黄土高原全新世黄土-古土壤演替及气候演变的再研讨

文章从黄土-古土壤的演替规律、黄土再沉积与古土壤埋藏后的次生成壤特殊性,揭示了第四纪生物气候演变的实质。对黄土高原具代表性的现代耕种土壤壤土和黑垆土的研究,揭示了土壤剖面内伏形成环境较现代暖湿的古土壤层;对于土壤剖面上部的覆盖层,证实不仅是人为施加土粪的堆积物,且包含新的黄土沉积物;从土壤发生学观点,埃土与黑垆土称之耕种埋藏型古土壤较合适;通过分辨古土壤剖面层内干旱草原和暖湿型森林植被孢粉共存的矛盾实质,证实黄土高原全新世曾存在茂密的森林和森林草原植被及森林型土壤的发育,并延续到人类历史时期。在第四纪研究中,通常把黑垆土作为全新世代表地层,以S0表示,我们的研究补充提出,根据黄土高原生物气候地带性的分异规律,自南而北,S0应以埃土与黑垆土分别表示,并应在S0层上部划分出Lx,说明气候冷干化的趋向及新一轮黄土沉积期已悄然来临。以上问题的再研讨,对第四纪生态环境演变和当前黄土高原生态环境建设的战略部署,具有重要的理论和实际意义。     

气候变化对全新世以来中国东部政治、经济和社会发展影响的初步研究

将社会科学(文史考古研究)与自然科学(气候变化)结合,分析了黄土高原社会经济发展较长江三角洲地区为早的原因,提出这可能是由于全新世大暖期的气候变化对不同地理区域产生不同的影响,最后并分析了中国历史上的3次移民潮的原因及其对长江三角洲社会经济发展的影响。     

甘肃岷县永光村滑坡特征及其成因研究

泥流型黄土滑坡发生的条件除一般滑坡具有的条件之外,还应包括特殊的状态因素、触发因素及相应的驱动剪应力条件。通过对甘肃岷县永光村滑坡的现场勘察和实地调查,分析其成因,结果表明：永光村滑坡平面形态虽与泥流类似,但其具有滑坡形成区以及滑坡发生所需要的特殊的地形地貌、岩土体性质以及水文地质条件。永光村滑坡发育于沟道上游的黄土塬地带,临空面较大,滑坡剪出口位置高,具有较高的势能,滑坡体的主要岩土体是马兰黄土,黄土具有大孔隙结构,垂直节理发育,有利于地表水的下渗。下部为新近系泥岩,渗透系数低,为一相对隔水层。长期灌溉导致地下水位较高,黄土层存在软弱夹层,地下水位上升,导致其软化饱和,强度迅速降低,形成潜在滑动面。永光村滑坡亦具有圆弧形的滑坡后壁,滑坡后缘顶部分布有多条拉张裂缝,在前期发生降雨的外部条件下,在岷县“7·22”地震诱发下,发生了低角度、快速和远程的泥流型黄土滑坡,滑体在冲出沟口后形成了扇形堆积区。永光村滑坡是一种特殊的地震引发的泥流型黄土滑坡。目前,泥流型黄土滑坡的研究还处在探索阶段,是作为黄土滑坡分类的一种补充,建议进一步加强对此类灾害发生机理及其稳定性计算方法的深入研究。     

临夏黄土记录的26万年来季风快速变化

黄土高原西部高分辨率黄土序列开展的多代用指标研究,有助于揭示轨道-亚轨道尺度上东亚冬、夏季风的变化特征及动力机制。但针对同一地质记录提取冬、夏季风多代用指标进行对比和敏感性分析的工作尚不多见,因此制约了对季风快速变化特征和机理的理解。本文利用甘肃临夏85 m黄土岩芯开展高分辨率的粒度、磁化率和元素扫描分析,发现在轨道尺度上粒度和Zr/Rb比值显示的大幅冰期-间冰期波动与深海氧同位素记录有很好的对应关系,表明东亚冬季风的波动响应于北半球高纬冰量的变化。但在千年尺度上,粒度能更敏感地响应冬季风的快速变化;Rb/Sr比值和磁化率均能很好记录轨道尺度上的东亚夏季风波动,但在亚轨道尺度上Rb/Sr的敏感性明显高于磁化率。粒度、Zr/Rb和Rb/Sr所指示的东亚季风快速变化表现出较强的岁差信号,与石笋和北纬65°夏季太阳辐射有较好的对应关系,表明东亚季风变化也受到岁差直接驱动的夏季太阳辐射变的控制。在最后两个冰期-间冰期旋回中(即末期冰期旋回和倒数第二次冰期旋回)Rb/Sr及Zr/Rb比值和粒度记录分别可以辨别出与石笋相同数量级的变暖事件,但粒度记录的暖事件明显要多于Rb/Sr及Zr/Rb比值,且这些暖事件并不能一一对应。粒度及元素比值记录显著变冷的千年尺度的Heinrich(H)事件与石笋记录的夏季风明显减弱的事件有很好的对应关系,但其发生频率明显高于海洋记录。这些指标记录的千年尺度上波动信号的不一致性主要归因指标对不同气候要素敏感性的差异。未来需要进一步开展高分辨率多代用指标敏感性分析,选取对季风快速变化的敏感指标,有助于我们理解季风快速变化的特征(如周期和幅度等)和分析季风快速变化的时空差异性。     

中亚黄土沉积与西风区末次冰期快速气候变化

气候快速变化过程与机制一直是古气候研究的热点科学问题,随着不同地区高分辨率地质记录的增多,年代学方法的改进,此类快速气候变化事件的区域差异性日益突出,对比和认识这些区域之间的变化细节,有助于认识快速气候变化的规律和驱动机制。文章以中亚黄土为主要研究对象,根据黄土沉积特征与现代气候特征,将中亚黄土分为西部、北部和东部3个亚区,在总结中亚西风区黄土古气候研究进展的基础上,回顾了近年来中亚地区末次冰期西风区气候突变事件研究现状与问题,初步探讨了在亚轨道尺度上末次冰期快速气候变化发生过程和机制。结果表明,粒度、矿物学、地球化学等指标均指示中亚这3个黄土亚区末次冰期确实存在千年尺度的快速气候波动信号,但在年代和变率上存在区域差异,这种差异除了缺乏精确的年代学控制外,还与区域水热组合和区域地形结构有关。这些冷暖的快速气候变化与北大西洋高纬地区冰盖收缩扩张、西伯利亚高压强度和范围的变化导致风动力变化和西风带南北迁移有关。今后需进一步加强高分辨率年代序列的建立,进一步遴选中亚黄土中有效的、能够独立反映风力强度、源区信息、古温度、古降水等代用指标,并结合古气候模拟试验研究其驱动机制。     

新疆伊犁河谷黄土滑坡冻融失稳机理研究

伊犁河谷地处中国天山山脉西段,属于典型的季节性冻土区,季节性冻融作用对斜坡稳定性影响强烈。本文以皮里青河"3.24"滑坡为例,通过现场详细调查、多期遥感影像动态比对、数值模拟等方法,研究了黄土滑坡冻融失稳机理与滑坡运动特征,得到以下几点认识:(1)滑坡失稳与水密切相关,一方面是地表水侵蚀作用,另一方面是地下水的冻融作用;(2)根据变形特征,将滑坡失稳过程分为坡脚侵蚀、冻结滞水和冻融循环破坏三个阶段,模拟结果表明,地下水水位上升导致孔隙水压力增大是滑坡冻融失稳的主要原因;(3)DAN-W数值模拟软件的Voellmy模型和Frictional模型可较好地模拟滑坡的运动堆积过程,模拟结果显示,滑坡历时12.8 s,最大运动速度17.7 m/s,平均堆积厚度4.9 m,运动距离139 m。本研究为伊犁河谷地区黄土冻融滑坡的早期识别与风险评估提供了重要的技术支撑。     

Origin of sulphate in the unsaturated zone and groundwater of a loess aquifer

The use of the sulphate mass balance (SMB) between precipitation and soil water as a supplementary method to estimate the diffuse recharge rate assumes that the sulphate in soil water originated entirely from atmospheric deposition; however, the origin of sulphate in soil and groundwater is often unclear, especially in loess aquifers. This study analysed the sulphur (δ³⁴S-SO₄) and oxygen (δ¹⁸O-SO₄) isotopes of sulphate in precipitation, water-extractable soil water, and shallow groundwater samples and used these data along with hydrochemical data to determine the sources of sulphate in the thick unsaturated zone and groundwater of a loess aquifer. The results suggest that sulphate in groundwater mainly originated from old precipitation. When precipitation percolates through the unsaturated zone to recharge groundwater, sulphates were rarely dissolved due to the formation of CaCO₃ film on the surface of sulphate minerals. The water-extractable sulphate in the deep unsaturated zone (>10 m) was mainly derived from the dissolution of evaporite minerals and there was no oxidation of sulphide minerals during the extraction of soil water by elutriating soil samples with deionized water. The water-extractable concentration of SO₄ was not representative of the actual SO₄ concentration in mobile soil water. Therefore, the recharge rate cannot be estimated by the SMB method using the water-extractable concentration of SO₄ in the loess areas. This study is important for identifying sulphate sources and clarifying the proper method for estimating the recharge rate in loess aquifers.     

黄土高原沟谷地貌发育演化研究进展与展望

黄土沟谷是黄土地貌中最有活力、最具变化、最富特色的对象单元,黄土高原千沟万壑的地貌形态以及触目惊心的侵蚀状态也让区域内沟谷地貌的形成、发育及演化问题成为研究中焦点及前沿性科学问题。近年来,诸多学者采用地学测年法、特征表达法、监测模拟法力图实现对黄土沟谷发育演化进程中“过去-现代-未来”的科学认知。这些研究在相当程度上丰富了黄土沟谷发育过程的认知。本文梳理了黄土高原沟谷地貌演化相关研究的现状,并从黄土高原地貌演化、黄土沟谷发育、基于DEM的沟谷信息提取与表达等研究进行了系统的回顾、梳理与分析。此外,本文提出“黄土沟道剖面群组”概念与方法,试图从新的视角审视黄土沟谷地貌发育演化过程。沟道剖面在黄土沟谷发育演化进程中传递物质能量和累积地形动力,并通过径流节点的串联实现剖面群的连接与组合,形成独特的剖面“群组”模式;该沟道剖面群组是集黄土沟谷地貌特征与过程于一体的综合信息集成体,其三维空间结构是对黄土沟谷地貌发育演化的高度抽象与映射,并可望进一步丰富黄土高原数字地形分析理论与方法体系,为黄土高原黄土地貌成因机理与空间分异格局带来创新的认识。     

大连贺家圈黄土粒度所指示的物源特征

基于大连长兴岛的一套完整的晚更新世黄土剖面(贺家圈剖面),应用端元分析模型,对所采集的21个沉积样品的粒度数据进行分析。结论认为:从贺家圈剖面沉积物粒级组分中可以分离出3个代表不同沉积动力以及改造作用的沉积端元组分。并结合地球化学元素的对比分析,初步认为:端元1可能代表了剖面原始的粒度沉积组分,主峰为近源沉积,次峰为远源沉积;端元2可能代表了沉积物在沉积之后受到的淋溶作用和残积作用;端元3可能代表的是沉积物沉积之后受到的化学风化作用。