不同粒级组分碳酸盐与碳同位素分布特征及其对风尘物源的指示意义

在科尔沁沙地采集沙地表土样品16组,松嫩平原杜蒙沙地样品15组,同期还收集了城市道路表土样品10组,对各组样品进行粒度分级(全样、＞ 63 μm、63 ～ 30 μm、30 ～ 11 μm和＜11 μm),分别测定碳酸盐含量和碳同位素组成.结果显示,不同区域不同性质样品各粒级组分碳酸盐含量的变化幅度不同,科尔沁沙地最小(0.8％),其次为杜蒙沙地(1.9％),道路表土最大(2.7％).大部分杜蒙沙地样品(66.7％)和小部分科尔沁沙地样品(37.5％)以及全部道路表土样品的碳酸盐含量随粒度变细而增大,且变化模式各不相同.碳酸盐含量随粒度变细而增高是非匀速的,先是增幅较大(＞ 63 μm-→63 ～ 30μm→30～ 11 μm),后增幅较小(30～11μm→＜11μm).沙地样品碳酸盐含量与粒度的关系并不限于随粒度变细而增大这一种,风成砂和经历过强烈成壤作用改造的沙地样品中的碳酸盐含量与粒度的关系皆表现为随粒度变细而减小,沉积物中碳酸盐含量随粒径变细而增高是否是一种普遍规律还需要更多区域的更多样品来检验.大部分沙地样品和道路表土样品不同粒级组分的碳酸盐δ13C值变化范围较小(＜1.8‰),并表现出随粒度变细而趋于偏正的特征,但变化幅度很小.杜蒙沙地和科尔沁沙地碳酸盐含量的地区差异性极不明显,且各粒级组分碳酸盐含量的变化幅度大大超过了杜蒙沙地与科尔沁沙地的碳酸盐差异值,不能作为区分杜蒙沙地和科尔沁沙地风尘源区的示踪指标;而科尔沁沙地和杜蒙沙地碳酸盐δ13C组成存在明显差异(在63 ～ 30 μm粒级组分表现最为明显),且不同粒级组分碳酸盐δ13C值差别较小,说明它是一个比碳酸盐含量更好的风尘源区示踪指标,但是不同粒级组分碳酸盐δ13C组成的差异会随离中国西部沙漠沙地风尘源区距离的加大或者风尘物质成壤作用的增强而变大,增加其风尘源区示踪的复杂性.     

哈尔滨城市地表土的物质组成与沙尘天气

沙尘对环境的污染被人们越来越重视,是生态环境研究的重要组成部分,本文对哈尔滨城市不同类型松散地表土进行了采样和物质组成特征进行了较全面的研究.结果表明:河床冲积物和哈尔滨市土壤对哈尔滨沙尘天气的贡献较小;而地表裸土的粒度和化学组成特征指示了道路裸土和建筑土是哈尔滨沙尘天气主要的物质源地,以为沙尘天气提供大量的粉尘物质.这不仅对哈尔滨沙尘研究提供了基础资料,也对确定哈尔滨沙尘来源区并科学控制沙尘暴提供了一定的理论依据.     

不同粒级组分碳酸盐与碳同位素分布特征及其对风尘物源的指示意义

在科尔沁沙地采集沙地表土样品16组,松嫩平原杜蒙沙地样品15组,同期还收集了城市道路表土样品10组,对各组样品进行粒度分级（全样、>63 μm、63~30 μm、30~11 μm和<11 μm）,分别测定碳酸盐含量和碳同位素组成。结果显示,不同区域不同性质样品各粒级组分碳酸盐含量的变化幅度不同,科尔沁沙地最小（0.8%）,其次为杜蒙沙地（1.9%）,道路表土最大（2.7%）。大部分杜蒙沙地样品（66.7%）和小部分科尔沁沙地样品（37.5%）以及全部道路表土样品的碳酸盐含量随粒度变细而增大,且变化模式各不相同。碳酸盐含量随粒度变细而增高是非匀速的,先是增幅较大（>63 μm→63~30 μm→30~11 μm）,后增幅较小（30~11 μm→<11 μm）。沙地样品碳酸盐含量与粒度的关系并不限于随粒度变细而增大这一种,风成砂和经历过强烈成壤作用改造的沙地样品中的碳酸盐含量与粒度的关系皆表现为随粒度变细而减小,沉积物中碳酸盐含量随粒径变细而增高是否是一种普遍规律还需要更多区域的更多样品来检验。大部分沙地样品和道路表土样品不同粒级组分的碳酸盐δ13C值变化范围较小（<1.8‰）,并表现出随粒度变细而趋于偏正的特征,但变化幅度很小。杜蒙沙地和科尔沁沙地碳酸盐含量的地区差异性极不明显,且各粒级组分碳酸盐含量的变化幅度大大超过了杜蒙沙地与科尔沁沙地的碳酸盐差异值,不能作为区分杜蒙沙地和科尔沁沙地风尘源区的示踪指标;而科尔沁沙地和杜蒙沙地碳酸盐δ13C组成存在明显差异（在63~30 μm粒级组分表现最为明显）,且不同粒级组分碳酸盐δ13C值差别较小,说明它是一个比碳酸盐含量更好的风尘源区示踪指标,但是不同粒级组分碳酸盐δ13C组成的差异会随离中国西部沙漠沙地风尘源区距离的加大或者风尘物质成壤作用的增强而变大,增加其风尘源区示踪的复杂性。     

哈尔滨地区罗家窝棚组地层的沉积学、矿物学及地球化学特征:对沉积环境的指示

罗家窝棚组是哈尔滨地区的第四纪下限地层,其岩性是紫红色砂砾石,被认为是冰碛物堆积。早期的区测资料对其进行了岩性描述,对于其它地层属性,特别是地球化学属性的认识尚未涉及。为此,本文选择黑龙江五常拉林镇罗家窝棚村层型剖面作为研究对象,首次对其沉积学、矿物学、元素地球化学展开综合研究,以揭示其沉积过程和沉积环境。结果表明,这套砾石分选和磨圆较差,风化程度很高,无定向性排列,砾石成分以陆源碎屑岩(砂岩和粉砂岩,44.2%)和花岗岩(37.4%)为主,其次为凝灰岩(11.2%),石英质、闪长岩、流纹岩和玄武岩等少量出现。重矿物组成以赤/褐铁矿占绝对优势(87.5%),其次是白钛石(5.0%),其它重矿物含量较少。元素地球化学揭示,罗家窝棚组中的细颗粒碎屑以及泥质基质经历了很强的化学风化过程,是初次循环的结果。砾石岩性和地球化学组成共同揭示了这些碎屑主要来源于长英质母岩,但中性和铁镁质母岩也有少量贡献。综合沉积学、矿物学和地球化学地层属性,本文认为罗家窝棚组地层是在炎热气候条件下的洪积物堆积,而非寒冷气候条件下的冰碛物。这项研究对于哈尔滨地区第四纪地层的划分和早更新世构造—地貌—气候—水系演化等地质事件的重建具有重要意义。     

松花江早更新世水系演化:来自TIMA矿物和地球化学的证据

水系演化研究是揭示流域地貌—构造—气候演化之间相互作用的重要途径。松花江水系演化研究目前还相对薄弱,尤其是第四纪松花江中上游是否发生流向反转存在争议。自动定量矿物分析系统TIMA(TESCAN Integrated Mineral Analyzer)在源区识别和古地理重建方面有极大的应用潜力。为此,本文利用TIMA技术对位于松花江T2阶地的哈尔滨荒山岩心沉积物进行重矿物及全岩矿物地球化学组成分析。结果表明,以深度62.3 m为界,岩心上、下地层沉积物的重矿物(例如,锆石、磷灰石、金红石、榍石、石榴石、钛铁矿、铁磁矿物和硅铁矿)及全岩矿物地球化学组成均存在明显差异。62.3 m以上地层沉积物的重矿物组合是闪石类+帘石类+榍石+铁磁矿物,硅铁锂钠石在上段地层中出现,全岩矿物地球化学元素较为稳定,波动幅度较小;62.3 m以下地层沉积物的重矿物组合是闪石类+帘石类+钛铁矿+榍石,方解石、铬铁矿、蛇纹石、黄铁矿和磁黄铁矿仅在下段地层中出现,全岩矿物地球化学元素波动幅度较大。TIMA重矿物和全岩矿物地球化学组成反映了岩心沉积物的物源发生明显变化,进而指示了松花江的水系演化。结合在依兰发现的河湖相地层,我们提出了松花江水系演化的新模式。早更新世时期,佳依(佳木斯—依兰)分水岭将松嫩水系和三江平原水系分隔开,作为松花江上游的牡丹江向东流经依兰—通河—哈尔滨,最终注入松嫩古湖。在0.94 Ma B. P.之后,松辽分水岭局部隆升,古松花江发生反转,从西向东流至通河—依兰地区形成古大湖。湖泊水位不断升高致使湖水溢流切穿佳依分水岭,形成现代松花江水系的基本格局。这挑战了以前的向源侵蚀导致佳依分水岭被切穿的水系演化模式。     

哈尔滨沙尘沉降物的化学风化特征及物源区意义

对哈尔滨2006年3月10日沙尘沉降物的化学组成及化学风化特征进行研究,结果表明:SiO2、Al2O3和TFe2O3含量分别为54.87%、13.27%和5.63%,三者之和达73.77%;CaO、MgO、K20、Na2O、TiO2、P2O5和MnO含量分别为3.78%、2.57%、2.63%、1.76%、O.77%、0.24%和O.11%.沉降物中的常量元素多表现为迁移淋失,Mn和Ti明显富集而Mg和Fe轻微富集,元素的迁移淋失率依次为:Na>P>K>Si>Al>Ca>Fe>Mg>Ti>Mn;微量元素除Nb、Sr迁移淋失外,其余元素表现出富集特征.与哈尔滨2002年沙尘沉降物、黄土高原第四纪黄土与古土壤、晚第三纪红粘土、镇江下蜀土及宣城风成红土等典型风成堆积物进行对比分析,(A1+Fe+Ti+Mn)/(Mg+Ca+K+Na)比值、成分变异指数ICV、CIA等化学风化参数及A-CN-K化学风化趋势图均显示,哈尔滨沙尘沉降物经历了低等化学风化程度,明显强于兰州黄土和古土壤,弱于洛川黄土,显著弱于洛川古土壤、西峰红粘土、镇江下蜀土和宣城风成红土.哈尔滨沙尘源区处于大陆化学风化的早期,气候生物状况好于西北地区,包括沙漠和黄土高原在内的西北地区不会是哈尔滨沙尘沉降物的物源区,或者至少不是主要物源区.     

长江中游砂山沉积物磁组构特征及其指示的古风场

本文通过对新发现的江西九江新港砂山剖面沉积物磁化率各向异性测量和磁化率椭球体主轴的统计分析,揭示了该风成砂剖面磁组构参数在不同层位的变化特征,获得了古风向特征及其演变规律.(1)整个时期内该区的主导风向为NW-SE和NNW-SSE向,但在不同时期风向和风力强度又有所不同,变化最为剧烈的时期是砂2层,风向发生了根本性的改变,由原来的NW-SE为主,变为NE-SW向为主,且该阶段沉积环境相对比较稳定;(2)砂2、砂5、砂6层具有较大P、F、L和较小的q值,说明在其形成时气候最为寒冷,冬季风的风力最强、风速比较稳定,这与野外观察到的在这几层中大型板状斜层理发育,砂层粒度较粗,黏土含量较少的结果一致;(3)晚更新世末期长江中游的风成沙丘广泛发育,表明该时段是长江中下游地区气候最干冷、风力作用最强的时期,有着与北方沙漠—黄土区相类似的气候环境;(4)研究表明,AMS主轴的等面积赤平投影法和玫瑰花图,可以用来分析古风向的变化规律,是一种简易有效的方法.     

大兴安岭东麓龙江县白土山组地层特征:化学风化、沉积循环、源-汇体系和沉积环境

白土山组地层是大兴安岭东麓地区第四纪下限,早期仅对地层的岩性特征进行了调查,缺乏对地层全面属性的认识,并且对其成因和沉积环境仍存在较大争议.本文选择大兴安岭东麓龙江县白土山组标准剖面为研究对象,选取200块砾石进行沉积学观察,实验进行重矿物鉴定和地球化学分析(常量、微量和稀土元素),确定白土山组沉积物的化学风化特征、物...     

松嫩沙地地球化学特征及其对风尘物质贡献的指示

中国北部沙漠-沙地作为亚洲风尘系统的重要组成部分，是亚洲重要的粉尘源区。对松嫩沙地和欧亚黄土带最东端黄土沉积的源-汇系统进行研究，有利于了解松嫩平原冰期-间冰期大气环流模式与粉尘传输路径之间的关系，并为区域生态环境和沙尘天气治理提供科学依据。本研究采集了松嫩沙地全范围的47件样品（<63μm）进行元素地球化学分析（常量元素、微量元素和稀土元素），建立了完整的松嫩沙地地球化学数据库，并通过主成分分析和频率模型进行物源定量重建，结合物源判别图解探讨松嫩沙地对下风向区域风尘物质的贡献度。结果表明：松嫩沙地处于化学风化初级阶段，沉积物的成熟度较低，由大多数初次循环和少数再循环沉积混合组成。定量重建结果将松嫩沙地划分为西北部、西南-W部、西南-E部3个分区，对哈尔滨黄土的贡献度依次为西南-E部（即松花江水系沉积物）40.5%～66.3%、西南-W部24.9%～48.9%、西北部1.9%～13.2%。物源判别图解表明哈尔滨黄土与现代尘暴粉尘有相似的源区，揭示了松嫩平原冰期-间冰期粉尘传输路径一直以西南方向为主，与冰期以西北风为主导的环流模式存在差异。哈尔滨西北方向粉尘源区（松嫩沙地西北部和呼...     

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（<63μm及63～125μm）。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（<63μm），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...