大别山北麓罗山黄土古土壤古环境信息研究

发布时间：2020-04-12 06:48

【摘要】：大别山地区处于中国南北地理及气候的分界线,属于对区域和全球气候响应的敏感地区,为了探讨大别山区域第四纪沉积物的古环境演变史,选取大别山北麓罗山剖面第四纪沉积物黄土古土壤作为研究对象,罗山剖面是该区域到目前为止发现的保存最完好的剖面,其完整的地层记录为研究的可信度提供了良好的保证,通过从罗山黄土古土壤提取古环境信息,进而对黄土古土壤的成因环境和古环境变化规律及物质来源等进行详细的研究,为中国中东部地区对全球变化的响应与反馈机制提供重要基础。论文首先通过古地磁、光释光测年结果对大别山北麓罗山黄土古土壤进行了定年,然后通过对样品的粒度、磁组构、磁化率等指标进行研究分析,初步探讨了罗山黄土古土壤的成因方式、沉积环境、物源方向等古环境信息,根据地球化学元素指标进一步探讨了罗山第四纪风尘堆积物的物质来源和沉积环境的变化规律。经磁性地层研究结果表明,罗山黄土古土壤剖面B/M界限出现在剖面1440cm处,且在B/M界限至剖面底部未出现松山负向期的贾拉米洛正向极性亚带事件,初步推测剖面底部所处的地质时代约为早更新世晚期或中更新世早期；分别以光释光测年结果及B/M界线年龄作为时间控制点,推测大别山北麓罗山剖面黄土古土壤开始堆积的起始年龄为870kaB.P左右。单一磁组构参数及其组合参数结果表明,研究剖面从成因上分为两阶段,其中第一阶段(1480～1600cm)样品的磁组构参数P、F、L平均值均高于第二阶段的相应值,但q平均值较第二阶段(0～1480cmm)大,上述标志特征揭示剖面第一阶段(0～1480cm)属于水成搬运沉积,而第二阶段属于典型风成沉积；磁组构参数组合关系图F-L、P-q、P-F显示,第一阶段水成的样品的数据点集中分布于远离坐标原点的区域,指示沉积动力较强,而第二阶段的风成样品的数据点集中分布于坐标原点附近的区域内,指示沉积动力弱而稳定；磁化率各向异性主轴Kl和K3方向的等面积赤平投影图显示第一阶段样品的椭球体轴向分布聚集,长轴的倾角一般小于10°,短轴的倾角大于80°,而第一阶段的分布分散,长轴的倾角大于60°,短轴的倾角小于150。磁化率最大主轴偏角指示第一阶段风成沉积的主导风向为NW-SE方向,第二阶段水成沉积的古流向为SW-NE方向。综合来看,磁组构特征指示了第一阶段为水成搬运沉积而第二阶段为风成沉积,整个剖面自老至新磁组构特征的变化暗示了研究区成因类型的递变,并记录了沉积环境由温湿向干冷逐渐转变的气候环境。利用粒度组成、粒度参数及粒度曲线和石英颗粒表面结构特征对罗山黄土古土壤进行古环境分析,结果表明,第一阶段(1480～1600cm)无明显富集风成的基本粒组即10～501μm,且标准偏差较大,分选相对较差,频率曲线表现为双峰至多峰正偏态为主,其环境判别参数(Y0,平均值为1.13)显示其为水成搬运沉积；此阶段石英颗粒粒径较大,200μm粒级含量多见,形状以棱角状、次棱角状为主,粗颗粒含量较高,说明沉积物可能是受较强动力水流搬运近源物质堆积而致,与冲积扇相中的泥石流相的沉积特征十分相似；剖面第二阶段(0～1480cm)粒度参数和粒度曲线特征显示,沉积物粒度以风成的基本粒组即10～50μm粒级为众数粒组,粘粒含量次之为次众粒组,属粘土质粉砂类型,且粒度组成非常均一,标准差较小、分选较好,在累积曲线上表现为双峰负偏态且细尾较重,因此属于风成成因,与北方黄土呈明显的延续关系,符合我国黄土从西北向东南粒度逐渐变细的基本特征；由环境判别函数Y0(平均值为-9.85)再次印证为风成堆积物的特性；磨片显示石英粒径较小,形状以棱角状、次棱角状为主,沉积物镜下显示颜色较红,显示了风成沉积的特征且经受了较强的风化作用,与沉积物所具有较小的Kd值而反映的罗山沉积物受到较强的风化作用一致,侧面说明了大别山北麓自870kaB.P.以来整体较温湿的气候特征。黄土古土壤磁化率研究结果表明,研究区自870kaB.P.以来磁化率值总体水平较高,说明整体气候背景较温湿；磁化率曲线显示磁化率的峰值和谷值分别对应古土壤与黄土,由质量磁化率经四次回归方程计算出研究区年平均温度为0.91～13.88℃、年平均降水量126.46～789.14mm的特征。对地球化学元素特征研究表明,大别山北麓罗山黄土古土壤表现出明显地富硅铝铁的现象,表明了大别山北麓自约870kaB.P.以来,气候以湿热为主且由湿热向干冷发展的气候特点。化学风化指数(CIA)值及特征元素比值等的变化等特征显示罗山经受了中等强度的化学风化程度；采用常量元素的富集因子法、特征元素比值法及稳定的微量元素法进行物源判别,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稳定微量元素的物源判别指数和图解方法分析表明,大别山北麓罗山剖面自870kaB.P.以来,罗山整个剖面的黄土古土壤物源均来自西北的风尘堆积,也进一步确定研究剖面第一阶段(1480～1600cm)的沉积物为原始的风尘堆积而后又经过水流的次生改造而成,也进而得出大别山北麓罗山风尘堆积的底界年龄约为870kaB.P,此年龄与地理位置相近的长江中下游皖南地区的风尘堆积时间一致,说明罗山第四纪沉积物黄土古土壤的堆积是在全球大环境下实现的是对全球气候变化的响应。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：S151;P53

【参考文献】

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1 史正涛,张世强,周尚哲,李吉均;祁连山第四纪冰碛物的ESR测年研究[J];冰川冻土;2000年04期

2 周尚哲,李吉均,张世强,赵井东;祁连山摆浪河谷地的冰川地貌与冰期[J];冰川冻土;2001年02期

3 赵井东,周尚哲,崔建新,焦克勤,业渝光,许刘兵;乌鲁木齐河源冰碛物的ESR测年研究[J];冰川冻土;2002年06期

4 吴中海,赵希涛,江万,吴珍汉,朱大岗;念青唐古拉山东南麓更新世冰川沉积物年龄测定[J];冰川冻土;2003年03期

5 施雅风;第四纪中期青藏高原冰冻圈的演化及其与全球变化的联系[J];冰川冻土;1998年03期

6 姜月华,殷鸿福,王润华,康晓钧;湖州市土壤磁化率与重金属元素分布规律及其相关性研究[J];吉林大学学报(地球科学版);2005年05期

7 吴海斌,陈发虎,王建民;黄土高原第四纪粉尘沉积速率的时空变化及其意义[J];沉积学报;1998年01期

8 孙东怀,鹿化煜,David Rea,孙有斌,吴胜光;中国黄土粒度的双峰分布及其古气候意义[J];沉积学报;2000年03期

9 蒋富清,李安春;冲绳海槽南部表层沉积物地球化学特征及其物源和环境指示意义[J];沉积学报;2002年04期

10 肖尚斌,李安春,蒋富清,尤征,陈莉;近2ka闽浙沿岸泥质沉积物物源分析[J];沉积学报;2005年02期