亚热带季风区湖沼流域表生地球化学元素研究——以江西定南大湖为例

湖沼沉积物地球化学元素对地球气候环境变化敏感性强。本文以江西定南大湖湖沼沉积物地球化学元素为研究对象,使用主成分分析法,并结合总有机碳(TOC)、有机碳同位素(δ¹³Corg)、中值粒径(Md)、化学蚀变指数(CIA)等相关气候代用指标,以元素组对的形式阐释不同地化元素响应不同气候环境下的地球化学行为和迁移规律。研究结果显示：第一主成分(PC1)包括Al₂O₃、TiO₂、SiO₂、Nb、Rb、Ga、Ba、S等元素,曲线变化与CIA相似,指示湖泊流域的化学风化强度,气候暧湿,PC1含量高;第二主成分(PC2)包括Co、Zr、Hf元素,曲线变化与中值粒径较为一致,指示湖泊流域的水动力条件,气候冷干,PC2含量高;第三主成分(PC3)包括Sc、Cu、U、V元素,曲线变化与TOC、δ¹³Corg含量变化一致。大湖沉积物的物质来源为：在气候暧湿、流域化学风化作用强的条件下,地表径流冲刷流域周边花岗岩风化壳物质并搬运至湖盆沉积,但不排除在冷干时期,风力携带粉尘物质堆积的影响,粉尘物质可能主要源于周边的风化碎屑物。     

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。     

松嫩平原杜蒙沙地地表物质的地化组成及风化特征

本文分析了杜蒙沙地表土样品各粒级组分（全样、>63 μm、63~30μm、30~11 μm和<11 μm）的常量元素组成。结果表明：杜蒙沙地地表物质化学元素组成以Si、Al为主,与上地壳相比,除Si、Mn和Ti外,Fe、Mg、Ca和P严重亏损,Al和Na中度亏损,K轻微亏损;除Si、Al、Na、K外,Fe、Mg、Ca、Ti、P、Mn的变异系数均很高;常量元素在不同粒级中的变化程度按照Al相似文献   

以色列Har Keren黄土粒度及地球化学特征分析

黄土广布于全球各地,而不同区域黄土沉积特征存在差异,记录环境变化的机制亦有所不同。对以色列西南部Har Keren(简称HK)地区黄土状沉积剖面进行野外考察,发现其沉积特征与风积黄土较为相似。研究结果表明,HK剖面粒度特征虽表现出风成成因,但粒径整体偏粗且缺少细粉砂组分,说明剖面沉积物主要由近源风力搬运而来,并且在堆积过程中受坡积作用影响,沉积过程较为复杂。HK剖面稀土元素结果表现为右倾型特征,且轻稀土富集、重稀土亏损,Eu中度负异常,与典型风积黄土变化趋势基本一致,但∑REE明显偏低,可能与其物质来源、搬运模式和沉积环境的不同有关。HK剖面常量元素UCC标准化结果与腾格里沙漠边缘黄土分布曲线较为类似,化学蚀变指数(CIA)指示其处于中等化学风化程度,由于研究区气候干旱少雨,主要以物理风化为主,不可能发生较强的化学风化,认为其CIA异常偏高可能与源岩区的化学风化结果有关,由于搬运来的沉积物质中碱金属及碱土金属元素含量整体偏低而导致CIA异常偏高,因此不能真实反映剖面的化学风化程度。     

苦海沉积物有机质反映的过去840年来青藏高原东部环境变化

青藏高原对全球气候变暖响应敏感,研究青藏高原近千年来环境演化过程、规律与驱动机制对预测其未来气候变化有重要意义。本文通过位于青藏高原东部的苦海沉积物总有机质相关指标(总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总有机碳与总氮比值(TOC/TN)和总有机碳同位素(δ¹³Corg)的研究重建了该区域过去840年来环境演化过程。结果表明,苦海沉积物中的有机质主要来自于内源水生植物。由于暖期(冷期)时黄河上游径流量较高(低),苦海水位随之升高(降低),湖泊水动力增强(减弱),浅水区沉水植物对研究岩芯中的有机质贡献率提高(降低),导致沉积物TOC、TN、TOC/TN升高,δ¹³Corg值正(负)偏。人类活动导致的青藏高原近50年气候异常变暖可能是~1950 AD之后δ¹³Corg反映的黄河上游径流量变化与重建的中国温度记录之间的关系发生转变的原因。苦海沉积物δ¹³Corg记录与万象洞石笋δ¹⁸O记录和太阳总辐射强度记录变化特征的相似性说明青藏高原东部地区气候变化的控制因素为太阳辐射驱动下的季风降雨量变化。     

戈壁表层沉积物地球化学元素组成及其沉积意义

作为干旱、半干旱区的一类重要荒漠景观,戈壁在中国分布面积较广,其独特的物质组成和沉积特征对解释它的物源和发生过程有重要的意义.本文通过筛分处理对戈壁表层不同粒径沉积物地球化学元素组成进行了分析.结果表明:各类戈壁表层沉积物的主要元素组成特征基本相似,但不同粒级沉积物主要元素的含量略有差异.与UCC的平均化学组成相比,戈壁表层沉积物中主要元素除Si基本与UCC保持一致外,其余各主要元素均在不同程度上表现出了富集和淋失特征,微量元素在两大类型戈壁中随沉积物粒径的变化与主要元素基本一致.在极端干旱的气候条件下戈壁表层沉积物缺少有效的化学风化过程,基本处在未受或较弱的大陆化学风化的初、中级阶段.各个粒级的沉积物在经历侵蚀和风化过程中较好的继承关系表明,戈壁砾石层下伏的细粒沉积层不是外源搬运沉淀,而是局地岩屑通过就地风化和成壤作用形成.     

格尔木河上游水成沉积物元素时空变化、流域风化及其驱动机制

格尔木河流域上游山区沉积物元素的风化迁移规律对察尔汗盐湖中盐类资源的补给具有重要意义。文章结合已有的光释光（OSL）年代学数据,对该流域的上游纳赤台（NCT）和中游小干沟（XGG）剖面进行了主要常微量元素变化规律研究,并对流域内上下游不同类型沉积物的元素特征进行对比分析,得出如下结论：1.末次间冰期以来,格尔木河中游河谷沉积物中主要元素含量较上游西大滩、昆仑河小流域次级盆地中高,表现出较为明显的富集状态。2.流域上游湿冷山前地带河谷沉积物的风化程度明显高于中游干热河谷,表明上游冰川融水和较充沛的降水条件导致充分的水岩反应过程是主导流域风化的主要因素,且物质在流域各个次级盆地间物质输送具有跳跃性、传递性和继承性。3.流域内的风化过程与晚更新世以来的冰期-间冰期气候旋回和季风-西风相互转换密切相关,即暖湿阶段主要受季风控制,以化学风化为主;干冷阶段受西风控制,以物理风化为主。综上,格尔木河流域上游山前地带元素的风化迁移和中游河谷沉积物对元素的继承转移是流域内物质流动的主要形式。     

柴达木盆地西北部长垄状雅丹沉积物地球化学元素组成及指示意义

雅丹沉积物蕴含丰富的区域环境变化和物源演变信息。以柴达木盆地西北部的长垄状雅丹为研究对象,通过对地球化学元素的研究,探讨沉积物的化学风化特征及其对物质输移的指示意义。结果表明：（1）雅丹沉积物的常量元素以SiO_2、CaO、Al_2O_3、MgO和Na_2O为主,微量元素Cl、Sr、Ba和Zr含量较高。相较于上陆壳平均化学元素组成,雅丹沉积物常量元素CaO和MgO富集程度较高,微量元素中Cl和As富集程度较高。（2）雅丹沉积物的CIA值平均为39.03,且在A-CN-K三角图上准平行于A-CN连线,主体在斜长石与钾长石连线的下方,因此雅丹沉积物的化学风化程度较低,处于初期的脱Na、Ca阶段。（3）特征元素比值表明雅丹体内赋存的大量细颗粒物质为廊道流沙的源区。细颗粒物质经过外营力的风化、剥蚀等过程而出露,在雅丹廊道内堆积并向下风向输移,遇阻堆积而形成沙丘。雅丹是否为下风向黄土的物源区,尚需进一步验证。     

湖相沉积物酸溶与酸不溶组分常量元素的地球化学行为及其环境意义

湖泊沉积物元素地球化学是探讨湖泊沉积环境的有效代用指标之一.通过青藏高原北缘柴达木盆地湖相沉积剖面沉积物中酸溶组分(AS)和酸不溶组分(AI)常量元素(K,Ca,Na,Mg,Ti,Fe,Mn和Al)的测试,分析了不同组分中常量元素的分布特征及其元素含量与矿物组成的关系.结果显示:剖面中常量元素的组成与沉积物矿物成分密切相关,酸溶组分与酸不溶组分中元素含量差别较大,揭示出不同组分对湖泊沉积环境的响应模式存在差异.其中,沉积物酸不溶组分中的Al、Fe等元素与石英矿物相对含量变化呈负相关,而与粘土矿物相对含量呈正相关,揭示出酸不溶组分元素变化与湖泊流域物质组成或风化强度等信息有关.沉积物酸溶组分常量元素含量相对较低,Na和Ca等活泼元素在酸溶组分中相对富集,与碳酸盐含量有较好的相关性,主要形成于湖泊自生作用.通过与常规代用指标沉积物粒度和87Sr/86Sr对比分析,贝壳堤剖面酸溶组分Mg/Ca比值部分继承了源区的信号,不能直接响应于湖泊盐度的变化.利用去趋势方法,去趋势后酸溶组分Mg/Ca比值与中值粒径及锶同位素比值呈现较好的正相关性,响应于传统的盐度模式解释,揭示了Mg/Ca比值指示湖泊环境变化的可靠性,综合分析不同组分的地球化学元素信息在提取和解译沉积物元素地球化学的环境代用指标方面具有重要意义.     

柴达木盆地西南缘山前沙丘区沉积物地球化学特征及其指示意义

以柴达木盆地西南缘山前沙丘区为研究区,采用地球化学元素分析方法,阐明了研究区不同类型地表沉积物的地球化学元素特征,并探讨其风化特征、物质来源及输移过程。结果表明：(1)研究区沉积物常量元素组成以SiO₂、Al₂O₃和CaO为主,三者的平均含量总和超过83%。微量元素以Cl、Ba、Sr和Zr含量较高。与上陆壳(UCC)平均化学元素组成相比,常量元素CaO轻微富集,微量元素As高度富集,Co轻微富集。(2)研究区化学蚀变指数(CIA)变化较小,为40.90～53.05,平均47.51,化学风化程度较弱,均处于风化的初期阶段。(3)特征元素比值表明,研究区沉积物具有相同的物质来源。柴达木盆地西南缘东昆仑山中的岩石经过风化剥蚀产生的碎屑物质在季节性流水作用下被搬运至山前堆积,形成广布的山前冲-洪积平原,后经风力吹蚀改造形成现在的地表景观。本研究不仅可以丰富区域风沙地貌研究内容,而且也可为区域风沙灾害的防治提供理论基础。     

苦海沉积物有机质反映的过去840年来青藏高原东部环境变化

青藏高原对全球气候变暖响应敏感,研究青藏高原近千年来环境演化过程、规律与驱动机制对预测其未来气候可能发生的变化有重要参照意义.通过位于青藏高原东部的苦海沉积物总有机质相关指标[总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总有机碳与总氮比值(TOC/TN)和总有机碳同位素(δ13Corg)]的研究重建了该区域过去840年来的环境演...     

柴达木盆地西北部长垄状雅丹沉积物地球化学元素组成及指示意义

雅丹沉积物蕴含丰富的区域环境变化和物源演变信息。以柴达木盆地西北部的长垄状雅丹为研究对象,通过对地球化学元素的研究,探讨沉积物的化学风化特征及其对物质输移的指示意义。结果表明：（1）雅丹沉积物的常量元素以SiO₂、CaO、Al₂O₃、MgO和Na₂O为主,微量元素Cl、Sr、Ba和Zr含量较高。相较于上陆壳平均化学元素组成,雅丹沉积物常量元素CaO和MgO富集程度较高,微量元素中Cl和As富集程度较高。（2）雅丹沉积物的CIA值平均为39.03,且在A-CN-K三角图上准平行于A-CN连线,主体在斜长石与钾长石连线的下方,因此雅丹沉积物的化学风化程度较低,处于初期的脱Na、Ca阶段。（3）特征元素比值表明雅丹体内赋存的大量细颗粒物质为廊道流沙的源区。细颗粒物质经过外营力的风化、剥蚀等过程而出露,在雅丹廊道内堆积并向下风向输移,遇阻堆积而形成沙丘。雅丹是否为下风向黄土的物源区,尚需进一步验证。     

关中东部全新世黄土古土壤序列常量元素地球化学特性研究

 对关中盆地东部全新世黄土-古土壤序列(YHC剖面)常量元素分析,发现:YHC剖面化学组成以SiO2、Al2O3和CaO为主,三者平均含量的总和达774.1 g·kg-1,元素含量SiO2 >Al2O3>CaO>Fe2O3>MgO>Na2O>K2OTiO2; 相对黄土L1,Ca、Na、Mg在S0中相对迁移,且Ca、Na淋溶强烈,K、Fe、Al在S0中相对轻微富集; 关中平原东部风化程度弱,处于较弱的脱Ca、Na初级风化阶段(并且可能在沉积源区就已经发生),伴有碳酸盐的淋溶。CIA等揭示的YHC剖面各层的风化顺序S0>Lt>L0>TS>L1UCC,与关中西部扶风和黄土高原中部庄浪相比,关中平原东部的风化程度居中。CIA对气候的响应灵敏,揭示出早全新世风化渐强气候变暖,中全新世风化最强气候暖湿,晚全新世以来风化程度骤然减弱气候恶化,对次一级的气候事件也有反映。     

克里雅河中下游流域地表沉积物的粒度与化学元素空间分布

通过对克里雅河流域的实地考察、地形测量、取样,分析其流经沙漠过渡带地表沉积物的粒度、化学元素的空间分布,得出以下结论：河流—沙漠过渡带地表沉积物的粒度组成以>2 φ的粒径为主,粒度特征明显表现出风成特点;化学组成上以Si、Al为主,和上陆壳平均化学组成相比,除Ca、Co、As外都有一定的亏损;不同河段自上游至下游,在不同动力条件下,地表物质粒度特征表现出河漫滩砂与阶地风成砂呈相反的递变趋势;不同河段A-CN-K图解及CIA揭示了克里雅河不同河段地表物质化学风化程度均很低,处于较弱的去Na、Ca阶段,其他元素未发生明显的化学风化或迁移,不同河段化学风化程度差异与物源及地貌格局息息相关;同一河段不同地貌单元,随距河道远近不同,粒度特征与化学风化程度呈现出一定的递变规律;克里雅河平均粒径与一些元素的相关性,说明粒径大小与表征化学风化程度数值的大小有一定关系。总之,在不同空间尺度上,克里雅河地表沉积物理化学特征的分异实质上反映风动力和水动力的差异性分选。     

青藏高原东北部全新世常量元素地球化学特征及环境演变北大核心CSCD

对青藏高原东北部风成砂-古土壤序列泽库剖面(ZK剖面)常量元素氧化物含量及其比值进行分析,结合14C测年,揭示其常量元素地球化学特征,探讨了青藏高原东北部全新世环境演变。结果表明:(1)剖面沉积物的化学组成以SiO2、Al2O3、CaO为主,其中SiO2和CaO的标准差较高,对气候变化较为敏感。(2)自剖面底部向上SiO2含量和残积系数呈现先减少后增加的趋势,高值指示冷干的气候意义,CaO含量和退碱系数则相反,高值指示温湿的气候意义。(3)9.4 ka BP以来青藏高原东北部的气候经历了由温湿向冷干的转变过程,可划分为9.4~4.2 ka BP气候温湿期和4.2 ka BP至今气候冷干期;其中在6.6~6.2 ka BP、2.4~2.0 ka BP和1.7~1.5 ka BP存在次一级的气候波动。     

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。     

长江中游网湖沉积物营养元素变化特征及其影响因素

在放射性核素¹³⁷Cs和²¹⁰Pb精确计年的基础上,建立了长江中游网湖近代沉积物年代序列。通过对沉积物中TOC、TN、TP、孢粉、重金属元素、粒度等指标的测定,结合相关文献资料,分析了百年来网湖沉积物中营养元素的分布特征,物源变化以及主控因子。结果表明:百年来网湖沉积物中TN和TOC含量显著相关,呈不断上升趋势,存在2个明显的演化阶段,主控因子为流域人类活动强度,气候波动对其有影响,但影响不大。TP的变化与TN和TOC明显不同,波动较大,规律不明显,主要受人类活动强度以及径流侵蚀输移入湖物质变化两大因子控制。     

青藏高原全新世环境变化的兹格塘错元素地球化学沉积记录

兹格塘错是位于藏北高原腹地的一个封闭型湖泊,流域内没有现代冰川和永久积雪存在,其湖泊的水量平衡主要是大气降水和蒸发之间的平衡,因此其湖泊的变化过程可直接反映区域的气候变化。为了探讨该区域全新世的气候与环境变化过程,在其湖泊中心水深30m处钻取了一支深727cm的沉积岩芯,对沉积岩芯进行了元素地球化学分析,利用主成分分析得出影响沉积物化学组成的三个主要因子,主要受控于流域侵蚀因子和径流因子,区域背景作用因子所占比重很小。结合Mg/Ca的变化,其结果反映了全新世期间湖泊水体退缩与扩张,水质的浓缩与淡化的过程,揭示了兹格塘错流域气候的干湿变化,呈现暖干／冷湿气候组合模式;元素地球化学所反映出的湖面波动与环境变化得到了其他资料较好的支持,同时又显示了区域的差异性。     

尕海DG03孔元素地球化学特征及其环境意义

通过对柴达木盆地尕海DG03孔沉积物的Ti、V、Cr、Mn、Ni、Zn、C、N等元素含量变化以及m(C)/m(N)、m(Sr)/m(Ba)比值变化的测定,结合DG03孔沉积序列的年代学测定和沉积物分布特征,分析了尕海地区11·52ka BP以来的气候环境变化过程。研究表明尕海地区在11·52ka BP以来存在明显的气候波动;4·70kaBP以来的全新世晚期气候波动频率加大,存在5次较为明显的冷干和暖湿的气候旋回,并且表现出冷干气候时段长,暖湿气候时段短的特征。     

新疆孔雀河北岸72～51 ka BP湖相沉积物元素地球化学特征分析

通过对新疆孔雀河北岸LX02剖面湖相沉积物开展光释光和地球化学测试分析,重建了研究区72~51 ka BP的气候变化过程。72.4~66.8 ka BP期间,Al、K、Ti、Fe、Ca、Mg元素含量和烧失量低,Fe/Mn、Rb/Sr、(Fe+A1+Mn)/(K~+Ca+Mg)、CIA、C值低,而Sa、Saf值高,指示该时段为冷干气候环境;66.8~56.1 ka BP期间,Al、K、Ti、Fe、Ca、Mg元素含量和烧失量均增加,Fe/Mn、Rb/Sr、(Fe+A1+Mn)/(K~+Ca+Mg)、CIA、C值明显增加,而Sa、Saf值明显降低,指示该时段为暖湿气候环境;56.1~51.0 ka BP期间,Al、K、Ti、Fe、Mg元素含量和烧失量均减少,Fe/Mn、Rb/Sr、(Fe+A1+Mn)/(K~+Ca+Mg)、CIA、C值略有降低,而Sa、Saf值明显增加,指示该时段为较冷干气候环境。这与粘土矿物特征所反映的古气候特征及其变化一致,亦与柴达木盆地东部介形类丰度特征研究、柴达木盆地东部古湖泊高湖面光释光年代学研究、北京平原区有机碳同位素研究等结果吻合较好。研究表明塔里木盆地东部晚更新世气候仍以暖湿-冷干气候变化模式为主,但这一气候变化规律的内部驱动机制还有待进一步深入研究。