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大荔TSG剖面记录的关中东部全新世环境演变高分辨率研究

王丽娟  
【摘要】:全新世时期是人类文明迅速发展的时期,这一时期的环境变化对人类社会的发展有着十分深刻的影响,对全新世时期环境演变规律的研究一直以来都是全球变化研究的一个重要组成部分,其研究成果对重建过去古气候、古环境模式和预测未来环境的演变有着重要的参考价值。黄土-古土壤序列是在第四纪古气候冷暖交替、周期性变化背景下形成的风尘沉积-成壤过程的产物,良好地记录了其形成时期及其形成以来的环境信息。在广泛研究国内外第四纪环境演变进展资料的基础上,经过详细的野外考察,本文选择关中东部“大荔人遗址”地区的TSG剖面作为研究对象,对其进行了系统的研究,试图从中提取其所包含的全新世以来的环境及其演变信息。 TSG剖面是一个典型的、地层连续的、保存完整的全新世黄土-古土壤剖面。文中对该剖面的理化性质进行了系统分析,如磁化率、粒度组成、碳酸钙含量、pH值、烧失量、元素组成等,在对这些参数的分布规律及其成因深入解析的基础上,从中获得了大量有关全新世环境特征及其演变规律的高分辨率信息。通过综合分析和总结,本文获得了下列认识: (1)TSG剖面中,晚更新世以来地层完整:具有MS→Lo→S0→Lt→L1构型。地层序列从上到下依次为,表土MS,2.5Y8/4,粉砂质地,团粒结构;现代黄土L0,7.5YR7/4,粉砂质地,团块结构;古土壤S0,7.5YR6/4,粉砂粘土质地,团粒-团块结构;过渡黄土Lt,5YR6/3,粉砂质地,团块结构;马兰黄土L1,7.5YR7/3,粉砂质地。该剖面较完整地记录了全新世时期的环境演变信息。 (2)在TSG剖面中,黄土层与古土壤层相比,不同气候代用指标(如磁化率、粘粒、烧失量、吸湿水含量、碳酸钙、pH值等)的数值显著不同,反映了全新世不同时期成壤环境的变化。剖面古土壤S0层的磁化率、烧失量、粘粒和吸湿水含量均呈现高值,在黄土层中相对较低;而碳酸钙、粗粉沙和pH值参数指标在古土壤中表现为低值,黄土层中为高值。 (3)TSG全新世黄土-古土壤剖面具有典型的分形结构特征。整个剖面的分维数值在2.5443-2.7123之间,其中古土壤S0层的分形维数平均值最大(2.6713),现代黄土L0层和过渡黄土L1层分别为2.6318和2.6314。分形维数曲线可以与磁化率、中值粒径曲线进行良好对,比,说明分形维数值的变化在一定程度上反映了成壤环境的演变,可将其作为气候的一种代用指标,分形维数的高值指示相对暖湿的气候和较强的成壤作用,低值指示相对干冷的气候和较弱的成壤作用。 (4)TSG剖面古土壤S0的钾钠比、硅铝铁率、SiO2/(MgO+CaO)、残积系数表现为明显的高值,淋溶系数显示低值,说明古土壤S0形成时期风化成壤作用比较强烈,是土壤发育的最适宜时期;而黄土L0和Lt堆积时期风化作用相对较弱。剖面的CIA值分布情况反映古土壤层的化学风化程度最高,古土壤S。是在温暖、湿润的气候背景条件下产生的,而马兰黄土的化学风化最弱CIA-K/Na的关系图也反映了黄土和古土壤不同程度的化学风化成土作用,整个剖面的风化作用强度依次为:古土壤现代黄土表土过渡黄土马兰黄土。 (5)TSG全新世剖面形成过程中,常量元素Ca、Mg和Na的地球化学行为均表现为强烈的迁移淋失,Si和K则呈现出弱富集特征,Fe的迁移富集特征不明显,常量元素的活动性及迁移能力顺序为:CaNaMgAlFeKSi;剖面微量元素Cr、Sr和Pb三者发生了强烈的迁移,V、Ba的活动性较弱,仅发生了微弱的迁移变化,As则表现为富集,其中Cr、Pb元素的迁移变化率曲线波动较大,微量元素的迁移能力大小为:SrBaVNiCuZn RbAs。 (6)关中东部地区全新世时期成壤环境演变表现为,全新世早期,环境较干冷,以风尘堆积占优势,成壤作用较弱,在相对干燥的气候背景下,形成了过渡黄土Lt;全新世中期,气候变得温暖湿润,风化成土作用强烈,粘粒和土壤有机质含量增加,强烈的成壤作用导致一些易溶性元素发生向下的迁移淋失,使得部分重金属元素在古土壤层中相对富集,形成了成壤较强的古土壤S0;全新世晚期以来,该区的气候变得相对干旱,成壤作用也有所减弱,又转为以黄土堆积为主。


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