南黄海黏土矿物分布特征及其指示意义

用X射线衍射仪技术分析了南黄海88个表层沉积物样品的黏土矿物含量及组合特征, 编制了最新、最全面的黏土矿物分布图, 阐述了海区内4种黏土矿物(伊利石、绿泥石、高岭石和蒙皂石)的分布特征. 研究表明, 南黄海黏土矿物主要为陆源成因, 黄河是其主要物质供给者. 最后讨论了南黄海的泥质沉积来源: 南黄海中部的泥质沉积, 其北半部分以黄河物质为主, 其中部和南部则是“多源”混合沉积而成的; 南黄海东南部的泥质沉积, 其北半部含较多的锦江和英山江的物质, 其南半部则系多源沉积的产物.     

陕北洛川黄土中两种不同类型的伊利石

利用黏土矿物X射线衍射峰(XRD)拟合与分解的方法, 结合透射电子显微镜(TEM)和X射线能谱(EDX)分析, 发现在洛川黑木沟剖面黄土-古土壤序列(S₀-L₁₀)的黏土矿物中存在两种不同类型的伊利石, 一种是结晶度差、衍射峰宽且钝的伊利石, 其在<2µm的黏土矿物中的最高含量为55%; 另一种为结晶度好、衍射峰窄且锐的伊利石, 这两种伊利石的含量在剖面上呈明显的互补变化关系. X射线能谱分析表明, 与结晶度好的伊利石相比, 结晶度差的伊利石较富含K⁺, Si⁴⁺, 贫Al³⁺.     

16 ka BP共和盆地更尕海湖泊生产力演化历史

选择位于共和盆地中部的更尕海钻孔岩芯为研究对象,利用12个AMS14C年龄建立了湖泊沉积的时间序列.通过对沉积物碳酸盐含量、总有机碳(TOC)含量、总氮(TN)含量、C/N、有机质碳同位素(δ13Corg)以及遗存植物大化石等的系统分析,结合定量估算,重建了16ka来湖泊生产力的变化历史.更尕海植物大化石及碳酸盐结壳以轮藻(Chara spp.)和沉水维管束植物为主,且交替出现,反映了湖泊古生产力的变化.碳酸盐的沉淀与水生植物的光合作用密切相关,间接指示了湖泊古生产力的变化.此外,定量估算的古生产力与碳酸盐含量具有较好的一致性.重建结果显示,16.7～15.3cal ka BP,湖泊尚未形成,为风沙环境;15.3～11.6cal ka BP,湖泊生产力显著提高;11.6～9.2cal ka BP,受亚洲夏季风增强的影响,急剧升高的湖泊水位抑制了沉水植物的生长,湖泊生产力降低;9.2～7.4cal ka BP时段,早期湖泊古生产力较高,8.6cal ka BP之后有所降低;7.4～2.1cal ka BP,生产力维持在较高的水平;2.1cal ka BP以来,湖泊生产力呈逐渐降低趋势.更尕海湖泊古生产力变化与亚洲夏季风强度影响的湖泊水位变化有关,一定程度上反映了亚洲夏季风的盛衰.     

晚更新世以来塔克拉玛干沙漠中部地区的环境演变

选取塔克拉玛干沙漠中西部南-北大断面为考察路线,综合运用第四纪地质学、地貌学等学科的研究方法,对9个河流-湖泊(及静水)-风沙沉积地层的古环境特征进行了解析和探讨.目前这些剖面都处于风沙环境,但保存的古河流沉积和湖泊(静水)沉积暗示这些区域都曾是河流所到之处或较长时间被水体淹没.通过光释光测年方法对河流和湖泊的起始时间进行了界定;选取颜色、粒度和磁化率等代用指标明确古环境意义.古环境代用指标值与野外沉积相的判断结果基本一致,河流和风沙沉积的粒度较湖相沉积为粗,磁化率总体较低,湖相沉积的碳酸钙含量较高.研究区河流和湖相沉积的持续时间说明,塔克拉玛干沙漠自晚更新世以来至少经历过3个相对比较湿润的时段,即约70～50 ka、末次冰期冰消期(约17～11 ka)和全新世晚期(约5～2 ka).对比分析表明,塔克拉玛干沙漠的古环境演变过程和机制与中国北方地区其他沙漠、沙地存在显著区别.     

南海北部末次冰盛期以来高分辨率黏土矿物记录及其时间序列物源区分析

南海北部MD05-2904孔末次冰盛期以来黏土矿物学的高分辨率分析表明, 伊利石(29%~ 48%)、蒙脱石(14%~45%)、绿泥石(17%~28%)和少量高岭石(6%~14%)构成了该孔的黏土矿物组合, 其时间序列变化不具冰期-间冰期的旋回特征. 物源区分析显示, MD05-2904孔的蒙脱石几乎全部都是源自吕宋岛, 全部高岭石都是源自珠江, 而伊利石和绿泥石分别由珠江和台湾岛提供. 根据同这3个主要物源区和南海表层现代沉积物中黏土矿物成分的对比, 采用伊利石结晶度的线性剥离方法, 建立了各主要物源区对南海北部陆坡黏土矿物相对贡献量的时间序列变化. 研究结果发现, 吕宋岛和台湾岛的贡献在24.1~17.5 ka BP都维持在30%~40%, 而珠江的贡献平均仅有25%; 在进入17.5~14.0 ka BP后, 吕宋岛的贡献快速降为20%~25%, 台湾岛的贡献从18 ka BP的平均25%上升至平均35%, 而珠江的贡献上升为平均40%; 在进入全新世后, 这3个主要物源区的贡献显著差异化, 吕宋岛的贡献小幅上升并维持在27%~35%, 台湾岛的贡献快速上升并维持在55%~60%, 而珠江的贡献逐渐回落至全新世中晚期的平均15%. 各物源区的黏土矿物贡献可能受黏土矿物形成、季风降雨剥蚀、洋流搬运能力、以及海平面变化等多种因素影响.     

台湾河流沉积物的黏土矿物组成特征与物质来源

台湾岛位于欧亚板块与菲律宾板块的碰撞地带,活跃的构造活动和丰富的降雨量以及其独特的地理位置造就了它在大陆边缘和"源到汇"研究中的重要地位,每年通过河流注入到周边海域的沉积物多达数亿吨,成为周边海域重要的物质来源,也成为沉积物"源到汇"系统研究的天然实验室.对台湾东部、西部12条代表性河流沉积物的黏土矿物分析结果显示,台湾西北部淡水河黏土矿物组成以伊利石(73%)和绿泥石(24%)为主,含有少量高岭石(3%),不含蒙脱石;台湾西部浊水溪沉积物中黏土矿物由伊利石(75%)和绿泥石(25%)组成;台湾西南部高屏溪黏土矿物主要由伊利石(75%)和绿泥石(23%)组成,含有少量高岭石(2%),不含蒙脱石.台湾东部河流沉积物与西部河流相比具有不同的黏土矿物组成,其中花莲溪沉积物中绿泥石平均含量高达48%,是台湾所有河流中绿泥石含量最高值.与大陆河流对比,台湾河流具有明显不同的黏土矿物组合特征.台湾河流中几乎不含蒙脱石,高岭石含量也较低.台湾河流沉积物中的黏土矿物组成特征主要与流域内岩石类型和物理、化学风化强度有关,广泛出露的第三纪沉积岩,尤其是砂岩、页岩、板岩等在经过强烈的物理风化作用后形成丰富的伊利石与绿泥石.由于台湾雨量充沛,地形陡峻,使得这些黏土矿物被河流快速搬运至出海口,并进一步随海流和波浪作用向其他海区扩散.     

化学风化作用中的微量元素地球化学--以江西龙南黑云母花岗岩风化壳为例

对江西龙南黑云母花岗岩风化壳中常量元素、微量元素和REE的含量、分布及迁移规律的研究发现: 风化过程中的主要矿物学变化为长石→蒙脱石,伊利石→高岭石,埃洛石→硅铝土. 活动性元素为Na, Ca, Si, P, V, U, Sr, 而Ti, Al, Fe, Sc, Th, Zr, Hf保持稳定. 除Zr/Hf, Nb/Ta, Th/Sc, Zr/Nb和Sm/Nd外,其他微量元素比值都发生了变化. REE和Y在剖面内重新分布,风化样品稀土配分模型在继承母岩特征的同时,发生了一系列分异. 总体而言,化学风化程度是影响风化剖面中矿物成分、主要和微量元素含量、分布的关键因素,在根据沉积物矿物和微量元素分布研究源区特征时,应充分考虑到源岩化学风化的程度.     

化学风化作用中的微量元素地球化学——以江西龙南黑云母花岗岩风化壳为例

对江西龙南黑云母花岗岩风化壳中常量元素、微量元素和REE的含量、分布及迁移规律的研究发现: 风化过程中的主要矿物学变化为长石→蒙脱石,伊利石→高岭石,埃洛石→硅铝土. 活动性元素为Na, Ca, Si, P, V, U, Sr, 而Ti, Al, Fe, Sc, Th, Zr, Hf保持稳定. 除Zr/Hf, Nb/Ta, Th/Sc, Zr/Nb和Sm/Nd外,其他微量元素比值都发生了变化. REE和Y在剖面内重新分布,风化样品稀土配分模型在继承母岩特征的同时,发生了一系列分异. 总体而言,化学风化程度是影响风化剖面中矿物成分、主要和微量元素含量、分布的关键因素,在根据沉积物矿物和微量元素分布研究源区特征时,应充分考虑到源岩化学风化的程度.     

珠江流域盆地表层沉积物的黏土矿物及其对南海沉积物的贡献

黏土矿物以其示踪洋流变化和揭示物源区陆地同时期气候变化的能力, 近年来在南海东亚季风演化的研究中起到了重要作用. 珠江作为南海北部陆源物质输入的重要河流之一, 以往的研究还没有开展过详细的黏土矿物学工作. 运用X射线衍射方法, 系统地研究了珠江流域盆地(包括珠江主流、各支流和珠江口伶仃洋)表层沉积物的黏土矿物组合. 结果显示, 珠江流域盆地黏土矿物组合主要由高岭石(35%~65%)、绿泥石(20%~35%)和伊利石(12%~42%)组成, 蒙脱石含量一般小于5%, 区域分布上不具明显的差异性. 但是, 从珠江流域盆地到南海北部, 高岭石含量持续降低, 蒙脱石含量持续上升, 伊利石含量也不断上升, 伊利石化学指数递减, 伊利石结晶度增强, 这些特征都表明珠江流域盆地对南海北部黏土矿物的贡献主要是高岭石, 其次是伊利石和绿泥石, 基本不提供蒙脱石. 研究认为, 珠江对南海北部陆缘的黏土矿物贡献率最多为72%, 而对北部陆坡的贡献率最多仅为15%. 无论是冰期还是间冰期时期, 高岭石都指示了珠江流域的机械侵蚀能力.     

水洞沟遗址地层划分与年代测定新进展

宁夏水洞沟遗址地层划分与年代测定(光释光测年和加速质谱碳14测年)结果表明, 水洞沟遗址SDG1, SDG2和SDG7地点含有丰富石制品的文化层主要埋藏于边沟河Ⅱ级阶地, 沉积物以河流-浅湖-湖滨相堆积为主. 旧石器文化层时代集中在距今3.5~2万年之间, 属于旧石器时代晚期早段, 分析认为SDG1的旧石器文化层时代略早于SDG2文化层, 而SDG2文化层时代和SDG7的相当. 边沟河Ⅱ级阶地粉砂质地层堆积时代跨度为72~18 ka, 基本上对应于末次冰期地层堆积. SDG2地层发育连续稳定, 沉积厚度大, 环境与文化信息丰富, 可视为水洞沟地区晚更新世古人类生存环境研究的典型剖面.     

海南岛双池玛珥湖全新世高分辨率环境纪录

根据沉积物特征、粒度、黏土矿物、碳/氮比值、孢粉和藻类的变化规律等, 揭示了海南岛热带玛珥湖的演化历史和短尺度的气候变化规律, 证明了玛珥湖沉积系统对短尺度气候变化的响应是敏感的, 反映出热带湖泊的全新世高温期为7200~2700 aBP. 同时, 在高温期也存在短尺度的气候波动, 如7250~6120, 4460, 3850和2700 aBP等时间段存在振荡式的气候快速变化. 晚全新世, 尤其在近于2700 aBP, 各综合分析结果均反映了气候的明显变化, 它标志着在2.7 ka左右东亚热带区域的气候模式可能发生了重大转折, 可能与厄尔尼诺-南方涛动现象的增强存在一定的相关性. 另外, 高分辨率藻类记录还清楚地揭示了在最近的2.5 ka内存在长度约为0.5 ka的气候周期性变化.     

西藏日喀则晚白垩世冷泉碳酸盐岩的发现及其特征

冷泉广泛发育于大陆边缘海底,与天然气水合物资源,甲烷温室气体及极端环境的生物资源等重大问题密切相关,因此受到越来越多的关注.目前,已在全球泥盆纪到第四纪地层中发现了代表古代冷泉活动的自生碳酸盐岩或生物化石,但鲜有在我国大陆范围内发现确切古冷泉沉积的相关报道.本文报道了我国大陆境内首个确切的古代冷泉碳酸盐岩沉积——西藏日喀则晚白垩世冷泉碳酸盐岩.日喀则冷泉碳酸盐岩呈结核状产出于晚白垩世日喀则弧前盆地深水浊流沉积地层中,主要由自生碳酸盐矿物(平均约56.2%)、石英和长石碎屑矿物(平均约27.3%)及绿泥石、伊利石和蒙脱石黏土矿物(平均约16.5%)组成.碳酸盐岩结核发育有泥微晶凝块、团块和草莓状黄铁矿等现代冷泉碳酸盐岩中常见的沉积组构.碳酸盐矿物13C值为27.7‰～4.0‰(V-PDB),表明冷泉渗漏的热解成因甲烷是日喀则碳酸盐岩结核的主要碳源.冷泉碳酸盐岩的Ce/Ce*值经La异常校正后显示无真Ce异常,反映形成于以还原为主的环境.日喀则碳酸盐岩结核的这些特征是日喀则弧前盆地海底在晚白垩世发育有冷泉甲烷渗漏活动的有力证据.     

湖光岩玛珥湖表层沉积物磁性粒度特征及其来源

为了确定湖光岩玛珥湖沉积物中磁性矿物的来源, 对表层沉积物及火山壁上岩石进行了激光粒度分析和磁性粒度研究. 结果显示: 表层沉积物粒度为黏土质粉砂; 磁性矿物为磁铁矿, 粒径约为0.03 μm; 火山壁上岩石磁性矿物为磁铁矿, 粒径约为0.05 μm. 沉积物中的磁性矿物种类和粒径与黄土中明显不同, 而更倾向于湖泊周边火山岩的磁性特征. 湖光岩玛珥湖沉积物中的细粒组分(<8 μm)可能有一部分来自风尘, 另一部分为湖泊周边风化产物经波浪作用变为细粒; 粗粒组分为湖四周火山岩风化产物. 磁性矿物主要来自湖四周的火山岩, 虽然不排除少量的风尘沉积, 但沉积物的磁学参数作为亚洲冬季季风强弱变化的替代指标很可能存在问题, 冬季季风与磁学参数的具体关系还有待进一步研究.     

河南扣马黄河最高级阶地古地磁年代及其对黄河贯通时代的指示

小浪底以东的黄河峡谷的出口地区发育有多级阶地, 其中以河南堰师市扣马附近黄河南岸的阶地最为典型. 在那里黄河发育了三级阶地, 其中最高级阶地砾石层高出河面30~35 m, 其上堆积60 m厚的风成黄土, 黄土地层中夹多条棕红色古土壤, 最底部发育了S14. 系统的磁性地层学和黄土、古土壤系列对比研究表明, 最高级阶地上黄土的年代为1165 ka. 由此推断, 该级黄河阶地至少形成于此前, 现代黄河东流入海的格局至少在1.165 Ma前就出现了.     

南海北部深海沉积元素记录的氧同位素3期以来千年尺度快速气候波动

对南海北部MD05-2903岩芯进行的高分辨率元素含量测试发现,K/Ti值可较完整、细致地揭示出氧同位素3期(MIS 3)以来的千年尺度快速气候变化,应是目前从南海深海沉积中获得的该时期分辨率最高、千年尺度气候变化信号最强的古气候记录.与高纬极地冰芯及北半球中-低纬石笋氧同位素记录的对比发现,MD05-2903岩芯K/Ti值具有类似锯齿状的气候变化特征.粒度分析发现,K/Ti值与细端元粒度组分含量同步变化;矿物成分测试表明,富K的伊利石含量在K/Ti峰值处明显比低值处增高,含Ti重矿物的含量变化则相反.因此认为,在千年尺度上,K/Ti值反映了以伊利石为主的富K细粒风化矿物和含Ti重矿物在冰阶和间冰阶对南海北部的输入及沉积变化,而这受到了东亚季风变迁带来的降雨变化,以及随之引起的陆地母岩风化产物剥蚀程度及河流搬运能力变化的控制.     

再现中国地史期化石夷平面

依据侵蚀不整合面性质、古风化壳及风化残余型矿床的发育、古岩溶及不整合面下古岩溶充填富集型矿床的发育以及不整合面盖层沉积特征及环境等特征信息,确认并恢复了华北古陆与扬子古陆在地史期发育的两期化石夷平面,其发育时间分别为中奥陶世至早石炭世期间和早、晚二叠世期间,化石夷平面的古坡降一般在0.31‰-1.32‰之间,大多小于1.0‰。根据古岩溶的发育深度,初步确认,华北古陆化石夷平面苏桥潜山地区古海拔高度约为300m左右。     

云南星云湖现代盘星藻与湖泊水深关系及其化石记录的探讨

盘星藻化石在我国第四纪湖相地层中频繁出现,但其在第四纪古环境研究中的指示意义存在较大的争议.一些研究认为盘星藻大量的出现代表了湖泊变浅,一些研究则认为盘星藻主要集中在湖泊水深较大的区域.本文对位于云南中部的星云湖现代水样和湖床表层沉积物样品中盘星藻的分布状态进行调查研究,结果显示湖面水体中盘星藻浓度在水平方向上随水深基本没有变化,在垂直方向上盘星藻在湖水底部浓度最大,推测可能与盘星藻重力沉降及波浪扰动底泥产生的再沉积作用有关;湖床表层沉积物中盘星藻含量与水深无明显关系.初步认为,在一些较大湖泊的沉积物中,盘星藻的分布与水深的关系可能是沉积过程造成的,较大湖泊中风浪的作用使得盘星藻趋中沉积非常明显;而湖水中是否有大量盘星藻生长可能与河流输入、水体营养化状态、水温、p H、盐度等水环境状态有关.不同区域、不同类型的湖泊可能机制并不一样,没有统一的规律.因此,在第四纪古环境研究中将盘星藻含量作为水深的指标需结合其他指标综合分析.星云湖过去3000年化石盘星藻含量的变化与沉积物粒度和磁化率指示的区域人类活动强度变化趋势一致,且更敏感地响应了人类活动导致的湖泊水体富营养化过程.     

石羊河流域晚冰期以来环境变化与人类活动

石羊河流域是中国西北地区环境变化与丝路文明演化的典型区域.基于大批学者的研究,目前对石羊河地区的气候、环境、文化形成了基础认识,但沉积地层指示的古湖泊演化过程,以及古文化更替与气候变化之间的联系仍存在争议.本研究与前人采用单一采样点的研究方法不同,在石羊河流域沿中游红水河地区和下游猪野泽地区共连续采集13个剖面,建立了包含705个沉积样品, 129个AMS¹⁴C年代数据, 5460个古环境代用指标数据和12个历史文化遗址的数据库.结合TraCE-21 ka(The Transient Climate Evolution Experiment)和PMIP3(Paleoclimate Modeling Intercomparison Project 3)模拟,探讨晚冰期以来石羊河流域环境变化和古文化演变.研究发现,石羊河流域晚冰期以来环境持续变化;晚冰期到早全新世期间,古湖泊武始泽和猪野泽开始发育;中全新世时期,石羊河流域气候湿润,湖泊面积大、水位高;晚全新世干旱化使得湖泊退缩,河流下切;在干旱趋势下,马家窑、齐家文化逐渐消失,沙井文化(一种独特的青铜文化)兴起,匈奴...     

南方网纹红土内是否可能存在多个“沉积-成土”过程的旋回？

通过对安徽宣城向阳剖面Munsell指标、风化强度、磁学参数、稳定碳同位素等的研究, 提出几点与前期研究者的不同看法: (1)向阳剖面色调曲线与游离态铁(Fe_d )、铁游离度(Fe_d/Fe_t)、风化淋溶系数(BA)曲线表明, 顶部黄棕色土的风化程度偏低, 中、下部的风化程度普遍高于上部. 除了顶部黄棕色土层, 其余各层红色调深浅的变化, 与风化强度无必然的联系. 色调的变化可能是次生氧化铁矿物赤铁矿和针铁矿相对含量变化的结果. 因而仅以剖面内部不同层次间颜色的变化来判定存在“沉积-成土”序列, 是不充分的. (2)向阳剖面无网纹或网纹发育较弱的层次磁化率( χ )较高; 而在网纹发育的层次, 由于大量超顺磁颗粒(SP)和稳定单畴(SSD)被淋失或破坏, χ 低于均质红黏土近一个数量级. 向阳剖面c的控制因子并不是风化成土作用的强度, 因而不再有明确的古气候意义, 以χ 曲线来证实存在多个“沉积-成土”过程旋回是不正确的. (3)向阳剖面有机质δ ¹³C曲线说明研究地区自第四纪晚期以来, 森林缩减, C₄植物增加; 但仍无法证实该剖面存在多个“沉积-成土”过程的旋回. (4)目前的证据尚难证实向阳剖面存在类似黄土高原“黄土-古土壤”序列的沉积旋回.     

西太平洋暖池晚第四纪黏土矿物的冰期旋回和岁差周期

西太平洋暖池晚第四纪370kaBP以来的黏土矿物含量呈现明显的冰期-间冰期旋回变化,蒙脱石(62%～91%)为主要的黏土矿物,含量在冰期时增高,间冰期时下降;绿泥石(4%～21%)、伊利石(4%～12%)和高岭石(2%～10%)含量依次递减,三者具有相同的变化型式,并与蒙脱石含量的变化呈镜像关系.研究认为,以蒙脱石为主的黏土矿物是陆源碎屑成因,绝大部分来自新几内亚岛的河流输入.黏土矿物含量在冰期-间冰期旋回上的变化与海平面升降有关.在海平面较低时,新几内亚岛的河流物质更容易穿越狭窄的陆架,直接输入向西流动的次表层流,汇入赤道潜流而最终沉积至西太平洋暖池核心区.蒙脱石含量的岁差周期反映了物源区新几内亚岛的机械剥蚀强度,表现为河流径流量的大小,受控于降雨量的分布,指示了赤道辐合带(ITCZ)在轨道尺度上的经向迁移.