关中东部全新世黄土——古土壤序列微量元素分布特征及意义

X-荧光光谱仪、磁化率仪和激光粒度仪对尧禾村(YHC)全新世黄土-古土壤序列的微量元素、磁化率、粘粒(<5μm)含量进行了测量。将磁化率曲线、粘粒曲线、Rb/Sr变化曲线和Ba/Sr变化曲线进行了对比分析发现:YHC剖面的磁化率曲线、粘粒曲线、Rb/Sr曲线和Ba/Sr曲线具有高度的同步同向变化趋势,可很好的指示研究区域内全新世的气候变化。而元素的含量变化是该区域气候变化的结果,其中Pb元素在黄土中的含量明显高于古土壤层,属于淋失性元素。Mn、Cr、Cu、Zn、Co、Ti元素在古土壤含量高于黄土层,属于富集性元素。     

泾河上游全新世黄土-古土壤序列微量元素分布特征及环境变化

在野外考察的基础上,对泾河上游赵家村全新世黄土-古土壤剖面进行系统采样,利用X-Ray荧光光谱仪测定了Ba、Zn、Cu、Pb、Cr、Rb、Sr、Co、Th、Zr等10个微量元素的含量及其变化,并与磁化率、粒度进行了相关性分析,研究表明大部分微量元素如Ba、Zn、Cu、Rb、Co、Th、Zr在古土壤层(S0)中富集,而在马兰黄土层(L1)中含量较低; 而Pb、Cr、Sr在古土壤层中含量低于马兰黄土层.同时,微量元素Ba、Zn、Cu、Rb、Co、Th、Zr与磁化率、黏粒(<0.005 mm)含量呈正相关,与粗粉沙(0.01～0.05 mm)含量呈负相关; 而元素Pb、Cr、Sr与黏粒、磁化率呈负相关,与粗粉沙呈正相关关系.在古土壤成壤改造过程中,由于有机质含量显著增加,络合-螯合作用增大,加之黏粒胶体的吸附作用,导致大多数微量元素在古土壤层的相对富集; 而元素Cr性质稳定,在整个剖面的波动较小; Sr含量在全新世黄土层(L0)和表土层(TS)中逐渐升高,主要是由于气候暖干化日趋严重,表土层碱性增强,CaCO3淋溶作用明显减弱; Pb元素在表土层含量较高的主要原因是工业"三废"排放、金属采矿和冶炼、煤炭和石油的燃烧以及汽车尾气排放等人类活动的干扰.     

长城塬全新世黄土剖面重金属元素揭示的成壤环境变化

通过广泛的野外考察,选择宁夏自治区长城塬全新世黄土土壤剖面进行了系统采样以及化学元素、磁化率、和粒度等多指标的测定。结果表明:(1)重金属元素Mn,Zn,Ni,Cu,V和Cr的含量变化趋势与磁化率、烧失量和黏粒含量变化趋势呈正相关关系,而它们与CaCO₃和粗粉沙含量变化趋势呈负相关关系。这些重金属元素的含量在全新世中期古土壤层(S₀)中呈现高值,在各黄土层(L₁,L_t,L₀)中呈现低值。这表明风化成壤过程中,这些元素的含量变化受到全新世以来季风气候变化和成壤作用的影响。(2)重金属元素Pb含量变化趋势与上述元素的含量变化趋势相比差异较大。Pb的含量变化趋势与磁化率变化趋势无明显相关性,Pb的含量变化趋势与黏粒和烧失量变化趋势呈负相关关系,而与粗粉沙含量变化趋势呈正相关关系。Pb的含量在全新世早期过渡性黄土层(L_t)呈现最低值,在全新世中期古土壤层(S₀)、近代黄土层(L₀)和现代表土层(TS)相对较高,并与晚更新世马兰黄土层(L₁)相当,表明Pb主要包含在粗颗粒和重矿物之中,其化学性质比较稳定,具有强抗风化性,很少受到风化成壤作用的影响。     

关中盆地全新世黄土-土壤剖面微量元素的地球化学特征及其古气候意义

通过对老官台全新世黄土剖面12种微量元素的测定分析,结合本剖面已测定的粒度、磁化率、光释光(OSL)年龄,研究和揭示了它们在表生环境下的地球化学特征和古气候意义。微量元素在风化成壤过程中,其活动性由强至弱顺序为BaSrCdPbLiZnCuCrMnCoRbNi。其中Rb、Li、Cr、Co、Zn、Cu、Mn、Ni八种元素在土壤形成过程中相对富集,含量较高;Sr、Ba、Cd三种元素在土壤中相对淋失,含量较低;但Zn、Cu、Mn、Ni、Pb五种元素对黄土层和土壤层的区别不是很明显。因此,Rb、Li、Cr、Co的高含量反映了较温湿的成壤环境,低含量反映了较冷干的粉尘加积环境;而Sr、Ba、Cd低含量反映了较温湿的成壤环境,高含量反映了较冷干的粉尘加积环境。Pb、Zn、Cu、Mn、Ni、Cd元素含量在表土层中的富集主要与现代耕作活动或工业污染有关,反映了人类活动强度的不断增强。LGT剖面主要微量元素的变化清楚地记录了关中盆地自末次冰消期以来气候环境经历的显著波动变化。     

豫中黄土地区全新世土壤剖面成壤环境变化研究

通过对河南新郑黄土-土壤剖面的野外考察及室内的磁化率、烧失量、碳酸钙及粒度分析研究,认为:豫西山地山前丘陵台地的完整黄土-土壤剖面,是在气候波动变化的条件下形成的。全新世气候的变化,导致了以风尘堆积为主的成黄土期与以风化成壤作用为主的成壤期互相更迭。在全新世早期,风尘堆积旺盛,形成了过渡性黄土层(Lt),在8500aB.P.～3100aB.P.的全新世大暖期,发育了浊红棕色古土壤(S0)。这一时期降水丰沛,土壤水分充足,导致了古土壤层(S0)及其以下的过渡层(Lt)、马兰黄土层(L1)顶部都受到了明显的淋溶作用影响,而完全脱钙。3100a B.P.之后,气候恶化,沙尘暴活动显著增强,加之黄河下游人类活动影响不断加剧,黄泛平原风沙活动十分强烈,风尘堆积形成了沙质黄土(L0)。1500aB.P.以来,近代黄土持续堆积,由于气候的转暖与人类农业耕作影响在持续堆积的近代黄土L0表层形成了现代土壤(TS)。     

周原全新世复合古土壤和成壤环境的微形态学研究

通过对陕西周原黄土剖面的微形态研究 ,结合微量元素、粒度及磁化率分析 ,探讨了黄土风化成壤的特征 ;揭示出该剖面的全新世古土壤S0 是温暖湿润的环境下形成的具有强烈粘化特征的复合土壤 ,是 60 0 0～ 5 0 0 0aB .P .出现的区域性干旱气候事件造成风尘加速堆积的结果。关中盆地在 85 0 0～60 0 0aB .P .风化成壤最为强烈 ,气候最为暖湿。在 5 0 0 0～ 3 1 0 0aB .P .又出现了一个比较强烈的成壤时期。而最近 3 1 0 0年以来是一个风尘堆积较强的相对干旱期。     

汉江上游阶地黄土磁学特征研究

汉江上游地区位于北亚热带季风气候区边缘,对气候响应异常敏感。流域内发育不对称四级阶地,且阶地上覆盖有厚度不等的黄土堆积。以汉江上游三级阶地黄坪村（HPC）和高客站（GKZ）两个剖面作为研究对象,测量样品的磁化率和频率磁化率,并选取代表性样品进行热磁曲线、等温剩磁获得曲线和磁滞回线等的测定。结果表明,汉江上游黄土沉积物中的载磁矿物以磁铁矿和磁赤铁矿为主,同时含有一定量的赤铁矿和针铁矿,磁化率的增强以超顺磁和准单畴亚铁磁性矿物的贡献为主。GKZ剖面中低矫顽力亚铁磁性矿物含量低于HPC剖面,且黄土中含有更多的亚铁磁性矿物,HPC剖面中则黄土-古土壤中载磁矿物差别不大。汉江上游磁化率的降低与该区较高的有效降水量有关,季节性丰沛降水使土壤水分过饱和,在局部湿润的还原环境中,土壤中大量强磁性铁氧化物被溶解转化为能够在湿润环境中稳定存在的弱磁性矿物,磁性矿物的转化导致成壤强的汉江上游地区磁化率低于成壤弱的黄土高原地区。在成壤条件处于还原环境时,有效降水越高,还原程度也越高,强磁性铁氧化物被溶解得越多,磁化率就越低,这是GKZ剖面降水大于HPC剖面,但磁化率却更低的原因。     

陇东和陇中黑垆土的发生与演变

前人认为，我国黑垆土是现代草原环境条件下形成的。我们通过对陇东和陇中黑垆土理化性质分析，１４Ｃ年代和孢粉组成的测定。认为这里的黑垆土是由深色埋藏古土壤层和浅色表土覆盖层叠加构成。剖面呈两段性构造。古土壤层由晚更新世晚期开始发育，主要成壤于全新世中期，具有与现代成土环境不相符合的深厚腐殖质蓄积层，理化性质，孢粉成分等残遗埋藏特性。浅色表土层是全新世晚期气候传向旱型化条件下发育的土壤，其性质和现代成土     

郧西县庹家湾黄土剖面色度参数特征及其古气候重建

通过对湖北省郧西县庹家湾黄土剖面的色度参数分析,并结合磁化率、粒度、铷锶比(Rb/Sr)指标揭示汉江上游地区风成黄土的色度特征及其与气候变化的关系。应用X-rite VS450型分光测色仪对庹家湾黄土剖面色度参数进行了测量。结果表明:庹家湾黄土剖面红度a*的变化与沉积物氧化铁含量呈显著正相关,平均值由高到低依次为S_0(6.34)MS(5.52)L_t(5.18)L_0(4.98)L_1(4.82)T_(1-al_2)(3.66);亮度L*的变化与氧化铁含量和有机质含量均呈负相关,其中氧化铁含量对L*的影响更大,L*在黄土层出现了峰值;色调角h*在古土壤层呈现低值(68.64°),黄土层呈现高值,a*/b*与h*特征相反,在古土壤呈现高值(0.39),黄土层呈现低值;其中在马兰黄土L_1中存在两层弱古土壤层L_1-S_2、L_1-S_1,其色度参数特征较L_1具有较高的a*值和a*/b*值及较低的L*值和h*。黄度b*指示该区域气候变化有一定的局限性,h*、a*/b*、L*和a*均可作为良好的气候替代指标,a*值和a*/b*值越大指示气候越暖湿,成壤作用越强,L*值和h*越大指示气候越冷干,成壤作用越弱。h*、a*/b*、L*和a*共同记录了该地区晚更新世以来气候经历了晚更新世末期的干冷、全新世早期逐渐回暖、全新世中期的温暖湿润、全新世晚期气候逐渐干冷,在马兰黄土形成时期,气候出现了短暂的温暖湿润期(27.5~21.5ka B.P.)。     

甘肃东部地区黑垆土的发育演化模式与发生学特性的时空差异

本文研究了甘肃东部(亦称陇东)黄土塬区黑垆土的发育演化模式及成土速率与成土作用强度的时空变异规律。提出黑垆土叠加剖面的形成依次经历了古土壤发育、新冰期黄土粉尘堆积覆盖、人类耕作堆肥熟化三个阶段。埋藏古土壤普遍形成于距今7500-3500年高温期的温湿草原环境中,南部粘化黑垆土带还存在距今约13800-7500年的古土壤发育阶段,但此时的成土速率比中全新世小。同一阶段的成土速率和成土作用的强度南部比北部大。在新冰期(距今约3000-2500年)中黄土粉尘的加速堆积,是古土壤层被掩埋以及形成覆盖层的直接原因。具有普遍性的人为耕作熟化是在全新世黄土覆盖层上进行的,黑垆土剖面中不可能普遍存在古耕层。     

黄河平渡关段全新世古洪水滞流沉积物研究

通过对黄河中游晋陕峡谷段的深入调查研究,在山西省大宁县平渡关基岩峡谷河段左岸沟口岩棚内发现了全新世古洪水滞流沉积层剖面。根据野外宏观特征及沉积环境,鉴别出平渡关(PDG)剖面夹有4层古洪水滞流沉积物。结合粒度成分、磁化率、烧失量、CaCO³含量等室内分析测定结果,确定为河流悬移质和跃移质在高水位滞流环境当中的沉积物,是典型的古洪水滞流沉积物。不同层次沉积物是不同古洪水事件的客观记录,既有细沙质粉沙,也有细沙或者中沙,反映出其物质来源的不同或者水动力大小的差异。粒度自然分布频率曲线为正偏和极正偏,主峰高且尖锐,表明其分选良好,其粒度概率累积分布曲线为典型的两段式。沉积物磁化率和烧失量均低于全新世风成黄土和古土壤,CaCO³含量介于古土壤和黄土之间,说明在黄河晋陕峡谷段,洪水所携带的悬移质泥沙是流域内黄土区和风沙区水土流失物质的混合物。     

黄土高原褐土和黑垆土剖面中Rb和Sr分布与全新世成土环境变化

对黄土高原 3个土壤剖面Rb和Sr分布规律的研究表明 ,全新世不同阶段的黄土和土壤中Rb和Sr分布存在明显的差异 ,Rb/Sr比值的变化反映了成土环境和成土作用强度的变化。全新世早期 ,气候比较温和干燥 ,风尘堆积速率降低 ,土壤发育表现为边沉积边成土 ;全新世中期 ,气候温暖湿润 ,沙尘暴很少发生 ,风尘堆积速率极低 ,生物风化成土作用达到最强 ,以至于在黄土高原面发育黑垆土 ,在关中盆地形成褐土。到了 3 10 0多年前 ,气候恶化变干 ,风尘堆积速率加快 ,土壤严重退化。从区域上看 ,冬季风对黄土高原南部的环境效应比夏季风对北部的环境效应要强 ;黄土高原南部季风场强的变化较北部大。     

李家岗下蜀黄土剖面的反射光谱研究

采用色度学方法,系统研究了下蜀黄土典型剖面的反射光谱特征。结合磁化率、微量元素Ｒｂ、Ｓｒ的含量和比值,讨论了色度参数的古气候意义,初步把下蜀黄土形成以来的古气候划分为３个波动旋回。下蜀黄土和黄土高原色度参数的对比,揭示了长江中下游地区更强的化学风化作用和成壤强度。     

High-resolution studies of the oldest cultivated soils in the southern Loess Plateau of China

The Holocene loess–soil sequence on the Chinese Loess Plateau constitutes an excellent record of evolution of soil formation, monsoonal climate, eolian dust accumulation and influences of arable farming of over 8000 years. A high-resolution soil profile on the Zhouyuan loess tableland to the west of Xi'an was studied using particle-size analysis, measurement of magnetic susceptibility, total Fe, TOC and CaCO₃. The results provide new insights into the roles of eolian dust deposition and human impact of cultivation on soil development in this environmentally sensitive zone. Several loess layers are found interbedded with cinnamon soils in the profile. This has been caused by changes in rainfall and intensity of dust deposition that is forced by changes in balance between the northwest continental monsoon and southeast maritime monsoon of East Asia during the Holocene. The processes of soil formation were interrupted several times by intensified dust-fall and climatic aridity in the last 11,500 years. The initial clearance of forest for arable farming occurred at ca. 7500 years BP on the loess tableland. It was contemporaneous with the arrival of the wetter and warmer climate of the Holocene Megathermal (8500–3100 years BP). Thereafter, arable farming has been maintained during both the time of soil formation and that of intensified dust accumulation, though there could be temporary cessation or reduced intensity of cultivation in the drier intervals because of lack of rainfall and soil moisture. Increased intensity of dust accumulation has been ongoing since ca. 3100 years BP in the Loess Plateau. A loess deposit of 40–80 cm has overlaid the Multiple or single-welded cinnamon soils on the flat land over the plateau.     

环洞庭湖区两种典型红土理化特性比较研究

通过环洞庭湖区两种典型成因红土的野外勘察与取样、室内磁化率、粒度、微量元素(Li、Rb、Sr、Ba)分析,进行两种不同成因的红土理化性质的比较。研究结果表明,风成成因的红土粒度比基岩风化成因红土明显较细,风成成因红土以粉砂为主,基岩风化型红土为砂和粉砂为主;两种成因红土受到长江中游地区高温高湿的气候条件影响,磁化率均显示为低值,明显低于黄土高原黄土和长江下游下蜀黄土;微量元素Li/Ba、Rb/Sr比值显示为高值,显著高于黄土高原黄土和长江中下游地区下蜀黄土,表明两种红土均经历了强烈的风化淋溶过程,但基岩风化型红土的风化成壤强于风成成因红土,可能基岩风化型红土经历了更长的风化成壤过程。     

关中东部地区全新世土壤发育及记录的水文事件

通过对华县老官台全新世黄土-古土壤高分辨率的研究,揭示关中盆地在全新世曾有两个重要的湿润多雨、地表径流活跃的时期。其中第一个时期发生在全新世初期的90 0 0～85 0 0aBP ,它表现为末次冰期结束后气候在向全新世大暖期发展过程中,湿度的增加滞后于温度的增加。第二个时期发生在4 0 0 0～36 0 0aBP ,此时正是夏代文化发展的时期,在研究地点周围,人类活动对环境的影响加强了面流侵蚀和堆积作用的过程     

长江下游地区下蜀黄土成土发生学研究

通过对长江下游地区一个典型剖面的系统研究,探讨了长江中下游地区下蜀黄土成土特点。研究结果表明,长江下游地区全新世最适宜期形成的古土壤层(黄棕壤)是在末次冰期下蜀黄土堆积成壤基础上的再发育,与下伏下蜀黄土之间基本具备发生学联系。     

Yellow‐brown earth on Quaternary red clay in Langxi County,Anhui Province in subtropical China: Evidence for paleoclimatic change in late Quaternary period

In order to investigate the paleoclimatic changes in S China during the late Quaternary and their influence on pedogenesis and soil classification, a yellow‐brown earth (YBE)–red clay (RC) profile in Langxi County, Anhui Province was studied. The grain‐size distribution and the major‐ and trace‐element compositions of the profile indicate that the YBE of the profile shares the same origin with the YBE in Jiujiang and Xuancheng and the Xiashu loess in Zhenjiang, and the underlying RC also has aeolian characteristics and shares the same origin with the Xiashu loess. Grain‐size characteristics, molecular ratios of SiO₂/Al₂O₃, SiO₂/(Al₂O₃+Fe₂O₃), and BA ([CaO+MgO+K₂O+Na₂O]/Al₂O₃) and other weathering indices (CaO/TiO₂, MgO/TiO₂, K₂O/TiO₂, Na₂O/TiO₂, and Rb/Sr) of the profile indicate that the RC is more strongly weathered than the YBE. Magnetic susceptibility (χ_lf) of the uniform red clay (URC) of the profile is significantly enhanced. However, that of the underlying reticulate red clay (RRC) is significantly decreased because of the paleogroundwater movement and cannot indicate its strong weathering properties. The YBE‐RC profile in Langxi County recorded a great climatic change during late Quaternary: At that time, the pedogenic development of the RC was terminated and widespread dust deposition occurred. The parent material of the RC may be aeolian deposits which were accumulated before the last interglacial and were strongly weathered and rubified under the subsequent interglacial climate. It is observed that red soils, derived from the RC, and yellow‐brown soils, derived from the YBE, coexist in the study area, which is contradictive to the theory of the zonal distribution of soils. Therefore, it is necessary to take into account the history of Quaternary climatic changes when studying pedogenesis.