哈尔滨居仁砂砾石剖面沉积特征及其环境意义

前人将黑龙江宾县居仁镇的砂砾石层（居仁剖面）视为罗家窝棚组,成因类型为早更新世早期的冰碛物堆积。然而,居仁剖面和罗家窝棚组的研究极为薄弱,极大限制了该地层所记录的区域构造—地貌—气候—水系演化信息。选择居仁剖面为研究对象,对其沉积学、矿物学和元素地球化学特征进行研究。结果表明,居仁剖面砾石风化程度较低、分选差、磨圆较好、无定向性,砾石成分以陆源碎屑岩（43%）、花岗岩（28%）和石英质（26%）为主,凝灰岩和流纹岩少量出现。重矿物组成以绿帘石（42%）和锐钛矿（9.9%）占绝对优势,其次为白钛石（8.7%）,重晶石（15.2%）、黄铁矿（14.5%）和萤石（11.3%）在个别样品中大量出现,其他重矿物含量较少。元素地球化学揭示了居仁剖面沉积物弱—中等的化学风化程度,大部分沉积物经历了首次循环以及其长英质的母岩属性。与罗家窝棚组标准地层的沉积学特征对比,沉积物的颜色、固结程度、沉积物结构、地层结构、沉积物成因类型以及地貌特征等都存在显著差异。因此,居仁剖面不是罗家窝棚组,成因类型为湖滨或河流入湖三角洲沉积。上述研究对于哈尔滨地区第四纪地层的划分和早更新世区域环境的重建有重要意义。     

寒冻风化控制的祁连山风化碎屑的空间分布

寒冻风化是冰缘地貌区及高寒山区的主要物理风化过程,其提供的风化碎屑物质是该区域崩塌等灾害性地貌过程的主要物质来源。由于寒冻风化对基岩的破碎是由温度控制的累积过程,过去温度变化对地貌演化具有重要意义,但其时间尺度的选取尚需进一步探究。因此本文选取祁连山北部为研究区,通过对比分析风化碎屑的空间分布特征与不同时间尺度温度变化控制的平均寒冻风化强度的空间分布特征,探讨干旱半干旱高寒山区风化碎屑空间分布的主要控制因素。结果显示,万年尺度及十万年尺度平均寒冻风化强度的高值与风化碎屑边界存在较好的空间一致性,祁连山西段万年尺度平均寒冻风化强度的高值与风化碎屑边界的空间相关性优于十万年尺度。本研究同时指出,温度升高导致寒冻风化的作用区向高海拔区域移动,进而产生新的高风险灾害区域。本研究强调寒冻风化对灾害性地貌过程的调控作用,为全球变暖背景下灾害性地貌过程的预测提供了新的思路,可以成为防灾减灾决策的重要参考。     

沙漠/黄土过渡带杨桥畔全新世地层微量元素特征及其所揭示的古气候变化

通过对沙漠-黄土过渡带杨桥畔全新世地层中20种微量元素的地球化学特征分析,结合年代学资料,探讨了该地区13.0ka B.P.以来的气候环境变化过程。研究表明,微量元素地层分布规律明显,化学成分具有很高地一致性,Cr、Cs、Co、Cu、Mn与I可作为衡量东亚夏季风强度的古气候替代性指标。根据主要微量元素演替所揭示的古气候变化特征,将该地区气候变化可划分为5个阶段:13.0~11.7ka B.P.气候干燥寒冷;11.7~10.0ka B.P.气候略温偏干;10.0~6.4ka B.P.气候温暖湿润;6.4~1.60ka B.P.偏冷干气候恶化期;1.6ka B.P.以来气候继续朝冷干方向发展,并且冷暖干湿交替频繁。通过与黄土、石笋等记录变化对比,发现杨桥畔地区全新世气候演化过程与全球气候环境的变化基本一致。     

封面照片:丹霞山

<正>丹霞山位于广东省韶关市仁化县境内,地处南岭山脉的南坡,属中亚热带向南亚热带过渡的亚热带季风性湿润气候区。丹霞山为红色岩石(主要是碎屑岩)分布区发育的一种水平或近水平构造地貌,构成这种地貌的岩石主要为晚白垩世的红色陆相砂砾岩,系砂砾岩经风化剥蚀和流水侵蚀等作用,形成的孤立状山峰和     

基于里氏硬度计无损测量方法评价石质文物的风化程度

里氏硬度计因具有冲击能量小、对冲击方向要求不严格、对岩石的强度变化比较敏感等特点,使其可以应用于岩石的无损测量中。利用该仪器对山西大同云冈石窟片状风化岩面进行了测量,现场3个测量区域的平均里氏硬度值分别为224.8、225.8和236.4。而相同岩性的新鲜岩芯的平均里氏硬度值为661.4。根据上述测值,定义了风化程度,即风化岩石的里氏硬度值与新鲜岩石的里氏硬度值之比。据此,得到现场3个测量区域的风化程度分别为：0.34、0.34、0.36。根据文献总结的里氏硬度值与单轴抗压强度之间的公式,得出了上述3个测量区域的单轴抗压强度分别为6.06 MPa、6.13MPa、6.87MPa。     

青藏高原流域岩石风化速率及其控制机制——以贡嘎山地区典型地质背景小流域研究为例

以青藏高原东缘贡嘎山地区30余个典型地质背景小流域为研究对象,在河流水体物质来源定量辨识的基础上,估算了流域岩石风化速率,并系统分析了高原流域风化速率与物理剥蚀速率、径流量和温度之间的关系。雅家河西岸、加则拉、雅家河东岸以及大渡河东岸流域的硅酸盐岩风化速率（SWRcat）平均值（范围）分别为2.49（0.40~6.93）t/km2/a、3.20（2.20~3.90）t/km2/a、0.74（0.50~0.90）t/km2/a以及2.63（0.70~9.40）t/km2/a;TDR的平均值（范围）分别为332.85（31.03~2231.23）t/km2/a、66.92（38.5~167.7）t/km2/a、10.82（8.49~13.79）t/km2/a以及36.27（8.49~176.50）t/km2/a。研究区SWRcat流域面积加权平均值为2.1 t/km2/a。研究表明,硅酸盐岩风化速率受物理剥蚀和气候等多种因素的共同影响,这些小流域岩石风化控制机制可分为"运移限制（transport-limited）"和"风化限制（weathering-limited）"。在"运移限制"下的小流域,其化学风化速率取决于物理剥蚀速率,化学风化主要受流域的物理剥蚀所控制;而在"风化限制"下,其化学风化速率主要受风化反应动力学所控制,与温度、径流量等气候因子有关。     

旧石器遗址强烈化学风化沉积物细粒混合矿物的光释光信号特征及其测年应用

中国南方地区一些旧石器考古遗址的沉积物因遭受强烈化学风化而粒径较细、长石含量低,难以单独提取长石颗粒进行测年。本研究利用从湖南省北部赤山岛枫树嘴旧石器遗址剖面第2、第3和第4考古层位采集的3个沉积物样品中提取的细粒混合矿物,尝试对其红外释光（IRSL）信号进行研究。实验表明,虽然长石IRSL信号很弱,但仍可以测得信噪比足够高的红外激发后高温红外激发释光（post-IR IRSL）信号。与此同时,样品存在明显的红外激发后蓝光释光（post-IR OSL）信号,并且样品的IRSL与post-IR OSL信号均以快组分为主,这为该地区沉积物利用长石光释光信号定年提供了新的可能。鉴于长石IRSL信号较弱,根据剂量恢复实验结果,本研究采用post-IR IRSL SAR法（50℃红外激发后270℃高温红外激发,pIRIR270℃）进行等效剂量测量,同时也应用post-IR OSL SAR法定年进行比较。实验结果表明,细粒混合矿物的pIRIR270℃等效剂量分别为418.8±13.2 Gy、562.3±18.2 Gy和694.8±17.9 Gy,相对应的post-IR OSL SAR等效剂量结果为345.0±29.4 Gy、409.6±33.7 Gy和424.7±32.2 Gy。假设强烈化学风化未对沉积物的剂量率造成很大影响,基于长石pIRIR270℃信号的释光年龄为89±6 ka、118±8 ka和152±9 ka,比前人所得的石英OSL SAR法年龄老30%~55%（约20~55 ka）。通过对比不同测量条件下获得的等效剂量值来评估长石IRSL信号是否存在晒退问题,没有发现长石post-IR IRSL信号存在晒退不完全的证据。根据本研究post-IR IRSL SAR法测年结果,赤山岛枫树嘴旧石器遗址似阿舍利技术类型的石器出现在倒数第二次冰期（MIS 6）后期至末次间冰期（MIS 5）前期,比湖南道县福岩洞现代人类牙齿化石年龄（80~120 ka）稍老。作为似阿舍利技术石器制造者的赤山岛古人与福岩洞现代人的关系将是我国旧石器时代考古学和古人类学研究的一个重要课题。

     

湖北宜昌樟村坪陡山沱组沉积的氧化还原环境及其成磷意义——来自微量元素的约束

通过分析湖北宜昌樟村坪万家沟剖面埃迪卡拉系陡山沱组二段岩石样品的主量、微量元素,对该区域埃迪卡拉纪海洋的氧化还原状态进行了制约。氧化还原敏感元素的富集系数以及U/Th比值存在着明显的演化趋势,这些趋势显示陡山沱组二段沉积时期海水至少经历了3次含氧量明显减少的过程,并与磷含量显著增加相对应,分别沉积磷质条带、磷块岩和硅质结核白云岩。樟村坪地区下磷矿层沉积于水体由氧化快速转变为缺氧的环境之中。本文研究表明水体的氧化还原状态是影响埃迪卡拉纪成磷的关键因素之一。     

中纬度造山带地区的长期化学风化——中亚和北美的对比研究

长期化学风化速率（LCWR）和化学风化剥蚀率（CDF）是表征区域化学风化程度和揭示地貌和气候系统演变的重要依据。全球尺度上,中纬度地区的长期化学风化研究远比低纬地区争议更多,原因之一是其风化机制在理论认识上仍存在不确定性,特别是造山带地区的长期化学风化与物理侵蚀、构造、气候之间的关系等。本文利用地球化学质量平衡方法,针对北半球中纬度典型造山带（中亚黑河流域和北美内华达山脉）开展了相关数据和资料的系统整理与再分析,估算了黑河流域的LCWR值和物理侵蚀速率（E）值并与内华达山脉进行了对比研究。分析结果表明,黑河流域、内华达山脉的LCWR分别为17. 4~895 t/km2/a、1~173 t/km2/a,CDF分别为0. 17~0. 81、0. 02~0. 61,LCWR与E均显著正相关,与海拔高度、年均温度、年均降水量等仅局部相关。研究区的长期化学风化主要表现为“供应受限型”风化,但黑河流域局部地区已处于“供应受限”与“动力学受限”过渡的风化阶段。结合回归分析结果和已有成果的综合分析,中纬度造山带地区的长期化学风化速率受到地质、气候等因素的协同影响,但主控因素为地质因素,而化学风化剥蚀率则主要受控于其他因素。