汉江上游郧县段黄土古土壤序列风化成壤特征以及成壤环境演变

对汉江上游进行野外实地详细调查,在湖北省郧县尚家河台地前沿发现了典型的全新世黄土-古土壤沉积剖面,通过粒度、磁化率、吸湿水和烧失量分析表明,黏粒、细粉砂、磁化率、吸湿水和烧失量在古土壤层S₀出现高值,在L₁、L_t、L₀为低值;而粗粉砂、细砂粒和粗砂粒在S₀为低值,在L₁、L_t、L₀为高值。这些指标的变化说明了全新世以来的气候和成壤环境的变化特征,即在古土壤S₀形成时期,气候温暖湿润,成壤作用非常强烈;黄土堆积时期气候相对干旱,成壤作用较弱。     

甜水沟全新世黄土-古土壤序列风化程度及意义

对大荔人遗址的甜水沟剖面(TSG)全新世黄土-古土壤序列中常量元素含量、磁化率和Rb/Sr比值进行了研究和比对。结果表明:在TSG剖面发育过程中,Ca、Mg、Na表现为迁移淋失,Si、K呈现弱富集特征,Fe的迁移不明显;磁化率、钾钠比、硅铝铁率、SiO2/(MgO+CaO)(、CaO+K2O+Na2O)/Al2O3的分布随地层的变化而同步变化。上述变化指示古土壤S0形成时期,化学风化程度强烈和气候温暖湿润,黄土L0和Lt堆积时期,风化成壤作用较弱和气候相对干旱,而全新世晚期可能曾出现过一次较为暖湿的次级气候变化。     

汉江上游谷地全新世风成黄土及其成壤改造特征

对汉江上游郧县-郧西段一级阶地物质上堆积的黄土状覆盖层的剖面构型、粒度、矿物组合、元素分布、微形态及形成时代进行了研究,并与渭河谷地全新世黄土-古土壤序列对比。结果表明,这些“黄土状覆盖层”是晚更新世以来沙尘暴在区内连续堆积的结果,具有TS-L₀-S₀-L_t-L₁-AD剖面构型;这些风积物在不同时期受到了不同程度的成壤改造作用,晚更新世受到弱成壤改造→全新世中期受到强烈成壤改造→全新世晚期较弱成壤改造。汉江上游地区在晚更新世末期(11500 a BP),气候比较冷湿,沙尘暴频繁出现,形成较厚的黄土层L₁;全新世初期(11500-8500 a BP),气候从冷湿向暖湿方向转变,沙尘暴活动减弱,形成了过渡黄土层位L_t;全新世中期(8500-3000 a BP),气候达到全新世最为暖湿的阶段,沙尘暴沉积物受到强烈成壤改造而形成了古土壤S₀;全新世晚期(3000 a BP以来),气候暖湿程度降低,越过秦岭的沙尘暴又明显增强,形成了近代黄土L₀。     

淮河上游全新世风成黄土与成壤环境变化研究

在野外考察研究的基础上,在河南禹州全新世黄土-古土壤剖面系统采样,利用X-荧光光谱仪测定了常量元素的含量,并与磁化率、粘粒含量及碳酸钙含量变化曲线对比发现:常量元素氧化物(Al2O3、Fe2O3、K2O、MgO)含量随土壤地层呈现有规律变化,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;Na2O在古土壤层淋失,在黄土层相对富集。深入分析表明,淮河上游全新世黄土为风力沉积物,来源于黄河下游泛滥平原的风沙活动和沙尘暴沉积。在古土壤层和表土层形成时期,气候温暖湿润,虽然仍然有沙尘暴发生,但是成壤作用和次生粘化作用较强;在黄土层堆积时期,气候干旱寒冷,黄河下游泛滥平原植被稀疏,风沙活动和沙尘暴强烈,风化成壤作用极其微弱。这些化学成分含量与磁化率相关性很强,表明它们主要受全新世气候与成壤环境变化的控制。     

淮河上游全新世风成黄土-土壤物质来源研究

通过对淮河上游地区河南新郑全新世黄土—古土壤剖面磁化率和粒度的测量分析，揭示了淮河上游地区沙质黄土和古土壤的物质来源。该区黄土—古土壤磁化率明显低于黄土高原区，而粒度明显比黄土高原区粗，属于沙质黄土。通过两地区粒度分布的对比，揭示了它们有不同的粉尘源区，分属于不同的风成系统。淮河上游地区黄土是近源风尘沉积物，粉尘主要来源于孟津以东黄河冲积、洪积扇的松散河流沉积粉沙，实质是黄土高原水土流失的产物。黄河的频繁决口、改道、泛滥沉积为其提供了丰富的物源，其粗颗粒粉尘产生和搬运堆积的动力是东北风。淮河上游地区全新世早期粉尘是近源粗颗粒堆积，堆积速率可达18．6cm／ka，是黄土高原南部地区的2．3倍。     

关中东部全新世黄土古土壤序列常量元素地球化学特性研究

 对关中盆地东部全新世黄土-古土壤序列(YHC剖面)常量元素分析,发现:YHC剖面化学组成以SiO2、Al2O3和CaO为主,三者平均含量的总和达774.1 g·kg-1,元素含量SiO2 >Al2O3>CaO>Fe2O3>MgO>Na2O>K2OTiO2; 相对黄土L1,Ca、Na、Mg在S0中相对迁移,且Ca、Na淋溶强烈,K、Fe、Al在S0中相对轻微富集; 关中平原东部风化程度弱,处于较弱的脱Ca、Na初级风化阶段(并且可能在沉积源区就已经发生),伴有碳酸盐的淋溶。CIA等揭示的YHC剖面各层的风化顺序S0>Lt>L0>TS>L1UCC,与关中西部扶风和黄土高原中部庄浪相比,关中平原东部的风化程度居中。CIA对气候的响应灵敏,揭示出早全新世风化渐强气候变暖,中全新世风化最强气候暖湿,晚全新世以来风化程度骤然减弱气候恶化,对次一级的气候事件也有反映。     

宁夏长城塬全新世黄土-古土壤序列微形态特征及意义

利用偏光显微镜对宁夏长城塬全新世黄土-古土壤序列(CCY)的微形态特征进行了详细观察和分析。结果表明,S0层的粗颗粒形态参数（如C/F(10 μm)、面积、周长、等圆直径等）以及土壤形成物、孔隙、微垒结等微形态指标明显区别与黄土层L层,其中C/F(10 μm)值在全剖面中达到最小值,孔隙度达到最大值,残积黏土铁染程度最强烈,指示出古土壤S0层受到的风化作用较为强烈,成壤强度较强。同时,微形态变化能够与磁化率、CaCO3、粒度含量变化进行良好的对比;通过对比得出C/F(10 μm)值、孔隙度、土壤形成物存在形式也可作为指示气候变化的一个重要指标。     

淮河上游全新世黄土与成壤环境变化

Based on field surveys, soil samples were collected at the YPC site, Yuzhou City, Henan Province for analysis of contents of major and trace elements and their variations with XRF and comparison with the curves of magnetic susceptibility, pH value distribution, loss on ignition and particle-size distribution. It was concluded that the dust source of loess in the upper reaches of the Huaihe River Basin was different from that in the Loess Plateau. And the Holocene pedogenic environmental changes in the upper reaches of the Huaihe River Basin were revealed. Foundation: National Natural Science Foundation of China, No.40571154; No.40471119 Author: Li Xinyan (1978–), Ph.D, specialized in resource exploitation and environmental science.     

关中平原中西部地区全新世11 500—3 100 a BP成壤环境演变和沙尘暴活动研究

 全新世环境演变研究是过去全球变化研究的重点，也是当今全球变化研究的重点和热点。深入了解和研讨全新世成壤环境演变和沙尘暴活动对于丰富全新世环境变迁理论、认识现阶段的沙尘暴活动，促使人与自然环境协调发展都有着十分重要的意义。通过研究关中平原中西部地区全新世地层中粒度、磁化率、CaCO3和pH值四项指标，综合分析了本区全新世11 500—3 100 a BP期间的成壤环境演变及与之相关的沙尘暴活动信息。     

风化成壤对原始粉尘粒度组成的改造证据

对现代粉尘、黄土、古土壤、红粘土全样和对应石英样的粒度分析结果表明,现代粉尘和对应石英样的粒度组成最为相似,而其它经历了风化成壤改造后的全样,粒度组成发生了不同程度的变化,其中以古土壤和红粘土样尤为显著。全样和石英样品的平均粒径比值变化,反映了原始粉尘经风化成壤改造而细化的程度,可能与夏季风强度关系密切。灵台剖面L₆以来的黄土—古土壤序列的磁化率、全样和石英样平均粒径及其比值变化对比表明,在冰期-间冰期旋回时间尺度上,全样和石英样平均粒径记录的冬季风变化特征类似,但在千年时间尺度上,平均粒径比值和石英样的平均粒径变化则揭示出东亚季风具有更高频次的变率特征。     

黄土高原南部全新世古土壤的沉积序列

Optically stimulated luminescence （OSL） dating for polymlneral fine-grained loess samples, collected in Laoguantai （LGT） section on the south of the Chinese Loess Plateau, was made by application of single-aliquot regenerative-dose （SAR） protocol. A ＇Double-SAW procedure in which aliquots are subjected to both infrared （IR） and blue stimulations was used and two sets of equivalent dose （De） determinations were produced and assumed to relate predominantly to feldspathic and quartz fine grain populations respectively, The OSL ages estimated from IRSL signals are smaller than those estimated from [post-IR] OSL signals due to the anomalous fading of feldspar IR signals, based on fading experiment, The young ages of the samples near ground surface may be originated from the post-depositional disturbance by the intensifying humanity＇s cultivation since 3.0 ka BP in the Guanzhong Basin, south of the Chinese Loess Plateau. Based on OSL dating, as well as field observations and stratigraphic correlation, we determine the chronology of the LGT Ioess-paleosol sequence. In combination with climate proxy records, it is indicated that aeolian loess deposition and pedogenesis underwent polyphase changes during the Holocene, likely to have been driven by shifts in the East Asian monsoon. This suggests that aeolian loess deposition is episodic and highly variable, with contributions from non-aeolian processes such as alluvial deposition found in the area.     

Chronology of the Holocene loess-paleosol section and its deposition and pedogenesis on the south of Chinese Loess Plateau

Optically stimulated luminescence (OSL) dating for polymineral fine-grained loess samples, collected in Laoguantai (LGT) section on the south of the Chinese Loess Plateau, was made by application of single-aliquot regenerative-dose (SAR) protocol. A ‘Double-SAR’ procedure in which aliquots are subjected to both infrared (IR) and blue stimulations was used, and two sets of equivalent dose (De) determinations were produced and assumed to relate predominantly to feldspathic and quartz fine grain populations respectively. The OSL ages estimated from IRSL signals are smaller than those estimated from [post-IR] OSL signals due to the anomalous fading of feldspar IR signals, based on fading experiment. The young ages of the samples near ground surface may be originated from the post-depositional disturbance by the intensifying humanity’s cultivation since 3.0 ka BP in the Guanzhong Basin, south of the Chinese Loess Plateau. Based on OSL dating, as well as field observations and stratigraphic correlation, we determine the chronology of the LGT loess-paleosol sequence. In combination with climate proxy records, it is indicated that aeolian loess deposition and pedogenesis underwent polyphase changes during the Holocene, likely to have been driven by shifts in the East Asian monsoon. This suggests that aeolian loess deposition is episodic and highly variable, with contributions from non-aeolian processes such as alluvial deposition found in the area.     

黄河源区玛多盆地沙漠化土地粒度特征

为探讨黄河源区玛多盆地风沙沉积物分异特征,采集玛多盆地不同沙漠化程度、不同地貌部位、不同动力条件的沉积物样品进行粒度分析。结果表明：（1）玛多盆地沉积物随沙漠化程度增加,平均粒径增大,粗颗粒组分增多,分选性变好,偏度向负偏靠拢,峰态逐渐转向平坦,频率分布曲线也由双峰态转变为单峰态。（2）流动沙丘以中沙和细沙组分为主,分选性好,偏度近对称,峰度为中等尖锐。各个沙丘不同地貌部位沉积物粒度参数分异受风向改变的影响,变化规律不明显。流动沙丘沉积物相较于流动沙地沉积物的粒径更粗,分选性更好,可能是沙丘形成过程中风对沉积物颗粒的再次分选所致。（3）河流阶地剖面沉积物的主要粒级为中沙和细沙,分选中等偏差,偏度为正偏,峰尖锐,河流阶地沉积物的粒度组成与周围风成作用形成的流动沙丘（地）的粒度组成高度相似,极有可能是当地风沙活动的主要物源。     

黄河流域沙漠化空间格局与成因

黄河流域地势西高东低,自西向东有青藏高原、内蒙古高原、黄土高原和黄淮海平原4个地貌单元,总面积为79.6万km²。黄河流域是中国重要的生态屏障和重要经济带,黄河流域生态保护和高质量发展已上升为国家战略。沙漠化是中国北方干旱、半干旱以及部分半湿润地区主要的土地退化形式,沙漠化对黄河流域,尤其是流域中、上游地区的影响较大。为了全面掌握黄河流域的沙漠化土地空间分布特征,本研究以Landsat遥感影像为数据源,通过地理信息系统（GIS）技术,获得了黄河流域2010年的沙漠化土地分布数据。结果表明：黄河流域内沙漠化土地面积为128 667 km²,占流域总面积的16.2%;黄河上游的沙漠化土地面积最大,然后依次是黄河中游、黄河源区、黄河下游,沙漠化土地面积分别为89 341、21 426、17 894、7 km²,分别占全流域沙漠化土地总面积的69.4%、16.7%、13.9%、0.01%。黄河流域的沙漠化土地绝大部分分布于内蒙古,其沙漠化土地面积为91 398 km²,占全流域沙漠化土地面积的71.0%;其次是青海,沙漠化土地面积为17 432 km²,占全流域沙漠化土地面积的13.5%;陕西和宁夏的沙漠化土地面积分别占全流域沙漠化土地面积的8.3%和6.5%。黄河流域的沙漠化空间格局主要是降水量与沙源空间耦合的结果,流域92.6%（119 114 km²）的沙漠化土地分布于干旱、半干旱地区。从20世纪70年代以来,黄河流域的沙漠化总体上经历了快速发展—发展放缓—明显逆转的过程,沙漠化大幅度的变化主要受人类活动影响所致,在过去几十年间风速持续减小对沙漠化逆转的积极作用也应引起重视。     

黄河源区多年冻土空间分布变化特征数值模拟

基于IPCC第五次评估报告预估的气温变化情景,采用数值模拟的方法对黄河源区典型冻土类型开展模拟,推算过去及预测未来黄河源区冻土分布空间变化过程和发展趋势。结果表明：1972-2012年源区多年冻土只有少部分发生退化,退化的冻土面积为833 km²,季节冻土主要集中在源区东南部的热曲谷地、小野马岭以及两湖流域南部的汤岔玛地带;RCP 2.6、RCP 6.0、RCP 8.5情景下,2050年多年冻土退化为季节冻土的面积差别不大,分别为2224 km²、2347 km²、2559 km²,占源区面积的7.5%、7.9%、8.6%;勒那曲、多曲、白马曲零星出现季节冻土,野牛沟、野马滩以及鄂陵湖东部的玛多四湖所在黄河低谷大片为季节冻土;2100年多年冻土退化为季节冻土的面积分别为5636 km²、9769 km²、15548 km²,占源区面积的19%、32.9%、52.3%;星宿海、尕玛勒滩、多格茸的多年冻土发生退化,低温冻土变为高温冻土,各类年平均地温出现了不同程度的升高。到2100年,RCP 2.6情景下源区多年冻土全部退化为季节冻土主要发生在目前年平均地温高于-0.15 oC的区域,而-0.15~-0.44 oC的区域部分发生退化;RCP 6.0、RCP 8.5情景下目前年平均地温分别为高于-0.21 oC以及-0.38o C的区域多年冻土全部发生退化,而-0.21~-0.69 oC以及-0.38~-0.88 oC的区域部分发生退化。     

中晚全新世以来玛曲高原的化学风化过程演变

在对玛曲高原东南部具有代表性的黄土-古土壤-风成砂沉积剖面进行常量、微量元素及地球化学风化参数分析的基础上,结合¹⁴C测年结果,探讨了中晚全新世以来玛曲高原的化学风化过程。结果表明:(1)不同地化学元素在剖面中的化学活性表现出明显的差异性,常量元素Ca、Si、Na以强烈迁移淋失为主,Fe、Mg则表现为明显富集;元素活动性及迁移顺序为Ca >Si >Na >Al >K >Fe >Mg;常量元素的迁移特征表明玛曲高原处于脱Ca、Na的初期化学风化阶段;微量元素除Sr迁移淋失显著外,Cu、Mn、Zn均呈现出强富集特征。(2)根据典型地化学元素记录的冷干-凉润-凉干-温湿的气候变化过程,结合化学风化指标将玛曲高原中晚全新世以来的化学风化过程划分为3.8 ka BP以前的风化较弱期、3.8~3.5 ka BP风化较强期、3.5~1.6 ka BP风化减弱期和1.6 ka BP以来的风化增强期4个阶段。     

渭河流域东部全新世环境演变与古文化发展的关系研究

 在对渭河流域东部全新世黄土剖面磁化率、粒度、Rb/Sr、CaCO3等气候指标测定分析的基础上,结合已测定的光释光（OSL）年龄和古文化研究的最新成果,探讨了该区环境演变与人类古文化演进的历史及其相互关系。研究发现,在9.34~6.77 ka BP全新世最适宜的气候条件下,在7.80~7.30 ka BP出现了老官台文化,之后发育了仰韶早期文化;在全新世中期6.77~5.48 ka BP干冷气候初期出现了仰韶文化最繁荣的庙底沟类型文化;中后期随资源环境的持续恶化,该区出现了仰韶文化衰落的西王村类型文化;在全新世中晚期的5.48~3.12 ka BP气候再次发生好转推动了该区龙山文化的发展;4.60~3.76 ka BP期间频繁发生的洪水事件可能进一步强化了人地关系,并进而推动了该区文化进入夏商人类文明时期;3.12 ka BP以来趋于干冷的气候在推动该区人类文明进一步发展的同时,人类活动对环境影响的强度和范围也日益加大。渭河流域古文化得以延续发展至今,一方面说明气候环境的变化并未超越先民适应能力的范围,另一方面也说明渭河流域具有先民维持生存和发展的优越资源环境条件。     

陕西省丹凤县茶房村黄土古土壤剖面风化程度及对气候变化的响应

对陕西丹凤县茶房村黄土剖面的地层学、沉积学特征以及常量元素、磁化率、粒度等进行了研究。结果表明：茶房村剖面具有表土（MS）→全新世黄土（L₀）→古土壤（S₀）→过渡黄土（L_t）→马兰黄土（L₁）的地层序列;化学风化过程中元素Ca、Na、Mg、K和Si表现为迁移特征,Fe则相对富集,呈现Na>Si>Mg>K>Ca>Al>Fe的迁移序列;剖面总体风化程度处于初等向中等过渡的阶段,不同地层的风化强弱顺序为S₀>L_t>L₁>L₀。化学风化强度的变化表明该区自晚更新世以来气候经历了气候干冷→气候回暖→温暖湿润→气候转凉的变化过程。     

青海湖湖东沙地河湖-风成沉积记录的中晚全新世以来环境变化

青海湖盆地因其独特的地理位置和气候环境,对气候变化响应敏感,是研究环境变化重要的场所。本研究在青海湖湖东沙地获取两个剖面,采用AMS¹⁴C测年,结合岩性、粒径组分和常量元素氧化物及其比值等多指标分析方法,重建了湖东沙地8.4 ka BP以来的环境演变过程。结果表明：除少量沉积物处于中等化学风化阶段外,大部分沉积物处于物理风化和初级化学风化阶段,说明自8.4 ka BP以来研究区气候环境总体上相对寒冷干燥。在千年尺度上,研究区不同时间段的气候环境存在较大的差异。8.4—4.2 ka BP气候相对温暖湿润;其中,8.4—6.2 ka BP河湖相和风成相沉积互层,表明存在明显的百年尺度气候波动;6.2—4.2 ka BP化学风化和淋溶作用较强,表明季风降水较多,径流较强,发育了较为稳定的湖泊沉积环境。4.2 ka BP以来湖泊消失,化学风化和淋溶作用减弱,沉积物从砾石转变为砂质黄土,显示气候较为冷干且波动较大。对比分析表明,中晚全新世以来青海湖湖东沙地的气候变化特征与东亚季风边缘区其他区域基本一致,并主导了区域沉积环境的演变过程。