常量元素氧化物含量及其比值揭示的中晚全新世以来玛曲高原的环境演变

对玛曲高原具有代表性的黄土-古土壤-风成砂剖面(OL剖面)常量元素氧化物含量及其比值的地球化学特征分析表明:(1)常量元素氧化物总含量为91.93%且SiO₂(67.93%) >Al₂O₃(11.2%) >Fe₂O₃(3.97%) >CaO(3.76%)>K₂O(2.16%) >Na₂O(1.81%) >MgO(1.1%);(2)玛曲高原处于较弱的脱Ca、Na初级风化阶段,并伴有碳酸盐的淋失;(3)玛曲高原的气候经历了冷干-凉润-温湿-凉干的冷暖旋回。依据常量元素氧化物含量及其比值揭示的环境特征并结合¹⁴C测年将玛曲高原中晚全新世以来的环境演变划分为4.6 ka BP以前的风沙活动强烈期、4.6～4.3 ka BP的风沙活动较弱期、4.3～0.3 ka BP的固结成壤期和0.3 ka BP至今的风沙活动增强期4个阶段。     

陕西省丹凤县茶房村黄土古土壤剖面风化程度及对气候变化的响应

对陕西丹凤县茶房村黄土剖面的地层学、沉积学特征以及常量元素、磁化率、粒度等进行了研究。结果表明：茶房村剖面具有表土（MS）→全新世黄土（L₀）→古土壤（S₀）→过渡黄土（L_t）→马兰黄土（L₁）的地层序列;化学风化过程中元素Ca、Na、Mg、K和Si表现为迁移特征,Fe则相对富集,呈现Na>Si>Mg>K>Ca>Al>Fe的迁移序列;剖面总体风化程度处于初等向中等过渡的阶段,不同地层的风化强弱顺序为S₀>L_t>L₁>L₀。化学风化强度的变化表明该区自晚更新世以来气候经历了气候干冷→气候回暖→温暖湿润→气候转凉的变化过程。     

中晚全新世以来玛曲高原的化学风化过程演变

在对玛曲高原东南部具有代表性的黄土-古土壤-风成砂沉积剖面进行常量、微量元素及地球化学风化参数分析的基础上,结合¹⁴C测年结果,探讨了中晚全新世以来玛曲高原的化学风化过程。结果表明:(1)不同地化学元素在剖面中的化学活性表现出明显的差异性,常量元素Ca、Si、Na以强烈迁移淋失为主,Fe、Mg则表现为明显富集;元素活动性及迁移顺序为Ca >Si >Na >Al >K >Fe >Mg;常量元素的迁移特征表明玛曲高原处于脱Ca、Na的初期化学风化阶段;微量元素除Sr迁移淋失显著外,Cu、Mn、Zn均呈现出强富集特征。(2)根据典型地化学元素记录的冷干-凉润-凉干-温湿的气候变化过程,结合化学风化指标将玛曲高原中晚全新世以来的化学风化过程划分为3.8 ka BP以前的风化较弱期、3.8~3.5 ka BP风化较强期、3.5~1.6 ka BP风化减弱期和1.6 ka BP以来的风化增强期4个阶段。     

汉江上游谷地与渭河谷地黄土化学风化程度比较

比较汉江上游谷地及渭河谷地典型黄土剖面的元素组成、化学风化强度及常量元素迁移特征,揭示秦岭南北两侧黄土-古土壤剖面的成壤强度及其所指示的环境演变特征,两者差异及共性如下：① 两剖面化学组成均以SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃为主,元素组成均一且高度混合,与上部陆地壳（UCC） 的化学成分十分接近,该些证据均指示两区域黄土是来源广泛并经过充分混合的风尘堆积产物。② 据CIA 值可判定MTS 及YHC 剖面均经历了中等风化作用,比较两剖面CIW值、A-CN-K三角图投点特征及元素迁移率知,汉江上游谷地的黄土-古土壤序列经历的化学风化作用更强,Ca 及Na 元素的丢失率更高,Al、Na、Mg、Si 等常量元素的迁出率更大。③ 依据Fe、Na迁移率的全剖面变化曲线知,汉江上游谷地与渭河谷地自全新世以来经历了相同的气候演变阶段,均记录了6000-5000a BP的干冷气候事件。     

汉江上游黄土常量元素地球化学特征及区域对比

本文对汉江上游黄土的常量元素含量及相关地球化学参数CIA、Na/K、淋溶系数、退碱系数、残积系数等进行了系统分析。结果显示：① 汉江黄土的主要化学成分为SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃,三者含量总和达767.3 g/kg;常量元素含量大小排序为SiO₂>Al₂O₃>Fe₂O₃>K₂O>MgO>Na₂O>CaO。风化成壤过程中Na、Ca、Mg、Si发生不同程度的迁移淋溶,而Fe、Al、K相对富集。② 其风化成壤强度呈现从马兰黄土L₁→过渡性黄土L_t→古土壤S₀逐渐升高、全新世黄土L₀又降低的规律,记录了该区域气候经历了末次冰期（55.0-15.0 ka BP）冷干、早全新世（15.0-8.5 ka BP）增温增湿、中全新世（8.5-3.1 ka BP）达到最暖湿,晚全新世（3.1-0.0 ka BP）降温变干的演变过程。③ 汉江黄土与洛川、巫山、下蜀黄土的元素组合特征高度一致,不同地区常量元素（CaO除外）含量十分接近且UCC标准化值变幅均小于0.25,这暗示了它们风化之初具有相似的风成沉积基础;但不同区域黄土的化学风化强度差异明显,大致呈现洛川黄土<汉江黄土<巫山黄土<下蜀黄土的趋势,与中国现代季风气候的空间变化规律相吻合,即不同地区黄土风化程度差异主要是东亚季风变化影响的结果。     

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。     

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。     

汉江上游弥陀寺黄土-古土壤序列的化学风化特征及其环境意义

对汉江上游谷地弥陀寺黄土剖面的地层序列和常量元素进行了研究,用光释光测年法(OSL)对地层进行了断代。结果显示:剖面中Na2O、Mg O、Ca O表现淋失,Fe2O3、K2O和Al2O3则相对富集,其中在古土壤中这些元素表现淋失或富集程度更为强烈;剖面具有斜长石风化为主的初级化学风化程度,以Ca、Na流失严重为特征;从马兰黄土L1→古土壤S0→全新世黄土L0,风化由弱变强再变弱。这些信息揭示了汉江上游地区晚更新世以来的环境尤其是气候的变化规律:18 000~11 500 a BP气候以干冷为主,进入全新世后逐渐转暖,8 500~3 100 a BP为全新世大暖期,气候温湿,3 100 a BP后气候又转凉,呈现出由"冷干→转暖→暖湿→干凉"的演变过程,同时弥陀寺黄土对6 000~5 000 a BP期间发生的气候波动冷事件也有记录响应。     

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。     

澧阳平原岩板垱剖面地球化学特征与风化强度研究

通过对岩板垱剖面氧化物含量分析及年代测定,揭示其常量地球化学特征,探讨澧阳平原晚更新世晚期至全新世中期的化学风化过程和环境变化。结果表明,岩板垱剖面沉积物出现不同程度Na、Ca元素亏损及TFe和Mn元素富集,其化学风化作用程度明显高于黄土高原黄土,稍高于镇江下蜀黄土,处于中等的风化阶段。多个风化指标的垂向变化表明岩板垱剖面化学风化强度表现为风化较强、风化较弱、风化加强和风化较强4个阶段的变化。化学风化强度指示澧阳平原27~6.0 ka B.P.间,气候环境经历了相对暖湿-凉湿-气候回暖-温暖湿润的演变过程。     

近22 ka以来吉兰泰盐湖的环境变化及成盐过程

 根据研究区及毗邻地区第四纪地层沉积特征资料,运用层序地层学的基本方法,对吉兰泰盐湖22 ka BP以来的环境变化和成盐过程进行初步分析。同时,将其划分为6个阶段:冷干期（22.0~14.0 ka BP）,淡水湖演化阶段;冷湿期（14.0~10.0 ka BP）,仙女木期气候颤动期,湖水开始咸水化;暖湿期（10.0~7.0 ka BP）,咸水湖阶段;暖湿转干期（7.0~6.0 ka BP）,咸水湖阶段,亦是湖泊“成盐事件”的预备阶段;冷干期（6.0~4.7 ka BP）,盐湖阶段气候干湿交替,也是盐湖的成盐发展期;凉干期（4.7 ka BP至今）,是盐湖的成盐旺期,盐湖湖水不断缩减,加之周围沙漠的不断吞噬,盐湖开始由干盐湖向沙下湖发展。吉兰泰地区距今22 ka以来的古环境变化及气候转型,不仅是对全球古气候变化的响应,而且对盐湖矿产资源的成盐事件及区域可持续发展具有重要意义。     

江西沟1号风成剖面地球化学元素特征及古环境意义

通过对江西沟风成沉积剖面的地球化学分析,并结合OSL年代、粒度和磁化率数据,探讨了末次冰消期以来青海湖南岸气候的演变。剖面常量元素氧化物含量呈SiO_2Al_2O_3CaOFe_2O_3MgOK_2ONa_2O变化特征,常量元素氧化物及化学元素综合参数与地层有较好的对应性。不同的环境指标对气候变化的敏感性不同,总体上看,地球化学元素的敏感性高,全新世以来粒度和磁化率的变幅较小,即使在全新世大暖期,其值变化都很小。地球化学元素记录所反映的气候变化过程如下。Ⅰ.末次冰消期~12 ka BP,13.2 ka BP前总体上呈相对温暖状态,可能受B/A暖期的影响,13.2~12 ka BP气候不断向干冷方向发展,寒冷程度不断加剧并在12 ka BP达到最强,可能反映出12 ka BP左右的新仙女木事件;Ⅱ.12~9 ka BP,气候呈波动回升状态,暖湿程度呈增加趋势,表现出温凉的气候变化特征;Ⅲ.9~4.5 ka BP,气候温暖湿润,与全新世大暖期相对应,该阶段水热组合达到最佳,但存在阶段性的变化;Ⅳ.4.5~2 ka BP,气候总体向冷干方向转变,3 ka BP前变化幅度较小,气候较温暖湿润,3~2 ka BP气候凉偏干。     

Early middle Holocene climate oscillations recorded in the Beihuqiao Core,Yuhang, Zhejiang Province,China

A long-standing controversy exists concerning the spatial and temporal characteristics of Holocene climate change in China. Zhejiang is located in the southeast of China, where the East Asian monsoon dominates the climate and a Neolithic culture flourished. In recent years, geographers have debated the climatic conditions existing at the time of the Neolithic cultures. This study reconstructed the sedimentary environment between 11.30 and 4.17 cal ka BP based on a multi-proxy analysis of a 14.3 meter sediment core, drilled in Beihuqiao, Zhejiang Province, China. The results show: (1) The climate was getting warm between 11.50 and 8.77 cal ka BP. Grain size became finer from the bottom to the top layer, accompanied by an increase in the chemical index of alteration (CIA), Mg/Sr ratio, the percentage of clay, pollen concentrations, and a decrease in SiO₂/Al₂O₃ ratio, and the value of bases–alumina (ba), as well as other trace elements. (2) Between 8.77 and 7.99 cal ka BP, the sediment is composed of gray-yellow and gray silt. The percentage of CaO and the ratio of CaO + Na₂O + K₂O to Al₂O₃ is much higher. The pollen concentration sharply decreases. The climate was cold and dry in the early stages of this period, but became relatively warmer and wetter in the later stages. (3) The Holocene Climatic Optimum occurred at 7.99–5.68 cal ka BP. Higher contents of clay, total Fe₂O₃, Al₂O₃, CIA, the chemical proxy of alteration, pollen concentration, evergreen pollens, and high values of Mg/Sr are observed at this stage, coinciding with a lower SiO₂/Al₂O₃ value, (CaO + Na₂O + K₂O)/Al₂O₃ ratio, and an obvious reduction in silt/clay, and SiO₂ and CaO concentrations. (4) During the period 5.68–4.17 cal ka BP, the temperature in the study area declined in a stepwise fashion. The grain size became finer, and the Mg/Sr ratio decreased gradually.     

青海湖湖东沙地河湖-风成沉积记录的中晚全新世以来环境变化

青海湖盆地因其独特的地理位置和气候环境,对气候变化响应敏感,是研究环境变化重要的场所。本研究在青海湖湖东沙地获取两个剖面,采用AMS¹⁴C测年,结合岩性、粒径组分和常量元素氧化物及其比值等多指标分析方法,重建了湖东沙地8.4 ka BP以来的环境演变过程。结果表明：除少量沉积物处于中等化学风化阶段外,大部分沉积物处于物理风化和初级化学风化阶段,说明自8.4 ka BP以来研究区气候环境总体上相对寒冷干燥。在千年尺度上,研究区不同时间段的气候环境存在较大的差异。8.4—4.2 ka BP气候相对温暖湿润;其中,8.4—6.2 ka BP河湖相和风成相沉积互层,表明存在明显的百年尺度气候波动;6.2—4.2 ka BP化学风化和淋溶作用较强,表明季风降水较多,径流较强,发育了较为稳定的湖泊沉积环境。4.2 ka BP以来湖泊消失,化学风化和淋溶作用减弱,沉积物从砾石转变为砂质黄土,显示气候较为冷干且波动较大。对比分析表明,中晚全新世以来青海湖湖东沙地的气候变化特征与东亚季风边缘区其他区域基本一致,并主导了区域沉积环境的演变过程。     

常量元素记录的毛乌素沙地东南缘全新世气候变化

毛乌素沙地处于中国季风边缘的半干旱区,对气候变化响应敏感,是研究过去全球气候变化的理想场所。对沙地东南缘锦界剖面全新统砂质黄土-古风成砂-古土壤互层沉积序列进行研究,在OSL测年基础上,通过沉积物常量元素氧化物含量及其比值分析,结合粒度、磁化率特征,探讨了毛乌素沙地东南缘7.9ka BP以来气候变化。结果表明：（1）地层常量元素氧化物以SiO₂和Al₂O₃为主,其他元素含量依次为Na₂O、K₂O、Fe₂O₃、CaO、MgO。各种元素活动性不同,K、Na活动性较强,易淋失;Si活动性较稳定,风成砂中易富集;Ca、Mg、Al、Fe活动性较弱,古土壤中富集。（2）7.9ka BP以来气候变化分为6个阶段。7.9～7.3 ka最温暖湿润时段;7.3～6.8 ka,气候转冷干;6.8～4.3 ka,整体上温暖湿润,期间存在2次由暖湿变冷干的波动,并出现过6次风沙活动,即6.6～6.3、6.1、5.9、5.7～5.5、5.3～5.0、4.7～4.4 ka;4.3～2.5ka BP,气候转冷干;2.5～1.8ka BP出现过短暂湿润期,但暖湿程度不及全新世中期;1.8ka BP以来气候渐趋干旱并接近现代气候。（3）全新世气候变化与毗邻的萨拉乌苏河流域、浑善达克沙地等记录的气候变化具有很好的一致性,这是通过东亚冬夏季风强弱消长变化对全球变化的区域响应。     

Climatic Changes from 12,000 to 4,000 Years Ago in the Austrian Central Alps Tracked by Sedimentological and Biological Proxies of a Lake Sediment Core

Major and trace elements, minerals, and grain-size were analysed from the early to mid-Holocene (12 to 4 ky BP) period of a sediment core from the Alpine lake Oberer Landschitzsee (ObLAN, 2076 m a.s.l.), which is located on predominantly crystalline bedrock on the southern slopes of the Austrian Central Alps. Geochemistry and mineralogy were compared with diatom-inferred (Di-) ‘date of autumn mixing’ (A_mix), DOC, pH, and selected indicator pollen species from the same sediment core. Principal components analysis (PCA) indicated a positive correlation between processes triggered by temperature and precipitation (e.g., lake mixing, DOC). PCA grouped indicators of physical weathering and enhanced catchment run-off (sand, quartz, feldspar), elements of weathering (e.g., Ti, Rb, Mn) under dryer conditions (clay to silt fractions), and elements that probably were related to changes in redox conditions (Cu, Fe, S, Zn). The duration and height of the snow-pack played an important role in this high-alpine environment, affecting weathering, erosion, pH, and lake stratification. Low Alnus viridis pollen abundance, together with markers for increased elements of erosion, indicated extensive snow-pack. Changes in S coupled with As, and elements indicating increased weathering, reflected climate oscillations. LOI was affected by productivity and erosion. High (late) Di–A_mix coupled with increased Di-DOC indicated prolonged summers with increased productivity. Cold and wet (snow-rich) phases and subsequent melting caused low pH and a decoupling of the significant linear correlation between sedimentary Ca and Di-pH. Weathering and leaching during climate deteriorations opposed the long-term trend in a loss of cations and forced in-lake alkalinity generation during the following lake warming. Overall, the multi-proxy study indicated complex climate-driven processes within different time-scales (long-term trends, climate oscillations, seasonality). The climate oscillations within 12–5 ky BP corresponded well with the cool and wet phases known from central Europe suggesting a dominant common Atlantic climate impact. When Mediterranean climate established between 5 and 4 ky BP, its influence on the southern slopes of the Alps increased.