滑带土与原状土的显微结构对比分析

滑带土的显微结构分析对揭示滑面演化具有重要意义。文中对原状土与滑带土中的黄土及红黏土进行了SEM和CT试验,探讨了原状土与滑带土的微观结构特征,对比分析了原状土与滑带土之间的差异。结果表明:滑带黄土颗粒的平均体积小于原状黄土,而滑带黄土的孔隙比大于原状黄土,并且占主导比例的粒径和孔隙直径的范围比原状黄土更广;滑带黄土相较于原状黄土,其颗粒和孔隙均表现出占主导比例的中间颗粒和孔隙减少,占非主导地位的颗粒和孔隙比例增大;在滑带土交界面附近黄土一侧孔隙发育更高,而红黏土一侧裂隙发育程度更高。     

增湿条件下泾阳南塬马兰黄土孔隙率变化研究

研究泾阳南塬原状马兰黄土孔隙率在增湿前后的变化特征,为黄土湿陷机理孔隙参数的确定提供一种依据。利用影像分析软件对扫描电子显微镜下获得的泾阳南塬原状马兰黄土增湿前后同一位置的微观影像进行二值化处理,并对马兰黄土中的不同类型的孔隙进行统计、对比、分析。结果表明增湿后架空结构破坏导致的大孔隙减少是马兰黄土发生湿陷的主要原因,并且这种湿陷会在下次孔隙变化时再次体现。将影像分析软件和电镜扫描技术相结合能够快速的分析黄土微观结构并获得相关孔隙参数。     

黄土丘陵区典型植物种群下土壤大孔隙特征及其影响因素研究

采用亮蓝(Brilliant blue,FCF)野外染色示踪实验和图像分析技术,研究了陇中黄土高原安家坡流域典型植物种群下土壤大孔隙分布特征及其与植物种群和土壤物理性质的关系。结果表明:6种植物种群下土壤中的大孔隙流不同,大孔隙流使水分在土壤中的运移深度提高了2～3倍;随着土层深度的加深,6种植物种群下土壤的染色面积均呈减小趋势;6种植物种群下土壤中各级别大孔隙以2、3级大孔隙最多,平均占染色面积的29.3%和29.4%,其次是1级和4级大孔隙,分别占17%和19.8%,5级特大孔隙最低,占4.5%。大孔隙分布特征与土壤有机质含量和容重有关。     

红土和黄土剖面常量元素地球化学特征及其对比

对比分析了4个红土剖面、3个黄土剖面常量元素地球化学特征,结果表明:⑴常量元素组分皆以SiO_2、Al_2O_3和Fe_2O_3为主,三者平均总量红土高于黄土。黄土易溶组分中Na_2O、MgO和CaO的平均含量明显高于红土,难溶组分中Fe_2O_3、Al_2O_3的含量低于红土。⑵常量元素线性回归表明,黄土、红土Al_2O_3与Fe_2O_3表现为明显的正相关,SiO_2分别与Al_2O_3、Fe_2O_3表现为明显的负相关,红土常量元素之间的相关性弱于黄土。⑶UCC标准化显示,红土、黄土Si元素分布在1.00附近,亏损或富集不明显。投影点在风化趋势线上的分布表明,黄土处于化学风化过程的早期阶段,红土已经进入化学风化过程的中晚期阶段。⑷常量元素比值分析表明,洛川黄土、信阳黄土和武威黄土物源的相近性,松木红土、汤溪红土、川西红土和向阳红土物源的复杂性。     

基于CT扫描的不同土地利用类型土壤大孔隙特征及其入渗能力研究

土壤大孔隙是土壤优先流的主要通道，其直接影响着土壤水分运移及污染物迁移，量化大孔隙三维特征，有助于深入理解土壤水分运移机理。因此，文中结合CT扫描及土柱水分穿透试验，对比了林地、草地两种土地利用类型下的大孔隙三维结构特征及其土壤入渗能力，并分析了大孔隙结构特征与土壤水力学特性之间的关系。主要结论如下：1)土地利用方式对土壤大孔隙特征影响显著，林地大孔隙发育程度相对更好，其土壤大孔隙度，大孔隙数量均大于草地，同种土地利用类型下不同种植物的根系特征对大孔隙的结构和分布也具有重要影响。2)植物根系能显著改变土壤入渗能力，林地土壤初始入渗能力较草地更强，大孔隙度在入渗初期会对渗透产生较大影响。然而在经过一段时间入渗后，两种土地利用方式下土壤入渗能力较入渗初期会发生较大的改变。3)大孔隙度与穿透时间之间为显著负相关关系；平均迂曲度、累计入渗量、累计节点数与各入渗指标之间相关关系不显著。     

活性炭对农田土壤孔隙结构的影响

分析了农田土壤中施用不同用量活性炭(活性炭用量分别占土壤质量的0、0.1%、0.3%、0.6%、0.9%和1.2%)对土壤总孔隙的影响,及其随着时间(0、30、60 d和90 d)的变化;利用DE双指数模型计算了土壤毛管度和非毛管孔隙度,定量评价了活性炭对土壤不同大小等级孔隙状况的影响。结果表明:活性炭对土壤的毛管孔隙影响不大,主要增加了土壤的非毛管孔隙,培养90 d时,相比对照处理,活性炭处理(从低到高)的土壤非毛管孔隙度分别增加5.8%、2.5%、8.7%、9.1%和14.7%;活性炭处理减小了土壤容重,增大了土壤总孔隙度,培养90 d时,活性炭处理(从低到高)的总孔隙度比对照处理分别增加1.9%、1.8%、2.3%、2.7%和4.3%;活性炭处理显著减小了土壤毛管孔隙孔径(P0.05),而显著增大了土壤非毛管孔隙孔径(P0.05)。活性炭对土壤孔隙的影响随着时间的延长越来越明显,这可能主要与活性炭自身特性和添加活性炭所引起的有机质和微生物变化有关。     

陕西洛川L_5-S_8黄土和古土壤水分特征研究

通过对洛川L5-S8黄土和古土壤层的原状土进行水分特征曲线的实验测定,分析了L5-S8各层土壤的持水性能和供水性能等土水特征。结果表明:L5-1-S8-2的持水性、供水性均随吸力值的增大而减弱。L5-1-L8-2的持水性在较低压力段强于相邻下部的S5-1-S8-2,在较高压力段弱于相邻下部的S5-1-S8-2。L5-1-L8-2的供水性能比相邻下部的S5-1-S8-2强。L5-S8黄土和古土壤水分特征差异的直接原因是孔隙大小分配及粘粒含量多少,根本原因是土壤发育过程中冷干和温湿的气候变化。     

大地电磁测深技术对鄂尔多斯南部黄土分布特征初探

鄂尔多斯地块南部是黄土高原地区黄土分布规模最大,黄土地貌最典型的中心区域。在中国综合地球物理场观测-鄂尔多斯地块周缘地区项目的资助下我们于2017年3-4月期间跨过鄂尔多斯地块南部,实施了一条超过了500km的南西西-北东东方向的大地电磁探测剖面。文中对所采集到的数据中反映地表浅部黄土分布特征的中高频部分进行了先进的数据处理和反演工作,获得了鄂尔多斯地块南部地区5km深度范围内精细的二维电性结构图。研究结果表明:黄土层呈现出极为明显的各项同性一维分布特征,电性结果表现为中低阻构造趋势。庆阳盆地附近黄土厚度最大,分布范围最广,黄河谷地附近黄土厚度和分布范围次之,洛川盆地附近黄土厚度和分布范围最小;而子午岭,黄龙岭,六盘山以及吕梁山地区浅层表现为与黄土区电性结构区别明显的高阻构造,指示该地区基岩出露至近地表,黄土层较薄。     

白龙江流域第四纪泥石流活动分期研究

对第四纪泥石流活动周期及其与环境演变关系的研究,可以从宏观上预测现代泥石流发育规律及趋势。选取白龙江流域各阶地典型泥石流沉积剖面,用沉积层测年数据确定泥石流活动期发生年代,对比分析与其它古环境记录(新构造运动史、黄土-古土壤系列、深海δ~(18)O曲线)的关系。研究表明:白龙江流域泥石流活动划分为8个周期,即1.5Ma、0.73Ma、0.565~0.425Ma、0.245~0.165Ma、116.8±9.9Ka、50~25Ka、5~4Ka及3Ka以来。泥石流沉积活动周期与新构造运动活跃期有时间上的共轭性,与深海氧同位素δ~(18)O的奇数段及洛川黄土-古土壤系列中古土壤系列有很好的对应关系,泥石流活动是构造运动与气候变化耦合作用的结果。     

陕西黄土高原中南部土壤CO2释放量变化研究

本文根据 NaOH溶液吸收CO_2的方法 ,对陕西黄土高原中南部4个观测点的土壤CO_2释放量时行了昼夜观测。观测结果表明 ,不同地区、不同气候和不同土质土壤CO_2释放量存在差异 ,冷干地区较暖湿地区土壤CO_2释放量少,凉季较暖季土壤CO_2释放量少;粘性硬质土较松散黄土CO_2 释放量少。长武、洛川、西安南郊土壤CO_2释放量变化再次证明 ,在厚层黄土发育的地区 ,土壤CO_2释放量变化相对于大气温度变化具有滞后性,从当日早晨至次日早晨,CO_2释放量具有由低变高再变低的普遍规律。     

黄土高原健康生命研究

黄土高原,孕育了中华民族和延续五千年的灿烂文化。但随着历史车轮的向前辗转,黄土高原上出现了生态危机,并且越来越严重。本文运用生态伦理学的有关理论,根据黄土高原的基本特征和所面临的危机,提出了黄土高原健康生命的概念,以及建立黄土高原健康生命的目的,并尝试建立起黄土高原健康生命的指标体系。最后在此基础上探讨了维持黄土高原健康生命的途径。旨在通过此类研究唤起人们对黄土高原的重新认识,唤醒人类对黄土高原的尊重,我们要视黄土高原为一生命体,与之和谐相处,做到可持续发展。     

Magnetostratigraphy and provenance of the Qingzhou loess in Shandong province

Loess deposits with varying thickness are widely distributed on the intermontane valleys and piedmont zones on the northern side of the central Shandong mountainous regions. However, the basal ages and material resources of the loess deposits are not clear. The paper studied the Qingzhou loess profile in Shandong with magnetostratigraphic and optical stimulated luminescence (OSL) methods and further investigated its main provenances with the mineralogical methods. The magnetostratigraphic results showed that the Brunhes/Matuyama (B/M) reversal boundary was not recognized, suggesting a basal age younger than 0.78 Ma. Extrapolations by sedimentation rates, based on the upper part depositional rate from the OSL age, the basal age of the Qingzhou loess is about 0.5 Ma. Until now, older loess deposits have not been reported on the northern side of the central Shandong mountainous regions. The results of the paper indicate that the loess deposits in this area might have strated from the Middle Pleistocene. The basal age of Qingzhou loess is approximately synchronous with the Xiashu loess in the middle-lower reaches of Yangtze River. Major components of clay minerals in the Qingzhou profile are dominated by illite. Other clay mineral compositions are mainly smectite, chlorite and kaolinite, which are similar with the Xifeng loess in the Loess Plateau. However, the contents of smectite and the ratios of illite and kaolinte in the Qingzhou loess samples are higher than those in the Xifeng loess samples of the Loess Plateau, indicating that the loess in the northern side of the central Shandong mountainous regions has different sources from that of the loess deposits in the Loess Plateau. The clay mineral analysis further reinforces the earlier conclu- sion that the marine strata exposed in the Laizhou Bay and the fluvial plain of the lower reaches of Yellow River during the glacier periods are the main material sources for the Qingzhou loess deposits, which is an indicator to the local aridification of the lower reaches of the Yellow River. Loess deposition in the central Shandong mountainous regions started at around 0.5 Ma. The age of Qingzhou loess is approximately synchronous with the ongoing high-latitude cold since the Middle Pleistocene, which indicates that strengthened East Asian winter monsoon was sufficiently energetic to bring substantial quantities of material from the marine strata exposed in the Laizhou Bay and the fluvial plain of the lower reaches of the Yellow River to the central Shandong mountainous regions. The results therefore suggest that both regional geological process and global changes were responsible for the formation of Qingzhou loess since Middle Pleistocene.     

全球变暖背景下中国北方沙尘暴变化及其对黄土高原成壤的影响研究

黄土的风成说表明粉尘黄土沉积及其成壤与沙尘暴之间存在着密切的联系,作为粉尘搬运的典型:沙尘暴是一种在强冷空气条件下粉尘快速而大规模被搬运和沉降事件,而长时间尺度的沙尘暴事件受全球气候变化的控制和影响;同时,沙尘暴发生的频次和强度变化进而会影响黄土高原地区的黄土粉尘沉积及其成壤强度的变化。本文是在考察中国北方沙尘暴成因机制与黄土高原粉尘沉积和成壤之间关系的基础上,探讨了在全球持续变暖背景下中国北方沙尘暴的发生频次变化及其对黄土高原地区粉尘沉积和成壤强度的可能影响。主要结论是:在全球持续变暖的背景下,虽然粉尘沉积区的降水并没有显著增加,但粉尘源区气候趋于暖湿化,导致中国北方沙尘暴有逐年减少的趋势,使得黄土高原粉尘堆积的速率减小,因而,黄土高原地区将进入一个成壤相对强的时期。     

新疆伊犁盆地昭苏黄土剖面稀土元素特征

对晚更新世以来,伊犁地区与典型黄土高原地区黄土的稀土元素（REE）特征差异研究表明,伊犁盆地黄土剖面的REE特征不仅在含量上与典型黄土区的相似,分馏特征也基本相似,呈斜“L”型的分布模式,均发生轻、重稀土分异,分布曲线为负斜线,表现出中度的Eu负异常,Ce异常不明显,意味着晚更新世以来,不同地区黄土的物质来源具有一定的相似性。研究还发现,伊犁地区与黄土高原地区的稀土元素特征存在细微差异,昭苏黄土平均的稀土元素总量略高于昭苏古土壤平均值,与典型黄土区不同,这可能是由伊犁地区粉尘来源及其沉积环境的差异所致,且晚更新世以来不同区域黄土剖面REE特征参数三角图解也证实了这点。     

宁夏长城塬黄土土壤剖面光释光测年研究

通过光释光断代仪对宁夏长城塬黄土土壤剖面7个样品进行年代测定,获得7个确切的地层年代值。结果表明：约12 580 a BP,剖面处于气候干旱时期,形成马兰黄土（L₁）;约11 498 a BP,剖面处于全新世升温过渡期,形成过渡层（L_t）;6 731～2 827 a BP,剖面处于全新世大暖期,形成古土壤(S₁);约1 394 a BP,剖面处于相对干旱时期,形成全新世黄土（L₀）。     

关中盆地黄土剖面古洪水平流沉积物鉴别研究

古洪水水文学是环境变迁一个重要研究方向。鉴别古洪水沉积物则是古洪水水文学研究中最基本的任务。本文通过对关中盆地西部地区漆水河流域深入调查,在渭河北侧支流漆水河中游河谷,发现具有典型的古洪水平流沉积夹层的全新世黄土古土壤剖面。利用地貌学和第四纪地质学、沉积学,进而通过磁化率、粒度分析深入揭示了古洪水沉积物与风成黄土堆积物之间的主要区别。     

新疆伊犁地区黄土矿物特征与沉积环境

伊犁黄土重矿物组成及石英颗粒表面结构特征分析表明,伊犁黄土不仅为风成沉积,而且黄土沉积环境较黄土高原更为干旱。黄土中复杂的重矿物组成和丰富的片状矿物的存在证明形成黄土的粉尘可能主要来自远离沉积区的中亚荒漠区。     

Influences of sand cover on erosion processes of loess slopes based on rainfall simulation experiments

Aeolian-fluvial interplay erosion regions are subject to intense soil erosion and are of particular concern in loess areas of northwestern China.Understanding the composition,distribution,and transport processes of eroded sediments in these regions is of considerable scientific significance for controlling soil erosion.In this study,based on laboratory rainfall simulation experiments,we analyzed rainfall-induced erosion processes on sand-covered loess slopes(SS)with different sand cover patterns(including length and thickness)and uncovered loess slopes(LS)to investigate the influences of sand cover on erosion processes of loess slopes in case regions of aeolian-fluvial erosion.The grain-size curves of eroded sediments were fitted using the Weibull function.Compositions of eroded sediments under different sand cover patterns and rainfall intensities were analyzed to explore sediment transport modes of SS.The influences of sand cover amount and pattern on erosion processes of loess slopes were also discussed.The results show that sand cover on loess slopes influences the proportion of loess erosion and that the compositions of eroded sediments vary between SS and LS.Sand cover on loess slopes transforms silt erosion into sand erosion by reducing splash erosion and changing the rainfall-induced erosion processes.The percentage of eroded sand from SS in the early stage of runoff and sediment generation is always higher than that in the late stage.Sand cover on loess slopes aggravates loess erosion,not only by adding sand as additional eroded sediments but also by increasing the amount of eroded loess,compared with the loess slopes without sand cover.The influence of sand cover pattern on runoff yield and the amount of eroded sediments is larger than that of sand cover amount.Furthermore,given the same sand cover pattern,a thicker sand cover could increase sand erosion while a thinner sand cover could aggravate loess erosion.This difference explains the existence of intense erosion on slopes that are thinly covered with sand in regions where aeolian erosion and fluvial erosion interact.     

陕西周原地区全新世黄土-古土壤序列风化程度研究

通过对周原LC全新世黄土-古土壤剖面的元素含量分布及其化学风化程度和元素迁移特征的研究。结果发现:古土壤S₀的CIA和Rb/Sr值高于黄土L₀,Na/K比低于黄土L₀,指示其风化程度强于黄土L₀,形成时期气候比黄土堆积时期温暖湿润;黄土风化成壤过程中,Si,K和Fe相对富集,而Ca,Na,Mg和Ti则迁移淋失,呈现Ca>Na>Mg>Ti>Al>Si>K>Fe的迁移序列;全新世剖面化学风化程度处于脱Na和Ca阶段或早期去K阶段。