The evolution of coupling of Asian winter monsoon and high latitude climate of Northern Hemisphere——Grain evidence from 8.1 Ma loess-red clay sequence on the Chinese central Loess Plateau

The evolution and driving mechanism of the Asian winter monsoon system are of great importance to understanding the present-day climate. Through high-resolution particle size analysis of the oldest loess-red clay sequence known so far (with a basal age of about 8 Ma) and comparison of the results with oxygen isotope curves from North Atlantic marine sediments, 4 stages of the evolution of the Asian winter monsoon were clearly demonstrated. During the first stage, between about 8.1 and 4.3 Ma, there was no relation between Asian winter monsoon and Northern Hemisphere ice volume and high latitude climate inferred from marine sediments. A weak relation developed during the second stage, about 4.3 to 3.5 Ma. During the third stage (3.5 to 2.6 Ma) an Asian winter monsoon system similar to the present formed, initiating a stronger relation between the winter monsoon and Northern Hemisphere ice volume and high latitude climate. In the final stage (2.6 to 0 Ma) the present Asian winter monsoon system was

湿陷性黄土红砂岩混合填料流态固化土的性能研究

采用湿陷性黄土、红砂岩作为流态固化土的原材料,对湿陷性黄土红砂岩混合填料流态固化土的力学性能及水理性进行试验研究。结果表明:用水量对湿陷性黄土红砂岩混合填料流态固化土的流动度及抗压强度的影响程度最大,最优配合比为m(湿陷性黄土):m(红砂岩)=65:35,水泥掺量13%,用水量40%;随养护龄期延长,最优配合比试件的抗压强度、黏聚力、内摩擦角均呈增长趋势,压缩系数、湿陷系数、渗透系数呈减小趋势;当龄期为28 d时,标准养护和自然养护试件的无侧限抗压强度分别为1.24、1.02MPa。根据力学强度及水理性能变化认为湿陷性黄土红砂岩混合填料流态固化土具有工程应用可行性。

施氮磷肥对黄土丘陵区典型草地优势种光谱特征的影响

探讨施肥后草地群落优势种光谱特征响应和差异,对准确评价草地施肥效应有重要意义。以黄土丘陵区6个典型优势种[白羊草(Bothriochloa ischaemum)、长芒草(Stipa bungeana)、达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)、菊叶委陵菜(Potentilla tanacetifolia)、蒙古蒿(Artemisia mongolica)和铁杆蒿(Artemisia sacrorum)]为对象,测定并提取了不同施氮磷处理下的7个光谱特征参数。结果表明:相比未施肥,单施氮或磷均降低6个优势种在“蓝谷”、“绿峰”和“红谷”处的光谱反射率;氮磷配施后,各优势种的红边幅值(AMP)和红边面积(S red)呈增加趋势,白羊草、达乌里胡枝子、菊叶委陵菜和铁杆蒿的差值植被指数(DVI)均增大。结果表明,光谱特征参数可有效反映黄土丘陵区草地优势种的氮磷施肥效应,植被指数DVI,NDVI和GNDVI相比RVI更适合于评价草地群落优势种对施氮磷肥的响应和差异。

黄土高原新近纪红粘土粒度特征及环境意义

黄土高原红粘土的风成成因已得到一致的认可,目前发现最早的红粘土出现在渐新世末中新世初,表明古近纪末中国西北内陆地区干旱化环境就已形成。黄土高原红粘土的粒度特征显示自北而南平均粒径逐渐减小,表明了初始的季风系统已经建立,冬季风对风尘物质的传输具有重要作用。红粘土的粒度分布曲线显示其有两个组分组成,其中粗粒(>20μm)代表了近地面风(冬季风)传输部分,而细粒(<5μm)代表了高空西风传输部分,粒度组成特征很好地记录了大气环流的发展变化。自渐新世末,六盘山以西的红粘土显示在21.3~20.2Ma、16.0~13.3Ma和8.7~6.9Ma三个时期平均粒径增大,沉积速率升高,其可能与全球变冷和青藏高原阶段性隆升有关,其中8.7~6.9 Ma主要受全球变冷控制。而六盘山以东的红粘土剖面,粒度变化特征显示在7.6~6.2 Ma,或至5.4 Ma粒径都较粗,表明冬季风较强;之后至3.6 Ma平均粒径较细,沉积速率较低,指示了冬季风发育较弱,为气候环境较好的阶段;从3.6~2.6 Ma,大多数剖面都显示平均粒径增大,沉积速率增加,冬夏季风同时增强,进入向第四纪冰期过渡的阶段。北极冰盖的发育、青藏高原的隆升可能是产生变化的原因。

脑畔梁滑坡土体及接触试样物理力学特性研究

脑畔梁滑坡是由黄土和红黏土接触形成的“双层异质”接触型滑坡,研究黄土、红黏土以及黄土-红黏土接触试样的物理力学特性对脑畔梁滑坡治理工作具有一定借鉴意义。通过常规土工试验、激光粒度分析试验、核磁共振试验、崩解性试验和三轴压缩试验,查明了黄土和红黏土的物理力学性质;制备天然含水率和饱和含水率的黄土-红黏土接触试样,对其进行单轴压缩试验和三轴压缩实验,研究表明,天然含水率与高围压饱和含水率接触试样破坏方式为红黏土试样剪胀破坏,低围压饱和含水率则为黄土试样剪胀破坏;脑畔梁滑带埋深较深,受到围压较大,接触面处红黏土更易形成滑带,与勘查结果相同。本文从黄土、红黏土及黄土-红黏土接触试样的物理力学特性入手,初步探究了黄土-红黏土接触面滑坡的形成机理,为该类型滑坡的形成演化机理等研究提供了新的思路。

湿陷性黄土-红砂岩集成水泥土填筑材料冻融循环试验研究

在湿陷性黄土地区,基槽回填区常因回填土自身沉降和湿陷等问题产生区域大面积沉降,对建筑正常使用和居民正常生活造成了严重影响。根据区域工程实际,提出湿陷性黄土–红砂岩集成水泥土填筑材料,并通过设置湿陷性黄土、红砂岩、水泥及水的不同占比进行正交试验,得到了利用黄土、红砂岩开发新型基槽回填材料的最佳配合比。通过对集成水泥土试件与素水泥土试件进行冻融循环试验,发现集成水泥土的抗冻性能明显优于素水泥土,具有更好的力学性能与使用耐久性。本研究为湿陷性黄土地区填筑材料的工程应用提供了一定的参考。

安哥拉红砂与中国马兰黄土渗透特性对比研究

通过室内变水头渗透试验和现场双环注水试验,测试了安哥拉罗安达红砂的渗透系数。基于试验结果并参考相关文献,对比分析了安哥拉红砂与中国马兰黄土的渗透特性。结果表明,室内试验测得的天然红砂渗透系数为现场试验测试结果的1/8,室内试验测得的压实红砂渗透系数与现场试验测试结果相近。红砂渗透系数的对数与孔隙比正相关,随孔隙比增加而线性增加,工程建设中可按孔隙比估算红砂渗透系数。天然状态下红砂渗透系数约为马兰黄土渗透系数的10倍,且现场试验结果均大于室内试验结果。红砂和马兰黄土均存在水平入渗和竖直入渗,但红砂的入渗距离大于马兰黄土。红砂入渗过程主要为非饱和渗透,而马兰黄土入渗过程主要为饱和渗透。研究结果可为红砂地区工程建设提供参考。

赤泥基固化剂固化黄土路用性能初步研究

研究高强度、温度收缩和干缩小、耐久性好的路基路面材料一直是公路工程领域中的重要议题。固废基固化剂作为一种新型土体固化剂,在公路工程建设中减少砂石料的使用、保护环境、降低造价等方面具有重要的研究价值。通过研究赤泥基固化剂固化土的无侧限抗压强度、耐久性,对比分析不同类型固化剂固化土的路用性能指标,结合赤泥基固化剂固化土试验路效果,探究了赤泥基固化剂固化土用于公路工程的技术可行性。

白水黄土-红粘土化学风化强度的剖面特征与粒度效应

白水剖面黄土-红粘土全样化学分析表明,以CIA指数为代表的化学风化强度从剖面下部往上逐步变弱,波动增大,总体趋势与深海氧同位素代表的全球冰量变化可以很好对比。分粒级组分化学分析则显示,黄土-红粘土主要元素迁移及化学风化强度与粒度强烈相关,CIA指数表征的化学风化强度变化在相当程度上受到粒度变化的控制。总体上,黄土-红粘土各粒级颗粒的风化程度都不高,而且沉积之后的成土风化作用对其主要元素含量的影响有限,黄土-红粘土化学成分的长期变化趋势主要受到物源的新加入和混合过程的影响。从剖面变化看,粗粒级部分(5～20μm和20～63μm)的风化指数的变化特征与细粒级部分(<5μm)不完全相同,表明不同粒级组分接受化学风化以及在物源区停留的历史不尽相同。1Ma以来,各粒级CIA指数都整体降低,显示物源区新鲜、弱风化碎屑影响到各粒级颗粒的混合过程。进一步对细粒级部分(<5μm)化学成分演化进行的分析显示,其元素含量呈现不同组分递次变化的"序列模式",从红粘土下部(约4.5Ma)到黄土上部(约0.6Ma),K2O/Al2O3,Na2O/Al2O3,CaO/Al2O3和MgO/Al2O3比率的变化依次出现转折,这很可能与晚新生代黄土-红粘土物源区构造抬升、冰川剥蚀能力不断加大,使得新鲜基岩不断被剥蚀、去顶,由此造成主要造岩矿物顺序剥蚀、接受风化,成为粉尘新物源有关。

甘肃灵台黄土-红粘土序列中坡缕石的分布及其古气候意义

坡缕石是典型的干旱、强蒸发环境的指示矿物,黄土-红粘土序列中坡缕石的分布对古气候和古环境重建具有重要的指示意义。本文对灵台任家坡剖面中黄土、古土壤和红粘土代表性样品进行了场发射扫描电镜和高分辨透射电镜观察,结果发现,在3.6Ma以前沉积的红粘土中存有大量的自生坡缕石,而在3.2Ma以来沉积的红粘土及其上覆黄土古土壤序列没有坡缕石。剖面样品扫描电镜原位观察形貌特征和微观结构显示,坡缕石属于成壤作用自生矿物,系由伊蒙矿物在富镁孔隙液作用下转化形成。灵台剖面中坡缕石消失的层位与红粘土磁化率升高和粉尘通量及沉积速率增加的层位相一致。坡缕石在剖面中的分布指示3.6～3.2Ma前后是东亚季风的重要转型期,东亚古气候格局发生改变,由连续干暖的夏季风占主导向干冷冬季风和暖湿夏季风高频强波动交替环境演化。

干旱化对成土碳酸盐碳同位素组成的影响

土壤碳酸盐的碳同位素组成可以作为古环境变化的指标。本文对黄土高原地区S1以来成土碳酸盐和红粘土中碳酸盐的碳同位素进行了研究。根据渭南、吉县、长武和会宁 4个剖面末次间冰期以来土壤碳酸盐的碳同位素分析结果 ,探讨了不同气候条件下成土碳酸盐碳同位素组成的特征及其环境意义 ,指出气候的干湿程度可能是影响黄土地区成土碳酸盐δ13C值的主要原因 ;西峰红粘土序列碳酸盐的碳同位素记录表明 ,δ13C值在 4 0MaB .P .前后有一个明显增加的趋势 ,反映了我国西北地区上新世干旱化的发展 。

安徽郎溪黄棕色土-红土二元结构土壤剖面的成因与长江流域第四纪晚期古气候演变

安徽宣郎广一带,黄棕色土-红土二元结构地貌十分常见。本文在郎溪选择了一个典型的黄棕色土-红土剖面,进行粒度组成和元素地球化学性状的研究,结果表明:(1)研究剖面上部黄棕色土的粒度组成和元素地球化学特征,与宣城、九江黄棕色土和镇江下蜀黄土十分一致,说明研究区域的黄棕色土确实与长江流域广泛分布的下蜀黄土同源。郎溪剖面粒度和元素地球化学特征的变化较均匀,尤其黄棕色土→埋藏红土(包括均质红土和网纹红土)间呈连续过渡,无沉积间断,表明埋藏红土的物源与黄棕色土和下蜀黄土相似,具典型的风积成因特性。(2)与黄棕色土相比,埋藏红土粒径偏细,风化成土作用显著增强。从埋藏红土逐渐过渡到黄棕色土,反映的可能是长江流域晚更新世初期,末次间冰期结束、末次冰期开始时的一次重大的古气候演变事件,但仍需确凿的年代学证据。

黄土和红粘土中宇宙成因核素定年的潜力:^(10)Be浓度与化学成分的关系

宇宙成因核素10Be(半衰期1.5M a)不但是古环境变化的示踪剂,而且具有确定地质年龄的能力。80个全岩样品的10Be和化学分析数据表明,黄土高原约6M a以来的红粘土和黄土序列中年龄校正的10Be浓度与沉积物粒度和风化程度的化学指标具有显著的关系。根据这种关系建立的10Be浓度与化学指标的经验回归线性模型,可以估计红粘土和黄土形成时的10Be浓度,确定红粘土和黄土形成的10Be放射性年龄。

黄土高原黄土和红粘土^(10)Be地球化学特征

充分认识元素和同位素在不同环境条件下的地球化学行为，是运用元素和同位素示踪环境变化的前提。对来自于黄土高原的黄土、古土壤和红粘土样品的宇宙成因核素10Be测量和化学成分分析，以及各种化学淋溶实验表明：10Be主要以吸附状态赋存于粉尘沉积物粘粒矿物的表面，部分已结合进自生的粘土矿物中；在粉尘沉积物风化过程中10BC与9Be和Al的活动性相似，基本没有发生迁移，其原因是连续沉积的粉尘含有大量的碱性物质，阻止了10Be的解吸附和淋滤；沉积和风化作用导致了10Be浓度与化学指标在黄土－古土壤和红粘土剖面中的协同变化。

中国黄土颜色变化的控制因素和古气候意义

选择位于黄土高原东南缘的渭南剖面和中部的西峰剖面末次间冰期以来的黄土-古土壤序列,研究了黄土颜色(亮度和红度)变化的时空特征及其主要控制因素。结果表明,黄土的亮度变化主要与铁氧化物、有机质、碳酸盐的含量有关,三者的影响依次减弱,而红度变化则主要受控于铁氧化物的种类和含量。值得注意的是,渭南剖面的红度变化与亮度和磁化率记录在L2/S1过渡时段明显不一致,表明单一的磁化率或颜色指标(红度)在重建夏季风强度时都有一定的局限性。尽管磁化率和红度变化受控的铁氧化物不同,但两者都同风化成壤关系密切,本文综合考虑两个指标,通过对磁化率和红度标准化,提出一个新的Stack指标,用于反演末次间冰期以来夏季风的演化,为深入理解东亚夏季风演化尤其是倒数第二次冰消期夏季风的增强特征提供了新的线索。

中国北方上新世晚期-更新世早期风成沉积物磁化率各向异性初探

前人对中国黄土高原晚更新世黄土沉积物的磁化率各向异性的研究表明,磁化率椭球体最大轴(Kmax)偏角的方向能够指示黄土沉积时期的搬运动力方向,即古风向,并可以通过这种途径进行古季风的重建。本研究试图通过对中国黄土高原晚上新世-早更新世转折时期的风成沉积磁化率各向异性研究进一步检验其在古风向重建方面的应用潜力。选择分别地处黄土高原中部、南部和东部地区的灵台、渭南和保德3个剖面,对红粘土向黄土过渡时期4个不同地层单元古土壤层(S32)、黄土层(L33)、过渡层(TU)以及红粘土沉积(RC)的样品进行了磁化率各向异性测量,结果表明磁线理L值很小,而磁面理F较为发育,这与前人对晚更新世黄土沉积磁化率各向异性的研究结果一致;同时,4个不同地层单元的磁面理F、各向异性度P和形状因子T在3个剖面上均表现出随土壤发育程度增强而减小的变化趋势,说明后期的成壤作用能够不同程度地降低磁面理、磁化率各向异性度以及形状因子的大小。与前人对于晚更新世黄土沉积磁化率各向异性的研究结果不同的是3个剖面的S32,L33,TU以及RC的Kmax的偏角似乎并不能反映出当时的搬运动力方向,即古风向,而长期的压实作用以及不同程度的后期土壤化作用是造成这一时期黄土和红粘土沉积物磁化率各向异性最大轴偏角方向未能反映出当时搬运动力方向(古风向)的原因之一。

灵台红粘土和黄土-古土壤序列的地球化学演化

沉积物的化学成分无疑取决于来源物质的成分和沉积后的化学作用。对来自于甘肃灵台7MaBP以来风成沉积序列的红粘土、黄土和古土壤样品的化学分析表明，风成沉积物化学成分的演化主要由沉积前所经历的各种地表作用（尤其是风化作用）所决定，当地成壤作用对化学成分的影响叠加在106a演化趋势上5反映风化程度的化学指标Na／Al值和Fe2+／Fe3+值总体均呈逐步增加的趋势，基本一致于上新世以来全球气候变化的趋势，这可能与青藏高原隆升和北半球冰盖发育加速粉尘物质源区侵蚀同时降低化学风化程度有关。

热活化黄土胶凝性能研究

借助TG、DTA、XRD等手段研究了黄土在100℃～1000℃的物相组成和热分解特征,采用凝石技术制备了以黄土为主要原料的胶凝材料,测定其力学性能并研究了赤泥掺量对其胶凝材料的力学性能影响。研究结果表明,黄土在600℃煅烧胶凝性能良好;黄土掺量达到40%时,可获得28 d抗压强度超过42.5 MPa的胶凝材料。而且赤泥的掺入对胶凝材料的早期强度有良好的改善作用。

基于U-Pb定年和单颗粒锆石粒径分析示踪中国黄土高原黄土和红粘土物源

中国黄土高原的风成沉积蕴含着丰富的大陆古气候和大气环流变化信息，但关于黄土和红粘土物源是否有变化目前仍存在着争论。近些年，锆石的LA-ICP—MS定年被广泛用于追踪沉积物来源，本文把碎屑锆石的u—Pb定年运用到红粘土中，并结合前人的数据和碎屑锆石粒径分析对黄土和红粘土物源进行了重新的讨论，认为黄土高原黄土碎屑锆石主要来源于黄土高原北部戈壁沙漠和附近的沙漠，极少量锆石来源于青藏高原北部，而不是主要来源于青藏高原北部和柴达木盆地，红粘土的锆石物源受近缘的基岩影响较大，朝那6．2—3．6Ma红粘土锆石碎屑部分来源于附近的六盘山。而且在0．12Ma、0．86Ma、1．25Ma之间，黄土碎屑锆石物源较稳定，存在少量变化，在2．6Ma和3．6Ma前后，黄土、红粘土碎屑锆石物源存在明显变化，这可能和全球变冷导致近地面冬季风增强有关。

不同产地的炮制辅料土中化学元素及水溶性盐含量测定

目的:比较不同炮制辅料土中所含化学元素全量与水溶性盐含量差异,为土炒炮制辅料质量评价提供参考。方法:采用火焰原子吸收分光光度法与经典化学分析法,检测14批不同产地的灶心土、红土、黄土、红砖粉、赤石脂等炮制辅料土中K、Ca、Fe、Zn、Al、Mg、Cu、Mn、Na与Si全量及其水溶性盐含量,运用化学模式识别技术分析其差异性。结果:以化学元素全量为指标,系统聚类将不同产地辅料土分为4类,主要标记物为Si、Al、Ca;以水溶性盐含量为指标,系统聚类将不同产地辅料土分为3类,主要标记物为水溶性盐总量、Cl^-、SO4^2-;仅红砖粉pH>7。结论:不同产地炮制辅料土中化学元素全量含量存有差异,主要是由其成土母质与地域不同所致,而灶心土中水溶性盐总量、钙离子溶出量明显高于其他土样,与其久经烧炼有关,可为评价炮制辅料土的质量提供参考。