甘肃庄浪全新世黄土-古土壤序列元素分布特征及意义

通过对渭河上游XJN全新世剖面的Fe、Al、Si、K、Ca、Mg、Na、Ti和Sr元素含量的分析,发现这些元素的分布与气候密切相关。在剖面中表现为:迁移序列是Ca>Sr>Na>Mg,Fe、Al、Si、K和Ti则相对富集;Ca-Sr关系呈两段式分布,指示全新世早期的一次环境变化;Ki残积系数增大,Ca/Mg比值减小,指示化学风化作用增强。

黄土高原南部全新世黄土-古土壤序列若干元素分布特征及意义

选择黄土高原南部的XJN,XMC和JYC全新世剖面为研究对象。通过对地层中Ca,Ba,Rb和Sr元素分布的研究,发现Ba/Sr和Rb/Sr比值在不同地层中含量差异十分明显,并与成土作用强度显著正相关,可作为良好的气候替代指标;表生环境中Rb和Ba较稳定,Sr和Ca元素十分活跃,易于迁移,其中Ca的迁移能力高于Sr元素;从XJN→XMC→JYC剖面,Rb和Ba元素含量增加,而Sr和Ca元素含量降低,这与区域环境差异有关;全新世中期暖湿的亚热带气候主要出现关中盆地地区,六盘山以西则是暖温带气候。

趋磁细菌及磁小体对黄土-古土壤序列磁化率贡献的模拟实验研究

选择西峰和段家坡两个黄土剖面 ,对磁化率变化显著的L6-S5-L5层段 ,通过对样品中的趋磁细菌 (MB)用相同的培养基富集及生长培养 ,初步定量模拟了MB和磁小体 (MSs)对黄土 -古土壤序列磁化率的贡献。富集培养MB后 ,段家坡剖面样品磁化率表现出不同程度的增高 ,最大达 1 1 6 .4% (DS5- 1 )。以古土壤样品XS5- 1 、DS5- 1 为介质生长培养MB ,DS5- 1 磁化率的增长与接种的菌液量呈近似线性关系。此外 ,生长培养后古土壤样品频率磁化率与FeO/Fe2 O3比值呈现出相似的变化趋势 ,证实了磁小体的形成。由此表明 :1 )MB和MSs是影响黄土剖面磁化率的因素之一 ,受气候和地质环境等因素的影响 ,不同地区黄土剖面MB的生长和MSs的形成存在差异 ,因此对磁化率的贡献也不尽相同 ;2 )MSs是黄土 -古土壤序列中超细粒磁性物质的组成部分。当气候环境比较适宜MSs形成及保存时 ,MSs在黄土剖面中超细粒 (≤ 5 0nm)磁性组分中比重会相应增高 ,对磁化率和频率磁化率的影响也更为突出。

灵台红粘土-黄土-古土壤序列频率磁化率的古气候意义

通过对甘肃灵台晚新生代红粘土 -黄土 -古土壤序列的磁化率测量和频率磁化率分析 ,发现红粘土及黄土 -古土壤的磁化率和频率磁化率存有良好的正相关关系 ,表明两套沉积在成壤过程中由生物作用或化学作用而形成的超顺磁性矿物含量 ,对磁化率和频率磁化率增大有重要的贡献。相比磁化率而言 ,受影响因素较少的频率磁化率变化 ,反映了不同气候条件下形成的超顺磁粒级铁磁性矿物的相对含量 ,能更真实、敏感地记录不同时间尺度的古气候波动。灵台红粘土 -黄土 -古土壤序列的频率磁化率在 2 .6MaBP前后不同的变率特征 ,揭示了大冰期来临前后黄土高原的冷暖、干湿反差产生了显著变化 ,而与此相关的冬。

黄土-古土壤序列的典型微结构与1万年来的环境演化——以关中地区的全新世黄土剖面为例

通过对土壤微结构系统的研究 ,发现黄土高原南部全新世黄土 -古土壤序列的微结构可分为基底式胶结结构、胶斑状结构、斑状 -胶斑结构、粒状结构、似粒状结构和粒状 -斑状结构。其中前3种总是出现在古土壤中 ,其形成在温暖湿润、植被茂盛的环境下 ;后 3种总是出现在黄土或风化黄土中 ,形成在以干旱为特征的环境下。微结构沿黄土剖面垂直方向上的变化 ,实质上揭示了

黄土高原黄土-古土壤序列古气候代用指标综述

黄土高原黄土-古土壤序列是古气候演化在陆相地层中的反映,已经成为认识第四纪地球气候与环境变化的3个重要信息载体之一,可用来探讨东亚季风气候的形成演化和受控机制、气候突变事件的记录乃至反演我国内陆干旱化历史。稳定同位素、磁化率和孢粉等气候代用指标的地球化学、物理学以及生物学分析为提取黄土-古土壤序列中蕴藏的古气候环境信息提供了新的途径。随着定量重建古气候方法的不断引进,运用替代指标研究的结果的准确度和精度也在不断提高。

泾河上游全新世黄土-古土壤序列微量元素分布特征及环境变化

在野外考察的基础上,对泾河上游赵家村全新世黄土-古土壤剖面进行系统采样,利用X-Ray荧光光谱仪测定了Ba、Zn、Cu、Pb、Cr、Rb、Sr、Co、Th、Zr等10个微量元素的含量及其变化,并与磁化率、粒度进行了相关性分析,研究表明大部分微量元素如Ba、Zn、Cu、Rb、Co、Th、Zr在古土壤层（S0）中富集,而在马兰黄土层（L1）中含量较低;而Pb、Cr、Sr在古土壤层中含量低于马兰黄土层。同时,微量元素Ba、Zn、Cu、Rb、Co、Th、Zr与磁化率、黏粒（〈0.005mm）含量呈正相关,与粗粉沙（0.01-0.05mm）含量呈负相关;而元素Pb、Cr、Sr与黏粒、磁化率呈负相关,与粗粉沙呈正相关关系。在古土壤成壤改造过程中,由于有机质含量显著增加,络合-螯合作用增大,加之黏粒胶体的吸附作用,导致大多数微量元素在古土壤层的相对富集;而元素Cr性质稳定,在整个剖面的波动较小;Sr含量在全新世黄土层（L_0）和表土层（TS）中逐渐升高,主要是由于气候暖干化日趋严重,表土层碱性增强,CaCO_3淋溶作用明显减弱;Pb元素在表土层含量较高的主要原因是工业“三废”排放、金属采矿和冶炼、煤炭和石油的燃烧以及汽车尾气排放等人类活动的干扰。

淳化黄土-古土壤序列黏土矿物分布特征及古环境意义

黄土-古土壤序列是记录第四纪气候环境变化的良好信息载体之一。以黄土高原南缘陕西省淳化黄土-古土壤序列为研究对象,通过X射线衍射法对黄土-古土壤剖面黏土矿物进行定性与半定量分析,调查不同土层黏土矿物相对含量及伊利石/绿泥石比值(I/C值)的变化规律,并结合伊利石结晶度的变化特征,探讨不同土层黏土矿物特征所对应的气候变化规律,揭示黄土高原南部地区在更新世时期的气候环境演变规律。结果表明:(1)淳化剖面黏土矿物的相对含量、I/C值以及伊利石结晶度IC值在反演古气候方面具有较好的指示性。(2)淳化剖面不同土层的黏土矿物类型基本相同,但其相对含量存在差异。在WL-3~S5阶段,即早更新世至中更新世中期,黏土矿物的组合类型为伊利石-蒙脱石-绿泥石-高岭石-蛭石,其中早更新世至中更新世早期(WL-3~L11阶段),伊利石相对含量相对偏低,气候以温凉为主,而中更新世中期(S10~S5阶段),伊利石相对含量上升,但蒙脱石、绿泥石含量均降低,气候相对温湿;在中更新世晚期(L5~S1阶段),黏土矿物的组合类型改变为伊利石-绿泥石-蛭石-高岭石-蒙脱石,以伊利石和绿泥石为主,气候较为干冷。黏土矿物类型及含量表明淳化地区从早更新世早期到中更新世晚期气候环境总体干冷化,并经历了温凉-温湿-干冷的变化过程。(3)I/C值以及伊利石结晶度IC值从剖面底部到顶部均经历了由小到大再到小的过程,它们与黏土矿物的含量所反映的气候变化规律一致。本研究有助于探索黄土高原南部地区在更新世时期的气候环境变化,为全面了解更新世黄土高原不同地区第四纪气候环境演变提供依据。

川西甘孜黄土-古土壤序列的地球化学演化特征及其古气候意义

川西高原位于青藏高原的东南边缘,气候主要受印度洋西南季风和高原季风的影响.对川西甘孜地区甘孜寺黄土剖面地球化学特征的系统研究表明,甘孜黄土在风尘源区经历了斜长石分解从而导致Na,Ca等活动性元素淋失的化学风化过程,沉积后的化学风化主要表现为成壤过程中碳酸盐的淋溶淀积及Fe2+的氧化.甘孜寺剖面CIA,Na/K以及Fe2+/Fe3+等地球化学参数记录显示,1.15MaBP以来甘孜黄土的风化强度有逐步减弱的趋势,反映了更新世中期以来青藏高原东南缘持续变干的气候变化特征,是区域气候对全球气候变化的响应.同时,本区气候变化在与全球变化基本一致的基础上,也存在着明显的差异,其中最突出的表现就是自约250kaBP以来干旱化程度明显加剧.该气候事件的形成可能与青藏高原东南缘隆升对西南季风水汽输送的屏障作用有关.

秦安中新世黄土-古土壤序列石英颗粒形态特征、粒度分布及其对成因的指示意义

对QA-I剖面中新世黄土-古土壤序列的石英颗粒进行扫描电镜观察和粒度测试,并与第四纪典型黄土样品进行了对比.QA-I剖面石英颗粒以次棱角状和棱角状为主,与第四纪黄土一致;粒度以小于50μm的粉砂级组分占绝对优势,最大粒径小于120μm,进一步支持QA-I剖面为典型风尘沉积.古土壤层的石英和全岩粒度均小于黄土层,指示它是加积型古土壤,具有季风环境下土壤的典型特征.本研究为中新世黄土的成因和形成过程提供了新的沉积学证据.

黄土高原东南缘黄土-古土壤序列的环境磁学结果及其古气候意义

对黄土高原东南缘三门峡地区曹村黄土剖面L1～L13（时间跨度约1 Ma）的环境磁学研究表明：（1）质量磁化率（X）、饱和等温剩磁（SIRM）和非磁滞剩磁（ARM）等及其组合磁参数均呈明显的线性相关关系.由于超顺磁（SP）磁性颗粒对磁化率贡献最大而对剩磁（包括ARM和IRM）没有贡献,因而这种线性关系意味着古土壤中由成土作用形成的磁性颗粒仍主要以相对偏细的单畴颗粒（SSD）为主,而前人所认为的SP颗粒对磁化率的贡献可能被高估了;（2）曹村剖面的磁粒度参数xARM/x与黄土高原腹地典型黄土剖面的中值粒径曲线表现出很好的相似性,在某种程度上反映了XARM/X可以表征黄土-古土壤序列磁性颗粒的粒径相对变化;（3）磁组分参数S-ratio和HIRM测试结果表明,在由成土作用形成的低矫顽力强磁性矿物含量显著增加的同时,高矫顽力的弱磁性赤铁矿/针铁矿的绝对含量也相应增加.

黄土-古土壤序列中趋磁细菌分布和磁小体形成的古环境研究

选择甘肃西峰和陕西段家坡两个黄土剖面，采取磁化率变化显著的Ｌ_６－Ｓ_５－Ｌ_５层段，在８～１８℃室温、２５，２６和３０℃左右等多种条件下富集培养趋磁细菌（ＭＢ），通过透射电子显微镜（ＴＥＭ）观察各样品中ＭＢ，的多少、大小、形态，以及其中磁小体（ＭＳ）的特征．总的来说，ＭＢ广泛存在于黄土－古土壤序列之中，古土壤中ＭＢ及其细胞内的ＭＳ相对较多，菌体形态亦较多，有杆状菌、弧形菌等；其中的ＭＳ基本呈链状沿细胞长轴排列．其次，黄土剖面中趋磁细菌的分布与古气候环境存在一定的关系．从黄土剖面中ＭＢ和ＭＳ的分布可推测：在整个黄土－古土壤序列形成时期，黄土高原地区古气候一直处于频繁波动状态，由西北而东南，气候呈逐渐变暖趋势。

中新世黄土-古土壤序列的粒度特征及其对成因的指示意义

对甘肃秦安QA-I中新世黄土剖面进行了系统的粒度分析,并与第四纪黄土、古土壤及代表性河湖相沉积样品的粒度特征进行了对比.结果表明,中新世和第四纪黄土、古土壤样品具有相似的粒度分布特征,而与河湖相沉积有较大区别.中新世黄土-古土壤序列与第四纪黄土-古土壤序列一样,黄土层粒度较粗,而古土壤层粒度较细,反映了气候的冷暖、干湿变化.从长尺度上看,中新世黄土-古土壤序列的中值粒径与沉积速率的变化大致同步,与北太平洋深海风尘沉积通量变化也具有较好的一致性.上述结果不仅进一步证实研究序列的风成成因,而且说明中新世黄土-古土壤序列的粒度变化与源区的干旱化程度有密切关系.

大荔黄土-古土壤序列δ^(13)C_(sc)值及其古环境意义

对最近250 ka大荔地区两个剖面全岩碳酸盐的碳同位素组成进行了分析,初步探讨了影响黄土.古土壤序列δ13Csc值的因素及其古环境意义.大荔黄土-古土壤序列δ13Csc值与磁化率的变化基本同步,δ13Csc曲线的负峰分别对应着不同的古土壤发育期.研究认为,植物成因Co2的介入会导致δ13Csc值降低,降低的幅度主要与古植被发育程度和古湿度有关,植被中C4植物的相对含量可能仅影响其次一级的变化.低δ13Csc值大体上指示了植被相对丰富、气候湿润的环境状况.倒数第2次间冰期以来,大荔地区植被发育最差、最干旱的时期是L2的黄土堆积期;而植被最为丰富、气候最湿润的则是末次间冰期.发生在MIS(深海氧同位素)第3阶段晚期即40～30 kaBP的青藏高原“高温大降水事件”的水文效应已波及气候相对湿润的关中地区,对当地植被和湿度均产生了明显影响.

900ka以来黄土-古土壤序列记录的风尘铁含量变化及其古气候意义

风尘中所含的铁是海洋生物的营养元素,对浮游生物的生产力有重要影响,从而对海洋吸收CO_2的量有调节作用,进而影响全球气候。从亚洲内陆产生的粉尘不仅堆积于黄土高原,形成黄土-古土壤序列,而且落入北太平洋等海域。基于黄土高原中部的西峰和长武两个剖面,对900ka以来风尘的铁含量及其时域变化特征进行分析,结果表明,不同时期的风尘铁含量具有明显的变化。铁含量的波动总体上与冰期-间冰期旋回的变化差异较大,不具明显的100 ka的周期,而具有较强的准20 ka的周期和清晰的准40 ka周期,显示北半球太阳辐射的变化对风尘铁含量有明显的控制作用。900 ka以来,S5-1古土壤(深海氧同位素阶段13)的铁含量最高,对应于900 ka以来大洋碳同位素值最高的时期,表明该事件具有全球性的意义。

浑善达克沙地南缘晚更新世黄土-古土壤序列的高分辨率磁性气候记录

浑善达克沙地处于季风边缘区,目前对该区域末次间冰期以来的古气候演化历史及其动力学机制尚不清楚。文章以浑善达克沙地南缘山间低洼地带北沟剖面总厚度4.72 m(未见底)的黄土-古土壤序列为研究对象,开展了光释光测年和精细的岩石磁学、环境磁学、地球化学和漫反射光谱分析。结果表明:1)该剖面记录了末次间冰期以来完整的风成堆积历史,并通过东亚夏季风指标(Rb/Sr及χARM/χ)与深海氧同位素曲线的对比建立了13万年来该黄土-古土壤序列精细的年龄模式;2)在黄土高原上常规的用来指示成壤强度和夏季风强度的磁参数并不完全适用于干旱-半干旱地区(400 mm等降水线附近)的风成黄土,而地球化学指标在指示季风边缘区的地球化学风化过程上表现出一定的合理性,北沟剖面复杂的磁信号可能是对末次冰期季风边缘区显著减弱的夏季风的阈值响应;3)在末次间冰期东亚夏季风可以延伸到内蒙古中东部,北沟剖面记录了浑善达克沙地南缘末次间冰期以来区域古季风的演化历史。

“黄土-古土壤”序列中氧化铁和有机质对磁化率的影响

对黄土高原的灵台剖面“黄土 -古土壤”序列的研究表明 ,黄土与古土壤中游离态铁 (Fed)、活性态铁 (Feo)和有机质含量均与磁化率 (χ)呈极显著的正相关性 (p <0 .0 1)。Fed 对磁化率的显著影响 ,说明了成土作用强度 ,会影响古土壤铁磁性矿物的形成。有机质对磁化率产生的显著影响可能与生物成磁作用有关。另外 ,成土过程中有机质的存在 ,有利于次生磁赤铁矿的形成 ;以及古土壤形成后 ,有机质的存在可妨碍磁赤铁矿的老化 ,使之不易转化为赤铁矿 ,可能也是重要原因。Feo 与磁化率的极显著相关性 ,主要应与Feo和Fed。

黄河源玛曲段全新世风成黄土-古土壤序列风化成壤特征以及古气候演变

通过对青藏高原东北部黄河源开展广泛细致的野外考察,选择位于玛曲段黄河左岸第二级河流阶地(T2)之上,赋存典型风成黄土-古土壤序列的达尔琼东(DEQ-E)剖面进行系统采样。在室内对采集样品进行了磁化率、烧失量、吸湿水、粒度、土壤微形态、地球化学元素和光释光(OSL)测年等综合分析,结论表明:(1)黄河源玛曲段DEQ-E剖面地层序列由上至下依次为现代草甸土层(MS)-全新世中期古土壤层(S_(0))-全新世早期过渡性黄土层(Lt)-阶地漫滩相沉积层(T2-al);(2)黄河源玛曲段DEQ-E剖面风成黄土-古土壤序列风化成壤强度呈现出全新世中期古土壤层(S_(0))>全新世早期过渡性黄土层(Lt)>现代草甸土层(MS)的变化特征;(3)黄河源全新世的古气候演变可分为3个阶段:全新世早期(11000 a BP—9000 a BP),西风势力减弱,东亚夏季风逐步增强,气温趋于变暖,降水有所增加;全新世中期(9000 a BP—3100 a BP),东亚夏季风作用强盛,气候整体温暖湿润;全新世晚期(3100 a BP以来),东亚夏季风衰退,西风势力有所增强,导致气候转向干冷。该研究成果有助于理解青藏高原东北缘的古气候演化机制,同时对于预测未来区域气候变化具有重要的科学意义。

中国西风区伊犁盆地塔勒德黄土-古土壤元素地球化学特征及环境意义

通过对新疆伊犁盆地塔勒德探井黄土-古土壤沉积物中常量、微量元素及其相关指标和参数的分析,讨论了西风区黄土-古土壤序列中各元素的分异规律及其与沉积环境之间的关系。结果表明塔勒德黄土-古土壤序列各层位中常量元素含量均表现出SiO_2>Al_2O_3>CaO>Fe_2O_3>MgO>Na_2O>K_2O的变化特征;微量元素Rb,Sr,Sc,Ni,Cu,Ga,Mo,Y,Pb和Th在(弱)古土壤层、黄土层中相对下伏黄土L_2层富集,而Zr,Cs,Nd和La在(弱)古土壤层中有不同程度的亏损。塔勒德黄土-古上壤的相关地球化学参数在整个研究地层序列中,黄土与古土壤之间分异并不显著,地球化学特征反映了受西风区影响的伊犁盆地黄土和古土壤形成时期其有效湿度较黄土高原同期小,形成环境更为干旱,具有其显著的区域特征。伊犁盆地黄土剖面元素地球化学特征主要受物质来源和气候环境的控制,当黄土物质具有相同来源时,其元素地球化学特征可以作为区域气候环境变化的良好代用指标。

土壤发育指数及其在黄土──古土壤序列中的应用

以洛川坡头和兰州九州台黄土剖面为例，系统地观测和描述了各层黄土与古土壤的形态（包括微形态）特征，选取了１０个土壤形态属性以评价古土壤发育状况：红化作用（颜色彩度和色调）、总质地（质地类型、粘结性和可塑性）、黑化作用（颜色亮度）、微结构（类型、结构性发育程度、孔隙类型和总孔度）、细物质（丰度）、原生碳酸盐（丰度）、黑云母（丰度及蚀变程度）、铁氧化物（丰度）、次生碳酸盐（类型及丰度）和淀积粘粒（干涉色、淀积粘粒特征、胶膜丰度、胶膜厚度）。在此基础上，建立了土壤发育指数，并初步讨论了该指数在环境变化研究方面的应用。