, 庞奖励, 黄春长, 查小春, 周亚利, 郭永强, 胡慧, 刘涛陕西师范大学旅游与环境学院,西安 710119
Chemical weathering characteristics and regional comparative study of the loess deposits in the upper Hanjiang River
MAOPeini, PANGJiangli, HUANGChunchang, ZHAXiaochun, ZHOUYali, GUOYongqiang, HUHui, LIUTao通讯作者:
收稿日期:2016-06-17
修回日期:2016-10-12
网络出版日期:2017-02-15
版权声明:2017《地理学报》编辑部本文是开放获取期刊文献，在以下情况下可以自由使用：学术研究、学术交流、科研教学等，但不允许用于商业目的.
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摘要
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Abstract
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黄土中不同化学元素在表生环境的风化过程中往往表现出不同的化学活动性而发生分异[1-3]。元素迁移和聚集规律既是黄土风化成壤过程的直接记录,又蕴含其发生过程中古环境变化信息[4-6]。前人已对黄土高原[6-10]、川西高原[11-12]及长江中下游[13-20]等地区黄土的地球化学特征做了大量研究,并取得显著成果。汉江上游位于秦岭南麓、暖温带半湿润与亚热带湿润季风气候的过渡地带,对气候变化的响应十分敏感。近些年,野外调研发现该区域的盆地地带分布大量面积不等的风成黄土,引起****的广泛关注。作为中国特殊过渡地带上发育的陆相沉积物,该区域黄土的元素地球化学特征如何?与其他区域黄土的风化强度差异如何?这些问题对理解中国不同区域黄土化学风化特征的空间变异规律具有至关重要的意义。而以往对汉江上游黄土的研究主要集中在空间分布、地层序列、年代序列、风化成壤演变、古气候意义等相关问题[21-27],关于其地球化学特征的研究还比较有限。本文对汉江上游黄土的元素组成、丰度及相关化学风化参数进行系统分析,并与洛川、巫山、下蜀黄土对比,旨在阐明汉江上游地区黄土的地球化学特征、风化成壤强度变化及其蕴含的古气候信息,并尝试解译不同区域黄土风化程度的空间变异规律。
1 研究区域
汉江发源于汉中盆地西端的潘冢山,于武汉汇入长江。整个流域位于30°08′N~34°11′N、106°12′E~114°14′E,干流河道全长1577 km,流域面积15.9×104 km2,其中丹江口水库以上为上游地区,河道长925 km,流域面积9.52×104 km2（图1）。区内属北亚热带季风气候区,年均气温12~16 ℃,年均降雨量700~1100 mm,受东南季风和西南季风的暖湿气流影响,降雨主要集中在5-10月。流域内植被茂密,以常绿阔叶林为主,森林覆盖面积高达62%,土壤类型主要为淋溶土（发生分类归为黄褐土）。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图1汉江上游区域位置及研究剖面图
-->Fig. 1Map showing the position of the upper HanjiangRiver and the location of the loess-soil profiles
-->
汉江在上游地区自西向东穿行于秦岭、大巴山之间,形成峡谷与盆地相间的地貌特征,区内分布有许多面积较大的盆地,如汉中盆地、西乡盆地,安康盆地、旬阳盆地、郧县盆地、商丹盆地等。这些盆地地区不仅发育有较清晰可见的Ⅰ~Ⅳ级河流阶地,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ阶地分别高出汉江平水位10~15 m、30~40 m、60~70 m和90~100 m[22],而且由于阶地面比较平缓,一般均覆盖着面积不等、堆积较厚的风成黄土,黄土厚度一般为5~20 m。其中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级阶地的阶地面受侵蚀破坏严重,黄土的地层不全,而Ⅰ级阶地覆盖的黄土发育较好,面积覆盖范围大,且地层保存完整[28-29]。
2 研究材料与方法
在汉江上游Ⅰ级阶地野外调查过程中,对多处黄土进行了深入研究[21-27],发现不同地点黄土剖面在宏观特征和地层上具有良好的可比性。这些剖面是位于河流两岸阶地上天然出露的陡坎,或者当地金矿在采砂金过程中暴露的极好断面,均能够清晰地见到风成黄土直接覆盖在河流相砂砾石层上,黄土剖面连续完整,中间未发现地层的缺失（图2）。本文选取前房村（QFC）、弥陀寺（MTS）、黄坪村（HPC）剖面作为研究代表,这些黄土剖面的理化性质和地层等已经进行了深入研究[22, 26-27],建立了可信的地层序列和年代框架[23],被认为是55.0 ka BP以来连续堆积的风成沉积物,详细剖面特征如表1所示。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图2汉江上游QFC、HPC剖面黄土的地层及年代序列
-->Fig. 2The stratigraphy and chronology sequences of the QFC and HPC profiles in the upper Hanjiang River
-->
Tab. 1
表1
表1汉江上游黄土剖面地层特征
Tab. 1Stratigraphic characteristics of the loess in the upper Hanjiang River
| 地层 | 年代 (ka BP) | 黄土剖面特征描述 | ||
|---|---|---|---|---|
| QFC剖面 | MTS剖面 | HPC剖面 | ||
| 表土 (TS) | 1.5-0.0 | 35~0 cm,浊棕(5YR7/4,干态),黏土—粉砂质地,团粒结构,疏松多孔,多植物根系。 | 60~0 cm,浊棕(7.5YR5/4,干态),黏土—粉砂质地,团粒结构,疏松多孔,多植物根系。 | 50~0 cm,浊黄棕(10YR5/3,干态),黏土—粉砂质地,团粒结构,疏松多孔,植物根系发育。 |
| 全新世黄土(L0) | 3.1-1.5 | 110~35 cm,浊黄橙(7.5YR5/4,干态),粉砂质地,块状或团块状结构。顶部有汉代灰色绳纹薄陶片。 | 130~60 cm,浊黄橙(10YR6/4,干态),粉砂质地,块状 结构。 | 100~50 cm,浊黄橙(10YR6/4,干态),粉砂质地,块状结构,下部有周代灰色陶片和烧土块。 |
| 古土壤 (S0) | 8.5-3.1 | 260~110 cm,浊红棕(5.5YR3/4,干态),黏土-粉砂质地,棱块状结构,致密坚硬,大量亮红棕色黏土胶膜淀积,结构体内仍呈红棕色,且含有少量铁锰结核(< 0.2mm)。 | 270~130 cm,暗棕(7.5YR3/4,干态),黏土—粉砂质地,棱块状结构,致密坚硬,大量亮红棕色黏土胶膜淀积,结构体内仍呈红棕色。 | 270~100 cm,暗棕(7.5YR3/4,干态),黏土—粉砂质地,棱块状结构,致密坚硬,大量亮红棕色黏土胶膜淀积,结构体内仍呈红棕色。 |
| 过渡性黄土(Lt) | 11.5-8.5 | 320~260 cm,浊黄橙(7.5YR5/4,干态),粉砂质地,块状结构,裂隙面有少量暗棕色黏土胶膜淀积。 | 350~270 cm,浊黄橙(10YR7/4,干态),粉砂质地,块状结构,裂隙面有少量棕色黏土胶膜沉淀。 | 310~270 cm,浊黄橙(10YR5/4,干态),粉砂质地,块状结构,裂隙面有少量棕色黏土胶膜沉淀。 |
| 马兰黄土(L1) | 55.0-11.5 | 660~320 cm,浊黄橙(7.5YR5/4,干态),粉砂质地,均匀的块状结构。其中660~480 cm混夹有少量不规则薄层砂。 | 1140~350 cm,浊黄橙(10YR7/3,干态),粉砂质地,均匀的块状结构。其中1140~590 cm混夹少量不规则薄层砂。 | 790~310 cm,浊黄橙(10YR7/3,干态),粉砂质地,块状结构。 |
| 河流相沉积(T1-al) | 典型的河流相二元结构,上部为十分疏松、干净的粗砂,下部为磨圆度很高的砾石层。 | |||
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野外从剖面顶部向下按一定间隔（2~5 cm）进行高密度连续采样,采至阶地砾石层顶部。化学元素分析在陕西师范大学环境变迁实验室完成。将自然风干土样机磨至200目以下,称取4.0 g压制成圆形薄片,采用荷兰Panalytical公司生产的X-Ray荧光光谱仪PW2403进行测定,实验中加入标准样品（GSS-1）,误差控制在5%内。颜色采用中国标准土壤色卡（中国科学院南京土壤研究所,1989）进行描述。
3 实验结果
（1）汉江上游黄土的主要化学成分为SiO2、Al2O3和Fe2O3,其含量分别为573.8 g/kg、134.1 g/kg和59.4 g/kg,三者之和为767.3 g/kg,而K2O、MgO、Na2O、CaO含量分别仅为26.1 g/kg、18.2 g/kg、13.5 g/kg和9.0 g/kg,元素含量顺序呈现SiO2>Al2O3>Fe2O3>K2O>MgO>Na2O>CaO的规律（表2）。上述常量元素含量在黄土层和古土壤S0中的变异系数（CV）较低,除CaO和Na2O的CV值分别为0.16和0.18外,其他元素含量的CV值均小于0.10,其中SiO2（0.02）、K2O（0.03）、Al2O3（0.04）、Fe2O3（0.07）、MgO（0.10）,说明古土壤S0与黄土的元素组成具有高度一致性,暗示两者物质基础相同,即古土壤是黄土风化成壤改造的产物。Tab. 2
表2
表2汉江上游黄土常量元素含量(g/kg)
Tab. 2The major element contents (g/kg) of the loess in the upper Hanjiang River
| 地层 | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | K2O | CaO | Na2O | MgO | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 汉 江 上 游 黄 土 | TS | 472.2~648.2① | 111.2~151.0 | 54.0~66.7 | 24.2~28.1 | 7.4~12.2 | 9.2~18.3 | 16.0~19.6 |
| 567.9② | 136.4 | 61.9 | 26.4 | 9.4 | 12.3 | 17.6 | ||
| L0 | 464.7~701.5 | 105.8~150.0 | 44.8~62.6 | 23.7~28.2 | 7.4~10.4 | 9.4~21.9 | 14.2~19.5 | |
| 592.2 | 127.0 | 54.7 | 25.1 | 8.7 | 14.1 | 16.4 | ||
| S0 | 472.4~652.7 | 109.5~153.8 | 56.1~65.7 | 23.5~29.7 | 7.4~10.7 | 9.8~20.7 | 16.3~20.8 | |
| 568.6 | 137.8 | 62.4 | 26.5 | 8.6 | 12.9 | 18.2 | ||
| Lt | 480.8~653.7 | 112.5~152. | 53.5~62.3 | 23.6~29.6 | 7.5~9.6 | 9.7~18.4 | 18.1~20.2 | |
| 570.0 | 136.0 | 60.3 | 26.1 | 8.7 | 13.1 | 19.0 | ||
| L1 | 479.2~642.8 | 102.9~151.4 | 52.7~65.2 | 22.3~29.5 | 7.7~11.4 | 9.7~25.5 | 16.8~22.3 | |
| 570.1 | 133.1 | 57.8 | 26.3 | 9.5 | 15.0 | 19.8 | ||
| 整体均值 | 464.7~701.5 | 102.9~153.8 | 44.8~66.7 | 22.3~28.2 | 7.4~12.2 | 9.2~25.5 | 14.2~22.3 | |
| 573.8 | 134.1 | 59.4 | 26.1 | 9.0 | 13.5 | 18.2 | ||
| CV | 0.02 | 0.04 | 0.07 | 0.03 | 0.16 | 0.18 | 0.10 | |
| 洛川黄土[2] | 575.7 | 119.0 | 48.0 | 20.8 | 77.3 | 14.9 | 20.6 | |
| 巫山黄土[17] | 662.0 | 133.5 | 52.9 | 23.2 | 36.6 | 12.3 | 16.0 | |
| 下蜀黄土[13] | 680.7 | 133.2 | 53.0 | 23.5 | 10.0 | 9.2 | 16.1 | |
| UCC[31] | 660.0 | 152.0 | 50.0 | 34.0 | 39.0 | 42.0 | 22.0 | |
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（2）黄土和古土壤中不同元素含量存在微弱差异。SiO2、Na2O、CaO、MgO有相似的分布规律,黄土层（包含L1、Lt、L0）中SiO2、Na2O、CaO、MgO的均值分别为 577.4 g/kg、14.1 g/kg、9.0 g/kg、18.4 g/kg;而古土壤S0中这些元素的含量分别为568.6 g/kg、12.9 g/kg、8.6 g/kg、18.2 g/kg,其值明显低于黄土层,说明在古土壤形成时期化学风化作用强烈,Si、Na、Ca、Mg发生迁移淋失,表现出不同程度的亏损特征。剖面中SiO2、Na2O、CaO和MgO含量在垂直方向上的变化大致呈现L1最高→Lt略有降低→S0最低→L0又升高的规律（表2）,指示黄土堆积发育的不同时期风化成壤作用强度不同,这些元素迁移淋失程度也不同。此外,尽管表土TS的SiO2、Na2O、CaO、MgO均值（567.9 g/kg、12.3 g/kg、9.4 g/kg和17.6 g/kg）较低,这与人类耕作活动影响息息相关。
Al2O3、Fe2O3和K2O含量分布及变化趋势相同。黄土层（包括L1、Lt、L0）中它们的均值较低,Al2O3、Fe2O3和K2O分别为132.0 g/kg、57.6 g/kg、25.8 g/kg,而高峰值（137.8 g/kg、62.4 g/kg、26.5 g/kg）出现在古土壤S0中,说明风化成壤过程中易溶元素Ca、Mg、Na的大量淋失,导致Al、Fe、K表现出相对富集的特征。且Al2O3、Fe2O3和K2O含量在不同层位中呈现从L1→Lt→S0逐渐增强、L0又减弱的变化规律（表2）,与SiO2、Na2O、CaO、MgO的变化特征呈现相反关系的吻合。上述特征反映了汉江上游黄土风化成壤过程中,常量元素发生了明显分异,表现为Si、Na、Ca、Mg发生了不同程度的淋溶,Al、Fe、K发生了富集;而风化成壤强度不同,导致了上述元素的分异程度存在明显差异。
4 讨论
4.1 汉江上游黄土的风化成壤强度
化学风化过程中,风成黄土的不同元素表现出不同化学活动行为而发生分异。Si是主要的造岩矿物元素,化学性质相对稳定,碱性条件下才易溶解迁移;Fe、Al属于稳定性元素,随着大量盐基离子和硅酸等易溶组分迁移淋失而发生相对富集;Na、K、Ca、Mg属于化学性质较活跃的碱金属和碱土元素,暖湿环境下易被溶解迁移,但K易被黏土矿物吸附固定,迁移作用微弱[13, 17, 19]。因此,不同元素含量及元素氧化物分子比值的变化特征既可以指示黄土风化成壤过程,又能反映其蕴含的古气候环境演变状况。4.1.1 地球化学参数 目前对风成黄土化学风化程度的判别尚没有统一的标准,常用地球化学参数有：化学蚀变指数CIA（Al2O3/（Al2O3+CaO*+K2O+Na2O））、钠钾比值（Na/K）、淋溶系数（CaO+K20+Na2O）/Al2O3、退碱系数（Na2O+CaO）/Al2O3）、残积系数（Al2O3+Fe2O3）/（CaO+MgO+Na2O）等,它们从不同角度反映了风化的强度。化学风化过程中,长石矿物会遭受不同程度的蚀变,碱金属元素Na、Ca、K随水介质迁移流失,同时形成主要成分为Al2O3的黏土矿物[30],因此,CIA实质上反映了风化过程中长石转变成黏土矿物的程度[13, 31-32],且CIA值越高,说明化学风化强度越高,暗示气候越温暖湿润。CIA值具体计算方法参考文献[13]获得。
汉江上游黄土的CIA值介于56.98~71.32之间,在QFC、MTS和HPC剖面的变化趋势相似,均大致呈现马兰黄土L1最低→过渡性黄土Lt略有升高→古土壤S0最高→全新世黄土L0又降低的规律（图3）。以QFC剖面为例,黄土层L1、Lt和L0的CIA均值分别为65.99、68.39和68.51,而古土壤S0的均值（70.40）明显高于黄土层,说明古土壤形成时期风化成壤作用强烈,长石蚀变成黏土矿物的程度高,指示该期间气候暖湿,有利于化学风化的进行;而黄土层形成时期气候干冷,不利于长石的蚀变,风化成壤程度弱。剖面中不同层位CIA值的变化本质上反映了黄土堆积发育过程中经历的风化成壤强度差异,即不同时期风化成壤强度从L1→Lt→S0逐渐增强、L0又开始减弱。这种变化特征与磁化率反映的成壤强度变化规律[22]大体一致,这证明CIA在汉江区域对黄土风化成壤强度和古气候状况具有良好的指示作用。但CIA与磁化率变化曲线的形态上稍微有些偏差（图3）,这是因为磁化率的变化不仅与风化成壤强度相关,还与游离铁的赋存形态相关。而表土层CIA值较高,这与人类耕作活动直接相关。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图3汉江上游黄土CIA值与磁化率的曲线图
-->Fig. 3Variations of CIA and magnetic susceptibility of the loess profiles in the upper Hanjiang River
-->
Na/K是判定黄土中长石矿物被化学风化程度的常用指标[12-13]。由于斜长石比钾长石优先被风化,Na的流失速率远远大于K,因而,Na/K比值随化学风化作用增强而降低。各剖面中Na/K比值介于0.34~0.54之间,高值出现在黄土层,其中黄土L1、Lt、L0的数值分别为0.50、0.47和0.42,而古土壤S0的数值（0.41）较低,说明古土壤形成时期斜长石被强烈分解,Na迅速流失,指示较强的化学风化作用;而黄土层形成时期斜长石被分解程度低,Na流失程度弱,指示较弱的化学风化作用。且不同层位Na/K比值大小排序为L1>Lt>L0>S0,其变化趋势与CIA曲线呈相反关系的吻合（图4）,指示不同时期风化成壤强度呈现L1最弱→Lt略有增强→S0最强→L0又降低的变化特征。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图4汉江上游QFC剖面地球化学参数曲线图
-->Fig. 4Variations of weathering parameters of the QFC profile in the upper Hanjiang River
-->
淋溶系数、退碱系数常被用来反映黄土风化成壤过程中Ca、Na等易溶性元素的淋溶迁移程度[35],残积系数则反映稳定性元素Fe、Al相对富集或残积的程度[18],因而,淋溶系数、退碱系数与其风化成壤强度成反比,残积系数则成正比。QFC剖面古土壤S0中的淋溶系数、退碱系数（分别为0.42和0.21）较低,黄土L1、Lt、L0层较高,且L1（0.52和0.27）>Lt（0.46和0.24）>L0（0.45和0.22）;而残积系数在古土壤S0的均值（2.37）明显高于黄土层（L1、Lt、L0分别为1.90、2.10和2.34）。这些特征说明了古土壤发育时期风化成壤作用强烈,易溶元素Ca、Na被大量迁移淋失,Fe、Al富集或残积程度高;而黄土层形成时期元素的淋溶与残积能力均非常微弱。且可以看出,不同层位淋溶系数、退碱系数的大小序列均表现为L1>Lt>L0>S0,残积系数则呈现完全相反的吻合,反映了不同时期风化成壤强度从L1→Lt→S0逐渐加强、L0又开始减弱（图4）。显而易见,CIA值不仅较好的指示了汉江上游黄土风化成壤强度变化规律,这种规律也得到Na/K、淋溶系数、退碱系数、残积系数等地球化学参数的佐证。
4.1.2 A-CN-K三角图 A-CN-K图（即Al2O3-CaO*+Na2O-K2O）常被用来反映沉积物的化学风化趋势以及化学风化过程中主要矿物成分的变化[36]。在图5a中,汉江上游黄土的化学风化趋势线大致平行于CN-A连线,这说明化学风化过程中斜长石遭受较强的风化分解,易溶元素Ca、Na大量流失,形成含Al的次生黏土矿物。此外,黄土和古土壤投影点集中且靠近蒙脱石—伊利石连线一侧,说明其风化产生的黏土矿物主要以蒙脱石和伊利石为主,即整体处于脱钙、钠的中等风化阶段,而尚未达到以高岭石、三水铝石为主的强烈风化阶段。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图5汉江上游黄土化学风化趋势图及其与洛川、巫山、下蜀黄土的对比(箭头表示风化趋势)
-->Fig. 5A-CN-K ternary diagram of the loess in the upper Hanjaing River and its comparison with the Luochuan,Wushan and Xiashu loess (arrows indicating weathering trend)
-->
但不同层位的化学风化强度仍存在一定差异,古土壤S0更靠近A顶点（图5a）,指示斜长石被风化转变成黏土矿物的程度最高,而马兰黄土L1更靠近CN底点,说明其遭受的化学风化程度最低。从不同地层单元在图5a中的投影位置可以看出,整个剖面的风化强弱序列为古土壤S0>全新世黄土L0>过渡性黄土Lt>马兰黄土L1,与CIA、Na/K、淋溶系数、退碱系数、残积系数反映的风化成壤强度变化规律完全吻合。
显然可见,剖面宏观特征、常量元素地球化学参数及A-CN-K图反映的汉江上游黄土风化成壤强度及变化规律是一致的,即马兰黄土L1最弱→过渡性黄土Lt略有增强→古土壤S0最强→全新世黄土L0又开始减弱。
4.2 汉江上游黄土风化成壤强度与气候变化
汉江上游黄土的风化成壤程度反应了古气候的特征,而时间上的变化则记录了汉江Ⅰ级阶地形成以来气候的变化历史。末次冰期（55.0-11.5 ka BP）：汉江Ⅰ级阶地在55.0 ka BP前后形成并开始接受风尘堆积,风尘堆积作用一直持续到11.5 ka BP,形成了马兰黄土L1。黄土L1中,CIA（65.99）、残积系数（1.90）在剖面中呈现最低值,而Na/K（0.50）、淋溶系数（0.52）、退碱系数（0.27）呈现最高值,说明其风化成壤作用极其微弱,指示了该时期冬季风强盛,气候特征为寒冷干旱,沙尘暴活动强烈,风尘大量堆积,与全球范围的末次盛冰期阶段相对应。全新世早期（11.5-8.5 ka BP）：即过渡性黄土Lt堆积时期,与马兰黄土L1相比,CIA（68.39）、残积系数（2.10）有所升高,而Na/K（0.47）、淋溶系数（0.46）、退碱系数（0.24）均降低,表明其风化成壤作用有所加强,指示随着全球末次冰期的结束,冬季风减弱,夏季风增强,该区气候也开始转向温暖湿润,风尘堆积作用减弱,发生微弱的成壤改造作用。全新世中期（8.5-3.1 ka BP）：即古土壤S0发育时期,CIA（70.40）、残积系数（2.37）达到剖面最高值,而Na/K（0.41）、淋溶系数（0.42）、退碱系数（0.21）显著低于黄土层,说明其风化成壤作用非常强烈,指示该时期夏季风强盛,气候达到最温暖湿润时期阶段（即全新世大暖期）,风尘堆积作用微弱,强烈的成壤改造作用占主导。全新世晚期（3.1-0.0 ka BP）：即全新世黄土L0堆积时期,与古土壤S0相比,CIA（68.51）、残积系数（2.34）降低,Na/K（0.42）、淋溶系数（0.45）、退碱系数（0.22）升高,说明其风化成壤作用减弱,反映了全新世大暖期结束后,东亚季风格局发生转变,气候转为凉干,沙尘暴再明显堆积。
4.3 汉江黄土与其他区域（洛川、巫山、下蜀）黄土的对比
4.3.1 常量元素组成 将汉江黄土与洛川、巫山、下蜀黄土进行对比,明显看出不同区域黄土常量元素组成具有高度的相似性,主要表现为：① 它们的主要化学成分均以Si2O、Al2O3、Fe2O3为主,三者所占比例之和均大于75%（即750.0 g/kg）。但不同区域黄土中这3种元素总含量存在微弱差异（表2）,其中洛川黄土[2]和汉江黄土在742.7~767.3 g/kg之间、巫山黄土[17]和下蜀黄土[13]在848.4~866.9 g/kg之间,这可能与区域气候环境差异相关。② 不同地区常量元素的UCC标准化曲线十分相似,除CaO外,其他元素变化几乎呈现出一组平行线,均表现为Si2O、Al2O3、Fe2O3、K2O、MgO接近于1.00,没有明显亏损或富集,而Na2O明显位于UCC下方,表现出亏损特征（图6）;③ 不同区域黄土的UCC标准化值（CaO除外）非常接近,SiO2变化幅度介于0.86~1.03,Al2O3介于0.78~0.88,Fe2O3介于0.96~1.16,K2O介于0.61~0.77,MgO介于0.73~0.94,Na2O介于0.22~0.36,各常量元素UCC标准化值变幅均小于0.25（图6）。这些共性暗示了不同地区（汉江、洛川、巫山、下蜀）黄土可能具有相似的风成沉积基础。此外,图5b中这些地区黄土的数据点集中于一个狭小的范围内,且分布在UCC→洛川黄土的连线上,这无疑也证明了这些黄土物质成因的相似性。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图6汉江上游及洛川、巫山、下蜀黄土常量元素的UCC标准化曲线图
-->Fig. 6UCC-normalized pattern of major elements of the loess in the upper Hanjiang River and its comparisonwith that of the Luochuan, Wushan and Xiashu loess
-->
Na2O的亏损是黄土沉积物中斜长石矿物受到风化蚀变的结果,但它们的亏损程度在不同地区有所不同,对区域风化程度差异具有一定的指示作用。CaO在洛川黄土中发生明显富集,而在汉江、巫山、下蜀黄土中出现不同程度的亏损,这是由于不同区域气候（尤其是降水）差异影响下Ca元素迁移淋溶程度不同而导致的;但巫山黄土CaO的亏损程度异常偏低,可能由于该区位于大量石灰岩（CaCO3）分布区,石灰岩溶解于水溶液并随之迁移淀积而致,具体原因还有待探讨[16]。
4.3.2 化学风化程度 尽管不同区域黄土常量元素组成特征高度一致、风化之初具有相似的风成沉积基础,但它们经历的化学风化程度并不完全相同。汉江上游黄土的CIA均值为65.99,显著高于洛川黄土（62.44）,接近且略低于巫山黄土（67.04）,明显低于下蜀黄土（70.49）;且图7显示,不同区域黄土的CIA值从左到右（即从洛川黄土→汉江黄土→巫山黄土→下蜀黄土）依次增大,反映了各地区黄土经历的化学风化强弱顺序为下蜀黄土>巫山黄土>汉江黄土>洛川黄土。
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT图7不同区域黄土在Na/K-CIA、淋溶系数-CIA、退碱系数-CIA和残积系数-CIA图中的位置
-->Fig. 7The location of the loess in different regions in the scatter diagram of weathering parameters
-->
在A-CN-K图解中,不同地区黄土的位置有所不同,说明它们的斜长石矿物经历的风化蚀变程度不同（图5b）。洛川黄土的数据点位于最下方,指示其斜长石被风化蚀变的程度最低,处于初等向中等风化过渡阶段;下蜀黄土靠近最上方,长石风化蚀变程度最强,处于中等风化阶段;汉江、巫山黄土比较接近,介于洛川、下蜀黄土之间,也达到中等风化阶段;但各地区黄土的数据点呈现从洛川黄土→汉江黄土→巫山黄土→下蜀黄土逐渐向右上方移动的趋势,揭示了不同区域黄土的化学风化强度沿该方向逐渐增强,与CIA值反映的规律相吻合。
同样,Na/K、淋溶系数、退碱系数、残积系数等也是衡量化学风化程度的重要参数。图7a、7b、7c显示,不同区域黄土的Na/K、淋溶系数、退碱系数的变化趋势大体一致,洛川黄土位于最左上方,指示其风化程度最弱;下蜀黄土位于最右下方,指示其风化程度最强烈;而汉江黄土与巫山黄土介于二者之间,即从左上方至右下方依次呈现洛川黄土、汉江黄土、巫山黄土、下蜀黄土,反映了各地区黄土经历的化学风化强弱顺序为下蜀黄土>巫山黄土>汉江黄土>洛川黄土。而残积系数的变化（图7d）显示,沿左下方至右上方（即从洛川黄土→汉江黄土→巫山黄土→下蜀黄土）化学风化程度逐渐升高。可以看出,不同地区黄土在Na/K-CIA、淋溶系数-CIA、退碱系数-CIA、残积系数-CIA图中分布在不同的区域,即清楚地显示了它们的区域风化程度差异。且Na/K、淋溶系数、退碱系数、残积系数反映的黄土区域风化程度变化与CIA值、A-CN-K图解揭示的规律一致,共同指示了不同地区黄土经历的化学风化强弱顺序为下蜀黄土>巫山黄土>汉江黄土>洛川黄土。
相同沉积物在表生环境下化学风化方向和风化强度差异主要是受沉积环境条件（如气温和降水等）所制约[13, 17, 37]。汉江黄土的化学风化强度高于洛川黄土,从现代气候条件看,二者分别位于秦岭南北两侧的北亚热带和暖温带季风气候区,汉江区域的年均气温与降水量（15.2 ℃和820 mm）均比洛川地区（9.2 ℃和622 mm）优越,这种差异在秦岭隆升之时就开始出现,说明气候条件差异是地质历史时期风化成壤强度差异的主要原因。空间上从下蜀黄土→巫山黄土→汉江黄土→洛川黄土,即大致沿中国东南至西北方向,这些黄土经历的风化程度呈现降低趋势,这种变化特征与中国现代季风气候的空间差异相吻合,这无疑说明不同区域黄土风化强度的差异主要是受夏季风的影响程度不同造成的,是对东亚季风气候变化的具体体现。
5 结论
（1）汉江上游黄土的主要化学成分为SiO2、Al2O3和Fe2O3,平均含量分别为573.8 g/kg、134.1 g/kg和59.4 g/kg,三者之和为767.3 g/kg;常量元素含量大小排序为SiO2>Al2O3>Fe2O3>K2O>MgO>Na2O>CaO。风化成壤过程中Na、Ca、Mg、Si发生不同程度的迁移淋溶,而Fe、Al、K则相对富集。（2）不同地层层位风化成壤强弱顺序为马兰黄土L1最弱→过渡性黄土Lt略有增强→古土壤S0最强→全新世黄土L0又降低的规律,这种变化实质上反映了气候在时间序列上的演变规律,即晚更新世末次冰期（55.0-15.0 ka BP）气候冷干,沙尘暴活动强烈→全新世早期（15.0-8.5 ka BP）气候开始增温增湿→全新世中期（8.5-3.1 ka BP）气候达到最温暖湿润阶段→全新世晚期（3.1-0.0 ka BP）气候恶化,又开始转向凉干。
（3）汉江黄土与洛川、巫山、下蜀黄土的常量元素分布高度一致,均以SiO2、Al2O3和Fe2O3为主,三者之和均大于750.0 g/kg,Si2O、Al2O3、Fe2O3、K2O、MgO的含量接近于UCC,而Na2O表现出明显的亏损特征,且不同区域各种常量元素（CaO除外）的UCC标准化变幅均小于0.25,暗示了它们具有相似的风成沉积基础;但不同地区黄土的化学风化强度存在明显差异,表现为洛川黄土<汉江黄土<巫山黄土<下蜀黄土,这种特征与中国现代季风气候的空间变化规律相吻合,即不同地区黄土风化程度差异是对东亚季风变化的具体体现。
The authors have declared that no competing interests exist.
参考文献 原文顺序
文献年度倒序
文中引用次数倒序
被引期刊影响因子
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| [3] | . 主要研究了渭南黄土剖面中主要化学组分的分布特征、影响因素以及它们在风化成土过程中的迁移富集规律。结果表明：（1）在剖面中随着黄土与古土壤层的交替叠复，各组分含量由低-高或由高-低呈周期性变化。（2）碳酸盐含量的剧烈变化是影响黄土元素分布特征极为重要的因素，古土壤中一些组分的含量增高，主要是碳酸盐被强烈淋滤造成的相对富集。（3）在黄土风化成土过程中，CaCQ3、SiQ2、FeO、MgO、K2O、Na2O等本身的地球化学行为以迁移为主，而Al2O3、Fe2O3、TiO2等均以淀积为主。它们在黄土中的迁移能力有如下顺序：CaCO3＞FeO＞MgO＞Na2O＞K2O＞SiO2＞Al2O3＞TiO2＞Fe2O3。（4）除碳酸盐外，黄土风化成土过程中铁的变化比其它组分都明显，表现为价态以及形态的转化。铁的转化主要为就地完成．本身没有发生明显迁移。 . 主要研究了渭南黄土剖面中主要化学组分的分布特征、影响因素以及它们在风化成土过程中的迁移富集规律。结果表明：（1）在剖面中随着黄土与古土壤层的交替叠复，各组分含量由低-高或由高-低呈周期性变化。（2）碳酸盐含量的剧烈变化是影响黄土元素分布特征极为重要的因素，古土壤中一些组分的含量增高，主要是碳酸盐被强烈淋滤造成的相对富集。（3）在黄土风化成土过程中，CaCQ3、SiQ2、FeO、MgO、K2O、Na2O等本身的地球化学行为以迁移为主，而Al2O3、Fe2O3、TiO2等均以淀积为主。它们在黄土中的迁移能力有如下顺序：CaCO3＞FeO＞MgO＞Na2O＞K2O＞SiO2＞Al2O3＞TiO2＞Fe2O3。（4）除碳酸盐外，黄土风化成土过程中铁的变化比其它组分都明显，表现为价态以及形态的转化。铁的转化主要为就地完成．本身没有发生明显迁移。 |
| [4] | . <p>中国黄土的地层结构、磁化率曲线及粒度曲线均表明:中国黄土所记录的古气候演化历史与全球气候变化具有紧密的联系,地球轨道变化可能是黄土-古土壤反复叠置的驱动机制。</p> . <p>中国黄土的地层结构、磁化率曲线及粒度曲线均表明:中国黄土所记录的古气候演化历史与全球气候变化具有紧密的联系,地球轨道变化可能是黄土-古土壤反复叠置的驱动机制。</p> |
| [5] | The Ustic Isohumisol (Chernozem), widely distributed over the Chinese Loess Plateau, is classified as a modern soil by agricultural pedologists and as a palaeosol by geoscientists. High-resolution investigations into this soil, including field observations, element analysis, optically simulated luminescence dating and measurements of magnetic susceptibility and particle-size distribution, were ... |
| [6] | . 系统地分析了陕西洛川黄土-古土壤剖面中酸不溶相的主要元素,微量元素和Sr同位素组成,发 现一些具有特征的地球化学参数(如化学风化指数CIA,Na/K,Rb/Sr和87Sr/86Sr)在剖面中呈规律性的分布和演化.研究表明来源于亚洲内 陆广大区域的黄土粉尘与上部陆壳相比明显地具有经受过Na,Ca化学风化的组成特点;2.5Ma以来黄土源区的化学风化呈逐步减弱的趋势,并与同一时期全 球冰量逐步增长的趋势相吻合;因此第四纪以来亚洲内陆地区的干旱化现象可能是全球气候变化的区域响应. . 系统地分析了陕西洛川黄土-古土壤剖面中酸不溶相的主要元素,微量元素和Sr同位素组成,发 现一些具有特征的地球化学参数(如化学风化指数CIA,Na/K,Rb/Sr和87Sr/86Sr)在剖面中呈规律性的分布和演化.研究表明来源于亚洲内 陆广大区域的黄土粉尘与上部陆壳相比明显地具有经受过Na,Ca化学风化的组成特点;2.5Ma以来黄土源区的化学风化呈逐步减弱的趋势,并与同一时期全 球冰量逐步增长的趋势相吻合;因此第四纪以来亚洲内陆地区的干旱化现象可能是全球气候变化的区域响应. |
| [7] | . ABSTRACT Chemical (major and trace element) and isotopic (Sr, Nd) analyses of the Luochuan loess-paleosol sequence in China were performed in order to examine the following problems: (1) potential source heterogeneity; (2) element behavior during pedogenesis; (3) paleoclimatic implications; and (4) the use of loess data to determine the average composition of the upper continental crust.New results clearly indicate that Rb, Sr, U and Ce abundances are severely depleted in paleosols relative to their “parental” loess. The behavior of these elements is strongly controlled by the breakdown of primary minerals such as carbonate (Sr) or by alteration processes in highly oxidizing environments (Ce and U). The pattern of element variations through the upper section of the Luochuan sequence mimics the magnetic susceptibility signal both in position and in intensity, thus reinforcing the pedogenesic origin of the enhanced magnetic susceptibility in paleosols.All loess samples display highly uniform REE patterns (except for Ce) characterized by the upper continental crust (UCC) ratios: ( ≈ 10 and ≈ 0.66. The paleosol REE patterns are similar to those of the loess, with the same LREE/HREE fractionation, but they also show distinct and variable negative Ce anomalies.Nd and Sr isotopic compositions are rather uniform in both loess and paleosols and do not vary with stratigraphic position (03Nd = 6110.5 to 619.2; = 0.715 to 0.719). The isotopic homogeneity in the Luochuan sequence strongly suggests a uniform source region during the entire period of deposition since 65 800 ka ago to the present. Several conclusions may be drawn from the present study:1.(1) No geochemical distinction can be made between loess layers L1 to L7. The sources and the dust storm trajectories must have been essendally the same for the last 800 ka.2.(2) Some elements, (e.g., Ca, Rb, Sr, U, Ce) are strongly fractionated by pedogenesis between loess and paleosols. Ce mobility in soils is clearly demonstrated but the process responsible for this leaching is still poorly understood.3.(3) Systematic variations of element abundances and ratios between loess and paleosols can be used as chemical indicators for pedogenesic intensity and so for paleoclimatic change. These chemical indicators serve a function similar to that of oxygen isotopes in deep-sea sediments (pelagic foraminifera), or that of magnetic susceptibility in loess sequences. They are different recorders of paleoclimatic change.4.(4) The striking uniformity of REE patterns and ratios in the Luochuan loess and paleosols, as well as in loess worldwide, is an excellent starting point for estimating the average composition of the upper continental crust. |
| [8] | . <p>作者通过对陕西洛川黄土剖面中碳酸盐总量、氧化物比值和元素演化周期性的分析，讨论了黄土高原地区2.4Ma以来古气候的演化模式。对渭南黄土剖面高密度连续采集的样品，着重分析了CaCO<sub>3</sub>、Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>/FeO值和有机碳的高分辨记录。指出它们的变化彼此同步（但趋势不尽相同）,与黄土一古土壤系列变化一致，井与深海沉积物氧同位素可进行良好的对比。它们综合反映了该区134500年来有五次万年级的暖湿（或凉湿）一冷干的气候波动，其中各期又有若干次级的小颤动。它们的变化与季风影响强弱程度明显有关。</p> . <p>作者通过对陕西洛川黄土剖面中碳酸盐总量、氧化物比值和元素演化周期性的分析，讨论了黄土高原地区2.4Ma以来古气候的演化模式。对渭南黄土剖面高密度连续采集的样品，着重分析了CaCO<sub>3</sub>、Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>/FeO值和有机碳的高分辨记录。指出它们的变化彼此同步（但趋势不尽相同）,与黄土一古土壤系列变化一致，井与深海沉积物氧同位素可进行良好的对比。它们综合反映了该区134500年来有五次万年级的暖湿（或凉湿）一冷干的气候波动，其中各期又有若干次级的小颤动。它们的变化与季风影响强弱程度明显有关。</p> |
| [9] | . 本文对黄土高原南部晚更新世黄土地层作了详细划分。根据武功、洛川黄土剖面的地层结构、地球化学和孢粉分析,确定了形成的黄土荒漠草原和干草原寒冷干旱环境,形成的古土壤落叶阔叶林或森林草原温暖湿润环境。阐明晚更新世黄土高原南部有六个土壤、植被和气候演化阶段,并将其归纳为约四万年为周期的三个暖湿-冷干气候变化旋回,与地层剖面上交替出现的三层古土壤与三层黄土相对应。通过与我国东部和北半球各地不同类型古气候记录的对比,证明黄土高原南部晚更新世黄土记录的气候变化规律在北半球具有普遍性。 . 本文对黄土高原南部晚更新世黄土地层作了详细划分。根据武功、洛川黄土剖面的地层结构、地球化学和孢粉分析,确定了形成的黄土荒漠草原和干草原寒冷干旱环境,形成的古土壤落叶阔叶林或森林草原温暖湿润环境。阐明晚更新世黄土高原南部有六个土壤、植被和气候演化阶段,并将其归纳为约四万年为周期的三个暖湿-冷干气候变化旋回,与地层剖面上交替出现的三层古土壤与三层黄土相对应。通过与我国东部和北半球各地不同类型古气候记录的对比,证明黄土高原南部晚更新世黄土记录的气候变化规律在北半球具有普遍性。 |
| [10] | . Major and trace elemental compositions of loess samples collected from the Jingyuan section in the northwestern Chinese Loess Plateau (CLP) were analyzed to investigate the potential impacts of grain size sorting and chemical weathering on the loess geochemistry and to extract appropriate geochemical indices for better evaluating the East Asian monsoon variability. Based on variations of major and trace elements in different grain size fractions, seventeen elements were classified into three types: (1) Si and Na display higher contents with the increased particle sizes; (2) Al, Fe, Mg, K, Mn, Zn, Rb, Cr, V are mainly enriched in fine size fractions; (3) Ti, Ba, Zr, P, Ca and Sr show irregular variations among different size fractions. Comparison of Al-normalized elemental ratios with Zr/Rb and Rb/Sr ratios (two commonly employed indicators for grain size sorting and pedogenic weathering) indicates that Si/Al, Zr/Al, Ti/Al variations match well with Zr/Rb and grain size results, whilst Ca/Al, Sr/Al, P/Al ratios display similar variability as that of Rb/Sr ratio. Comparison of loess based proxies (e.g., elemental ratios, magnetic susceptibility, grain size) of Jingyuan section with speleothem and ice-core records confirms that elemental ratios of high-resolution loess sequences developed in the northwestern CLP can be employed to address fluctuations of the winter monsoon-induced grain size sorting and summer monsoon-related weathering and pedogenesis at glacial-interglacial and millennial timescales. |
| [11] | . The West Sichuan Plateau is located in the southeast margin of the Tibetan Plateau, where the climate is mainly influenced by the Indian southwest summer monsoon and the Tibetan Plateau monsoon. In this study, detailed geochemical analysis has been carried out on Ganzisi loess-paleosol sequence in Ganz County of western Sichuan Province. The results indicate that Ganz loess and paleosol have experienced the incipient stage of chemical weathering in dust source regions, characterized by the decomposition of plagioclase which caused the depletion of mobile elements Na and Ca. The post-depositional chemical weathering is characterized by carbonate dissolution and oxidation of Fe2+. The variations of some geochemical indexes (such as CIA values, Na/K and Fe2+/ Fe3+ ratios) in Ganzisi loess-paleosol sequence indicate a gradually decreased chemical weathering intensity in the dust source regions and deposition areas since 1.15 Ma BP consistent with the general increase of global ice volume, reflecting that the arid trend since 1.15 Ma BP in the southeast Tibetan Plateau is a regional response to the global climate change. The geochemical indexes in this section also reveal an obvious drying step occurred at about 250 ka BP in this region. We interpret this drying step as a result of decreased influence of the Indian southwest summer monsoon. This decrease in monsoon moisture is probably attributable to the uplift of the southeast margin of the Tibetan Plateau at about 250 ka BP. |
| [12] | . <p>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Fe<sup>2+</sup>的氧化. 甘孜寺剖面CIA, Na/K以及Fe<sup>2+</sup>/ Fe<sup>3+</sup>等地球化学参数记录显示, 1.15 Ma BP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250 ka BP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.</p> . <p>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Fe<sup>2+</sup>的氧化. 甘孜寺剖面CIA, Na/K以及Fe<sup>2+</sup>/ Fe<sup>3+</sup>等地球化学参数记录显示, 1.15 Ma BP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250 ka BP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.</p> |
| [13] | . <p>对镇江下蜀土剖面的化学风化强度及元素迁移特征进行了研究, 结合与黄土高原第四纪黄土、古土壤、晚第三纪红粘土以及安徽宣城风成红土等典型风成堆积剖面的对比分析, 得出如下结论: (1) 镇江下蜀土剖面经历了中等强度的化学风化, 明显强于洛川黄土以及古土壤, 显著弱于宣城风成红土, 而与西峰晚第三纪红粘土非常接近。下蜀土的化学风化过程及 其与其他风成堆积剖面风化强度的差异主要受气候条件的控制, 气候条件通过年平均温度和年降水量对化学风化的地球化学环境起重要的影响, 其中降水因素在化学风化过程中可能起着更为重要的制约作用。(2) 镇江下蜀土剖面风化过程中, 绝大部分常量元素的地球化学行为 表现为迁移淋失, 仅Fe 和Ti 轻微富集, 元素的活动性由强至弱依次为: P > Na > Ca > Mg > K > Fe<sup>2+</sup> > Si > Mn > Al > Ti > Fe<sup>3+</sup>； 常量元素的迁移特征揭示下蜀土的化学风化已经完成初级阶段的去Ca、Na 过程, 并初步进入到去K 风化的中级阶段； 微量元素除Sr、Ga 迁移淋 失外, Th、Ba、Cu、Zn、Co、Ni、Cr、V 等均表现出富集特征, 这可能与下蜀土风化成壤过 程中的生物地球化学过程以及粘粒、有机质对微量元素的吸附作用有关。(3) 元素迁移在剖面 中的变化特征揭示, 在0.24 Ma 之前的中更新世早、中期, 该区气候较为暖湿, 兼有干湿交替的特征； 中更新世晚期气候偏干凉, 风化淋溶最弱； 至晚更新世早期则又出现一段明显暖湿的成壤时期, 形成下蜀土剖面中的S1 古土壤层。总之, 中更新世以来本区气候整体上向干凉的方向发展。</p> . <p>对镇江下蜀土剖面的化学风化强度及元素迁移特征进行了研究, 结合与黄土高原第四纪黄土、古土壤、晚第三纪红粘土以及安徽宣城风成红土等典型风成堆积剖面的对比分析, 得出如下结论: (1) 镇江下蜀土剖面经历了中等强度的化学风化, 明显强于洛川黄土以及古土壤, 显著弱于宣城风成红土, 而与西峰晚第三纪红粘土非常接近。下蜀土的化学风化过程及 其与其他风成堆积剖面风化强度的差异主要受气候条件的控制, 气候条件通过年平均温度和年降水量对化学风化的地球化学环境起重要的影响, 其中降水因素在化学风化过程中可能起着更为重要的制约作用。(2) 镇江下蜀土剖面风化过程中, 绝大部分常量元素的地球化学行为 表现为迁移淋失, 仅Fe 和Ti 轻微富集, 元素的活动性由强至弱依次为: P > Na > Ca > Mg > K > Fe<sup>2+</sup> > Si > Mn > Al > Ti > Fe<sup>3+</sup>； 常量元素的迁移特征揭示下蜀土的化学风化已经完成初级阶段的去Ca、Na 过程, 并初步进入到去K 风化的中级阶段； 微量元素除Sr、Ga 迁移淋 失外, Th、Ba、Cu、Zn、Co、Ni、Cr、V 等均表现出富集特征, 这可能与下蜀土风化成壤过 程中的生物地球化学过程以及粘粒、有机质对微量元素的吸附作用有关。(3) 元素迁移在剖面 中的变化特征揭示, 在0.24 Ma 之前的中更新世早、中期, 该区气候较为暖湿, 兼有干湿交替的特征； 中更新世晚期气候偏干凉, 风化淋溶最弱； 至晚更新世早期则又出现一段明显暖湿的成壤时期, 形成下蜀土剖面中的S1 古土壤层。总之, 中更新世以来本区气候整体上向干凉的方向发展。</p> |
| [14] | . <a name="Abs1"></a>The chemical weathering intensity and element migration features of the Xiashu loess profile in Zhenjiang are studied in this paper. (1) The Xiashu loess profile underwent moderate chemical weathering. It seems that the precipitation is a more important factor than the temperature in controlling the process of the chemical weathering. (2) The major elements such as Si, K, Na, Ca, Mg, Mn and P were migrated and leached, while the elements Fe and Ti were slightly enriched. The migration features of the major elements reveal that the Xiashu loess finished the primary process of chemical weathering characterized by leaching of Ca and Na, and almost reached the secondary process characterized by leaching of K. Except the elements Sr and Ga, other trace elements such as Th, Ba, Cu, Zn, Co, Ni, Cr and V were enriched. It might be caused by both the biogeochemical process and the adsorption of trace elements by clay mineral and organic materials. (3) The difference of element migration down the Xiashu loess profile reveals that the climate was warm and wet at the early-middle stage of the middle Pleistocene. At the end of the middle Pleistocene, it became dry and cool. At the early stage of the Late Pleistocene, the paleoclimate became warm and wet again. As a whole, the paleoclimate generally became drier and cooler in this region from the beginning of the middle Pleistocene. |
| [15] | . 根据元素含量、K2O/Na2O、K2O/CaO、Al2O3/Na2O、CIA及ACNK图解等指标对长江下游地区下蜀土的化学风化作用进行了研究。下蜀土比西北黄土经历了较强的化学风化过程,Ca、Sr、Na和Mg大量迁移淋失,不仅表现为碳酸盐矿物的迅速风化,而且硅酸盐矿物如斜长石也明显风化,脱Ca、Na过程显著,而钾长石的风化很弱,脱K不明显。下蜀土与西北黄土的原始沉积物具有相似的化学组成。下蜀土较强的化学风化过程可能受长江下游地区较强的季风性气候控制。 . 根据元素含量、K2O/Na2O、K2O/CaO、Al2O3/Na2O、CIA及ACNK图解等指标对长江下游地区下蜀土的化学风化作用进行了研究。下蜀土比西北黄土经历了较强的化学风化过程,Ca、Sr、Na和Mg大量迁移淋失,不仅表现为碳酸盐矿物的迅速风化,而且硅酸盐矿物如斜长石也明显风化,脱Ca、Na过程显著,而钾长石的风化很弱,脱K不明显。下蜀土与西北黄土的原始沉积物具有相似的化学组成。下蜀土较强的化学风化过程可能受长江下游地区较强的季风性气候控制。 |
| [16] | . 为了研究"巫山黄土"的地球化学特征,利用X射线荧光光谱仪对"巫山黄土"样品的常量元素进行测试分析,结果表明:(1)常量元素SiO2、Al2O3、TFe2O3、Fe2O3和TiO2含量随着剖面中细颗粒粘土含量的变化呈现明显的旋回变化特点,该特点对"巫山黄土"沉积时的气候演化规律具有一定的指示意义;(2)在化学风化过程中,元素Si、Al、Fe、K、Mn、Ti之间具有很好的相似性,表现为明显的正相关,而它们与元素Ca、P却具明显的差异性,表现为明显的负相关;(3)沉积物的粒径对部分常量元素地化特征具有一定的控制效应,Al、Fe、Ti等元素主要富集于0.8~2.0μm黏土粒级沉积物中,而在40~100μm的粗粉砂和极细砂粒级中的含量极少;(4)"巫山黄土"常量元素UCC标准化后分布曲线近于平坦线型且靠近UCC分布曲线,指示其可能为风积成因. . 为了研究"巫山黄土"的地球化学特征,利用X射线荧光光谱仪对"巫山黄土"样品的常量元素进行测试分析,结果表明:(1)常量元素SiO2、Al2O3、TFe2O3、Fe2O3和TiO2含量随着剖面中细颗粒粘土含量的变化呈现明显的旋回变化特点,该特点对"巫山黄土"沉积时的气候演化规律具有一定的指示意义;(2)在化学风化过程中,元素Si、Al、Fe、K、Mn、Ti之间具有很好的相似性,表现为明显的正相关,而它们与元素Ca、P却具明显的差异性,表现为明显的负相关;(3)沉积物的粒径对部分常量元素地化特征具有一定的控制效应,Al、Fe、Ti等元素主要富集于0.8~2.0μm黏土粒级沉积物中,而在40~100μm的粗粉砂和极细砂粒级中的含量极少;(4)"巫山黄土"常量元素UCC标准化后分布曲线近于平坦线型且靠近UCC分布曲线,指示其可能为风积成因. |
| [17] | . 根据73个“巫山黄土”样品的氧化物测试结果,对“巫山黄土”氧 化物地球化学特征和记录的古气候特征进行了分析和讨论,结果表明:(1)“巫山黄土”主要的化学成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3, (SiO2+Al2O3+Fe2O3)的平均含量大于洛川黄土和甘孜黄土,与洛川古土壤接近,小于安徽宣城风积红土和镇江下蜀土；(2)“巫山黄 土”SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2含量具有随深度逐渐减少,而FeO、CaO、Na2O、P2O5含量则呈现逐渐增多的特点；(3)巫山剖 面Fe3+/Fe2+比值变化曲线与全铁含量曲线显示明显的正相关,而与SiO2/(Al2O3+Fe2O3)曲线呈反相关；(4)“巫山黄土”的残积系 数和风化指数由老到新其量值逐渐变小,而退碱系数的量值却是逐渐变大的；(5)“巫山黄土”堆积时该区古气候总体上较北方黄土堆积时要偏暖湿,沉积物遭受 的淋溶及氧化作用强度与洛川古土壤相当,明显强于北方洛川黄土和川西的甘孜黄土,但较安徽的宣称风尘红土和镇江下蜀土要弱.剖面中沉积介质的酸度由下向上 逐渐减弱,碱度加强,表生带所遭受的风化作用强度愈来愈弱,风尘堆积的沉积环境则由开始的较为偏湿润逐渐向偏干凉方向发展.(6)“巫山黄土”堆积时期古 气候演变还具有阶段性特点,以剖面6～6.5 m为界可分为上下两段,下段古气候总体较上段偏温湿,气候冷(干)暖(湿)波动频繁、波动幅度较大,而上段古气候相对较为干冷,气候比较稳定,波动幅度也 较小. . 根据73个“巫山黄土”样品的氧化物测试结果,对“巫山黄土”氧 化物地球化学特征和记录的古气候特征进行了分析和讨论,结果表明:(1)“巫山黄土”主要的化学成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3, (SiO2+Al2O3+Fe2O3)的平均含量大于洛川黄土和甘孜黄土,与洛川古土壤接近,小于安徽宣城风积红土和镇江下蜀土；(2)“巫山黄 土”SiO2、Al2O3、Fe2O3、TiO2含量具有随深度逐渐减少,而FeO、CaO、Na2O、P2O5含量则呈现逐渐增多的特点；(3)巫山剖 面Fe3+/Fe2+比值变化曲线与全铁含量曲线显示明显的正相关,而与SiO2/(Al2O3+Fe2O3)曲线呈反相关；(4)“巫山黄土”的残积系 数和风化指数由老到新其量值逐渐变小,而退碱系数的量值却是逐渐变大的；(5)“巫山黄土”堆积时该区古气候总体上较北方黄土堆积时要偏暖湿,沉积物遭受 的淋溶及氧化作用强度与洛川古土壤相当,明显强于北方洛川黄土和川西的甘孜黄土,但较安徽的宣称风尘红土和镇江下蜀土要弱.剖面中沉积介质的酸度由下向上 逐渐减弱,碱度加强,表生带所遭受的风化作用强度愈来愈弱,风尘堆积的沉积环境则由开始的较为偏湿润逐渐向偏干凉方向发展.(6)“巫山黄土”堆积时期古 气候演变还具有阶段性特点,以剖面6～6.5 m为界可分为上下两段,下段古气候总体较上段偏温湿,气候冷(干)暖(湿)波动频繁、波动幅度较大,而上段古气候相对较为干冷,气候比较稳定,波动幅度也 较小. |
| [18] | . 为了探讨“巫山黄土”的成因及物源，对剖面73个样品进行了常量元素测试和分析，并与已知典型的黄土剖面的元素地球化学特征进行了比较．结果表明：（1）“巫山黄土”主要化学成分以SiO<sub>2</sub>、Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>和TFe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(TFe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>=Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>+FeO)为主，三者的平均含量之和为84.84%，与上部陆壳(UCC)（86.2%）、洛川黄土（85.34%）、镇江下蜀土（86.76%）均非常接近。（2）“巫山黄土”常量元素质量百分含量与洛川、甘孜黄土和西风红黏土的均比较接近，显示了具有相同或相近的沉积环境和类型。（3）“巫山黄土”的TiO<sub>2</sub>/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>—K<sub>2</sub>O/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>的数据点主要分布区域与镇江下蜀土与川西的甘孜黄土大致相同，经UCC 标准化后的“巫山黄土”分布曲线与其它风成黄土也显示了较好的相似性，从而说明“巫山黄土”具有风积成因的特点。（4）元素比值分析显示“巫山黄土”与甘孜黄土、洛川黄土均十分相近，在Mg/Mn、Al/Mg、Fe/K方面与甘孜黄土更为接近，而在Mg/Ca 、Si/Al方面与洛川黄土更为一致，可能与两处黄土同源。 . 为了探讨“巫山黄土”的成因及物源，对剖面73个样品进行了常量元素测试和分析，并与已知典型的黄土剖面的元素地球化学特征进行了比较．结果表明：（1）“巫山黄土”主要化学成分以SiO<sub>2</sub>、Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>和TFe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(TFe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>=Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>+FeO)为主，三者的平均含量之和为84.84%，与上部陆壳(UCC)（86.2%）、洛川黄土（85.34%）、镇江下蜀土（86.76%）均非常接近。（2）“巫山黄土”常量元素质量百分含量与洛川、甘孜黄土和西风红黏土的均比较接近，显示了具有相同或相近的沉积环境和类型。（3）“巫山黄土”的TiO<sub>2</sub>/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>—K<sub>2</sub>O/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>的数据点主要分布区域与镇江下蜀土与川西的甘孜黄土大致相同，经UCC 标准化后的“巫山黄土”分布曲线与其它风成黄土也显示了较好的相似性，从而说明“巫山黄土”具有风积成因的特点。（4）元素比值分析显示“巫山黄土”与甘孜黄土、洛川黄土均十分相近，在Mg/Mn、Al/Mg、Fe/K方面与甘孜黄土更为接近，而在Mg/Ca 、Si/Al方面与洛川黄土更为一致，可能与两处黄土同源。 |
| [19] | . 根据安徽宣城向阳剖面６４个样品系统的氧化物地球化学测试结果，分析讨论了皖南更新世风尘堆积序列氧化物地球化学特征及其所记录的气候变迁规律。结果表明：我气候总体上以湿热为主，淋溶及氧化作用较强，近０．８Ｍａ以来经历了８次大的干冷－暖湿气候旋回，显示本区中、晚更新世气候变迁具有全球一致性特点；中更新世以来本区气候演变的总趋势是由湿热向偏干偏凉发展。 . 根据安徽宣城向阳剖面６４个样品系统的氧化物地球化学测试结果，分析讨论了皖南更新世风尘堆积序列氧化物地球化学特征及其所记录的气候变迁规律。结果表明：我气候总体上以湿热为主，淋溶及氧化作用较强，近０．８Ｍａ以来经历了８次大的干冷－暖湿气候旋回，显示本区中、晚更新世气候变迁具有全球一致性特点；中更新世以来本区气候演变的总趋势是由湿热向偏干偏凉发展。 |
| [20] | . The provenance of middle Pleistocene loess in the middle and lower reaches of the Yangtze River, the most intensively investigated loess deposits outside the Loess Plateau region in China, remains controversial. Identification of the provenance will provide crucial insight into the environmental implications of this valuable sedimentary archive, and into the potential role of the East Asian winter monsoon in transporting the dust from deserts in the Asian interior. In this study, geochemistry was used to compare the provenance of loess in the lower reaches of the Yangtze River in southern China with that inferred for loess deposits on the Loess Plateau in northern China. Compared with samples from the Loess Plateau, the <20渭m fraction in the loess deposits of southern China has higher TiO 2 /Al 2 O 3 , Zr/Nb, Zr/Al, Zr/Ti, Zr/Hf, Y/Al and La N /Sm N ratios, and lower Eu/Eu*, Th/Nb, Y/Nb and Al/Nb ratios. The clear distinction in immobile element ratios between samples from the two regions indicates that the loess deposits in the two regions have different provenances. The inferred difference in source area is also supported by variations in the major element composition of bulk samples obtained in this study and collected from published data. These lines of evidence indicate that the deserts in the Asian interior are not the primary provenance for the southern loess. It is suggested that the adjacent floodplains to the north of Yangtze River are the dominant dust sources, and the occurrence of sustained loess deposits in the lower reaches of the Yangtze River, currently an area of northern subtropical climate, is an indication of local aridification and strengthened winter monsoon activity during glacial periods as a regional response to the Middle Pleistocene climate transition around 0.8Ma. The role of the East Asian winter monsoon in transporting the dust from northern deserts to southern China has been overestimated in previous studies. |
| [21] | . 对汉江上游郧县—郧西段一级阶地物质上堆积的黄土状覆盖层的剖面构型、粒度、矿物组合、元素分布、微形态及形成时代进行了研究,并与渭河谷地全新世黄土—古土壤序列对比。结果表明,这些“黄土状覆盖层”是晚更新世以来沙尘暴在区内连续堆积的结果,具有TS-L<sub>0</sub>-S<sub>0</sub>-L<sub>t</sub>-L<sub>1</sub>-AD剖面构型；这些风积物在不同时期受到了不同程度的成壤改造作用,晚更新世受到弱成壤改造→全新世中期受到强烈成壤改造→全新世晚期较弱成壤改造。汉江上游地区在晚更新世末期(11500 a BP),气候比较冷湿,沙尘暴频繁出现,形成较厚的黄土层L<sub>1</sub>；全新世初期(11500-8500 a BP),气候从冷湿向暖湿方向转变,沙尘暴活动减弱,形成了过渡黄土层位L<sub>t</sub>；全新世中期(8500-3000 a BP),气候达到全新世最为暖湿的阶段,沙尘暴沉积物受到强烈成壤改造而形成了古土壤S<sub>0</sub>；全新世晚期(3000 a BP以来),气候暖湿程度降低,越过秦岭的沙尘暴又明显增强,形成了近代黄土L<sub>0</sub>。 . 对汉江上游郧县—郧西段一级阶地物质上堆积的黄土状覆盖层的剖面构型、粒度、矿物组合、元素分布、微形态及形成时代进行了研究,并与渭河谷地全新世黄土—古土壤序列对比。结果表明,这些“黄土状覆盖层”是晚更新世以来沙尘暴在区内连续堆积的结果,具有TS-L<sub>0</sub>-S<sub>0</sub>-L<sub>t</sub>-L<sub>1</sub>-AD剖面构型；这些风积物在不同时期受到了不同程度的成壤改造作用,晚更新世受到弱成壤改造→全新世中期受到强烈成壤改造→全新世晚期较弱成壤改造。汉江上游地区在晚更新世末期(11500 a BP),气候比较冷湿,沙尘暴频繁出现,形成较厚的黄土层L<sub>1</sub>；全新世初期(11500-8500 a BP),气候从冷湿向暖湿方向转变,沙尘暴活动减弱,形成了过渡黄土层位L<sub>t</sub>；全新世中期(8500-3000 a BP),气候达到全新世最为暖湿的阶段,沙尘暴沉积物受到强烈成壤改造而形成了古土壤S<sub>0</sub>；全新世晚期(3000 a BP以来),气候暖湿程度降低,越过秦岭的沙尘暴又明显增强,形成了近代黄土L<sub>0</sub>。 |
| [22] | . 对郧县―白河段汉江Ⅰ级河流阶地上风成黄土的沉积学、理化性质、地球化学和年代学进行了系统研究。结果表明，汉江Ⅰ河流阶的形成不晚于25kaBP；黄土具有马兰黄土(L1)过渡黄土(Lt)古土壤(S0)全新世黄土(L0)表土(TS）的地层序列，与渭河谷地的黄土地层序列完全可比；25~11.5kaBP，冬季风强盛，气候冷干，从11.5kaBP开始，冬季风逐渐减弱，气候开始向暖湿方向逐步转化，从8.5kaBP开始，夏季风达到了末次冰期结束后的鼎盛时期，3.1kaBP前后，东亚季风格局发生变化，夏季风减弱，重新进入一个相对干冷的时期，而人类活动对地表的影响形成了表土；汉江上游谷地黄土记录的末次冰期后季风逐渐加强、中全新世季风强盛、随后季风衰退和气候变干的夏季风演变模式与渭河谷地黄土的记录高度一致，与邻区石笋和泥炭记录的季风变化趋势也有良好的可比性，但与石笋/泥炭记录的夏季风强盛期的起始时间(9.3~4.2kaBP)并不完全一致。 . 对郧县―白河段汉江Ⅰ级河流阶地上风成黄土的沉积学、理化性质、地球化学和年代学进行了系统研究。结果表明，汉江Ⅰ河流阶的形成不晚于25kaBP；黄土具有马兰黄土(L1)过渡黄土(Lt)古土壤(S0)全新世黄土(L0)表土(TS）的地层序列，与渭河谷地的黄土地层序列完全可比；25~11.5kaBP，冬季风强盛，气候冷干，从11.5kaBP开始，冬季风逐渐减弱，气候开始向暖湿方向逐步转化，从8.5kaBP开始，夏季风达到了末次冰期结束后的鼎盛时期，3.1kaBP前后，东亚季风格局发生变化，夏季风减弱，重新进入一个相对干冷的时期，而人类活动对地表的影响形成了表土；汉江上游谷地黄土记录的末次冰期后季风逐渐加强、中全新世季风强盛、随后季风衰退和气候变干的夏季风演变模式与渭河谷地黄土的记录高度一致，与邻区石笋和泥炭记录的季风变化趋势也有良好的可比性，但与石笋/泥炭记录的夏季风强盛期的起始时间(9.3~4.2kaBP)并不完全一致。 |
| [23] | . <p>在对汉江上游河谷进行野外考察的基础上,就郧县盆地汉江I级阶地及其风成黄土-古土壤覆盖层沉积学和理化性质进行了研究,并且采用OSL方法进行了测年断代。获得了26个OSL年龄数据,证实厚层风成黄土L<sub>1</sub>底部的年龄在25 ka BP,而剖面底部风成黄土–冲积砂层交互层（T<sub>1</sub>-al<sub>2</sub>）年龄范围在55-25 ka BP之间。地层年龄说明I级阶地上黄土的堆积过程基本连续,汉江I级阶地的发展经历了早期新构造抬升与河流下切阶段（55-25 ka BP）和晚期阶地面稳定接受沉积（25-0 ka BP）两个阶段。距今55 ka BP前后,新构造运动抬升和汉江下切作用加剧,河漫滩相沉积层开始脱离水面并接受风尘堆积物。这个过程持续到距今约25 ka BP,期间河水不时地淹没阶地面,从而形成了风成黄土–冲积砂交互的沉积学特征。距今约25 ka BP以来,河水不再淹没阶地,汉江I级阶地最终形成,阶地面开始接受连续的风尘堆积。在汉江下切作用加剧的同时,全球性末次冰期的发展也逐步进入冰盛期,风尘活动强烈,在阶地表面堆积形成了厚层黄土。汉江I级阶地形成以来,气候的变化使黄土覆盖层受到不同程度的风化成壤改造,形成了黄土–古土壤地层,其地层序列从下向上依次为：河流相砂卵石层（T<sub>1</sub>-al<sub>1</sub>）→黄土-冲积砂互层（T<sub>1</sub>-al<sub>2</sub>）→马兰黄土（L<sub>1</sub>）→过渡黄土（L<sub>t</sub>）→古土壤（S<sub>0</sub>）→近代黄土（L<sub>0</sub>）→表土（MS）。这个层序记录汉江上游流域自从25 ka BP以来的气候变化经历末次冰期后东南季风逐渐加强、中全新世季风强盛、晚全新世季风衰退和气候变干的演变模式。</p> . <p>在对汉江上游河谷进行野外考察的基础上,就郧县盆地汉江I级阶地及其风成黄土-古土壤覆盖层沉积学和理化性质进行了研究,并且采用OSL方法进行了测年断代。获得了26个OSL年龄数据,证实厚层风成黄土L<sub>1</sub>底部的年龄在25 ka BP,而剖面底部风成黄土–冲积砂层交互层（T<sub>1</sub>-al<sub>2</sub>）年龄范围在55-25 ka BP之间。地层年龄说明I级阶地上黄土的堆积过程基本连续,汉江I级阶地的发展经历了早期新构造抬升与河流下切阶段（55-25 ka BP）和晚期阶地面稳定接受沉积（25-0 ka BP）两个阶段。距今55 ka BP前后,新构造运动抬升和汉江下切作用加剧,河漫滩相沉积层开始脱离水面并接受风尘堆积物。这个过程持续到距今约25 ka BP,期间河水不时地淹没阶地面,从而形成了风成黄土–冲积砂交互的沉积学特征。距今约25 ka BP以来,河水不再淹没阶地,汉江I级阶地最终形成,阶地面开始接受连续的风尘堆积。在汉江下切作用加剧的同时,全球性末次冰期的发展也逐步进入冰盛期,风尘活动强烈,在阶地表面堆积形成了厚层黄土。汉江I级阶地形成以来,气候的变化使黄土覆盖层受到不同程度的风化成壤改造,形成了黄土–古土壤地层,其地层序列从下向上依次为：河流相砂卵石层（T<sub>1</sub>-al<sub>1</sub>）→黄土-冲积砂互层（T<sub>1</sub>-al<sub>2</sub>）→马兰黄土（L<sub>1</sub>）→过渡黄土（L<sub>t</sub>）→古土壤（S<sub>0</sub>）→近代黄土（L<sub>0</sub>）→表土（MS）。这个层序记录汉江上游流域自从25 ka BP以来的气候变化经历末次冰期后东南季风逐渐加强、中全新世季风强盛、晚全新世季风衰退和气候变干的演变模式。</p> |
| [24] | . 对汉江上游河谷辽瓦店 (LWD)剖面的地层特征及粒度分布进行了研究,并与渭河河谷典型风成堆积物对比。结果表明:该剖面中黄土和古土壤的粒度组成以粗粉砂(10～50μm) 为主,频率曲线图、三角图、参数结构散点图等均指示它们具有相同的物质来源,但明显区别于洪水滞流沉积物;其地层序列、宏观特征和粒度分布与渭河河谷全新 世黄土-古土壤序列具有良好的可比性。LWD剖面的黄土和古土壤具有风成的基本特性,但其粒度组成比渭河河谷黄土整体偏细,这可能与沙尘暴越过秦岭后强度 减弱有关。 . 对汉江上游河谷辽瓦店 (LWD)剖面的地层特征及粒度分布进行了研究,并与渭河河谷典型风成堆积物对比。结果表明:该剖面中黄土和古土壤的粒度组成以粗粉砂(10～50μm) 为主,频率曲线图、三角图、参数结构散点图等均指示它们具有相同的物质来源,但明显区别于洪水滞流沉积物;其地层序列、宏观特征和粒度分布与渭河河谷全新 世黄土-古土壤序列具有良好的可比性。LWD剖面的黄土和古土壤具有风成的基本特性,但其粒度组成比渭河河谷黄土整体偏细,这可能与沙尘暴越过秦岭后强度 减弱有关。 |
| [25] | . <p>对汉江上游谷地归仙河口剖面的地层学、沉积学特征以及磁化率、粒度组成、Rb/Sr比值等理化指标进行了研究。结果显示:归仙河口剖面地层完整,具有表土(MS)→全新世黄土(L0)→古土壤(S0)→过渡性黄土(Lt)→马兰黄土(L1)→河流相沉积物(AD)的地层序列,它记录了汉江第一级阶地抬升以来东亚季风的变化信息。不同地层单元的风化成壤差异明显,其成壤强弱序列为:S0>L0>Lt>L1。归仙河口剖面风化成壤强度的变化表明:18 000～11 500 a BP,气候干冷,风尘大量堆积,成壤微弱,其中在12 500～12 400 a BP出现特大洪水事件;11 500～8 500 a BP,气候逐渐向暖湿方向转变,成壤作用有所增强;8 500～3 000 a BP,气候最为温暖湿润,成壤作用非常强烈,而在7 500～7 000 a BP汉江流域频繁发生特大洪水;距今3 000年开始,气候重新进入一个相对干旱少雨时期,期间气候并不稳定,其中在3 100～3 000 a BP和1 000～900 a BP出现特大洪水事件。</p> . <p>对汉江上游谷地归仙河口剖面的地层学、沉积学特征以及磁化率、粒度组成、Rb/Sr比值等理化指标进行了研究。结果显示:归仙河口剖面地层完整,具有表土(MS)→全新世黄土(L0)→古土壤(S0)→过渡性黄土(Lt)→马兰黄土(L1)→河流相沉积物(AD)的地层序列,它记录了汉江第一级阶地抬升以来东亚季风的变化信息。不同地层单元的风化成壤差异明显,其成壤强弱序列为:S0>L0>Lt>L1。归仙河口剖面风化成壤强度的变化表明:18 000～11 500 a BP,气候干冷,风尘大量堆积,成壤微弱,其中在12 500～12 400 a BP出现特大洪水事件;11 500～8 500 a BP,气候逐渐向暖湿方向转变,成壤作用有所增强;8 500～3 000 a BP,气候最为温暖湿润,成壤作用非常强烈,而在7 500～7 000 a BP汉江流域频繁发生特大洪水;距今3 000年开始,气候重新进入一个相对干旱少雨时期,期间气候并不稳定,其中在3 100～3 000 a BP和1 000～900 a BP出现特大洪水事件。</p> |
| [26] | . 秦岭作为我国南方和北方地理、 气候、自然环境的天然分界线,并当作是黄土高原的南屏障。汉江上游谷地地区位于秦岭南侧,属于北亚热带气候区域,受季风气候活动影响强烈。为了探讨该地区 在亚热带气候背景下,风成黄土成壤改造对气候变化的响应机制,通过对汉江上游谷地前坊村(QFC)剖面磁化率、烧失量、粒度、Rb/Sr等理化性质进行研 究。结果表明:1末次冰期以来沙尘暴很有可能越过秦岭在其南侧堆积,黄土—古土壤剖面地层序列从上到下依次为:MS-L0-S0-Lt-L1-AD;这些 沉积物完整记录了一级阶地上晚更新世气候变化信息,地层单元受到各个时期不同程度成壤强度的改造。2前坊村剖面中,理化性质在不同地层单元有显著差异。例 如磁化率、烧失量、Rb/Sr指标平均含量的高值出现在古土壤层中,低值出现在黄土层;而Zr/Rb含量变化正好相反;这些理化性质表明,在古土壤发育 期,水热条件进入最适宜期,沉积物的风化成壤作用显著;在黄土堆积期,气候寒冷干燥,主要以粉尘堆积为主,沉积物的风化成壤作用较弱。3秦岭南侧北亚热带 汉江上游前坊村一级阶地剖面化学风化强度变化揭示了黄土—古土壤环境气候变化的规律:末次冰期以来(大约18.0~11.5 ka B.P.),气候干冷,沙尘暴频繁出现,沉积物以黄土堆积为主,成壤作用微弱,形成马兰黄土(L1);全新世早期(约11.5~8.5 ka B.P.),气候由干冷向暖湿方向转变,但主要以干冷为主,形成过渡层(Lt);在全新世大暖期(8.5~3.1 ka B.P.),气候条件达到最优阶段,水热配合较好,生物活动活跃,成壤作用十分显著,发育了古土壤S0;到了全新世晚期以来(3.1 ka B.P.)气候又由暖湿向干冷方向转变,成壤作用明显减弱,沙尘暴出现较为频繁,形成了以黄土堆积为主的全新世黄土(L0)。现代表土层(MS)是在 (1.5 ka B.P.)以来气候转暖,加之人类长期农业耕作扰动,在全新世黄土L0顶部叠加而形成的。 . 秦岭作为我国南方和北方地理、 气候、自然环境的天然分界线,并当作是黄土高原的南屏障。汉江上游谷地地区位于秦岭南侧,属于北亚热带气候区域,受季风气候活动影响强烈。为了探讨该地区 在亚热带气候背景下,风成黄土成壤改造对气候变化的响应机制,通过对汉江上游谷地前坊村(QFC)剖面磁化率、烧失量、粒度、Rb/Sr等理化性质进行研 究。结果表明:1末次冰期以来沙尘暴很有可能越过秦岭在其南侧堆积,黄土—古土壤剖面地层序列从上到下依次为:MS-L0-S0-Lt-L1-AD;这些 沉积物完整记录了一级阶地上晚更新世气候变化信息,地层单元受到各个时期不同程度成壤强度的改造。2前坊村剖面中,理化性质在不同地层单元有显著差异。例 如磁化率、烧失量、Rb/Sr指标平均含量的高值出现在古土壤层中,低值出现在黄土层;而Zr/Rb含量变化正好相反;这些理化性质表明,在古土壤发育 期,水热条件进入最适宜期,沉积物的风化成壤作用显著;在黄土堆积期,气候寒冷干燥,主要以粉尘堆积为主,沉积物的风化成壤作用较弱。3秦岭南侧北亚热带 汉江上游前坊村一级阶地剖面化学风化强度变化揭示了黄土—古土壤环境气候变化的规律:末次冰期以来(大约18.0~11.5 ka B.P.),气候干冷,沙尘暴频繁出现,沉积物以黄土堆积为主,成壤作用微弱,形成马兰黄土(L1);全新世早期(约11.5~8.5 ka B.P.),气候由干冷向暖湿方向转变,但主要以干冷为主,形成过渡层(Lt);在全新世大暖期(8.5~3.1 ka B.P.),气候条件达到最优阶段,水热配合较好,生物活动活跃,成壤作用十分显著,发育了古土壤S0;到了全新世晚期以来(3.1 ka B.P.)气候又由暖湿向干冷方向转变,成壤作用明显减弱,沙尘暴出现较为频繁,形成了以黄土堆积为主的全新世黄土(L0)。现代表土层(MS)是在 (1.5 ka B.P.)以来气候转暖,加之人类长期农业耕作扰动,在全新世黄土L0顶部叠加而形成的。 |
| [27] | . 比较汉江上游谷地及渭河谷地典型黄土剖面的元素组成、化学风化强度及常量元素迁移特征，揭示秦岭南北两侧黄土—古土壤剖面的成壤强度及其所指示的环境演变特征，两者差异及共性如下：① 两剖面化学组成均以SiO<sub>2</sub>、Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>和Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>为主，元素组成均一且高度混合，与上部陆地壳（UCC） 的化学成分十分接近，该些证据均指示两区域黄土是来源广泛并经过充分混合的风尘堆积产物。② 据CIA 值可判定MTS 及YHC 剖面均经历了中等风化作用，比较两剖面CIW值、A-CN-K三角图投点特征及元素迁移率知，汉江上游谷地的黄土—古土壤序列经历的化学风化作用更强，Ca 及Na 元素的丢失率更高，Al、Na、Mg、Si 等常量元素的迁出率更大。③ 依据Fe、Na迁移率的全剖面变化曲线知，汉江上游谷地与渭河谷地自全新世以来经历了相同的气候演变阶段，均记录了6000-5000a BP的干冷气候事件。 . 比较汉江上游谷地及渭河谷地典型黄土剖面的元素组成、化学风化强度及常量元素迁移特征，揭示秦岭南北两侧黄土—古土壤剖面的成壤强度及其所指示的环境演变特征，两者差异及共性如下：① 两剖面化学组成均以SiO<sub>2</sub>、Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>和Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>为主，元素组成均一且高度混合，与上部陆地壳（UCC） 的化学成分十分接近，该些证据均指示两区域黄土是来源广泛并经过充分混合的风尘堆积产物。② 据CIA 值可判定MTS 及YHC 剖面均经历了中等风化作用，比较两剖面CIW值、A-CN-K三角图投点特征及元素迁移率知，汉江上游谷地的黄土—古土壤序列经历的化学风化作用更强，Ca 及Na 元素的丢失率更高，Al、Na、Mg、Si 等常量元素的迁出率更大。③ 依据Fe、Na迁移率的全剖面变化曲线知，汉江上游谷地与渭河谷地自全新世以来经历了相同的气候演变阶段，均记录了6000-5000a BP的干冷气候事件。 |
| [28] | . 正汉水亦称汉江,为我国古代所谓四渍之一,禹贡云:“幡冢导漾,东流为汉,”故汉水在沔县以上又有汉水和沔水之称;过襄阳以后又名襄河(图1)。 . 正汉水亦称汉江,为我国古代所谓四渍之一,禹贡云:“幡冢导漾,东流为汉,”故汉水在沔县以上又有汉水和沔水之称;过襄阳以后又名襄河(图1)。 |
| [29] | . 正汉江全长1,497公里,流域面积174,000平方公里,包括陕西南部、四川东北一小部、河南西南部以及湖北大部:是长江中游最大的支流。作者於1953年4—6月随同中国科学院地理研究所的调查队在湖北西北、河南西南一带(图1)工作,注意该地区地 . 正汉江全长1,497公里,流域面积174,000平方公里,包括陕西南部、四川东北一小部、河南西南部以及湖北大部:是长江中游最大的支流。作者於1953年4—6月随同中国科学院地理研究所的调查队在湖北西北、河南西南一带(图1)工作,注意该地区地 |
| [30] | . 化学蚀变指数(CIA)首先是作为一个判断源区化学风化程度的化学指标被广泛应用的,它的表达式通常表示为:CIA={x(Al2O3)/[x(Al2O3)+x(CaO*)+x(Na2O)+x(K2O)]}×100,主成分均指摩尔分数,CaO*仅为硅酸盐中的CaO.利用CIA分析湖南石门杨家坪剖面的新元古代地层,发现冰期沉积物(南沱组、东山峰组)的CIA值(60～70)和间冰期沉积物(湘锰组)CIA值(70～75)分别反映了冰期和间冰期的化学风化特点,并且根据渫水河组CIA值(55～70)可以判断渫水河组可能也是冰期的沉积产物.另一方面,可以利用A-CN-K图解判断沉积岩源岩成分,因为样品点在三角图解中投影点的趋势线与Pl-Ksp连线的交点代表的是源岩斜长石和钾长石的比率.据此初步判断渫水河组源岩成分是南秦岭-扬子地区元古宙TTG岩石.此外,钾交代作用在前寒武纪普遍发育,在A-CN-K图解中表现为样品点的趋势线向右偏离预测的风化趋势线,渫水河组的样品点就表现出这样的特征,可以判断渫水河组钾交代作用发育.样品的选取是进行CIA研究的一个重要的步骤.首先样品的岩性最好是细屑岩,这样可以排除分选作用对源岩成分的改造;其次,需要考虑去除成岩作用过程中加入的K2O;再次,利用ICV这个化学指标来判断沉积再循环作用对沉积物成分的改造,ICV大于1意味着沉积再循环作用的影响很小,所以选取ICV大于1的细屑岩样品作为我们的研究对象. . 化学蚀变指数(CIA)首先是作为一个判断源区化学风化程度的化学指标被广泛应用的,它的表达式通常表示为:CIA={x(Al2O3)/[x(Al2O3)+x(CaO*)+x(Na2O)+x(K2O)]}×100,主成分均指摩尔分数,CaO*仅为硅酸盐中的CaO.利用CIA分析湖南石门杨家坪剖面的新元古代地层,发现冰期沉积物(南沱组、东山峰组)的CIA值(60～70)和间冰期沉积物(湘锰组)CIA值(70～75)分别反映了冰期和间冰期的化学风化特点,并且根据渫水河组CIA值(55～70)可以判断渫水河组可能也是冰期的沉积产物.另一方面,可以利用A-CN-K图解判断沉积岩源岩成分,因为样品点在三角图解中投影点的趋势线与Pl-Ksp连线的交点代表的是源岩斜长石和钾长石的比率.据此初步判断渫水河组源岩成分是南秦岭-扬子地区元古宙TTG岩石.此外,钾交代作用在前寒武纪普遍发育,在A-CN-K图解中表现为样品点的趋势线向右偏离预测的风化趋势线,渫水河组的样品点就表现出这样的特征,可以判断渫水河组钾交代作用发育.样品的选取是进行CIA研究的一个重要的步骤.首先样品的岩性最好是细屑岩,这样可以排除分选作用对源岩成分的改造;其次,需要考虑去除成岩作用过程中加入的K2O;再次,利用ICV这个化学指标来判断沉积再循环作用对沉积物成分的改造,ICV大于1意味着沉积再循环作用的影响很小,所以选取ICV大于1的细屑岩样品作为我们的研究对象. |
| [31] | . Many trace elements are highly concentrated in the Earth's continental crust relative to estimates of the whole-earth composition. The crust thus possesses a geochemical importance out of proportion to its mass, and its origin and composition are important in geochemistry and cosmochemistry. The recognition of a major break in upper crustal composition between the Archaean and post-Archaean record is related to massive intracrustal melting due to the intrusion of granites and granodiorites with significant depletion in Eu. Mantle-derived Na-rich granites dominate the early Archaean crust, but in the late Archaean massive intracrustal melting gave an upper crust dominated by K-rich granitic rocks. Massif-type anorthosites appear as important crustal components in the Proterozoic, perhaps representing intracrustal melts derived from an Al-rich lower crust developed following the extraction of granitic melt.-R.A.H. |
| [32] | . Abstract The loess–paleosol sequences in the middle-lower reaches of the Yantgze River are valuable geological records of Quaternary environments that bear information about climate change for the subtropical zone of southern China. Type sections containing eolian deposits in this region mostly include the upper loess–soil sequence referred to as Xiashu Loess Formation, the middle Vermiculated Red Soil (VRS) and the underlying fluvial deposits or bedrock. In this study, Xiashu loess, paleosol formed in the Xiashu loess, and the VRS samples from Xuancheng (XC) and Jiujiang (JJ) sections were analyzed for their elemental (major and trace elements) and isotopic (Sm–Nd) geochemistry and compared with Pleistocene loess and paleosol samples from the Chinese Loess Plateau (CLP) in northern China. The results show an overall similarity in geochemical characteristics between the southern China loess and the average UCC, indicating that the dust materials were derived from well-mixed sedimentary protoliths which had undergone numerous upper crustal recycling processes. In comparison with the loess of northern China, the eolian deposits in southern China have higher TiO2, Zr, Hf and lower Ba concentrations, higher TiO2/Al2O3, U/Pb, Th/Pb and lower Ba/Rb, Zr/Hf, Eu/Eu68, Ce/Yb, Eu/Yb ratios, and lower εNd(0) values with relatively greater range. These features coincide with the complicated source rock compositions in the middle-lower Yangtze River, which suggests local sources for the eolian deposits in this region. The eolian deposits in southern China have experienced the intermediate K removal weathering stage, Ca, Sr, Na, Mg and K are the main mobile elements in the weathering process. In comparison with the Xiashu Loess Formation, the VRS has greater depletion of Na, Mg, K and Mn, indicating a stronger weathering intensity or perhaps a longer period of weathering. |
| [33] | . 通过对陕西洛川黄土－古土壤剖面中常量元素，微量元素和ＲＥＥ的分析，采用以Ａｌ为标准的变化率参数计算方法对黄土高原化学风化程序进行了初步研究，结果表明在风化成壤过程中，黄土中绝大多数元素都保持稳定，活动性元素仅有Ｃａ，Ｓｒ，Ｐ，Ｍｇ和Ｎａ．化学风化处在去Ｃａ，Ｎａ风化阶段． . 通过对陕西洛川黄土－古土壤剖面中常量元素，微量元素和ＲＥＥ的分析，采用以Ａｌ为标准的变化率参数计算方法对黄土高原化学风化程序进行了初步研究，结果表明在风化成壤过程中，黄土中绝大多数元素都保持稳定，活动性元素仅有Ｃａ，Ｓｒ，Ｐ，Ｍｇ和Ｎａ．化学风化处在去Ｃａ，Ｎａ风化阶段． |
| [34] | . 对大荔人遗址的甜水沟剖面(TSG)全新世黄土-古土壤序列中常量元素含量、磁化率和Rb/Sr比值进行了研究和比对。结果表明在TSG剖面发育过程中，Ca、Mg、Na表现为迁移淋失，Si、K呈现弱富集特征，Fe的迁移不明显；磁化率、钾钠比、硅铝铁率、SiO2/(MgO+CaO)、(CaO+K2O+Na2O)/Al2O3的分布随地层的变化而同步变化。上述变化指示古土壤S0形成时期，化学风化程度强烈和气候温暖湿润，黄土L0和Lt堆积时期，风化成壤作用较弱和气候相对干旱，而全新世晚期可能曾出现过一次较为暖湿的次级气候变化。 . 对大荔人遗址的甜水沟剖面(TSG)全新世黄土-古土壤序列中常量元素含量、磁化率和Rb/Sr比值进行了研究和比对。结果表明在TSG剖面发育过程中，Ca、Mg、Na表现为迁移淋失，Si、K呈现弱富集特征，Fe的迁移不明显；磁化率、钾钠比、硅铝铁率、SiO2/(MgO+CaO)、(CaO+K2O+Na2O)/Al2O3的分布随地层的变化而同步变化。上述变化指示古土壤S0形成时期，化学风化程度强烈和气候温暖湿润，黄土L0和Lt堆积时期，风化成壤作用较弱和气候相对干旱，而全新世晚期可能曾出现过一次较为暖湿的次级气候变化。 |
| [35] | . 下蜀黄土记录了东亚季风环境演变的重要信息,是全球气候变化研究的重要载体。通过对南京仙林（XL）剖面下蜀黄土地球化学元素、风化指标和磁化率指标的综合分析,讨论了南京下蜀黄土的化学风化程度及沉积环境。研究结果表明,南京下蜀黄土的常量元素与上陆壳化学组分接近,显示其物质来源比较稳定,在堆积以前经历了充分的混合。XL地区的沉积环境比洛川黄土沉积环境要湿润,与洛川古土壤、镇江下蜀黄土的沉积环境接近,处于较为湿润条件下形成的中等风化阶段。在250~100ka期间,XL剖面的沉积环境经历了冷干-暖湿-冷湿-暖湿的变化特征。同时,长江中下游地区在此期间具有风化成壤作用逐渐增强、气候逐渐暖湿、东亚夏季风逐渐增强的特点。 . 下蜀黄土记录了东亚季风环境演变的重要信息,是全球气候变化研究的重要载体。通过对南京仙林（XL）剖面下蜀黄土地球化学元素、风化指标和磁化率指标的综合分析,讨论了南京下蜀黄土的化学风化程度及沉积环境。研究结果表明,南京下蜀黄土的常量元素与上陆壳化学组分接近,显示其物质来源比较稳定,在堆积以前经历了充分的混合。XL地区的沉积环境比洛川黄土沉积环境要湿润,与洛川古土壤、镇江下蜀黄土的沉积环境接近,处于较为湿润条件下形成的中等风化阶段。在250~100ka期间,XL剖面的沉积环境经历了冷干-暖湿-冷湿-暖湿的变化特征。同时,长江中下游地区在此期间具有风化成壤作用逐渐增强、气候逐渐暖湿、东亚夏季风逐渐增强的特点。 |
| [36] | . The early Proterozoic Huronian Supergroup of the north shore of Lake Huron (Fig. 1) is a thick (up to 12,000 m) succession of sedimentary and volcanic rocks deposited between about 2,500 and 2,100 Myr ago. Here we present a palaeoclimatic interpretation of the Huronian based on approximately 200 major elements analyses of lutites. Most of these are new analyses from the Gowganda and Serpent Formations (Fig. 2). The remainder are from published sources cited in Fig. 4. The composition of lutites from the Huronian Supergroup records an early period of intense, probably tropical, weathering followed by climatic deterioration that culminated in widespread deposition of glaciogenic sediments of the Gowganda Formation. Climatic amelioration followed during deposition of the succeeding Huronian formations. The Huronian succession can be interpreted using a uniformitarian approach in that present day seafloor spreading rates and latitude-related climatic variations are compatible with available geochronological and palaeomagnetic data. |
| [37] | . 气候变化下土壤物质过程的响应特征是全球变化研究的重要主题。选取安徽宣城剖面,通过元素分 析,对其风化强度特征进行了研究。结合与黄土高原第四纪黄土、古土壤、江苏镇江下蜀土以及江西九江红土等典型风成堆积剖面的对比分析,得出以下结论： （1）宣城红土剖面经历了高强度的化学风化作用,长石损失殆尽,进一步的风化作用已导致其含K矿物（黑云母、伊利石和钾长石）的分解,次生粘土矿物以高岭 石为主。此外,宣城红土与其他剖面相比,显著强于镇江下蜀土,远强于洛川黄土与古土壤,而与九江红土的风化程度较为相近。（2）在地形、母岩等条件相似的 情况下,气候（特别是温度和降水量）是控制化学风化程度的主要因素,并且与温度相比降水因素可能起着更为重要的制约作用。（3）在地质历史时期,宣城→镇 江→洛川,随着地域的北移,气候环境向干冷方向发展。（4）BA,Na/K和硅铁铝率的剖面变化特征揭示,中更新世早、中期,气候相对温暖潮湿,之后气候 总体恶化,向干冷方向发展。但在此过程中,伴随着大姑-庐山间冰期和末次间冰期的到来气候又出现过两次短暂的回暖过程,并且在晚更新世早期呈现兼有干湿交 替的特征。 . 气候变化下土壤物质过程的响应特征是全球变化研究的重要主题。选取安徽宣城剖面,通过元素分 析,对其风化强度特征进行了研究。结合与黄土高原第四纪黄土、古土壤、江苏镇江下蜀土以及江西九江红土等典型风成堆积剖面的对比分析,得出以下结论： （1）宣城红土剖面经历了高强度的化学风化作用,长石损失殆尽,进一步的风化作用已导致其含K矿物（黑云母、伊利石和钾长石）的分解,次生粘土矿物以高岭 石为主。此外,宣城红土与其他剖面相比,显著强于镇江下蜀土,远强于洛川黄土与古土壤,而与九江红土的风化程度较为相近。（2）在地形、母岩等条件相似的 情况下,气候（特别是温度和降水量）是控制化学风化程度的主要因素,并且与温度相比降水因素可能起着更为重要的制约作用。（3）在地质历史时期,宣城→镇 江→洛川,随着地域的北移,气候环境向干冷方向发展。（4）BA,Na/K和硅铁铝率的剖面变化特征揭示,中更新世早、中期,气候相对温暖潮湿,之后气候 总体恶化,向干冷方向发展。但在此过程中,伴随着大姑-庐山间冰期和末次间冰期的到来气候又出现过两次短暂的回暖过程,并且在晚更新世早期呈现兼有干湿交 替的特征。 |
