衡阳盆地红土剖面的磁化率、Rb/Sr值及其古气候指示意义

通过对衡阳市区高兴红土剖面元素含量分析、磁化率分析和ESR年代测定,探讨该剖面的低频磁化率值（χ_lf）、Rb/Sr值、化学蚀变指数（CIA）、退碱系数（Bc）和化学淋溶系数（BA）等的分布特征及其古气候意义。研究表明：① 样品Rb/Sr值与化学风化参数值有显著的相关性,磁化率值与化学风化参数值有很好的相关性,Rb/Sr比值和磁化率值一同可以作为红土沉积古环境变化的替代性指标,极好地记录了衡阳盆地更新世以来古气候的变化,大致可以划分为3个阶段：2.23~1.323 Ma B.P.期间,Rb/Sr值和磁化率值为相对高值区,气候特征为温暖湿润;1.323~0.76 Ma B.P.期间,Rb/Sr值、低频磁化率值和CIA值呈现最高值区,气候为本区最温暖湿润阶段;0.763 Ma B.P. 以来,Rb/Sr值、磁化率值和CIA值为最低值区域,气候特征为温暖干燥。② Rb/Sr值、低频磁化率值、CIA值曲线从剖面底部往上呈现出先波动递增后快速递减的变化趋势,反映了衡阳盆地早更新世以来,气候整体上是由暖湿向温干的方向发展。     

内蒙古嘎顺诺尔湖泊沉积物磁化率与粒度的古环境意义

湖泊沉积物磁化率和粒度已被广泛地应用于古环境和古气候研究,但在不同地区两者的关系不同,一般与磁性矿物来源、种类和赋存粒级有关。查明磁性矿物来源和赋存状态是利用粒度和磁化率恢复古环境的重要基础。通过测定干旱区嘎顺诺尔GXN剖面湖泊沉积物的磁化率与粒度及两者的相关关系,结合代表性样品的岩石磁学特征,揭示此类地区湖泊沉积物磁性矿物来源和赋存状态,探讨它们在干旱区湖泊沉积物中所反映的环境变化信息。结果显示,剖面下部（200~105 cm）和上部（36~0 cm）沉积物磁化率与粗砂含量呈正相关,中部（105~36 cm）与粉砂含量呈正相关,表明磁性矿物主要富集于粗颗粒和较粗颗粒组分中。剖面下部和中部沉积物以顺磁性矿物为主,含少量亚铁磁性矿物（如磁铁矿+磁赤铁矿）,含少量顺磁性矿物;剖面上部沉积物以亚铁磁性矿物为主（如磁赤铁矿+磁铁矿）,含少量顺磁性矿物。根据嘎顺诺尔晚全新世湖泊沉积物剖面的岩性、磁化率和粒度组合特征,可将其划分为河漫滩相沉积（200~105 cm）、浅湖相沉积（105~36 cm）和滨浅湖相沉积（36~0 cm）3个阶段。该湖粒度组分中<4 μm和4~64 μm颗粒主要反映了湖泊水动力的变化,受碎屑物来源和水动力条件的控制;而河漫滩相中>64 μm粗颗粒组分的峰值是风力作用的结果。河漫滩相及滨浅湖相的磁化率高值则指示了湖面较低,水动力较强,有较多的磁性矿物随粗颗粒入湖;浅湖相的磁化率低值则指示该时期湖面较高,水动力较弱,磁性矿物随入湖粗颗粒含量的减少而降低。     

内蒙古黄旗海湖泊沉积物磁化率特征及其环境意义

黄旗海H3剖面是14C测年8.0~2.0 ka BP高湖面时的粉砂质湖相沉积。对H3剖面的全样、77~20 um、20 um三个粒级的磁化率和Ti、Zr元素含量进行了测试,研究结果表明:作为气候环境代用指标,磁化率和Ti、Zr元素含量在20μm粒级样品中具有相同的指示意义。因此,在利用磁化率和地球化学元素作为气候环境代用指标时应当将样品分成不同粒级测试其含量变化,并从中寻找能够反映气候环境变化的真实信息。磁化率参数可以作为反映环境变化的代用指标,两者间有很好的相关关系,湖泊沉积中,高(低)磁化率指示干燥(湿润)的气候,较低(高)的湖面。黄旗海由磁化率反映的事件可以与北大西洋全新世突发气候事件对比,也可以和若尔盖高原泥炭记录的全新世气候事件对比,可能反映了内蒙古高原中南部、青藏高原和北大西洋地区气候变化的内在联系。     

渭河上游地区樊家城黄土-古土壤剖面Rb、Sr、Ba存留特征及意义

选择渭河上游樊家城全新世黄土-古土壤剖面为研究对象，对该剖面元素Rb、Sr、Ba含量和磁化率、粒度、CaCO₃进行了测定。结果表明：Rb、Sr、Ba含量及Rb/Sr、Ba/Sr比值与磁化率、粒度、CaCO₃含量显著相关，能够指示渭河上游地区全新世的气候变化。剖面中古土壤层的磁化率、黏粒、Rb/Sr、Ba/Sr以及元素Rb、Ba含量高于黄土层，CaCO₃、Sr含量小于黄土层，指示渭河上游地区古土壤层（S₀）形成时期主要受夏季风影响，气候温暖湿润，淋溶作用强，风化成壤作用强；而黄土层形成时期主要受冬季风影响，气候相对冷干，淋溶作用弱，风化成壤作用弱。在全新世中期，古土壤层S₀¹与S₀²之间的黄土夹层，反映了渭河上游地区在全新世大暖期的6 000~5 000 a BP期间气候显著恶化。     

天堂寨泥炭地层的磁化率、Rb/Sr值及其反映的古气候意义

天堂寨泥炭地层记录了大别山北亚热带地区全新世中晚期以来气候变化。通过对地层剖面磁化率、Rb/Sr值测定和分析,结合¹⁴C测年,结果表明:大别山北亚热带地区中晚期以来气候变化可划分5个阶段:(1)5 700~5 050 cal.a B.P.,气候暖湿为主;(2)5 050~4 300 cal.a B.P.,以暖干为主,期间气候波动剧烈,气温出现过短暂而急剧的下降;(3)4 300~2 500 cal.a B.P.,气候总体上处于相对冷湿状态,波动不大;(4)2 500~1 400cal.a B.P.,气温有所回升;(5)1 400 cal.a B.P.至今,气候冷干;至现代,气候又有所回升。磁化率和Rb/Sr比值可作为泥炭恢复古气候古环境的代用指标,但与黄土剖面中所指示的环境意义正好相反,即低磁化率和Rb/Sr比值指示气候湿热,高磁化率和Rb/Sr比值指示气候干冷。     

岱海湖泊沉积物频率磁化率对历史时期环境变化的反映*

在探讨封闭湖泊沉积物频率磁化率的环境意义的基础上,根据岱海DH₃₂孔湖泊沉积物磁化率的测量结果,结合粒度、孢粉、历史资料和硅藻分析结果,对岱海历史时期的环境变化进行了探讨。研究认为:历史时期内陆封闭湖泊沉积物频率磁化率高值段指示气候偏湿阶段;低值段指示气候干旱阶段;DH₃₂孔湖泊沉积物频率磁化率反映的近300年来岱海气候变化可划分七个阶段,并与粒度、孢粉、硅藻和历史资料的分析结果基本一致。湖泊沉积物频率磁化率是恢复历史时期环境变化的重要环境指标之一。     

巴丹吉林沙漠东南缘末次冰期沉积物地球化学特征及气候指示意义

沙漠古气候重建对于了解区域古气候演变具有重要意义。通过以巴丹吉林沙漠东南缘巴润宝日陶勒盖(BRBG)剖面为研究对象,进行全样地球化学、分组分分粒级元素地球化学及Sr同位素分析,重建该地区末次冰期期间(66.8~41.0 ka)的气候演化模式。研究表明:66.8~41.0 ka呈现残留组分高Sr/Ca值、酸溶组分及残留组分低Ba含量特征,指示化学风化增强及湖泊补给量增加,反映暖湿气候特征。微量元素变化特征指示沉积物细粒组分中的微量元素指标对气候的敏感度高于粗粒组分。Sr同位素结果显示酸溶组分中87Sr/86Sr值在66.8 ka附近达到最大值,可能与湖水盐度升高相关。此外,几乎所有指标均指示在41.0 ka前后存在一次气候突变事件,研究认为巴丹吉林沙漠东南缘41.0 ka前后从暖湿突变为干冷气候可能是该时期的西伯利亚高压系统增强所致。     

青藏高原东缘山地古冰川沉积物磁化率特点及其影响因素分析

湖泊、黄土与古土壤、深海沉积物等连续沉积体的磁化率变化作为环境变化的替代性指标被广泛应用,然而对于非连续、能够反映特定时段气候变化的沉积体,如冰川沉积物的磁化率却较少涉及.本文通过对青藏高原东缘8 个典型冰川发育山地冰碛物磁化率进行研究,并与黄土、湖泊、深海沉积物以及不同区域的表土磁化率进行对比,采用质量磁化率和频率磁化率探讨冰碛物的磁化率特点及其影响因素.结果表明：青藏高原东缘山地的冰碛物质量磁化率呈宽幅波动,介于(3.01~1808.80)×10^-8 m³·kg^-1,平均值147.84×10^-8 m³·kg^-1;频率磁化率值较低、且波动幅度小,介于0~6.89%,平均值为1.37%.不同时空条件下冰碛物的磁化率特点不同,即不同地点同一冰期磁化率的差异显著;同一地点不同冰期冰碛物的磁化率变化不明显.影响冰碛物磁化率的主导因素是母岩的岩性条件,气候因素起次要作用.     

哈萨克斯坦巴尔喀什湖沉积物粒度特征及其对区域环境变化的响应

湖泊沉积物中的粒度参数记载了丰富的流域环境变化信息,可为无器测资料地区重建古环境变化序列提供可靠的途径。通过对巴尔喀什湖岩芯沉积物中粒度、磁化率等环境代用指标的分析,结合放射性137Cs定年以及流域气候、湖泊水位等器测记录数据,研究了巴尔喀什湖沉积物中粒度变化特征及其环境指示意义。结果表明:巴尔喀什湖沉积物中黏土质(4μm)组分平均含量为20.32%,细粉砂质(4～16μm)为40.13%,中粉砂质(16～32μm)为22.86%,粗粉砂质(32～64μm)为10.55%,砂质(64μm)为6.13%。通过粒径标准-偏差法提取了沉积物中环境细颗粒敏感组分(F1,6.61～10.00μm)和粗颗粒敏感组分(F2,45.71～69.18μm)。研究表明在人类活动影响不断加强的背景下,粒度敏感组分的含量变化不能敏感的反映湖泊水位、入湖径流乃至区域气候的变化,而与沉积物中磁化率所反映的人类活动强度变化存在较为显著的相关关系(r=0.870,P0.01),这可能与人类活动增强导致的流域内富含磁性物质的细颗粒碎屑物质被搬运入湖有关,湖泊沉积物中磁化率升高的同时,湖泊沉积物中细颗粒物质增加。研究结果可为长时间尺度下古环境重建研究提供重要参考依据,同时也对揭示流域人类活动对湖泊环境的影响具有一定的科学意义。     

新疆孔雀河北岸72～51 ka BP湖相沉积物元素地球化学特征分析

通过对新疆孔雀河北岸LX02剖面湖相沉积物开展光释光和地球化学测试分析,重建了研究区72~51 ka BP的气候变化过程。72.4~66.8 ka BP期间,Al、K、Ti、Fe、Ca、Mg元素含量和烧失量低,Fe/Mn、Rb/Sr、(Fe+A1+Mn)/(K~+Ca+Mg)、CIA、C值低,而Sa、Saf值高,指示该时段为冷干气候环境;66.8~56.1 ka BP期间,Al、K、Ti、Fe、Ca、Mg元素含量和烧失量均增加,Fe/Mn、Rb/Sr、(Fe+A1+Mn)/(K~+Ca+Mg)、CIA、C值明显增加,而Sa、Saf值明显降低,指示该时段为暖湿气候环境;56.1~51.0 ka BP期间,Al、K、Ti、Fe、Mg元素含量和烧失量均减少,Fe/Mn、Rb/Sr、(Fe+A1+Mn)/(K~+Ca+Mg)、CIA、C值略有降低,而Sa、Saf值明显增加,指示该时段为较冷干气候环境。这与粘土矿物特征所反映的古气候特征及其变化一致,亦与柴达木盆地东部介形类丰度特征研究、柴达木盆地东部古湖泊高湖面光释光年代学研究、北京平原区有机碳同位素研究等结果吻合较好。研究表明塔里木盆地东部晚更新世气候仍以暖湿-冷干气候变化模式为主,但这一气候变化规律的内部驱动机制还有待进一步深入研究。     

内蒙古黄旗海不同粒级湖泊沉积物Rb、Sr组成与环境变化

Based on the geochemical elements Rb and Sr in sediments with three different grain size fractions from profile H3 on the northern lacustrine bottomland 13 m above the Huangqihai Lake surface in 1986,the paper investigates the record of palaeolake stand state, sedimentary environmental evolution,and winter monsoon change.First,these samples are separated into three different grain size fractions,i.e.,total sediments,77-20μm and〈20μm. Second,the chemical elements-Rb and Sr-of the grain size separation were tested and analyzed systematically in this paper.Then the elements compositions of these samples are measured using VP-320 mode fluorescence spectrum instrument,respectively.The magnetic susceptibility of these samples is measured using Kappabridge KLY-3 mode instrument made in Czech AGICO Company.The results showed the elements and the ratios varied regularly with the grain size.But the ratio of Rb/Sr in the sediments〈20μm correlates positively with the magnetic susceptibility of these samples.Therefore,the ratio of Rb/Sr in the fraction〈20 μm from the lake sediments reflected the strengthening of the weathering in the deposition sites.It is a good indicator of the summer monsoon-induced weathering and pedogenesis fluctuations and can be used to reconstruct the conditions of the paleoclimate and paleoenvironment.     

Environmental change inferred from Rb and Sr of lacustrine sediments in Huangqihai Lake, Inner Mongolia

Based on the geochemical elements Rb and Sr in sediments with three different grain size fractions from profile H3 on the northern lacustrine bottomland 13 m above the Huangqihai Lake surface in 1986, the paper investigates the record of palaeolake stand state, sedimentary environmental evolution, and winter monsoon change. First, these samples are separated into three different grain size fractions, i.e., total sediments, 77–20 μm and <20 μm. Second, the chemical elements—Rb and Sr—of the grain size separation were tested and analyzed systematically in this paper. Then the elements compositions of these samples are measured using VP-320 mode fluorescence spectrum instrument, respectively. The magnetic susceptibility of these samples is measured using Kappabridge KLY-3 mode instrument made in Czech AGICO Company. The results showed the elements and the ratios varied regularly with the grain size. But the ratio of Rb/Sr in the sediments <20 μm correlates positively with the magnetic susceptibility of these samples. Therefore, the ratio of Rb/Sr in the fraction <20 μm from the lake sediments reflected the strengthening of the weathering in the deposition sites. It is a good indicator of the summer monsoon-induced weathering and pedogenesis fluctuations and can be used to reconstruct the conditions of the paleoclimate and paleoen-vironment.     

山西公海湖泊沉积物记录的大气粉尘现代过程

湖泊粉尘记录是研究区域大气粉尘演化历史的重要载体,而现代过程研究是定量提取湖泊沉积物中粉尘信号的重要基础。对山西公海湖泊沉积岩芯样品及周边不同类型的表土样品开展了粒度分析,并对岩芯样品进行粒度组分的定量分离。结果表明：全新世湖泊岩芯样品以黏粒（<2 μm）、细粉砂（2～19 μm）和粗粉砂（19～78 μm）为主,粗粉砂组分的粒度特征与湖泊沉积物中的石英颗粒、黄土样品中的粗粒组分及现代大气降尘的粒度特征相似,石英颗粒的表面微形态也具有典型风成特征。因此,公海湖泊沉积物中粒径19～78 μm的粗粉砂组分可用来代表大气粉尘的变化,这与湖泊沉积物中粗粉砂组分是大气尘暴降尘主要组分的认识一致。另外,公海湖泊冰面粉尘样品的平均粒径还具有从西北向东南递减的趋势,表现出与冬季风方向一致的特征,进一步表明公海湖泊沉积物中粗粉砂组分可以代表东亚冬季风强度的变化。因此,公海湖泊岩芯中的粗粉砂组分可用来重建全新世大气粉尘变化以及可能的东亚冬季风强度演化历史。     

赣北黄茅潭湖泊沉积记录的240年以来古洪水事件

古洪水研究是近几十年来全球变化研究的一个热点,同时也是难点。本文利用赣北黄茅潭的湖泊沉积,建立了小冰期以来全球变暖背景下的区域洪水记录。采用²¹⁰Pb和¹³⁷Cs方法厘定了地层年代,基于粒度与元素地球化学指标的对比分析,揭示了器测记录(1950年)以来指标记录的特点与区域日降水超过50 mm天数的关系,认为黄茅潭HMT-01孔粒度(包括粗粉砂+砂/粘土比值、平均粒径)和Zr/Rb、Ti/Rb、Zr/Fe比值可作为洪水指标记录,共识别出1950-2010年期间记载的13次洪水事件中的11次。基于这些指标记录及指标特点,共识别1769-1950年间由历史文献记录的31次洪水事件中的23次,识别率达74.2%。研究表明：①湖泊沉积中Zr/Rb、Ti/Rb、Zr/Fe比值和粒度参数(平均粒径、粗粉砂+砂/粘土)作为洪水指标,对洪水事件沉积有较好的指示作用,且Zr/Rb比值对洪水事件的检出率较高;②黄茅潭流域洪水发生频率暖期高于冷期;③年代际尺度上,1820s-1840s,1860s-1870s为19世纪冷期黄茅潭洪水高频期,这两个阶段对应东亚夏季风偏强,长江中下游地区降雨较多;20世纪赣北黄茅潭洪水基本随1920s-1940s,1980s-1990s两个变暖阶段而高频出现,与长江中下游大洪水演变特点基本一致。研究结果为利用湖泊沉积记录反演过去的洪水变化,延长洪水序列、认识洪水规律提供了一定的科学依据。     

柳夼剖面末次冰期层段Rb/Sr的不稳定变化及其揭示的气候特征

位于山东半岛北部成山头附近的末次冰期地层,被称为“柳夼红层”。在野外调查的基础上,选择柳夼剖面进行工作,其末次冰期地层主要由沙丘砂与古土壤或湖积层叠覆堆积组成,地质时代为13.1―78.9 ka BP。根据铷、锶、Rb/Sr和矿物组成的分析结果,得出结论如下：1）不稳定矿物尤其是钾长石和斜长石等分解释放出铷、锶,释放量随着风化作用加强而增加。地球化学行为的差异使铷在风化过程中被吸附而锶淋失,导致铷的质量分数在沉积相中表现为沙丘砂＜砂质古土壤＜湖积层＜粉砂质古土壤,锶则表现为沙丘砂＞湖积层＞砂质古土壤＞粉砂质古土壤。2）铷、锶和Rb/Sr在层段上呈现出明显的峰谷变化,将末次冰期的气候波动特征呈现为LKS4、LKS2的寒冷期和LKS3的温暖期,LKS3又可划分为LKS3b的寒冷期和LKS3c、LKS3a的温暖期,体现了万年尺度的气候波动特征。这些暖阶段同步于中国季风区葫芦洞石笋记录的夏季风强盛期和65°N 7月份天文辐射总量的高峰,冷阶段对应于夏季风减弱期和天文辐射总量低谷,表明柳夼剖面末次冰期的气候变化是太阳辐射量和东亚夏季风格局共同影响下的结果。     

黄旗海沉积岩芯烧失量变化曲线:冰后期环境演变的有效代用指标

重建黄旗海水位、水化学和湖泊生物学变化历史可为研究我国夏季风边缘区冰后期气候变化提供重要环境记录。对该湖中央HQH4岩芯研究结果显示,末次冰期晚期沉积物中湖泊自生有机质烧失量和自生碳酸盐烧失量的平均值分别仅为全新世沉积物的1/13和1/5,造成这种结果的主导因素是夏季气温在全新世初显著升高和黄旗海从此进入稳定的湖泊环境。晚全新世自生碳酸盐烧失量平均值比早、中全新世低14%,其最大值也明显低于早、中全新世,这种情况很可能是因为晚全新世夏季温度略低于早、中全新世所致。自生有机质和碳酸盐烧失量是快速、经济地获取闭流型半咸水湖泊冰后期环境变化的有效代用指标。     

晚第四纪中国北方沙地风沙沉积的Zr/Rb比值特征及意义

Zr/Rb比值因不受后期成壤作用影响,在黄土高原黄土堆积中可作为较好的冬季风气候替代性指标。与黄土沉积相比,中国北方沙地的气候变化研究相对较弱,能够敏感反映沙地气候变化的替代性指标仍处于探索阶段。本文选取东亚季风控制区的毛乌素沙地、浑善达克沙地和科尔沁沙地11个典型的风成沉积序列,对Zr/Rb比值及其意义进行了研究。通过全岩样品Zr、Rb元素含量、Zr/Rb比值与平均粒径和>63 μm的粗颗粒百分含量对比分析,发现在毛乌素沙地,Zr/Rb比值与粗颗粒百分含量和平均粒径成正相关关系,与黄土高原的变化趋势相似,可作为冬季风强度的替代性指标。而在浑善达克沙地和科尔沁沙地,虽然Rb含量在砂质古土壤层中随着细颗粒物质的增加而增大,与毛乌素沙地的变化相同;但是,Zr含量也表现出增加趋势,导致Zr/Rb比值变化趋势与毛乌素沙地相反。其主要原因可能是沙地所处的构造地貌单元不同,物源区存在差异。因此,Zr/Rb比值作为冬季风的替代性指标在不同沙地应用需要慎重分析。     

Basis for Paleoenvironmental Interpretation of Magnetic Properties of Sediment from Upper Klamath Lake (Oregon): Effects of Weathering and Mineralogical Sorting

Studies of magnetic properties enable reconstruction of environmental conditions that affected magnetic minerals incorporated in sediments from Upper Klamath Lake. Analyses of stream sediment samples from throughout the catchment of Upper Klamath Lake show that alteration of Fe-oxide minerals during subaerial chemical weathering of basic volcanic rocks has significantly changed magnetic properties of surficial deposits. Titanomagnetite, which is abundant both as phenocrysts and as microcrystals in fresh volcanic rocks, is progressively destroyed during weathering. Because fine-grained magnetite is readily altered due to large surface-to-volume ratios, weathering causes an increase in average magnetic grain size as well as reduction in the quantity of titanomagnetite both absolutely and relative to hematite. Hydrodynamic mineralogical sorting also produces differences in magnetic properties among rock and mineral grains of differing sizes. Importantly, removal of coarse silicate and Fe-oxide grains by sorting concentrated extremely fine-grained magnetite in the resulting sediment. The effects of weathering and sorting of minerals cannot be completely separated. These processes combine to produce the magnetic properties of a non-glacial lithic component of Upper Klamath Lake sediments, which is characterized by relatively low magnetite content and coarse magnetic grain size. Hydrodynamic sorting alone causes significant differences between the magnetic properties of glacial flour in lake sediments and of fresh volcanic rocks in the catchment. In comparison to source volcanic rocks, glacial flour in the lake sediment is highly enriched in extremely fine-grained magnetite.     

海鸟活动在东南极中山站区莫愁湖沉积物中的记录

本文对采自东南极拉斯曼丘陵中山站区的莫愁湖沉积物的元素、氨基酸和Sr同位素组成进行了详细的地球化学分析。结果表明莫愁湖沉积物中Zn、Cu、F、S、P、Se等六种元素具有共同的物质来源,其标型组合特征很可能揭示了莫愁湖沉积物在历史时期曾受到过企鹅等海鸟粪的影响,沉积物中酸溶相Sr同位素组成则确认了海洋源Sr的生物地球化学转移过程。酸溶相87Sr/86Sr值和研究区的新鲜海鸟粪酸溶相Sr同位素组成基本一致,都非常接近于海洋来源锶同位素组成(87Sr/86Sr=0.7092),并且沉积物中的生物元素Zn、Cu、F、S、P、Se含量和酸溶相Sr浓度具有非常高的统计相关性。酸溶相的87Sr/86Sr比值和反映湖泊中藻类等生物自然生成量的氨基酸含量表现出明显的负相关关系,进一步揭示了莫愁湖沉积物在历史时期曾受到企鹅等海鸟活动的影响。上述研究结果为更深入地研究该地区的生态、气候和环境的演变历史及其相互作用提供了有价值的参考资料。