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关中东部尧禾村剖面记录的万年以来环境演变高分辨率研究

李艳华  
【摘要】:全新世是与人类发展关系最为密切的一个时期,这一时期的环境特征及演变一直都是全球变化研究的重点问题之一,对于预测未来环境演变趋势具有十分重要的意义。在这个基础上本文选取关中东部尧禾村(YHC)典型全新世黄土-古土壤序列作为研究对象,通过对其理化性质(磁化率、粒度、CaCO3、烧失量、吸湿水等)和微形态特征的全面研究,提取其中的环境指示信息,初步得出以下认识: (1)YHC剖面的理化性质和微形态数据共同反映出关中东部全新世时期的地层序列从下向上依次为:马兰黄土层(L1)、过渡性黄土层(Lt)、古土壤层(S0)、近代黄土层(L0)和表土层(Ts)。 (2)通过对YHC剖面中典型理化性质的研究,发现磁化率、烧失量、吸湿水和粘粒高值均出现在古土壤层,低值出现在黄土层。而碳酸钙、粗粉沙和粗砂级颗粒却在古土壤层中含量低,黄土层中含量高。这一特征表明关中东部全新世时期的气候变化特征为:古土壤S0发育时期,夏季风强盛气候温暖湿润,降水量明显高于其他时期,淋溶作用和化学风化作用较强,成壤程度大。在黄土堆积层(L0、L1、Lt)气候干冷,降水少,化学风化作用和淋溶作用弱,成壤强度小,黄土堆积速度远远大于成壤速度。 (3)通过对剖面中常量元素Ca、Na、Mg、K、Al、Fe、Si和微量元素Mn、Co、Cu、Zn、Ti、Cr、Pb等的研究发现元素Na、Ca、Mg、Sr、Pb在古土壤层中发生迁移淋失,在黄土层中出现高值,Al、L、Si、Fe、Mn、Co、Cu、Zn、Ti、Cr元素在古土壤层发生富集,含量高于黄土层,Rb/Sr、Ba/Sr比值都在古土壤层出现最高值在黄土层含量较低。这表明元素的迁移变化可以反映全新世以来的气候变化和成壤环境的变化。 (4)通过对剖面的K/Na、CIA、残积系数和硅铝系数的研究,结果表明:K/Na、CIA、残积系数分别在古土壤层达到最大值,在黄土层含量较低,硅铝系数则出现相反的变化特征,这表明关中东部地区全新世时期的风化特征为:古土壤层是整个剖面风化强度最高的时期,达到了暖湿条件下的中等风化程度,马兰黄土层是整个剖面风化程度最弱的时期,这也进一步证明关中东部全新世时期的气候变化特征为古土壤时期气候湿热,黄土时期气候干冷。 (5)剖面微形态中的孔隙特征显示:古土壤时期剖面的孔隙率最大,多为隙壁光滑的孔洞、孔道等指示生物活动量大和水量丰富特征的孔隙;近代黄土层和过渡层黄土孔隙率较小,多为原生物质简单堆集孔隙,表明生物活动量小和流水作用微弱的特征。C/F(10μm)值在古土壤层含量小于黄土层的特征也显示出关中东部全新世时期古土壤时期气候湿热,降水丰富利于物质的淋溶和生物活动,黄土时期气候干冷,降水较少,易溶物质淋溶较弱。 (6)剖面的形成物特征显示:古土壤时期铁锰混染程度较高、次生方解石数量较少,孔隙周围多为大量针状方解石,黄土层铁锰混染程度较低,方解石大多为原始堆集状态,这说明形成物特征也证明了关中东部全新世时期古土壤形成阶段气候温暖湿润,易溶元素淋溶较多,利于各种化学反应进行,生物活动量大,成壤作用较强,土壤中氧化还原反应较强;近代黄土时期气候干冷,沙尘暴活动频繁,土壤堆积大于成壤,降水少不利于元素的淋溶和化学反应的进行,生物活动量小。 (7)YHC剖面各种替代指标都反映出一个共同的特征:研究区域在全新世早期气候干冷,然后经历了由干冷的气候向湿热的气候过渡期,到达古土壤时期气候达到最适宜期,降水丰富,温度较高,利于各种化学反应的进行,导致土壤成壤较强,然后气候经历了剧烈变化,由古土壤成壤时期的湿热性转为近代黄土时期的干冷气候,黄土堆积大于成壤,到了近代时期气候有所好转,但是土壤中人类活动扰动比较大。


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