中国黄土高原黄土红粘土QEMSCAN重矿物研究

发布时间：2020-04-09 05:47

【摘要】：黄土高原的黄土和红粘土沉积序列蕴藏着丰富的古气候和古环境信息,为理解黄土高原地区的气候历史和气候演化机制提供了良好的研究载体,然而地学家对于黄土物源的演化历史还存在较大争论。重矿物分析在约束砂岩物源上是一个很有效的技术,但是很少应用到黄土之中,因此,我们在黄土高原的西峰、洛川和曹岘剖面采集了黄土和红粘土样品,并利用新奇的扫描电子显微镜矿物定量分析方法(QEMSCAN方法)对这些剖面的黄土-古土壤和红粘土进行了重矿物分析,根据样品的重矿物分析结果探讨利用重矿物恢复黄土高原物源历史的有效性。黄土和红粘土的重矿物研究发现对于过去50万年期间沉积的黄土,其重矿物成分是相似的,表明沉积后重矿物经历了较少改变,暗示过去50万年期间沉积的黄土具有相同的物源。与此相反,对于90-300万年间沉积的样品,稳定重矿物的相对比例随年代的增加而增加,而不稳定重矿物角闪石的含量随年代的增加而减少。这说明,较老地层中的重矿物组分经历了明显的后期改造,并且随着时间的增加重矿物被改造的程度也随之增加。我们认为重矿物组分随时间变化的趋势可能暗示了时间是影响重矿物组分变化的重要因素之一。除此之外,对比同时代气候较干旱西峰剖面样品和气候较湿润的洛川剖面样品,我们发现气候较干旱的西峰剖面样品中不稳定重矿物含量更高,说明气候也是影响重矿物组分的重要因素。通过上述对黄土高原西峰、洛川和曹岘剖面的黄土-古土壤和红粘土样品的重矿物结果的分析,我们得出：50万年以来的黄土保留了物源信息,可以利用重矿物方法追溯这一时期的黄土物源历史,而90-300万年间的黄土-红粘土中的重矿物组分发生显著的改变,不能用来追溯黄土物源历史。本次研究证明了气候和时间是决定细颗粒沉积物(黄土)中重矿物是否经历明显后期改造的重要因素,50万年以来的黄土中重矿物没有经历明显的后期改造,而90万年以前的黄土重矿物组成经历了明显的后期改造。这些发现对利用细颗粒沉积物中的重矿物组合特征来恢复物源历史具有重要的借鉴意义。 众多的研究认为中国的近缘沙漠是黄土高原的主要源区,而中国的近缘沙漠主要由巴丹吉林沙漠、乌兰布和沙漠、腾格里沙漠、毛乌素沙漠等组成,并且到目前为止针对这些沙漠所进行的黄土物源研究还没有达成一致意见。因此,我们对巴丹吉林沙漠、乌兰布和沙漠、腾格里沙漠、毛乌素沙漠进行了QEMSCAN重矿物的分析,并与50万年以来的黄土-古土壤中的重矿物组分比较,追溯黄土物源。通过对黄土-古土壤与沙漠和黄河样品中重矿物成分的比较,我们发现毛乌素沙漠西部、巴丹吉林沙漠、乌兰布和沙漠以及黄河可能是中国黄土主要的物源贡献者。 此外,关于黄土物源在空间和时间尺度上是否存在变化这个问题,仍存在争论。为了研究这个问题,我们选取黄土高原地区具有不同气候特征的50万年以来的黄土和古土壤样品(L1和S1,L4和S4)进行了重矿物对比研究,结果显示黄土高原不同地区黄土和古土壤样品的重矿物具有类似的成分,说明黄土高原的物源至少在近50万年以来没有明显的变化,这一结论与单颗粒锆石U-Pb方法得出的结论是一致的。 综上所述,本文首次讨论了黄土-红粘土重矿物组分的控制因素,发现对于50万年以来的黄土-古土壤,其重矿物没有受到后期改造作用的显著影响。因此,通过利用QEMSCAN方法对黄土高原50万年以来的黄土-古土壤的重矿物研究,我们检验了黄土高原在晚第四纪时期的物源历史,发现黄土高原的物源在50万年以来在时间和空间上并未发生明显的变化,并且毛乌素沙漠西部、巴丹吉林沙漠、乌兰布和沙漠以及黄河可能是中国黄土的主要物源源区。对于90万年以前的黄土和红粘土,因为受到时间和气候两要素的综合影响,其重矿物组成已发生显著改变,因此利用重矿物方法很难从中有效地恢复黄土高原物源历史。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S151.9;P575

【参考文献】

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