江淮平原浅钻孔岩芯粘土矿物环境意义研究

【摘要】： 粘土矿物的沉积分异、组合特征、矿物成分及其含量和矿物的结晶度都从不同角度记录了粘土矿物的形成过程中各种环境因素的变化。我国的粘土矿物研究主要集中在黄土、海洋、河流等区域,而对位于中国东部典型季风区和海陆过渡带的的江淮平原地区研究却极少。 本文以江淮平原中部YZ钻孔作为研究对象,通过对沉积物中的粘土矿物参数指标的实验分析,结合湖泊沉积学、地球化学和物理指标分析,AMS~(14)C建立的年代序列等来探讨这一区域粘土矿物的环境意义、重建东部季风区末次冰消期以来的气候环境变化过程,通过对得到的代用指标序列进行分析,对全新世的气候环境变化驱动机制进行探讨。研究表明: (1)沉积物中主要以四种粘土矿物和少量长石、石英碎屑组成,其中粘土矿物相对含量变化中,伊利石含量最高,平均为68.98%;其次为绿泥石6.67～22.26%,平均为14.93%;高岭石为5.76～13.81%,平均为9.91%;蒙脱石含量为1.99～14.45%,平均6.17%,组合类型为伊利石—绿泥石—高岭石—蒙脱石型,与我国长江沉积物的粘土矿物组成具有一定的相似性。伊利石Kübler指数(0.31△2θ～0.46△2θ)高于中国内陆黄土(0.22△2θ～0.33△2θ)和古土壤(0.22△2θ～0.42△2θ)伊利石结晶度变化范围,结晶度较差,伊利石化学指数变化范围为0.25～0.81,平均为0.56,多数＞0.5,为富Al伊利石,表明伊利石形成于化学风化较强的环境。高岭石与绿泥石呈明显的正相关,与伊利石呈负相关。 (2)本区粘土矿物的分布主要是受气候条件的控制,同时地形、岩性及水动力条件等也有一定的影响。高岭石与伊利石呈反相关,指示了风化作用较强、暖湿的气候条件,绿泥石与高岭石呈明显的正相关关系,绿泥石并不一定指示干冷的气候,它的形成除与处于区气候有关外,可能还与沉积过程中的湖泊环境有关。 (3)YZ钻孔K/I与岩性、Rb/Sr、Md、CaCO_3、TOC等记录取得了很好的对比,说明了粘土矿物指标对气候变化的指示作用,恢复了江淮平原末次冰消期以来的气候环境变化过程:14.6～13.1kaBP,为末次冰消期的温暖气候;13.1～11.8kaBP为气候恶化、低温干旱的YD时期;11.8～9.3kaBP为早全新世升温期;9.3～4.0kaBP属于全新世大暖期、温湿配比较好;4.0～2.3kaBP为晚全新世的一个小寒冷期;2.2ka以来气候与现代相似。 (4)通过对YZ钻孔全新世时期K/I的功率谱分析,得到较明显的500a,242a、136a和123a的周期,可分别与此钻孔Rb/Sr、MD所得到的周期相对应,进一步证实了江淮平原在全新世以来存在千年—百年尺度的波动周期,本研究区千年—百年的气候波动受太阳活动驱动的可能性较大,同时受一定程度海洋变化的影响。