美国Bryce峡谷Claron组粒度端元指示的风尘沉积及意义

美国犹他州西南部广泛出露的古新世—始新世Claron组是研究该时期气候环境变化的优质材料。已有研究认为Claron组为河湖相沉积地层,但是野外考察结果显示一些层位存在显著的风尘沉积特征,因此有必要对该地层的沉积环境进行重新探讨。以Bryce峡谷国家公园的Claron组为研究对象,野外沉积特征和石英颗粒表面结构特征均指示地层红色层以风尘沉积为主。采用非参数粒度端元分析模型对其进行粒度组分分解,得到6个具有不同沉积意义的端元,分别代表成土组分、积水洼地/临时性湖泊静水沉降组分、冲—洪积组分以及风尘沉积组分。其中端元3、4、6(第一众数粒径分别为5.33μm、11.93μm、42.34μm)均被识别为风尘沉积组分,在地层中的平均含量近50%,表明地层一半以上物质来自风尘沉积,且风尘沉积组分在各时期均占有较大比例,是该地层稳定的物质来源。各端元在地层中的比例变化表明地层由风尘沉积、冲—洪积和积水洼地/临时性湖泊交替沉积形成。在冲—洪积和积水洼地/临时性湖泊沉积为主的时期,气候环境湿润;而风尘沉积和成土占据主导的时期,气候相对干旱。

美国Bryce峡谷古新统-始新统红色层古土壤微形态特征及其指示意义

地层中的古土壤记录了古气候环境演化的重要信息,然而年代越老的地层由于受到后期持续的地质作用,使得古土壤面貌发生很大改变,增加了识别难度。美国Bryce峡谷广泛出露的古新统-始新统Claron组一直被认为是湖相石灰岩,却呈现整体氧化红色,并显示诸多古土壤特征。文章主要采用偏光显微镜和扫描电子显微镜来探究Bryce峡谷Claron组中古土壤特征,并结合X射线衍射特征分析矿物物相,结果表明:Bryce峡谷Claron组红色层是一系列成土深浅程度不同的古土壤层,表现为干旱土和淋溶土;地层中的碳酸盐主要是淀积在土壤下部的成土碳酸盐,碳酸盐富集也表现为土壤淀积的钙结核等钙积层,从土壤学看是钙积干旱土特征而非水中沉积的石灰岩层;深浅不同的红色层代表了粘化层和钙积层等土壤层次变化;不同颜色层代表着不同的形成环境:褐红色层形成于气候比较暖干时期,而灰白色层的形成环境比褐红色层更加湿润,可能每年雨季会形成临时性积水洼地,粉红色层的湿润程度介于褐红色层和灰白色层之间。综合上述分析,本研究不支持Claron组是终年积水古湖沉积环境的看法。