陕西洛川黄土-古土壤剖面中伊利石结晶度——黄土物质来源和古气候环境的指示

伊利石是我国黄土和古土壤中最主要的粘土矿物。本文选择陕西洛川黄土-古土壤国际典型剖面为研究对象,通过测定伊利石的结晶度(Kubler指数)、Srodon峰强比值(Ir)和2M_1多型含量,发现黄土物质的起源与中高温(>280℃)地质环境有关;黄土样品中伊利石结晶度值为0.25°2θ(Cu Ka),古土壤样品中伊利石结晶度值大于0.27°2θ(Cu Ka);黄土和古土壤中伊利石结晶度值的差别,是由于古土壤中伊利石含少量的膨胀层,而黄土样品中的伊利石不含有膨胀层而引起的。古土壤中伊利石的膨胀层的成因,与伊利石     

最近13万年来黄土高原黄土剖面中绿泥石的化学风化与古气候变迁

对黄土高原不同纬度地区的4个黄土—古土壤剖面和lO个现代土壤样品中绿泥石的化学风化进行研究，发现黄土—古土壤剖面中的绿泥石在最近13万年发生了明显的化学风化，其风化程度受剖面位置和气候控制；黄土—古土壤剖面中ω(绿泥石 高岭石)／ω(伊利石)的比值与磁化率之间具有良好的负相关关系，绿泥石的化学风化与古土壤中铁氧化物矿物的形成和磁化率的增强之间有成因联系；黄土高原现代地表样品中ω(绿泥石 高岭石)／ω(伊利石)比值与现代年平均温度和年平均降水量有着良好的相关关系。认为ω(绿泥石 高岭石)／ω(伊利石)的比值可作为新的指示夏季风变化的替代性指标，对于定量重建古气候的变迁历史具有重要意义。     

中国黄土颜色变化的控制因素和古气候意义

选择位于黄土高原东南缘的渭南剖面和中部的西峰剖面末次间冰期以来的黄土-古土壤序列,研究了黄土颜色（亮度和红度）变化的时空特征及其主要控制因素。结果表明,黄土的亮度变化主要与铁氧化物、有机质、碳酸盐的含量有关,三者的影响依次减弱,而红度变化则主要受控于铁氧化物的种类和含量。值得注意的是,渭南剖面的红度变化与亮度和磁化率记录在Ls／S1过渡时段明显不一致,表明单一的磁化率或颜色指标（红度）在重建夏季风强度时都有一定的局限性。尽管磁化率和红度变化受控的铁氧化物不同,但两者都同风化成壤关系密切,本文综合考虑两个指标,通过对磁化率和红度标准化,提出一个新的Stack指标,用于反演末次间冰期以来夏季风的演化,为深入理解东亚夏季风演化尤其是倒数第二次冰消期夏季风的增强特征提供了新的线索。     

风成三趾马红土与第四纪黄土的粘土矿物组成异同及其环境意义

文章基于X射线衍射、热分析和理化分析,对西峰三趾马红土的粘土矿物组成进行较系统研究,并与上覆第四纪黄土和古土壤样品进行对比.结果表明,二者的粘土矿物类型相似,以伊利石为主,其次是绿泥石、蒙脱石和高岭石; 但伊利石结晶度明显低于第四纪黄土,而与发育较好的第四纪古土壤(如S4和S5)相当; 三趾马红土中的粘土矿物组成主要为碎屑成因,成壤作用只对伊利石结晶度有明显影响.根据现代土壤粘土矿物地带性分布规律,三趾马红土的粘土矿物组合指示了大约6Ma以来,我国北方黄土高原地区一直处于温带半湿润-半干润的环境条件下,以后的气候主要在此范围内波动.但伊利石结晶度的变化指示了晚中新世-上新世总体比第四纪较高的风化成壤强度,体现了较强的夏季风效应.     

广西东攀剖面二叠系顶部粘土矿物特征及古气候意义

对广西东攀剖面二叠系顶部20个样品中的粘土矿物进行X射线衍射分析。伊利石结晶度值显示这些样品形成于中晚成岩带的地质环境;伊利石、蒙脱石纵向分布规律和伊利石结晶度与伊利石含量的关系表明伊利石除陆源碎屑来源外,可能有部分为蒙脱石伊利石化而成;伊利石结晶度变化曲线和伊蒙混层类型的变化规律表明,本区粘土矿物组合与含量的变化除受到后期成岩作用的影响外,还明显地受沉积因素的控制;伊利石结晶度、伊利石化学指数、高岭石和伊利石的含量、伊蒙混层类型显示东攀剖面以9、10层界线上方5cm为界,古气候由干冷变为湿暖;水介质由偏碱性向酸性转变。     

陕西洛川黄土剖面的白度参数及其古气候意义

对陕西洛川黄土剖面的白度研究表明，黄土和古土壤存在明显的白度差别，表现为黄土的白度值较高，而古土壤的白度值较低，依据白度值可以清晰地区另出剖面中的黄土层和古土壤层。化学处理以及分粒级实验结果表明风化成壤作用造成细粒级铁氧化物的含量增高是古土壤中白度值降低的主要因素。洛川剖面白度值的变化与第四纪冰期－间冰期旋回的波动特征相一致，其逐渐增高的趋势与全球气候变冷总体趋势相吻合，表明白度在反映夏季风环流强度变化，以及对全球气候变化的响应问题上具有广泛的应用前景。     

洛川黄土剖面的粉砂与粘粒比值及粒度旋回

洛川黑木沟黄土剖面发育了一套完整的黄土地层。据剖面百余块标本粒度资料阐述了Kd=(粉砂(0.05-0.01mm％))/(粘粒(<0.005mm)％)的地质及物理意义。它反映了受风化的粉尘粒组与次生粒组之间的消长关系,Kd值变化既受风尘来源区干湿状况或生物气候条件的制约,又受风化成壤作用的制约。因此,Kd值可视为黄土、古土壤生成环境的一个指标。据Mφ(平均值)由粗到细的变化划为一个粒度旋回,全剖面共分11个旋回。每个旋回反映了一定的岩性地层组合及生物气候环境的变化。     

末次间冰期以来黄土古土壤容重特征

通过洛川剖面和白草塬剖面末次间冰期以来黄土古土壤容重序列的建立,对比磁化率、粒度及深海氧同位素分析发现,六盘山东西两侧不同气候区黄土古土壤具有不同的容重值,其成因亦不同。六盘山以东半湿润半干旱气候区黄土古土壤容重值受成壤作用影响,主要由夏季风控制;而六盘山以西半干旱气候区容重值受沉积物粒度影响,主要受冬季风控制。并且在空间上自黄土高原西北向东南容重值呈变大趋势。     

陕西洛川L_1～S_4黄土-古土壤湿陷性及其成因研究

利用工程压缩实验方法,对陕西洛川坡头黄土剖面L_1黄土至S_4古土壤进行了湿陷性的测定。结果表明,2kg压力下L_1~S_4湿陷系数变化在0.002~0.091之间,S_2古土壤及其以上层位都具有湿陷性,湿陷性土层分布深度为20m。L_1和L_2黄土分别为强湿陷性和中等湿陷,湿陷系数分别为0.071和O.056;S_1古土壤上部和S_2古土壤分别为弱湿陷和中等湿陷,湿陷系数平均分别为0.018和O.031。3kg压力下L_4黄土及其以上层位都具有湿陷性,分布深度达到了28.6m。在L_4黄土和其之上的层位都具有不同程度的自重湿陷性。在洛川坡头剖面L_3黄土之下的土层已不具有湿陷性,表明导致黄土湿陷的不稳定的土壤结构性孔隙在该层黄土及其以下已经受到了重力作用的破坏。洛川剖面在0~20m左右深度范围黄土湿陷系数、孔隙度和饱和度在垂向上随黄土与古土壤的交替呈波动变化规律,黄土层的湿陷性比古土壤湿陷性强,经受成壤作用弱的s:古土壤比经受成壤强的s。古土壤湿陷强,这是当时的冰期与间冰期成壤作用强弱不同造成的,也表明第四纪气候变化是导致黄土剖面湿陷性强弱变化、饱和度及孔隙度变化的主要原因,同时表明第四纪气候变化理论研究成果在黄土工程性质、工程性质产生原因和垂向变化规律研究方面具有重要应用价值。孔隙度与湿陷系数之间呈指数函数正相关关系,饱和度与湿陷系数之间呈指数函数负相关关系。孔隙度与饱和度具有指示黄土湿陷性强弱的作用。     

陕西渭南介子村黄土的热释光测年

利用细颗粒(4—11μm)热释光技术对陕西渭南介子村(34°20’N,109°34’E)剖面晚更新世和全新世黄土、古土壤的11个样品作了年龄测定。通过光晒退实验确定各个样品的残留热释光强度,并用再生热释光方法测定古剂量值。除S_1埋藏古土中部粘化层及下伏红亚粘土层的两个样品的年龄测定值偏小外,其余9个样品的年龄测定值可视为样品所在层位的沉积年龄。它们与相应层位的有机碳~(14)C测年结果相吻合,也与深海沉积物氧同位素阶5以上各阶段的年龄可对比。     

最近130ka来黄土物质化学风化的空间观察

选取黄土高原48个末次间冰期以来沉积剖面中的248个黄土、古土壤和弱发育土壤层的代表性样品,对它们的酸不溶物进行了主量元素的分析。结果表明,在已有的几个不受粒度影响的化学风化指标中,(CaO MgO Na2O)/TiO2比值对气候条件变化具有相对较高的敏感性,且受沉积速率的影响较小。在源区风化状况相对稳定的前提下,它是一个反映夏季风变化较为有效的指标。根据该指标在黄土高原上的空间等值线图,发现其从北到南间冰期的变幅大于冰期,这可能表明间冰期时夏季风降水在黄土高原的变化梯度要大于冰期。     

陕北神府地区晚更新世黄土微结构特征分析

以陕北神府地区二郎山和清凉山晚更新世以来黄土剖面为例,应用粒度分析和扫描电子显微镜对陕北地区晚更新世黄土的微结构进行分析研究,探讨黄土微结构特征与其形成环境的关系。分析结果表明粒度小于0.005 mm的粘粒级含量在黄土与古土壤中差异最大,S1古土壤达30.4%,而L1黄土为24.7%;S1古土壤中大量出现铁质粘粒胶膜并呈流胶状,结构密实;L1黄土粘粒胶结物含量较少,土质疏松;陕北地区晚更新世S1古土壤形成于湿热的森林环境,L1黄土形成于凉偏湿的草原环境,S0黑垆土形成于暖湿的气候环境。     

汉江上游谷地辽瓦店剖面风化成壤特征以及成壤环境演变

以汉江上游谷地郧县辽瓦店典型全新世黄土-古土壤剖面为研究对象,对其粒度、磁化率、烧失量、吸湿水、Rb/Sr比值等理化指标进行分析研究.结果显示:粘粒含量、细粉砂含量、粘粒/粗粉砂比值、磁化率、烧失量、吸湿水含量和Rb/Sr比值在古土壤S0为剖面最高值,在黄土层(L0、Lt和L1)均较低,而细砂粒和粗砂粒含量在古土壤S0为剖面最低,在黄土层(L0、Lt和L1)均较高.表明古土壤S0形成时期,气候温暖湿润,降水量充沛,生物活动强烈,成壤作用较强;黄土堆积时期,气候寒冷干燥,成壤作用较弱.各指标含量曲线中古洪水滞流沉积层(slackwater deposit,简称SWD)均呈现出突变性的变化,且变化幅度甚大,说明其为气候突变事件的产物,未受到成壤改造作用和生物活动的影响,表明全新世晚期的东汉末年,在汉江上游流域曾发生过一次强烈的气候突变事件,引起了特大洪水的发生.     

四川金川黄土地层

马厂剖面中黄土-古土壤序列共厚15．5m,根据岩性、磁性地层特征、磁化率、CaCO3含量和光释光测年结果,将金川黄土划分为冰后期S0古土壤,末次冰期1-1黄土,末次间冰期S1古土壤、倒数第二冰期L2黄土和倒数第二间冰期S2古土壤等5个地层单位;其中,S1复合型古土壤又可细分为S1LL1、S1LL2黄土和S1SS1、S1SS2和S1SS3古土壤等5个次级地层单位。金川黄土沉积始于中更新世晚期,其底界的年龄人致为200ka BP,其磁化率变化反映了最近200ka来的高原季风演化和气候环境变迁,5个磁化率高值段指示了5个夏季风环流增强的时段,4个磁化率低值段则代表了4次夏季风减弱的时期。     

南京下蜀黄土沉积时代的研究

本文通过南京附近下蜀黄土中古生物化石鉴定、孢粉分析、古地磁极性事件测定及热释光年龄样品的测试等综合分析,认为下蜀黄土形成于中更新世晚期。并提出南京附近的下蜀黄土可与西北洛川黄土对比,大致与洛川黄土剖面中的S_1-S_4段相当。与深海V_(28)-239孔氧同位素对比,下蜀黄土剖面中的上古土壤层与氧同位素5相当;中、下古土壤与氧同位素7相当;底部古土壤与氧同位素9相当。     

用海岸线分形计算方法对气候变化复杂性的初步研究——以渭南黄土剖面碳酸盐质量分数为例

许多气候环境变化曲线像自然界的曲线一样存在复杂的变化。尝试用计算海岸线分形维数的方法分析了渭南黄土剖面碳酸盐质量分数变化轨迹的分形特征,发现其中也存在分形维数,这种分数维也可以用来表示碳酸盐质量分数变化的复杂性。渭南黄土剖面碳酸盐质量分数变化轨迹的分形存在两段性,而且在黄土和古土壤中也存在差异     

罗马尼亚第四纪黄土沉积的岩石磁学特征及成土模式探讨

欧洲罗马尼亚发育着典型的第四纪风积黄土-古土壤地层,通过对Mircea Voda剖面黄土-古土壤样品进行磁化率、频率磁化率、非磁滞剩余磁化强度、等温剩磁、热磁曲线和磁滞回线等岩石磁学参数测试分析,发现罗马尼亚Mircea Voda黄土-古土壤序列磁化率曲线形态与中国黄土高原中部西峰黄土极为相似;而且所含磁性矿物种类也很相似,主要以亚铁磁性矿物(磁铁矿和磁赤铁矿)为主,也含有反铁磁性矿物(赤铁矿和针铁矿).罗马尼亚Mircea Voda黄土与中国西峰黄土有相似的成土模式,成土过程都是在干旱氧化环境中进行,磁化率与成土作用基本成正相关关系.磁化率在成土弱的黄土层中获低值,在成土强的古土壤层中获高值,反映冰期、间冰期旋回在全球范围内对气候影响的一致性.成±过程粒度小的超顺磁(SP)和单畴(SD)亚铁磁性矿物相对含量的增加是罗马尼亚Mircea Voda剖面古土壤磁化率增强的主要原因.罗马尼亚Mircea Voda黄土的磁化率数值整体低于中国西峰黄土的值,物源的差异以及罗马尼亚气候的水热不同期使得古土壤发育弱于中国黄土,以及地下水对剖面底部土壤层的淋溶作用,可能是造成Mircea Voda黄土磁化率低于西峰黄土的原因.     

不同母质发育的东北黑土的粘粒矿物组成研究

东北黑土的成土母质主要是第四纪沉积物,在对红土母质和黄土母质上发育的两种东北黑土剖面土壤进行小于2μm粘粒的化学组成和XRD衍射分析基础上,研究这两种母质上发育的东北黑土的粘粒矿物组成。结果表明红土母质上发育的东北黑土风化脱硅作用较强,以1—1型或2—1型粘粒矿物为主,主要含有伊利石、蛭石、高岭石,上层土壤粘粒中含有少量绿泥石,母质层含有大量的蒙脱石,不含有绿泥石。在成土过程中,伊利石大量存在,少量绿泥石逐渐形成,蒙脱石向蛭石转化;黄土母质上发育的东北黑土以2—1型粘粒矿物为主,主要含有伊利石、蛭石、高岭石、少量的绿泥石,母质层粘粒中含有长石,经过脱硅作用逐渐消失,有些土壤的母质层粘粒中也含有蒙脱石,粘粒矿物分布相对均匀,矿物间的转化和演化相对简单。     

黄土中的碳酸盐矿物特征与化学风化

从中国黄土沉积中提取古环境演化信息已取得重大进展,然而,如何有效区分黄土中原生和次生碳酸盐,进而用于追踪粉尘的来源和揭示风化成壤的强度,仍有很大困难。为了辨别黄土中不同成因的碳酸盐矿物,本文从黄土高原西部靖远和古浪剖面中选取2个典型古土壤和黄土样品(S_0和L_1),分为5个粒级(4μm,4~8μm,8~16μm,16~32μm和32~63μm),进行了热重分析(TGA)和X射线衍射测试(XRD)。结果表明:1)黄土中的碳酸盐主要由方解石和白云石组成,原生方解石和白云石在黄土中的含量比古土壤中含量高,并偏富集于粗颗粒组分;2)次生方解石在古土壤中的含量比黄土中高,并显著富集于细颗粒组分。在黄土和古土壤全样和分粒级样品中,TGA和XRD方法分别测出的Carb-B/Carb-A和(方解石+白云石)/方解石比值变化一致,有望成为反映黄土风化成壤强度的新代用指标。     

西峰、洛川黄土碳酸盐根茎体碳同位素分布特征及古环境意义探讨

以往对于土壤碳酸盐根茎体(CR)的形态和碳同位素分析表明其具有纯的生物成因源的特征,被用于指示不同大陆的高分辨率气候变化.为此,本研究选取了位于黄土高原中部的西峰和洛川黄土-古土壤序列,分别采集65个和22个样品.通过湿筛法(80目)分离后,在显微镜下通过细针挑选出根茎体样品进行碳同位素(δ13CCR)的分析,并将结果与总有机质碳同位素(δ13CTOC)、总无机碳酸盐碳同位素(δ13CTIC)、总有机碳含量(TOC％)和磁化率(MS)等多指标进行对比分析.结果表明:西峰剖面的土壤碳酸盐根茎体δ13CCR值的变化范围为-8.6‰～-3.7‰,δ13CTOC值的变化范围为-23.68‰-19.47‰,δ13CTIC值的变化范围为-8.65‰～-4.95‰;洛川剖面的土壤δ13CCR值的变化范围为-8.30‰-3.58‰,δ13CTOC值的变化范围为-23.28‰～-18.72‰,δ13CTIC值的变化范围为-8.50‰ ～-3.78‰;两个剖面末次冰期以来的δ13CCR均没有完全响应MS,TOC和δ13CTOC的变化趋势,表现为在So呈现相反的变化趋势,在L1呈现相似的变化趋势;而与δ13CTIC值在冰期-间冰期尺度上呈现一致的变化趋势和幅度.该结果表明西峰、洛川剖面碳酸盐根茎体碳同位素类似于总无机碳酸盐碳同位素,其影响因素可能较为复杂(如碳酸盐的淋溶迁移、植被的影响、原生碳酸盐等复杂因素的影响),特别是淋滤深度的不确定性.因此,在独立使用黄土碳酸盐根茎体δ13CCR值来重建该地区的古植被(C4/C3)变化信息时要慎重.