黄土不同粒级稀土元素分布特征及其制约因素

对宁镇地区下蜀黄土和北方黄土高原黄土进行系统的分粒级稀土元素(REE)地球化学特征对比研究,结果表明:(1)无论是北方黄土还是下蜀黄土,REE分布均存在明显的粒级效应:北方黄土的REE主要在细粒端(4μm)富集,粗粒端(64μm)富集不明显;下蜀黄土在细粒端(4μm)和粗粒端(64μm)均呈明显的REE富集特征,且粗粒端的富集更加显著;(2)北方黄土和下蜀黄土在细粒端(4μm)的REE富集主要由风化成壤作用所控制,细粒组分中富集重稀土(HREE)的特征可能与Fe-Mn氧化物对HREE的专性吸附作用有关;(3)下蜀黄土在粗粒端(64μm)则主要以富集轻稀土(LREE)为主,这可能与下蜀黄土母质来源中多近源的区域性特征矿物(榍石等副矿物)有关,揭示下蜀黄土中的粗颗粒物质可能主要来源于近距离搬运。64μm可能是凸显下蜀黄土和北方黄土REE差异的敏感粒级,该粒级中LREE富集与否是区别两者的有效标志,这为REE应用于黄土的物源示踪研究提供了新途径。     

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。     

镇江下蜀黄土的稀土元素地球化学特征研究

稀土元素(REE)作为示踪元素在各种岩石的成因、物源、演化及形成环境等方面均具有重要意义。对镇江大港下蜀黄土-古土壤剖面中稀土元素含量和分布特征的研究结果表明:镇江下蜀黄土-古土壤剖面∑REE变化于193.7~214.9μg g-1之间,平均值为207.7μg g-1。下蜀黄土REE绝对丰度明显高于黄土高原黄土,这主要是由于下蜀黄土中粘粒组分含量较高,对REE特别是轻稀土元素(LREE)产生较强的吸附作用造成的。镇江下蜀黄土和黄土高原黄土的REE特征参数及配分模式具有很好的相似性,它们均与上陆壳(UCC)具有相近的REE组成;下蜀黄土剖面不同时代样品的REE分布模式几乎完全一致。这些特征为下蜀黄土的“风成说”提供了新的地球化学证据,并揭示了下蜀黄土的物质来源区可能是一个广泛而开放的空间范围,下蜀黄土粉尘颗粒在搬运过程中经过了高度的混合。镇江下蜀黄土的稀土元素特征主要继承了原始物质的特征,粉尘物质堆积后虽经过较强的风化成土作用,轻重稀土间的分馏强于黄土高原黄土,但总体来说化学风化对REE的分馏作用并不十分显著,古土壤层与黄土层样品的REE组成差异不大,没有产生明显的Ce和Eu再分馏。     

下蜀黄土中记录的氧同位素3阶段(MIS3)特殊暖湿现象

下蜀黄土在第四纪古气候研究上具有独有的区位特征,对南京李家岗下蜀黄土剖面上部的近20m进行野外观察和室内研究,划分出5层黄土和5层古土壤,按5cm间距采集了Rb/Sr、色度、磁化率和粒度样品,并在剖面和可追索的相邻剖面上采集了12个光释光测年样品。通过气候代用指标与深海氧同位素及古里雅冰芯、马兰黄土等的对比,结合光释光测年,对南京李家岗下蜀黄土进行气候地层划分,对比结果将下蜀黄土划分出分别相当于MIS2～MIS5的4个气候旋回。气候意义的分析表明,各代用指标具有良好的可对比性,显示了氧同位素3阶段明显的特殊暖湿特征,并且其所反映的气候变化过程和强度与青藏高原及西部黄土具有明显的差异。     

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。     

昆山绰墩古土壤粒度特征及母质判别

自第四纪晚期以来,来自黄土高原的粉尘在风力作用下不断向东南扩张,在长江中下游地区形成了下蜀黄土。太湖流域的部分水稻土就是在下蜀黄土之上发育的。本文对绰墩古土壤的粒度组成特征进行了系统的研究。结果表明,绰墩古土壤<5μm粘粒、5~10μm细粉砂和10~50μm粗粉砂组分平均含量分别为22.89%、22.96%和63.52%,其中10~50μm粗粉砂组分为众数粒组。>50μm砂粒平均含量仅为5.10%。绰墩古土壤粒度组成与镇江下蜀黄土粒度组成具高度相关性(r=0.97)。根据粒度分析,我们初步认定绰墩古土壤母质为下蜀黄土。     

下蜀黄土组成特征研究

本文研究了下蜀黄土的颗粒、矿物和化学组成,并对下蜀黄土的成因作一初步探讨。研究表明,下蜀黄土物质组成以粉砂和粘粒为主,并存有一定量的>0.25mm粗颗粒;粗颗粒中重矿物含量很少,轻矿物以石英、长石为主;粘粒矿物以水云母为主;伴有绿泥石、蛭石、高岭石、2:1/1:1型不规则混层矿物、无定型物质、氧化铁(针铁矿、赤铁矿)和石英,矿物结晶较差。下蜀黄土存在较弱的脱硅富铝化作用(SiO₂/Al₂O₃为3.29±0.19),且有东南部高于西北部趋势。     

下蜀黄土形成年代的探讨

下蜀黄土广布于长江中下游地区,尤以宁镇山脉一带发育较好。关于下蜀黄土形成时代的研究可分为两个阶段。20世纪50年代以前,研究者主要根据地层对比和化石、钙质结核类型,探索它的形成时代。到了80年代,人们在原有基础上运用放射性碳和热发光等先进断代方法,使研究进入一个新阶段。     

江西九江泰和第四纪红土成因的比较研究

通过对江西九江和泰和第四纪红土的形成环境、粒度组成、稀土元素地球化学特性和石英微形态特征的研究，探讨两地第四纪红土的成因。结果表明：地处红黄土交接带的九江地区的第四纪红土，具有与下蜀黄土相似的风成特性，系风积成因；而位于吉泰古盆地的泰和地区的第四纪红土，具明显的冲积相特征，应为河流冲积成因。     

南京下蜀层土壤的化学组成

梭颇氏所谓的南京系灰棕粘磐壤,发育于一种第四纪的古老黄土,即 Barbour 所称的下蜀层壤土(2)。关于下蜀层土壤的分布和成因,梭皮已有说明(6)。在南京附近,下蜀层的分布很广,近年来地质调查所工作人员尤其宋达泉先生,曾有很多这方面的研究,程广禄并已有关于这种土壤的物理性状的研究结果发表(1)。本工作系将下蜀层土壤的化学成分和械械成分加以研究,以供留心此一问题者的参考。     

湖南澧阳平原玉成土壤剖面粒度组成及其环境意义

通过对澧阳平原大量的野外考察、典型剖面玉成(YC)土壤剖面的系统采样和室内粒度分析和年代学分析,探讨了YC土壤剖面的粒度特征,揭示了澧阳平原末次冰期至全新世早期环境演变过程。研究结果表明,澧阳平原YC土壤剖面沉积物粒度无砾石,野外调查发现土壤剖面无明显层理,沉积物主要以粉砂为主,属于典型风尘沉积物特征,非水流沉积物。澧阳平原YC土壤剖面沉积物粒度经历了粗-变细-细-粗-细的变化过程,表明澧阳平原YC土壤剖面记录了末次冰期至全新世早期环境经历了5次明显变化,大致为56.0kaBP～31.8kaBP为相对寒冷干旱,31.8kaBP～23.6kaBP气候转型阶段,23.8kaBP～14.8kaBP为相对冷湿,14.8kaBP～10.6kaBP位于晚冰期阶段,气候变化剧烈,10.6kaBP～6.96kaBP为全新世早期,气候向暖湿转变。     

汉江上游郧县庹家洲河段全新世古洪水研究

通过对汉江上游的实地调查,在湖北省郧县庹家洲段发现了含有4期古洪水滞流沉积层的典型全新世黄土-古土壤剖面。结合野外观察和室内粒度、磁化率和烧失量等指标的测定,判定为典型的古洪水滞流沉积物(SWD),记录了汉江上游4期古洪水事件。通过地层对比、OSL断代等方法,确定这4期古洪水事件分别发生在12 600-12 400aB.P.,4 200-4 000aB.P.,3 200-2 800aB.P.和东汉时期1 900-1 800aB.P.。然后利用沉积学和水文学原理恢复了洪峰水位,并选择合适的水文参数,采用比降法水文模型推算出了这4期特大古洪水洪峰流量。同时,根据相同的方法,推算了剖面附近1983,2005和2010年洪痕对应的洪峰流量,与实测流量相比,误差在1.99%~4.21%,说明计算古洪水洪峰流量的水文参数选择与计算结果是合理的,而且古洪水洪峰流量计算结果也符合洪峰流量与流域面积关系。     

淮河上游全新世黄土-古土壤序列元素地球化学特性研究

在野外考察研究的基础上,对河南禹州全新世风成黄土-古土壤剖面系统采样,利用X-荧光光谱仪测定了常量元素和微量元素的含量及其变化,并与磁化率曲线、粒度变化曲线对比分析发现:常量元素氧化物比值钾钠比、残积系数和以Rb为代表的微量元素含量等随剖面层次呈规律性变化,即在古土壤层(S0)中含量最高,表土层(MS)中次之,在黄土层(L1、Lt、L0)中最低。硅铝率和Sr的含量表现出相反的变化规律。表明在全新世古土壤层和表土层形成时期,气候温暖湿润,成壤作用和次生粘化作用较强;在黄土堆积时期,气候比较干旱,沙尘暴频繁,成壤作用微弱。这些化学参数与磁化率曲线可以进行对比,表明成土过程中元素的迁移变化受全新世以来气候变化和成壤环境变化的控制。与黄土高原腹地的洛川剖面相比,淮河上游禹州剖面中绝大多数常量元素的含量较高,而绝大多数微量元素的含量偏低,磁化率也显著偏低,绝对值差别很大,粒度组成当中细沙成分含量很高,这说明淮河上游黄土物质来源与黄土高原地区明显不同。联系全新世时期黄河频繁泛滥、改道、沉积与黄淮平原盛行东北风形成流沙地的事实,认为淮河上游的黄土是黄河泛滥沉积物质经过风沙活动改造,由东北风力系统搬运而来的近源粉尘堆积,再经过就地风化或者成土改造而形成。     

Near‐surface paleosols in coastal sands at the outlet of Hadera stream (Israel) in the light of archeology and luminescence chronology

Catenary changes, archeology, micromorphology, and magnetic mineralogy of paleosols in coastal sands, Israel, were investigated under chronostratigraphic control by available luminescence datings from adjacent sites. At the outlet of Hadera stream, eolianites (Hebrew: “kurkar”) underlie paleosols with Epipaleolithic (approx. 17–20 ky) artifacts at the top and occasional Mousterian (>40 ky) artifacts in the subsoil. The optically stimulated–luminescence/infrared stimulated–luminescence (OSL/IRSL) dates (>50–12 ky) from adjacent sites roughly agree with the archeological findings. The paleosols show a magnetically depleted Vertisol superimposed on a magnetically enhanced cumulative Chromic Luvisol (WRB) (USDA: Rhodoxeralf, Israeli class.: Hamra). The latter contain approx. 0.25 mm thick, isotropic clay infillings distinctly separated from the soil matrix. These infillings are tentatively interpreted as the result of strong environmental disturbances, such as surface desiccation, subsequent waterlogging, and enhanced dust deposition, presumably at the time of the Last Glacial Maximum. In addition to the massive accumulation of eolian dust, diverse pedogeomorphic changes lagging in time from the onset of climatic deterioration may have taken place in coastal settings. Recurrent desiccation cracks may have exposed subsurface materials repeatedly to sunlight, consequently resetting the luminescence signal. The eolianite sequences are thus distinct from loess/paleosol sequences from temperate climates and have to be treated more rigorously at a site‐specific level.     

泾河下游全新世古洪水滞流沉积物研究

通过对泾河流域广泛的野外考察,在泾河下游高陵县段发现了典型的全新世古洪水滞流沉积剖面,系统地进行采集样品和粒度成分、磁化率、烧失量、吸湿水含量等多指标分析。从沉积学角度将古洪水滞流沉积物与全新世风成黄土和土壤进行对比,证明了该剖面所夹古洪水滞流沉积物的性质为细砂质粉砂,属于河流洪水悬移质泥砂沉积物。根据地层结构及与流域内其它剖面的对比,结合OSL测年数据,确定泾河在全新世中期4200~4000 a B.P.发生了第1期古洪水事件,在全新世晚期3200~2800 a B.P.发生了第2期洪水事件。这些古洪水事件都发生在全球性气候突变转折时期,表明在这些时期气候极端恶化,变率增大,洪水和干旱事件皆有发生。该研究对于泾河防洪减灾、水资源开发利用,对于揭示水文系统对于全球变化的响应规律,具有重要的科学意义。     

Paleosols of the southern coastal plain of Israel

Paleosols of the S coastal plain of Israel were studied in a characteristic sequence situated in the Ruhama badlands area. At the upper part of the sequence, there is a Loessial Arid Brown Soil (Calciorthids), characteristic of the mildly arid climate of the area. The soil has two calcic horizons and four clayey layers alternating with four calcareous layers which are beneath them. Physical, chemical, and magnetic‐susceptibility data and micromorphological evidence indicate that each clayey layer together with the calcareous layer beneath it forms a single pedogenic unit. These units are similar to modern Grumusolic soils (Xeric Paleargids or Xererthic Calciargids) that occur in the semiarid belt of the S coastal plain and develop on eolian‐dust parent material. The calcareous layers are in fact calcic horizons formed by leaching of the carbonates from the clayey layers and accumulated in the form of in situ carbonate nodules. The leaching of the carbonates is not complete; they were never completely leached in the past. This feature together with a typical brown color is also characteristic of the modern soils developed in the semiarid water regime of the area. The four superimposed paleosols represent four cycles. It is suggested that they were formed in two phases. During a dry environment, a short phase of rapid eolian‐dust accumulation prevailed, followed by a stable phase of soil development in a somewhat wetter climate. Dating by optically stimulated luminescence and previous dating by ¹⁴C in the area suggest that the upper two paleosol cycles belong to the Last Glacial period whereas the other two cycles are of an earlier age. The magnetic‐susceptibility values decrease with age and react different from temperate areas. Below the four cycles, two totally leached paleosols developed on sandy parent material occur. Both paleosols have a reversed magnetic polarity and are hence older than 780 ky BP. The upper one is a Brown Mediterranean soil, and the lower one is a Red Mediterranean soil. Thin‐section evidence suggests that they formed on terrestrial sand dunes.     

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。     

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。     

澧阳平原末次冰期-早全新世气候环境演变研究

通过对澧阳平原野外考察、典型剖面YC自然沉积剖面的系统采样、室内地球化学元素Li、Rb、Sr、Ba和Li/Ba、Rb/Sr比值的分析,以及沉积物年代样品的OSL和AMS14C年代测定,探讨了长江中游地区澧阳平原末次冰期-早全新世的气候环境变化过程。结果表明,MIS3阶段晚期(31.80~23.80 ka BP)暖湿期记录明显,对应的沉积物含大量黑色铁锰膜和铁锰结核,地球化学元素Li含量、Rb含量、Rb/Sr比值、Li/Ba比值出现峰值,而Sr含量、Ba含量出现低谷,表明此时期冬季风减弱,夏季风增强,降水量增大,温度上升,风化作用显著增强。澧阳平原YC剖面很好的记录了56.00~6.96 ka BP的气候环境演变过程,大致经历了冷干期(56.00~31.80 ka BP)、相对暖湿期(31.80~23.80 ka BP)、冷湿期(23.80~10.60 ka BP)、暖湿期(10.60~6.96 ka BP)4个气候变化阶段。     

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.)。