杭嘉湖平原ZK3钻孔沉积物粒度端元分析及其气候-海平面响应

杭嘉湖平原位于海陆交互的长江三角洲地区,极易受到海平面升降和极端气候事件的影响,对全球环境变化十分敏感。应用非参数化粒度端元分析模型提取杭嘉湖平原ZK3岩芯沉积物的端元组分,分析其物质来源;并结合植物藻类和磁化率指标全面揭示各端元组分对区域全新世气候-海平面变化响应。结果表明:(1)EM1(16.4 μm)主要为洪泛沉积物,EM2(35.3 μm)主要为湖相沉积物,EM3(58.9 μm)则为海相沉积物;(2)杭嘉湖平原8000 a BP以来的气候-海平面变化大致可分为四个阶段:约8000—6200 a BP,受东亚夏季风影响,气候温暖湿润,海平面上升并趋于稳定,区域内同时受到海洋和陆源输入影响,发育海陆过渡相沉积;约6200—4800 a BP,气候趋于干凉化,陆地面积扩大,沉积环境转变为河流为主的洪泛沉积;至4800—3100 a BP,气候回暖,海平面略有回升,发育为湖相沉积;3100—140 a BP,气候趋冷干化,海平面下降,广泛发育为泛滥平原沉积环境。

百年来海州湾沉积物中黑碳分布特征及环境意义

沉积物中黑碳记录了百年来区域生物质燃烧特征变化。本文以海州湾入海潮滩采集的岩芯沉积物样品为研究对象,采用热光反射法(TOR)分别对沉积物黑碳、焦炭和烟炱进行测定,分析探讨海州湾近百年来生物质燃烧演变过程。利用相关性分析、主成分分析和特征比值法分析黑碳含量的历史变化和可能来源,试图揭示该区域百年来能源结构的转变过程。结果表明,近百年来沉积物黑碳、焦炭、烟炱质量分数垂直变化幅度较大,分别在0.507~1.281 mg·g^(-1),0.395~1.080 mg·g^(–1),0.112~0.389 mg·g^(-1)范围内变化。其中,黑碳质量分数高值出现在20世纪80年代中后期(0.873~1.029 mg·g^(-1)),而低值出现在20世纪20年代到20世纪中叶期间(0.675~0.751 mg·g^(-1))。不同区域黑碳分布比较发现,我国东部边缘海地区比青藏高原和瑞典湖泊高出10倍,但发达国家黑碳通量峰值出现时间早,反映了黑碳沉积与区域工业化水平和人类活动相关性显著。黑碳特征比值法(char/soot)的源解析结果表明,黑碳的来源中化石燃料燃烧占48.8%,是生物质燃烧的4.2倍。根据相关性分析、主成分分析和char/soot比值结果分析,黑碳在1950年以前主要来源是生物质燃烧,在1950年以来煤炭燃烧、工业源、交通源比重增加,主要和区域人口、工业总产值、能源消费等因素有关,人类活动占据主导。研究结果为进一步理解该区域黑碳污染状况及制定未来海州湾地区的生态环境管理政策提供参考。

长沙铜官窑遗址剖面地球化学元素特征与物源变化

使用HR-ICPMS对长沙铜官窑遗址石渚坪(SZP)剖面的地球化学元素进行测定,分析了遗址剖面地球化学含量变化特征,揭示其沉积环境演变及其物源变化。结果表明,元素的含量变化特征显著,元素Ti、Cr、Co、V、Ni等在80~230 cm逐渐升高出现峰值,230~310 cm逐渐降低至谷值。Pb、Zr、Mn等分布趋势与其相反。其中,Ti含量最高,平均值达5 405.8μg/g;最低的是Mo,平均值为0.9μg/g。含量均值由大到小为:Ti>Mn>Ba>Zr>Rb>Zn>Li>Cr>V>Pb>Sr>Cu>Y>Ni>Th>Cs>Co>Sc>Sn>Hf>U>Be>Mo。SZP剖面记录了一个近1 300年来的沉积环境变化过程:风尘堆积—石渚湖形成—河漫滩沉积—石渚湖再次形成—石渚坪。物质来源也发生相应变化:310 cm以下来源为末次冰期风尘堆积;310~230 cm(年代为1 288~1 094 a B.P.)地层中含大量瓷片,物源主要是铜官窑瓷器煅烧过程中金属矿物开采及冶炼产生的废料;230~80 cm(年代为1 094~380 a B.P.),下层物源是湘江输入的泥沙,主要是上游的石灰岩沉积,上层是中下游地区砂岩的风化侵蚀和水流搬运沉积;80 cm以上(年代为380 a B.P.以来)与人类活动有关,主要为人工垫土和坡地周边风化侵蚀堆积。

湖南七星墩遗址中红烧土建筑材料的科学分析

新石器时代中期,中国先民将制陶技术运用于房屋建筑中,发展了一系列强度与耐水性能显著提升的烧土建筑材料,极大地改善了居住环境。长江中下游地区新石器时代房屋建筑发展脉络清晰,广泛利用红烧土材料。采用XRD法、XRF法、磁化率法和色度法从物相组成、元素成分、磁化率、色度等方面对湖南七星墩遗址出土的不同文化时期的烧土样品进行综合分析。结果表明,6件红烧土样品应均为就地取土,并在泥料中加入了稻壳和稻草等植物残骸作为羼和料,经人工烘烤而成的建筑材料,等效烧成温度区间为550~700℃。研究结果可丰富史前建筑史的研究,磁化率测温法为未烧制黏土考古材料的烧成温度研究提供了一种科学有效的方法,进一步可尝试应用于早期陶器(尤其低温陶器)的烧成温度研究。

海南岛三亚湾海滩研究

海南岛三亚湾及其周边海滩可分为两种主要类型:一类是岩礁海岸海滩,发育于基岩和珊瑚礁岛波影区或珊瑚礁平台后侧,多为背叠式砂砾滩,滩窄、坡陡,具有数道陡坎,在岛礁背风侧常发育不同阶段的连岛坝,如白排人工岛西南端海滩、鹿回头湾大洲后侧及对岸的海滩、鹿回头湾和小东海海滩;另一类是沙坝海岸海滩,发育于向外海敞开的大沙坝的向海侧,海湾内砂质沉积物丰富,形成滩脊式或背叠式砂质滩,滩面宽坦,物质较细,如三亚湾和大东海海滩。因湾口朝向与湾内岛礁分布发育情况不同,湾内受常浪和台风强浪作用的强度与频率不同,加之现代泥沙补给情况的差异,这一类海滩的形态结构亦不尽相同。如三亚湾西侧近岬角处,波能辐聚,动力强,侵蚀作用突出,滩面呈近直线形倾斜,并形成两道陡坎;三亚湾中部,受岛礁保护,滩面宽阔,波浪消能空间充足,物质丰富,发育滩脊型海滩,滩面呈上凸形,基本稳定;三亚湾东侧,虽有岛礁掩蔽,但由于人为修建的绿地草坪带和水泥碎砖石小径等,建设高度过低,束狭了激浪带的自由作用宽度,减小了波浪消能范围,破坏了海滩的整体结构,同时阻断了沙坝向海滩的供沙,使滩面坡度加大,物质粗化,局部与小径相接处形成侵蚀陡坎、椰树等倾斜,呈侵蚀状态。

南京江北地区全新世土壤粒度分布及其古环境意义

根据对南京江北TZC全新世剖面的野外考察和室内粒度分析,揭示了该地区一万多年以来的成壤环境演变特点。研究结果表明,南京江北地区第一层古土壤为全新世最适宜期(8500～3100aBP)时形成,当时,气候温暖湿润,降水量丰沛,沙尘暴很少发生,成壤极其强烈,其成土母质为末次冰期形成的下蜀黄土,主要是在下蜀黄土堆积成壤基础上的再发育。近3100a来为全新世晚期,季风气候格局发生转变,气候干旱化,沙尘暴频繁发生,在该地区形成了50cm厚的黄土层或表土层。

浙江上山遗址剖面记录中更新世以来的环境演变

通过对上山文化遗址的野外勘察、野外采样和室内粒度、磁化率、释光年代(OSL)和AMS14C年代分析,探讨了上山地区地貌演变过程,分析了上山文化形成与发展的环境背景。研究结果表明,中更新世早期,上山地区为河流相砾石层堆积,中更新世晚期173kaBP左右,由于气候和海面变化及其新构造运动的影响,形成了河流的二级阶地。而后阶地上接受风尘堆积,形成了中更新世晚期的网纹红土。晚更新世,粉尘堆积加速,堆积了厚约1m的下蜀黄土。全新世(11.5kaBP-)开始,气候转暖,粉尘堆积速率降低,上山台地上保存有命名为"上山文化"的新石器遗址,其年代为11400￣8600aBP,遗址中发掘出大量陶器和石器工具,并发现有栽培水稻遗存,这是迄今为止长江下游地区发现的最早新石器遗址,是探索该地区农业起源和新石器文化演化具有重要意义的地点。上山台地西侧低地经历了河流相—湖沼相—河流相—湖沼相的地貌过程,并且AMS14C年代表明,西侧水源消亡于距今1000多年,而台地东侧仍有河流流过,表明上山遗址所处地貌位置为靠近河湖水源的河流阶地之上覆有风成黄土的低平台地。

海南岛三亚湾现代沉积环境

海南岛三亚湾海滩沉积物主要以中细砂为主,中值粒径在2.0-2.5Φ之间,为细砂质,少量样品在1.0-2.0Φ之间,属中砂质,适合于海滩旅游。近岸海底沉积物总体分布较细,为砂-粉砂-黏土的组合,仅仅在海湾西侧靠近岬角处,以中粗砂为主。近岸海底沉积物是低海平面时古河道的堆积物,能够为现代海滩提供很好的砂源,为确保海滩的稳定性提供了物质前提条件。但是,由于近20年的海岸开发,海滩东部受到人类开发活动的深刻影响,人为排放的有机物污染使海滩部分出现泥化和变黑,而且,由于人为的违规建筑物紧逼高潮线和大潮高潮线,破坏海滩的整体形态,改变海岸的动力条件,进而破坏了海滩旅游资源。

泾河中游地区全新世成壤环境演变研究

根据长武ETC全新世土壤剖面的测定分析,探讨了该地区全新世成壤环境演变过程,阐明了先周时代土壤特征及人类耕作对成壤过程的影响。研究结果表明,全新世早期气候温和干燥,沙尘暴明显减弱,风尘堆积速率降低,具有轻微生物风化成壤作用;对应于全新世最适宜期,该地气候温暖湿润,生物风化成壤作用大于风尘堆积作用,为典型的黑垆土成壤期。从3 100 a B.P.开始,季风气候格局发生转变,气候干旱化,沙尘暴加剧,风尘堆积速率大于生物风化成壤速率,土壤资源自然退化,形成弱成壤层和黄土层,两层均属于全新世黄土L0。先周时期耕作层对应古土壤层的顶部,土壤具有典型的团粒结构。3 100 a B.P.时的季风转变导致的气候干旱化与土壤退化促使了游牧民族南迁和“古公迁岐”事件的发生。

南京江北地区下蜀黄土粒度分形与全新世环境演变

根据分形理论，对南京江北下蜀黄土剖面不同层位样品进行分形维数定量计算。计算结果表明：粒度的分形维数与黄土和古土壤层位具有良好的对应关系，对沉积和成壤环境具有很好的指示意义。全新世最适宜期（8500-3100aBP）发育的古土壤层位（S0）分形维数最高，其维数平均值为2．7237，明显高于全新世晚期（3100aBP）形成的表土层（Ts）和末次冰期堆积的黄土层（L1）分形维数，其平均值分别为2．3823、2．351，全剖面维数平均值则为2．5063，造成它们的差别可能是由于受到不同的成壤强度影响导致土壤颗粒分选性差异所致。

环洞庭湖地区网纹红土中稀土元素的地球化学特征

对环洞庭湖地区网纹红土中稀土元素(REE)进行分析,结果表明,同一剖面稀土元素的总量(ΣREE)表现为白色网纹明显高于红色基质,白色网纹ΣREE平均值为224.7μg·g-1,红色基质平均值为198.5μg·g-1,总平均值为211.6μg·g-1,明显高于镇江下蜀黄土(207.7μg·g-1)和黄土高原黄土(159.2μg·g-1),表明网纹红土经过了强风化成壤作用.而且,网纹红土与黄土高原黄土和镇江下蜀黄土的稀土配分模式具有相似性,表明网纹红土在成因上与黄土高原黄土和镇江下蜀黄土具有一致性,同为风成成因,网纹红土可能是黄土高原黄土在中国东南部或南部的延伸.

南京下蜀黄土图解法与矩值法粒度参数对比研究

根据图解法和矩值法的计算原理,对南京江北地区下蜀黄土58个样品分别进行定量计算,并对两种方法所得结果进行对比研究.结果表明,两种计算结果的平均粒径具有高度相关性,相关方程为y=0.790 3x+1.512 3,决定系数为0.952 5,计算得到相关系数为0.976 0,表明两种方法得到的平均粒径基本相等,可以互相代替;标准偏差相关方程为y=0.906 2x+0.109 6,决定系数为0.971 2,相关系数为0.985.而偏态和峰态较为离散,不具有相关性.造成这两种结果差异的主要原因在于计算原理不同.图解法统计样品的90%子样,矩值法统计样品粒度分布的总体特征.偏态注重粒度分布的尾部,峰态关注峰的宽窄,且由于古土壤呈明显的双峰分布,因而高阶偏态和峰态差异显著.通过对比研究发现,矩值法计算的粒度参数对下蜀黄土研究具有更高的精确性和可靠性.

海南岛东部铜鼓岭岸段港湾岸滩沉积特征

海南岛东部铜鼓岭岬角南、北两侧的淇水湾和月亮湾海岸海滩均为中粗砂海滩,其中值粒径和平均粒径主要分布在0~2Ф之间,反映了海南岛东部动力作用整体较强。月亮湾近岸20 m水深处沉积物的中值粒径主要分布在-1^-3Ф之间,主要以砾石为主;10~20 m水深处沉积物中值粒径分布在-1~0Ф之间,以极粗砂为主;铜鼓岭南部淇水湾,以粗砂为主,部分区域出现细砂,反映海滩受到的动力条件不如北部月亮湾海岸海滩显著。造成这种差异的主要原因是铜鼓岭岬角对东北向(主风向)风浪的阻挡和岬角南部港湾有宽广的珊瑚礁平台对波浪的消能。而且,淇水湾海岸北部和南部也有差异,北部珊瑚礁平台受到破坏,对波浪的消浪较弱,从而表现同一海滩滩面物质分布的南北差异。

澧阳平原黑褐色土壤剖面常量元素地球化学特征

对澧阳平原典型土壤剖面——玉成(YC)剖面进行常量元素地球化学分析,结果表明,YC剖面沉积物中SiO2,Al2O3和TFe2O3(包括Fe2O3和FeO)三者的含量总和达到80%—85%,其中SiO2的含量占60%—65%,Al2O3含量在12%—15%之间,而TFe2O3的含量占5.5%—7%;其它常量元素的含量相对较低,表现为K2O(2.5%—2.8%)>TiO2(1.2%—1.5%)>MgO(0.7%—1.2%)>CaO(0.5%—0.8%)>Na2O(0.4%—0.6%)>MnO(0.1%—0.5%)>P2O5(0.1%—0.15%).黑褐色土壤剖面CIA值(74.82)远高于上地壳(UCC)的平均值47.96,明显高于黄土高原黄土(63.73)和古土壤(67.36),略高于镇江下蜀黄土(70.45).表明黑褐色土壤剖面经历了比黄土高原黄土和古土壤更强烈的化学风化.CIA指数的垂向变化表明黑褐色土壤剖面经历了风化相对较弱、风化相对较强、风化相对较弱、风化相对较强4个阶段.

渭北旱塬黄土记录的晚冰期以来短尺度气候变化

通过对长武下孟村黄土剖面的野外考察和磁化率、粒度、吸湿水含量分析 ,探讨了该地区晚冰期以来气候变化规律 .研究结果表明 ,该剖面较好地记录了新仙女木期 (YD)和博令 阿勒罗德事件 (BL +AL)短尺度较小幅度气候变化事件 .对应全新世气候最适宜期 ( 850 0— 31 0 0a .BP) ,该地为黑垆土成壤期 .从 31 0 0a .BP开始 ,季风气候格局快速转变 ,气候干旱化 ,土壤和土地资源退化 .所以 31 0

长江下游地区下蜀黄土堆积与成壤环境演变——以南京江北地区一典型剖面为例

通过对南京江北地区一个典型剖面（TZC剖面）进行野外调查、室内磁化率、粒度等替代性指标分析和光释光断代研究，探讨了该地区第一层古土壤形成时的粉尘堆积与成壤环境演变特点。结果表明：第一层古土壤（400～50cm）形成于全新世最适宜期（8500～3100aBP），是在末次冰期下蜀黄土堆积成壤基础上的再发育，与下伏黄土之间存在发生学联系。根据沉积年代和沉积厚度对沉积速率估算，该地区末次冰期沉积速率约为11．17cm／ka，而且可以推测古土壤顶部经历过强烈的水土侵蚀作用，侵蚀的厚度为98．67cm，侵蚀下来的黄土在地势低洼的地方形成次生黄土，这表明了次生黄土同为风尘成因，只是经过后期雨水的侵蚀、搬运和再堆积而已。全新世晚期3100年以来，季风转变，沙尘暴加剧，土壤退化，在南京江北地区堆积成厚约50cm左右的现代黄土层或表土层。

人类活动对海岸海洋环境的影响——以海南岛为例

通过对海南岛南部三亚湾海岸海洋和东部铜鼓岭海岸海洋环境的调查和研究,探讨了人类活动对海岸海洋环境的深刻影响。结果表明,海南岛三亚湾岸段处于中等开发状态,存在生活污水排放和城市建筑违规等环境问题;东部铜鼓岭岸段处于初级开发状态,环境问题主要是养殖排污。人类活动对海岸海洋环境带来负面效应的同时,也在充分利用海岸海洋资源。因此,根据海岸海洋环境特征,充分发挥人的主观能动性,尽可能减少人类活动对海岸海洋环境的负面影响,扩大人类活动对海岸海洋环境的正面效应。

浙江乐清湾现代沉积与悬沙质量浓度分布特征及意义

通过对乐清湾野外考察、表层沉积物的粒度分析和水样的悬沙质量浓度分析,探讨了乐清湾现代沉积和悬沙质量浓度分布特征.研究结果表明,乐清湾现代沉积主要以细颗粒沉降为主,粉沙和粘土总含量占90%以上;悬沙质量浓度具有从湾口向湾内递减的变化趋势,湾口悬沙质量浓度为0.2～0.25 kg/m3,而湾内质量浓度小于0.01 kg/m3.半封闭性海湾和以外海来沙为主的物质来源共同决定沉积物的特征及悬沙质量浓度的空间变化规律,而泥沙来源及沉积过程的研究将为港湾治理工程提供重要的依据参数.

湖南澧水下游表层沉积物稀土元素特征

采样测定了湖南澧水下游表层沉积物21个样品的稀土元素地球化学含量,分析了稀土元素组成特征,据此探讨其物质来源。结果表明:澧水下游表层沉积物中稀土元素总含量为(109.12～192.27)×10^(-6),平均为148.37×10^(-6);与湖南土壤背景值相比较,澧水下游表层沉积物含量处于略偏低水平;21个样品的稀土元素含量变化规律高度一致,组成特征变化较小;稀土元素组成表现为轻稀土元素相对富集而重稀土元素相对亏损,Eu呈中等程度亏损,Ce呈弱的负异常;澧水下游表层沉积物的稀土元素总含量、特征参数,与湖南土壤、长江沉积物背景值比较接近,其大陆上地壳标准化和球粒陨石标准化稀土元素配分模式与长江沉积物很接近,这可能暗示了澧水下游表层沉积物除了主要来源于澧水河流侵蚀搬运物外,部分可能来源于松滋口、太平口和藕池口等荆江3口泄洪带入的长江沉积物。

渭河流域先周—西周时代环境和水土资源退化及其社会影响

采取多学科交叉的方法 ,研究了渭河流域先周—西周时代主要考古遗址的全新世黄土 -古土壤剖面 ,获得了较高时间分辨率的磁化率、粒度成分、总有机碳和CaCO3含量等环境代用指标系列。结合该时期人类活动遗物分布的层位关系、考古断代、历史年代和大量1 4 C年代数据 ,以及古文献有关环境演变和灾害的记载 ,形成了对该区域人类活动和环境演变过程的综合断代。各项指标综合反映了从 31 0 0aB .P .( 1 1 5 0B .C .)开始 ,渭河流域气候向着干旱化发展 ,降水量减少、蒸发量增大、植被退化、土壤生物活动减弱、土壤矿物次生风化强度降低、土壤颗粒变粗、水份减少、CaCO3淋溶减弱、土壤碱性增强 ,表现出由气候干旱化造成的土壤退化。对于当时旱作农业和游牧业来说 ,这则是水土资源的自然退化。这个时期发生了游牧民族大规模南移 ,也发生了周人历史上著名的“古公迁岐”、“文王迁丰”和“平王东迁”等事件。通过深入分析论证 ,认为环境恶化和水土资源退化是引起周人都邑迁移的主导因素 ,虽然游牧民族南侵占领也是重要的驱动力 ,但是引起游牧民族南下的根本原因 ,也同样是环境恶化和水草资源的退化。