安徽宣城向阳剖面第四纪红土常量元素地球化学特征及其古气候意义

安徽宣城向阳剖面是我国南方第四纪红土标准剖面,蕴含着丰富的古环境与古气候信息,对其进行常量元素地球化学特征及古气候的研究,对深刻理解该区红土风化成壤强度与古气候演化、充实中国南方第四纪红土的高分辨率研究具有一定意义。本文基于野外地质地貌、岩性调查与加密采样,运用ZSX PrimusIV型X射线荧光光谱仪(XRF),对该剖面进行常量元素测定,并采用地球化学风化参数指标CIA与BA、元素迁移率等分析方法,结合前人的年代数据,探讨了该剖面红土风化特征及古气候意义。研究表明:(1)向阳剖面常量元素以Fe2O3、Al2O3、SiO2为主,具有显著的富硅铝铁化特征,约916 ka以来红土堆积处于相对暖湿的古气候背景下,但是气候总体有向干凉方向变化的趋势;(2)约916 ka以来研究区古气候大致存在7次相对暖湿与相对干凉期的旋回变化;其中,阶段I至阶段II暖湿程度与风化强度较大,气候向暖湿方向发展,阶段III暖湿程度与风化强度均有所降低,阶段IV暖湿程度与风化强度达到最大,是最稳定的时期,阶段V至阶段VII气候一直向干凉方向变化;(3)在6.2 m(约534 ka前)以下部分,红土成土沉积动力强度较大,干湿变化比较强烈,沉积环境不稳定,而此后红土成土沉积动力减弱,沉积环境相对稳定。

宣城红土剖面色度特征及其古气候意义

宣城向阳红土剖面是中国南方第四纪红土的典型剖面,通过对该剖面进行色度指标(L^*、a^*、b^*)的测量,并基于已发表的年代数据,尝试讨论并揭示该剖面所蕴含的古气候变化信息.结果表明:(1)宣城地区水热条件基本经历了先变好、后变差的总体变化趋势,其中约916~693ka B.P.间降水总体呈增多趋势、约693~308ka B.P.间降水较充沛、约308ka B.P.以后降水不稳定、100ka B.P.以后降水总体呈减少趋势.(2)宣城地区在约693~308ka B.P.间气候相对暖湿,约308ka B.P.以后气候向干冷转变,约117ka B.P.以后气候也有向干冷变化的趋势.(3)916ka B.P.以来,宣城地区气候至少发生了8次明显的暖湿—干冷的旋回,气候波动明显.

皖南网纹红土的粒度分布特征及古环境意义

安徽宣城向阳剖面高分辨率粒度分析结果表明 :1)网纹红土含有较高的胶结性很强的次生氧化铁 ,样品前处理时单颗粒的分散效果将会显著地影响粒度测试结果。向阳剖面不含 >2mm的砾石 ,砂粒 ( >6 3μm)的含量也很低 ,粘粒 ( <2 μm)和粗粉砂 ( 10～ 5 0 μm)明显富集 ;2 )除底部外 ,向阳剖面粒度组成特征反映了明显的风成特性 ,但不能因此忽视其强风化特征的存在 ,尤其是剖面中、下部的网纹红土。应肯定向阳网纹红土的风成特性 ,但不能简单地称其为风积成因 ;3)向阳剖面磁化率值与粘粒和细颗粒含量无显著正相关性 ,说明磁化率值不能指示网纹红土的风化强度 ;4 )向阳剖面粒度分布特征无法提供该剖面存在多个“沉积—成土”过程旋回的证据。向阳网纹红土更多地体现了其具有原始风成沉积和后期强烈风化的双重特性。

南方网纹红土内是否可能存在多个“沉积-成土”过程的旋回?

通过对安徽宣城向阳剖面Munsell指标、风化强度、磁学参数、稳定碳同位素等的研究,提出几点与前期研究者的不同看法:(1)向阳剖面色调曲线与游离态铁(Fed)、铁游离度(Fed/Fet)、风化淋溶系数(BA)曲线表明,顶部黄棕色土的风化程度偏低,中、下部的风化程度普遍高于上部.除了顶部黄棕色土层,其余各层红色调深浅的变化,与风化强度无必然的联系.色调的变化可能是次生氧化铁矿物赤铁矿和针铁矿相对含量变化的结果.因而仅以剖面内部不同层次间颜色的变化来判定存在“沉积-成土”序列,是不充分的.(2)向阳剖面无网纹或网纹发育较弱的层次磁化率(x)较高;而在网纹发育的层次,由于大量超顺磁颗粒(SP)和稳定单畴(SSD)被淋失或破坏,x低于均质红黏土近一个数量级.向阳剖面x的控制因子并不是风化成土作用的强度,因而不再有明确的古气候意义,以x曲线来证实存在多个“沉积-成土”过程旋回是不正确的.(3)向阳剖面有机质δ13C曲线说明研究地区自第四纪晚期以来,森林缩减,C4植物增加;但仍无法证实该剖面存在多个“沉积-成土”过程的旋回.(4)目前的证据尚难证实向阳剖面存在类似黄土高原“黄土-古土壤”序列的沉积旋回.