪的影响而产生了明显的粒度分异规律。     

东太平洋水合物海岭BSR以上沉积物粒度变化与气体水合物分布

文中对国际大洋钻探204航次在太平洋水合物海岭8 个站位BSR深度以上气体水合物稳定带的沉积物进行了粒度分析和对比研究。结果表明,该稳定带内沉积物总体粒径变化特征为:粉砂质量分数在60%~75%之间,为气体水合物稳定带内沉积组分的主体组分。粘土质量分数一般小于35%,砂质量分数小于5%。该结果获得的粒径变化范围,与204 航次中沉积学研究所确定的粘土质粉砂、粉砂质粘土夹含砂质粉砂、含砂质粘土岩性特征一致。各站位沉积粒径变化和代表气体水合物存在的岩心红外照相IR异常低温记录之间的初步对比说明,气体水合物主要富集在沉积组分较粗,相当于粉砂或者砂级质量分数较高的粒度层。统计学的相关性研究结果定量地揭示了各个站位沉积物粒径变粗与气体水合物的存在有不同的相关关系。归纳起来发现,不同构造部位沉积物中气体水合物赋存层段的粒径范围不同。坡后盆地由于当地总体沉积物颗粒细,气体水合物赋存在极细粉砂粒级(8~26μm)的沉积物中。水合物海岭南峰顶部附近站位气体水合物主要赋存在粗粉砂和细砂(50~148μm)之间。     

晚新生代黄土高原风尘序列的粒度和沉积速率与中国北方大气环流演变

文章以风尘沉积的粗粒和细粒组分与季风和西风环流的联系为基础,利用黄土高原中部的洛川剖面、西峰剖面和灵台剖面的粒度和沉积速率记录,讨论了晚新生代中国北方季风环流和西风环流的演变历史,总结了这一时期大气环流演变的基本规律和大气环流演变的动力机制.研究表明,自8～7Ma风尘沉积发育至5Ma左右,西风环流和季风环流都有减弱的趋势;自5Ma以来,西风环流和季风环流的强度都在逐步加强;与此同步,季风环流对风尘沉积的贡献增加,而西风环流对风尘的贡献逐渐减小,这一逐渐发展的大气环流趋势与北半球高纬冰盖的逐步发展有关;大气环流的这种趋势变化在8～7Ma,3.4Ma和1.2～0.9Ma这几个时期存在着突变,可能反映了青藏高原的阶段性隆升对中国北方季风环流演化的决定性作用以及对西风环流结构和强度的重要影响.中国北方大气环流在轨道尺度变化的基本特征是,低空季风环流在冰期加强,在间冰期减弱.西风环流和季风环流在冰期和间冰期的强度和格局可能主要与全球冰量的基本状况和青藏高原原面的性质有关.黄土高原的风尘记录在万年尺度和千年尺度的气候事件上都表现出相当明显的区域差异,可能主要与局部地形的大气环流效应有关.     

塞尔维亚新第三纪湖泊沉积物的特征和相

塞尔维亚新第三纪湖泊盆地是形成于山间河谷中的具地堑状（大部是半地堑状）构造的盆地，其特征是有冲积、沼泽和湖相与亚相。在盆地发育期间，具这些相的旋回重复出现数次。边缘湖泊相，即沼泽沉积－湖泊沉积，其特征是：有煤（有的地方大到足以勘探）或无煤的细粒碎屑岩，以及与冲积扇有关的和由重力流从周围山地带到湖泊边缘的粗粒与中粒碎屑岩。除碎屑岩外，也发育碳酸盐岩，大多经常出现在缓倾斜的湖岸或泥坪上。细粒碎屑与火山碎屑混杂，其中的火山玻璃蚀变为沸石和（或）蒙脱石，也出现有含硼酸盐的沉积物（Ｊａｒａｎｄｏｌ盆地）。湖盆内的相是以明显的纹层（泥晶白云岩和干酪根纹理－油页岩的交替），泥晶碳酸盐岩（包括泥灰岩）和很少出现块状碳酸盐岩体为特色，这些湖盆内的相中除可见到碳酸盐外，也可见硼酸盐沉积物的火山碎屑和细粒碎屑。     

河北西北部熔积岩特征及其他质意义

熔积岩是火山碎屑岩的一种特殊类型,由熔浆和未固结的湿沉积物两种组分掺杂混合而成.熔积岩的形成主要受炽热熔浆与未固结的湿沉积物接触时引起的淬碎或蒸汽爆炸作用以及寄主沉积物流体化作用控制,通常分布于熔岩流底部或前缘,也可分布于超浅成侵入体周围.据熔浆碎屑物的结构特征,冀西北熔积岩可分为流状和块状两种类型.流状熔积岩多是熔浆与细粒沉积物混合的结果,块状熔积岩大多与粗粒沉积物相关.正确鉴别熔积岩对确定沉积作用与岩浆作用的时序、研究盆地发展演化历史具有重要意义.     

山西省大同火山群火山碎屑沉积特征

本文对大同火山群火碎沉积物的空中附落沉积和碎屑流动沉积的横向变化和垂向变化及组合进行了探讨性研究，进而发现空中附落沉积物在垂向上具有成层性，横向上沉积物的粒度和工随远离火山口的距离呈有规律的减小，但流动沉积物中浮岩粒级是颠倒的，细粒沉积物一般在距火山口很远处形成，但也有在火山口附近沉积的，这与火山喷发强弱有关，可见粗粒的坠落沉积物是近火山口的可靠指标，但细粒沉积物并不一定表示远离火山口。