西风区昭苏黄土剖面中碳酸盐矿物组成及其古环境意义辨识

碳酸盐矿物是黄土的重要组成部分,是古环境重建的重要指标之一。通过对地处西风区的新疆伊犁盆地昭苏黄土剖面的全岩样品和分粒级样品的Ⅹ射线衍射测试,分析了其碳酸盐矿物组成,利用麦夸特算法计算了碳酸盐矿物的含量。综合碳酸盐矿物的含量、粒径分布及风化特征等因素,对其古环境意义进行了辨识,从而建立了该剖面末次冰期以来碳酸盐矿物记录的古气候环境变化序列。结果表明: 昭苏剖面中原生碳酸盐矿物(方解石和白云石)含量占主导地位,次生方解石对样品中总方解石含量的贡献较少; 白云石含量可能与亚轨道尺度冷暖交替导致的西风环流强度变化有关; 方解石含量的变化可能指示了西风区降水量的变化; 碳酸盐矿物含量揭示了昭苏地区在末次冰期时气候冷湿,在全新世时气候暖干。     

黄土中石英的含量与结晶度指数的测定

碎屑石英是风成黄土最主要的组成矿物,其结晶度指数与粉尘源区石英的母岩类型有关,其含量则可用于估算风尘通量变化进而恢复源区的干旱化历史。通过详细的探讨,揭示了测试条件及数据处理方法对石英含量和结晶度指数估算的可能影响。结果表明:(1)测量石英结晶度指数时扫描的步长和速度有别于测量石英含量时的参数设置;(2)数据处理时,先对数据进行人工手动扣除背景,结晶度指数要依据衍射图谱67.74°处和67.85°处的峰谷值进行估算,而石英含量的估算主要依据衍射图谱中20.9°处石英峰与28.4°处硅粉峰;(3)石英结晶度指数需要反复压片测量多次取平均值。     

环境磁学在古气候环境研究中的回顾与展望

基于磁性矿物的性质变化能敏感记录现在和地质历史时期的气候环境变化信息,环境磁学方法能鉴别环境演化过程中磁性物质在大气圈、水圈和岩石圈中运移、沉积和转化的过程,系统介绍了沉积物中磁性矿物的特征和鉴别方法以及主要的环境磁学参数和意义,着重回顾了环境磁学在以黄土、湖泊和海洋沉积物为载体的古气候环境研究中的应用及其取得的重要进展,指出了环境磁学在古气候环境研究过程中要加强多磁学参数综合应用,促进地质记录和磁学指标之间的定量研究,有利于理解不同沉积物的磁性矿物特征和环境变化过程的相关关系.同时强调沉积物还原成岩作用过程的环境磁学研究是目前以至今后发展的一个重要方向.     

关中盆地新生界地层划分对比与第四纪下限

关中盆地巨厚的新生代沉积为研究区域构造、沉积环境演变与古气候变化研究提供了良好的地质记录，但目前对新生界地层划分和第四纪下限问题仍存在争论。基于钻孔和剖面资料，结合古地磁和生物地层，对关中盆地新生界地层进行了梳理和修订，就第四纪下限和新生界地层划分与对比问题进行了探讨。岩性地层、磁性地层、生物地层证据以及气候变化特征等都支持将第四纪下限定在传统三门组的黄三门与绿三门的交界处或风成黄土与红黏土的界线之处，即松山负极性向高斯正极性转换处(M/G)，古地磁年龄为2.6 Ma。基于关中盆地钻孔和剖面的古地磁数据及前人资料，划分了新生界地层，重新厘定了各沉积地层的沉积年代，将新近纪和第四纪沉积分为风成相和河湖相两套同期异相沉积地层序列，风成红黏土的年代延伸到中中新世，建议将中新世的风成堆积命名为段家坡组。这对关中盆地沉积环境形成演化与古气候变化研究、盆地资源开发以及地质工程建设具有重要意义。      

佳县红粘土堆积的磁学性质及其古气候意义

对佳县剖面红粘土作了较为详细的岩石磁学研究. 实验结果显示, 该地区红粘土堆积与黄土高原黄土-古土壤及其他红粘土堆积既具有相似的磁学性质, 又有明显的自身特点, 磁性矿物以磁铁矿、磁赤铁矿、赤铁矿为主, 褐铁矿/针铁矿含量较小. 同时, 红粘土与剖面上部午城黄土中的古土壤和黄土相似, 较强发育的古土壤层与弱发育的古土壤层相比, 显示低矫顽力特征和较高的超细颗粒含量, 说明在相对湿润气候条件下成壤作用的增强对超细颗粒的形成和磁性矿物的转化具有重要贡献, 体现出晚第三纪红粘土发育的古气候环境与黄土-古土壤相似, 具有波动变化的特点. 与黄土高原东部和南部风尘堆积的磁滞回线特征相比, 佳县红粘土样品达到饱和需要相对较高的磁场强度, 进一步证明了硬磁性矿物的存在和相应较弱的生物化学作用特征, 说明黄土高原北部与东部和南部的气候环境存在一定的差异性, 干旱化的程度相对较高.     

青海湖第四纪晚期沉积地震地层特征分析

青海湖是我国最大的内陆湖泊,目前的水域面积约4400 km2,流域面积约29660 km2。通过在湖内进行高分辨率浅层剖面探测(GeoPulse),发现不同发育阶段的沉积特征在地震剖面上得到很好的反映。Geopulse高分辨率浅层剖面穿透深度约60 m(分辨率为0.5 m),沉积层序在湖盆中央近水平展布,揭示沉积环境相对稳定,但也有局部的扰动或错断。尤其在南部近岸部位,上表层沉积出现弯曲,说明第四纪的晚近期,青海湖有过新的构造运动。     

天山黄土记录的古尔班通古特沙漠形成演化

沙漠形成演化是第四纪古气候、古环境研究的重要内容之一。通过位于古尔班通古特沙漠下风向天山北坡河流最高阶地上的厚层风成黄土的形成时代和>63 μm砂含量变化的研究,确定古尔班通古特沙漠最迟在0.8 Ma前已经存在。0.8 Ma以来沙漠发育经历了基本稳定期(0.8~0.4 Ma)、强烈波动扩展期(0.4~0.13 Ma)和收缩稳定期(0.13~0 Ma)三个阶段。昆黄运动造成东亚大气环流形势的改变,使准噶尔、塔里木盆地等我国西北地区降雨减少,气候显著变干及冬季风强化,盆地中湖泊萎缩消失、大片河湖相松散物质裸露产生的丰富物源为沙漠形成提供了充足的条件,沙漠开始广泛发育,沙漠主体形成。     

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。     

江汉平原钟桥遗址地层揭示的史前洪水事件

通过野外考古调查研究,利用对钟桥遗址疑似古洪水层和研究区现代洪水沉积物的锆石微形态、粒度、磁化率、Rb/Sr等地球化学指标的比较、AMS¹⁴C技术和考古器物断代,发现钟桥遗址在4800~4597 cal. a BP、4479~4367 cal. a BP和4168~3850 cal. a BP分别经历了三次古洪水事件并相应堆积了古洪水沉积层;结合江汉平原及其周边地区众多遗址的古洪水沉积层时代对比证据,揭示了屈家岭文化中晚期（4900~4600 cal. a BP）和石家河文化末期至夏代（4100~3800 cal. a BP）两次大洪水事件在江汉平原地区非常普遍。对史前洪水发生环境背景的进一步分析,反映江汉平原在5000~4500 a BP及4000 a BP前后的时段气候表现得不稳定,古洪水事件与气候环境变化驱动的江汉平原湖群扩张存在一定的联系,并影响区域新石器文化兴衰过程。同时,其它证据也表明该区社会发展过程和环境变化过程特别是古水文过程的矛盾在石家河文化末期已特别突出,发现具有全球意义的4000 a BP前后气候异常引起的大洪水事件是江汉平原地区石家河文化消亡的重要环境因素;而石家河文化末期该区内部或同中原以及其它地区间的冲突,都加速了石家河文化的崩溃。这些研究成果,提供了可靠的大禹时代史前洪水证据来说明其对新石器文化兴衰的社会影响,对于揭示4000 a BP气候事件中区域气候水文变化的响应规律,亦具有重要的科学意义。