东北沙地重矿物组成及其对物源的指示

了解中国东北沙地的重矿物组成并探讨其在亚洲风尘系统研究中的作用具有重要意义。目前较少甚至缺乏的重矿物数据,这影响了对该地区风尘系统的深入理解。为分析东北沙地的重矿物组成并探究其在东北风尘系统研究中的作用,分别从浑善达克沙地（OD）、科尔沁沙地（HQ）、呼伦贝尔沙地（HL）和松嫩沙地（SN）采集了34个风成沙和河流沙样品并进行了分粒级处理（＜63 μm及63～125 μm）。同时,从哈尔滨荒山黄土剖面采集了4个末次冰期黄土样品（＜63 μm）,利用Frequentist模型对哈尔滨黄土物源进行了定量重建。通过范围检验、非参数Kruskal-Wallis H检验和逐步判别函数分析（DFA）,选择了7种重矿物及特征指数（蓝晶石、锐钛矿、石榴子石、辉石、钛铁矿（磁性）、稳定系数W 、GZi指数）作为最佳复合指标进行定量重建。结果表明,钛铁矿（磁性）为浑善达克沙地的特征矿物,磁铁矿为科尔沁沙地的特征矿物,氧化铁矿物（赤铁矿、褐铁矿）为呼伦贝尔沙地的特征矿物,氧化铁矿物（磁性）、绿帘石、角闪石和石榴子石为松嫩沙地的优势矿物;不同粒度组分的重矿物含量存在明显差异,极稳定矿物优先富集于细颗粒。哈尔滨黄土与松嫩和呼伦贝尔沙地（＜63 μm组分）具有相近的重矿物组成,而与浑善达克和科尔沁沙地有一定程度的差异。根据Frequentist模型,哈尔滨黄土的来源贡献依次为：松嫩沙地（44%～86%）、呼伦贝尔沙地（10%～39%）、科尔沁沙地（3%～16%）和浑善达克沙地（0～7%）。本研究突出了细颗粒沉积物的重矿物组成结合定量模型在风尘物源示踪研究中具有很好的应用前景。     

早更新世松花江水系反转

水系重建对于理解全球变化和区域响应至关重要。松花江水系演化研究极为薄弱,尤其对第四纪早期松花江水系是否发生倒转一直存在争议,且无明确证据。河流沉积物是水系演化最直观的证据。为此,选择哈尔滨荒山（HS）钻孔岩芯沉积物作为研究对象,对其进行了磁化率、古地磁和Sr?Nd同位素组成分析。结果表明,岩芯62.3 m（0.94 Ma B.P.）深度上、下地层的磁化率和Sr?Nd同位素特征存在较大差异。62.3 m以下地层磁化率极低,多次出现0值,且变幅较小。Sr?Nd同位素组成与依兰方向现代水系的Nd同位素特征相近;然而62.3 m以上地层磁化率急剧增大,并呈现周期性的高低变化。Sr?Nd同位素组成小幅度变化,表现出与松原方向现代水系相近的Nd同位素特征。表明了早更新世晚期松花江中上游（肇源—依兰河段）水系流向曾发生反转。早更新世早—中期,松花江中上游与下游尚未贯通。以佳依（佳木斯—依兰）分水岭为界,松花江下游向东流经三江平原,而松花江中上游向西流入松嫩湖盆;早更新世晚期,由于构造—气候变化的共同作用,佳依分水岭不断抬升,而三江平原和松嫩平原持续下降,导致分水岭两侧河流向源侵蚀,在0.94 Ma B.P.,佳依分水岭被切穿,松花江中上游水系被下游水系所袭夺,流向开始倒转,中上游与下游贯通,现代松花江水系逐渐建立。     

东北平原东部天恒山钻孔的粒度特征及其对地层划分的指示

东北平原东部荒山剖面是我国东北地区的第四纪典型剖面,但针对该剖面的地层划分和成因的研究尚存在不同看法,对其开展详细的粒度特征研究有望对该剖面的地层划分和地层成因提供进一步的认识。通过天恒山（THS）钻孔对该区地层进行高分辨率的粒度特征研究,并与黄土高原典型黄土进行对比。研究结果显示哈尔滨组地层平均粒径、中值粒径以及粒级百分含量等大幅度波动,呈现黄土-古土壤地层旋回变化特征,黄土层粒度粗,古土壤层粒度细,与黄土高原典型第四纪黄土的粒度特征一致。荒山组地层则呈现小幅度波动,沉积动力较稳定。哈尔滨组和荒山组的粒度频率分布、C-M图及粒度参数（平均粒径、标准偏差、偏度、峰度）等特征均存在显著差别,指示二者的沉积动力过程明显不同。基于以上粒度特征,结合沉积相特征和已有划分方法,THS钻孔中-晚更新世地层自上而下可划分为哈尔滨组和荒山组,并将哈尔滨组地层判定为风成堆积,将荒山组地层判定为河湖相沉积。      

松嫩沙地元素和Sr-Nd同位素组成特征及其对区域粉尘物源的指示

松嫩沙地位于欧亚黄土带最东端,其物质组成的研究有利于重建松嫩平原冰期—间冰期粉尘传输路径。为此,系统采集了松嫩沙地123个河流沙和风成沙样品,对其进行分粒级的常量、微量和稀土元素以及Sr-Nd同位素组成等地球化学分析,并利用Frequentist模型进行风尘物源定量重建,探讨松嫩沙地不同区域、不同粒级组分对哈尔滨黄土的贡献及搬运路径。结果表明,松嫩沙地经历了初级的化学风化过程（＜63 μm、＜30 μm、＜10 μm组分CIA平均值分别为55.20、57.46、57.51）,有较低的再循环历史（＜63 μm、＜30 μm、＜10 μm组分CIA/WIP比值的平均值为0.98、1.08、1.04）。根据不同粒度组分的元素地球化学与Sr-Nd同位素组成特征,将松嫩沙地划分为西北部和西南部两个地球化学分区。不同粒度组分地球化学组成的定量重建结果表明,这两个分区不同粒级组分（＜63 μm、＜30 μm、＜10 μm）对哈尔滨黄土的贡献度分别为：75.7%~88.5%、73.4%~84.9%、61.0%~89.7%（西南部）和11.5%~24.3%、15.1%~26.6%、10.3%~39%（西北部）。本研究揭示了末次冰期以来松嫩平原粉尘传输路径以西南方向为主,与冰期以西北风为主导的环流模式存在差异。

     

长江中游高位砾石层的磁性特征与物源分析

在长江中游分布着一些高位的砾石层,尤其是在宜昌与武汉的阳逻附近。为了探讨这些砾石层的磁性特征及物质来源,对它们进行了磁性特征研究,结果表明:1不同砾石层剖面磁性物质的含量明显不同,其中云池砾石层磁性物质的含量最高,善溪窑、红花套、白洋渡砾石层次之,阳逻砾石层含量最低。2SIRM/χ和F300值显示,长江中游砾石层磁性矿物类型主要是磁铁矿等亚铁磁性矿物,其中阳逻砾石层不完全反铁磁性矿物含量比例比其他砾石层高。3χARM/χ、χARM/SIRM、χfd值表明,白洋渡、红花套及善溪窑砾石层的磁性矿物中以较粗的磁性颗粒为主,而云池和李家院的磁性矿物颗粒都较细,武汉阳逻砾石层的磁性颗粒以单畴、超顺磁颗粒为主。4宜昌附近的善溪窑、云池、白洋渡、红花套砾石层的磁性特征与长江现代沉积物的特征接近,指示其物质主要来自于长江沉积物;而阳逻砾石层的磁性特征却与江汉平原周边河流的现代沉积物磁性特征有些类似,结合野外砾石层岩性特征,认为阳逻砾石层是长江、汉江与江汉平原周边河流共同作用的产物。     

大兴安岭东麓平安镇白土山组的地层属性——对物源和沉积环境的指示北大核心CSCD

白土山组是松嫩平原地区的第四纪下限,早期对该组的认识仅限于岩性,其矿物学和地球化学属性尚未涉及。为此,本文以吉林白城平安镇白土山组标准剖面为研究对象,基于沉积学、矿物学和地球化学地层属性,揭示其化学风化、沉积循环、物源和沉积环境。结果表明,白土山组砾石砾径以20~80 mm为主,分选差,磨圆度较好,弱—中等风化程度,呈颗粒支撑,基质为砂—粉砂和泥。砾石成分以凝灰岩为主,流纹岩和石英质岩石次之,含少量花岗岩和沉积岩砾石。重矿物组成以白钛石、绿帘石和钛铁矿为主,锆石、磁铁矿、锐钛矿和赤褐铁矿次之,其他矿物含量<1%,个别样品出现软、硬锰矿。沉积学、重矿物及地球化学证据共同表明沉积物来自大兴安岭的中—酸性岩浆母岩,经历了中等程度化学风化,是初次循环的产物。综合沉积学和地球化学指标,本研究认为平安镇白土山组是在温暖偏干的氧化环境下形成的冲-洪积物堆积。此项研究对大兴安岭东麓地层划分及对重建松嫩平原的沉积环境具有重要意义。     

长江、汉江沉积物磁学特征比较研究

长江和汉江现代沉积物的磁学特征分析研究结果表明：  1）长江和汉江现代沉积物中铁磁性矿物均以亚铁磁性矿物为主,它们主导了样品的磁性特征。但长江沉积物比汉江沉积物亚铁磁性矿物含量要高;  2)长江和汉江沉积物的亚铁磁性矿物晶粒都以假单畴~多畴为主。相对汉江沉积物,长江沉积物磁性颗粒总体上要比汉江的粗;   3）长江沉积物中的不完全反铁磁性矿物含量比汉江高,但不完全反铁磁性矿物对沉积物磁性参数和SIRM的贡献却比汉江的小;   4）长江上游金沙江段比长江中游（宜昌-武汉）江段沉积物中亚铁磁性矿物含量要高,且长江中游沉积物样品磁性颗粒要比长江上游的偏细,这可能与搬运距离有关;   5）长江样品的磁性参数的变化区间比汉江大,数据间的相关性也比汉江差。这可能与长江较汉江流域范围广、支流多、物源复杂有密切的关系。     

长江中游水成沉积与风成沉积磁组构特征

为了建立长江中游不同成因的沉积物磁组构识别标志,讨论磁组构参数与沉积环境之间的关系,对采自长江中游风成沉积与现代不同沉积环境下的水成沉积物进行了磁组构参数测试和对比。结果表明：①风成沉积的κ、Ｐ、Ｆ、Ｌ值均明显低于水成沉积的相应值,但q值却比水成沉积的偏大,反映风成沉积物的分选较水成沉积物的要差;②在磁组构参数FL关系图上,风成沉积数据点多集中于坐标原点附近,指示沉积动力相对比较弱的沉积环境,而水成沉积数据点却主要分布于F轴附近,反映水成沉积物的F较L发育;③风成沉积的磁化率最大主轴偏角的方向比较分散,但总体方向仍与形成风尘砂的风向一致,并且长轴的倾角较大（22°～24°）,短轴的倾角较小（45°～51°）,而水成沉积的磁化率最大主轴偏角的方向比较稳定,指示了来水方向,并且长轴的倾角一般小于10°,短轴的倾角大于80°;④风成沉积的T值介于-1~1之间,而水成沉积的T值却主要以大于1的为主。上述特点可作为长江中游风成与水成沉积物的识别标志。     

长江中游阳逻砾石层沉积环境分析

本文在野外调查的基础上,选择典型剖面,通过剖面沉积学、岩相划分和粒度分析研究,对长江中游“阳逻砾石层”沉积环境进行了讨论。研究表明,阳逻砾石层的岩性主要砾石层夹砂层,由Gm,Sh和Sp沉积相类型组成;   大多数频率曲线图形态为双峰,且以不对称曲线为主;   概率累积曲线大都为上三段式,以滚动总体为主,约占50%～60%,斜率较大,在35°～45°;   悬浮总体约占20%～30%,斜率在 40°以上;   跳跃总体约占20%～30%,斜率较小,多在 10°～20°。跳跃总体和滚动总体之间均存在有混合带,分选性较差。综合分析认为,阳逻砾石层沉积环境为具有辫状河特点的河流沉积。根据电子自旋共振测年（ESR）得到阳逻砾石层的形成年龄为1.12～1.56MaB.P.,表明阳逻砾石层形成于第四纪早更新世。
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哈尔滨黄山黄土粒度特征及其对成因的指示

哈尔滨黄山黄土是东北地区黄土沉积的典型代表,其成因研究是恢复东北地区古气候和古环境的基础.为探讨松嫩平原地区中更新世晚期黄土成因问题,对具代表性的哈尔滨黄山黄土剖面进行系统、高分辨率的粒度和磁化率特征分析,并与哈尔滨现代沙尘沉降物、黄土高原典型黄土-古土壤、现代河流沉积物及大连市滨海黄土粒度特征进行对比.结果显示:黄山黄土粉砂级(10~50 μm)颗粒和黏土颗粒(＜5 μm)的平均含量分别是43.86%(主众数粒组)和23.40%(次众数粒组);各粒度参数的平均值为:分选系数标准偏差σ=1.83、平均粒径Mz=6.25φ、中值粒径Md=5.89φ、偏度SK=0.21、峰态KG=0.86、中值粒径Kd=2.01;粒度频率曲线以双峰态分布为主,且主峰突出;岩性三角投影图、粒度象(C-M图、L-M图、A-M图)投影图及粒度参数(Mz-σ、Mz-SK、Mz-KG)散点投影图与风成沉积物基本一致,但与河流沉积物差异明显;判别函数Y＜0.基于以上粒度特征分析表明哈尔滨黄山黄土为典型的风成成因.