大別山北麓羅山黃土古土壤古環(huán)境信息研究.pdf

1、大別山地區(qū)處于中國(guó)南北地理及氣候的分界線，屬于對(duì)區(qū)域和全球氣候響應(yīng)的敏感地區(qū)，為了探討大別山區(qū)域第四紀(jì)沉積物的古環(huán)境演變史，選取大別山北麓羅山剖面第四紀(jì)沉積物黃土古土壤作為研究對(duì)象，羅山剖面是該區(qū)域到目前為止發(fā)現(xiàn)的保存最完好的剖面，其完整的地層記錄為研究的可信度提供了良好的保證，通過從羅山黃土古土壤提取古環(huán)境信息，進(jìn)而對(duì)黃土古土壤的成因環(huán)境和古環(huán)境變化規(guī)律及物質(zhì)來源等進(jìn)行詳細(xì)的研究，為中國(guó)中東部地區(qū)對(duì)全球變化的響應(yīng)與反饋機(jī)制提供重要基礎(chǔ)

2、。論文首先通過古地磁、光釋光測(cè)年結(jié)果對(duì)大別山北麓羅山黃土古土壤進(jìn)行了定年，然后通過對(duì)樣品的粒度、磁組構(gòu)、磁化率等指標(biāo)進(jìn)行研究分析，初步探討了羅山黃土古土壤的成因方式、沉積環(huán)境、物源方向等古環(huán)境信息，根據(jù)地球化學(xué)元素指標(biāo)進(jìn)一步探討了羅山第四紀(jì)風(fēng)塵堆積物的物質(zhì)來源和沉積環(huán)境的變化規(guī)律。
　　 經(jīng)磁性地層研究結(jié)果表明，羅山黃土古土壤剖面B/M界限出現(xiàn)在剖面1440cm處，且在B/M界限至剖面底部未出現(xiàn)松山負(fù)向期的賈拉米洛正向極性亞帶事

3、件，初步推測(cè)剖面底部所處的地質(zhì)時(shí)代約為早更新世晚期或中更新世早期;分別以光釋光測(cè)年結(jié)果及B/M界線年齡作為時(shí)間控制點(diǎn)，推測(cè)大別山北麓羅山剖面黃土古土壤開始堆積的起始年齡為870kaB.P.左右。
　　 單一磁組構(gòu)參數(shù)及其組合參數(shù)結(jié)果表明，研究剖面從成因上分為兩階段，其中第一階段(1480～1600cm)樣品的磁組構(gòu)參數(shù)P、F、L平均值均高于第二階段的相應(yīng)值，但q平均值較第二階段(0～1480cm)大，上述標(biāo)志特征揭示剖面第一階段

4、(0～1480cm)屬于水成搬運(yùn)沉積，而第二階段屬于典型風(fēng)成沉積;磁組構(gòu)參數(shù)組合關(guān)系圖F-L、P-q、P-F顯示，第一階段水成的樣品的數(shù)據(jù)點(diǎn)集中分布于遠(yuǎn)離坐標(biāo)原點(diǎn)的區(qū)域，指示沉積動(dòng)力較強(qiáng)，而第二階段的風(fēng)成樣品的數(shù)據(jù)點(diǎn)集中分布于坐標(biāo)原點(diǎn)附近的區(qū)域內(nèi)，指示沉積動(dòng)力弱而穩(wěn)定;磁化率各向異性主軸K1和K3方向的等面積赤平投影圖顯示第一階段樣品的橢球體軸向分布聚集，長(zhǎng)軸的傾角一般小于10°，短軸的傾角大于80°，而第一階段的分布分散，長(zhǎng)軸的傾角大

5、于60°，短軸的傾角小于15°。磁化率最大主軸偏角指示第一階段風(fēng)成沉積的主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)镹W-SE方向，第二階段水成沉積的古流向?yàn)镾W-NE方向。綜合來看，磁組構(gòu)特征指示了第一階段為水成搬運(yùn)沉積而第二階段為風(fēng)成沉積，整個(gè)剖面自老至新磁組構(gòu)特征的變化暗示了研究區(qū)成因類型的遞變，并記錄了沉積環(huán)境由溫濕向干冷逐漸轉(zhuǎn)變的氣候環(huán)境。
　　 利用粒度組成、粒度參數(shù)及粒度曲線和石英顆粒表面結(jié)構(gòu)特征對(duì)羅山黃土古土壤進(jìn)行古環(huán)境分析，結(jié)果表明，第一階段(

6、1480～1600cm)無明顯富集風(fēng)成的基本粒組即10～50μm，且標(biāo)準(zhǔn)偏差較大，分選相對(duì)較差，頻率曲線表現(xiàn)為雙峰至多峰正偏態(tài)為主，其環(huán)境判別參數(shù)（Y＞0，平均值為1.13）顯示其為水成搬運(yùn)沉積;此階段石英顆粒粒徑較大，＞200μm粒級(jí)含量多見，形狀以棱角狀、次棱角狀為主，粗顆粒含量較高，說明沉積物可能是受較強(qiáng)動(dòng)力水流搬運(yùn)近源物質(zhì)堆積而致，與沖積扇相中的泥石流相的沉積特征十分相似;剖面第二階段(0～1480cm)粒度參數(shù)和粒度曲線特征顯

7、示，沉積物粒度以風(fēng)成的基本粒組即10～50μm粒級(jí)為眾數(shù)粒組，粘粒含量次之為次眾粒組，屬粘土質(zhì)粉砂類型，且粒度組成非常均一，標(biāo)準(zhǔn)差較小、分選較好，在累積曲線上表現(xiàn)為雙峰負(fù)偏態(tài)且細(xì)尾較重，因此屬于風(fēng)成成因，與北方黃土呈明顯的延續(xù)關(guān)系，符合我國(guó)黃土從西北向東南粒度逐漸變細(xì)的基本特征;由環(huán)境判別函數(shù)Y＜0（平均值為-9.85）再次印證為風(fēng)成堆積物的特性;磨片顯示石英粒徑較小，形狀以棱角狀、次棱角狀為主，沉積物鏡下顯示顏色較紅，顯示了風(fēng)成沉積的

8、特征且經(jīng)受了較強(qiáng)的風(fēng)化作用，與沉積物所具有較小的Kd值而反映的羅山沉積物受到較強(qiáng)的風(fēng)化作用一致，側(cè)面說明了大別山北麓自870kaB.P.以來整體較溫濕的氣候特征。
　　 黃土古土壤磁化率研究結(jié)果表明，研究區(qū)自870kaB.P.以來磁化率值總體水平較高，說明整體氣候背景較溫濕;磁化率曲線顯示磁化率的峰值和谷值分別對(duì)應(yīng)古土壤與黃土，由質(zhì)量磁化率經(jīng)四次回歸方程計(jì)算出研究區(qū)年平均溫度為0.91～13.88℃、年平均降水量126.46～7

9、89.14mm的特征。
　　 對(duì)地球化學(xué)元素特征研究表明，大別山北麓羅山黃土古土壤表現(xiàn)出明顯地富硅鋁鐵的現(xiàn)象，表明了大別山北麓自約870kaB.P.以來，氣候以濕熱為主且由濕熱向干冷發(fā)展的氣候特點(diǎn)。化學(xué)風(fēng)化指數(shù)(CIA)值及特征元素比值等的變化等特征顯示羅山經(jīng)受了中等強(qiáng)度的化學(xué)風(fēng)化程度;采用常量元素的富集因子法、特征元素比值法及穩(wěn)定的微量元素法進(jìn)行物源判別，元素富集因子值及其分布模式、特征元素比值的分布模式和穩(wěn)定微量元素的物源判