Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 黄河中游—淮河上游全新世黄土土壤粒度与物源关系分析 | |
| 王兆夺 | |
| 出版年 | 2018 |
| 学位类型 | 博士 |
| 学位授予单位 | 陕西师范大学 |
| 中文摘要 | 沉积物在沉积的过程中往往是多物源、多动力搬运以及次生改造综合作用的状态下进行,所以其粒度的组合特征往往是受到诸多因子综合作用的结果。我国黄土高原典型的黄土其物源主要是由东亚冬季风从西北荒漠搬运而来的沙尘暴粉尘颗粒物,另外高空西风带携带而来的远源粉尘物质也占了一定的份额,逐年沉降的沙尘暴粉尘随着漫长的地质历史逐渐形成了厚厚的黄土高原。黄土颗粒物粗细组合特征受到物源和搬运动力控制毋庸置疑,而其沉积后受到的次生风化改造作用对粒度的影响也会和物源以及动力因子有等效作用,不同矿物其抗风化能力的差异性难免,次生风化改造作用对颗粒物粒度组合特征会有塑造作用。黄土粒度特征是受到多种因子的叠加作用结果,如果能够把复杂的多因子分离出来,就对有效地识别各动力、物源以及次生改造程度提供了可能。黄土高原典型地区的全新世黄土其粒度组成在横向上和纵向上分别表现出从西北向东南粒度变细和沉积层厚度变薄的特征。然而本文在采用了主要从磁化率和粒度在横向和纵向的变化以及沉积地层厚度来综合判断后认识到,在黄土高原东南缘的淮河上游,其并不具有典型黄土高原地区物源组成的特征,是在区域东北风或者北风作用下携带而来的近源沉积物。本文选择黄河中游和淮河上游具有区域代表性的5条黄土—古土壤剖面(其中1条为古洪水沉积物剖面),主要采用沉积粒度端元分析方法,对5条黄土—古土壤剖面进行粒度端元划分,以识别各动力端元所代表的沉积物动力、物源特征以及后期次生改造作用强度,并进一步对高分辨率黄土—古土壤剖面的各端元组分含量分别在以深度尺度或年龄尺度上做了小波分析,以识别各端元的周期性变化特征、目前在不同的尺度上所处的状态和未来可能的变化趋势。同时结合剖面各自的磁化率、粒度频率分布曲线、三角类型划分、粒度分形维数、土壤学粒级划分、沉积学粒级划分、粒度参数等综合做了对比分析。通过上述分析,主要得出以下认识:1)磁化率特征:磁化率被广泛地用来作为夏季风的代用指标,由此对四条高分辨率黄土古土壤剖面的磁化率进行了对比。从横向上看,能够很好地反映古土壤化作用的强弱。在纵向上看,从长城源剖面—徐家碾剖面—尧禾村剖面磁化率依次增大,符合由北向南降低、由西向东增加的特点,而格大张剖面磁化率不符合上述特点。通过磁化率,采用前人总结出的计算公式求出了相应时期内的年均气温和年均降雨量,认为除了格大张剖面显得比较偏低外,其余剖面的计算结果是符合实际的。由此初步认为,格大张剖面在物源成分上与其它剖面有明显的差异性,所以磁化率与年均气温及年均降雨量之间的计算公式,在格大张剖面代表的“郑州黄土”不适用。2)粒度全样特征从粒度全样的角度,分别对4条高分辨率黄土古土壤剖面和1条古洪水沉积物剖面从沉积物粒度频率分布曲线、谢帕德三角分类、粒度分形维数、土壤学粒级划分、沉积学粒级划分、粒度参数分析做了研究。结果认为,长城塬剖面和徐家碾剖面在粒度频率分布曲线形态上非常接近,并且显示出在黏土和细粉砂质范围内呈细尾的特征;格大张剖面粒度频率分布曲线差异性较大,关中东部尧禾村剖面在粒度上显得最细;长城塬剖面、徐家碾剖面、尧禾村剖面其沉积物均为黏土质粉砂向粉砂过渡类型,而格大张剖面沉积物上部地层为砂质粉砂,下部地层为砂质粉砂向粉砂过渡类型;粒度分形维数可以反映沉积物粒度粗细组合的属性;在沉积粒级划分上,无论从土壤学粒级划分还是沉积学粒级划分,整体表现出细颗粒反映了夏季风的强弱变化信息,而粗颗粒代表了冬季风的强弱变化过程;两种计算方法得到的粒度参数在深度上的变化情况比较接近,总体上,平均粒径和峰度系数似乎能够近似地代表冬季风的变化过程,而标准偏差和偏度系数似乎能够近似地代表夏季风的变化过程。上述从粒级全样考虑,以及对粒度全样进行划分具有人为性,且不同区域上沉积物粒度组合本身具有差异性,故其主观性和误差性难免。卢庄村古洪水沉积物剖面,从粒度频率分布曲线上看,明显要比黄土古土壤粗,说明古洪水滞流沉积物层其物源和黄土—古土壤有明显不同,上层层位属于明显大于黄土颗粒组分特征的粗粉砂向砂质过渡类型的沉积层,同时说明也有近源风沙沉积作用的影响;卢庄村剖面SWD为粉砂质砂,黄土古土壤层为砂质粉砂;在古洪水剖面中显示,SWD层位的维数明显低于黄土—古土壤层;通过粒度参数的Q型聚类能够很好地识别古洪水滞流沉积物层。3)粒度端元分析和小波分析通过端元划分,位于六盘山周边的长城塬剖面和徐家碾剖面具有四个较为明显的端元组分,分别为东亚冬季风、东亚夏季风、南亚夏季风和高空西风,位于关中盆地的尧禾村剖面和河南新郑的格大张剖面均显示出三个较为明显的端元组分,分别为代表东亚冬季风的组分、夏季风风化改造作用的组分和近源区域北风或者东北风的搬运的近源沉积组分。进一步对各端元组分含量在深度(或时间)尺度上的小波变化,来判断其变化周期性、目前状态及未来可能的趋势。对卢庄村剖面的粒度端元划分,也能够把代表不同动力的沉积组分区别出来,水动力搬运的组分要比风动力组分明显粗,物源上和黄土古土壤有明显不同。综合上述分析结果,认识到位于六盘山周边区域的黄土土壤具有典型黄土的物源特征。似乎南亚季风的淋溶作用明显,高空西风带携带而来的远源粉尘物质占有一定份额。位于关中东部、河南新郑颍河上游、淮河干流上游的黄土中并没有显示出南亚季风的淋溶作用特征,高空西风携带的远源粉尘也没有表现出来,而较为明显地表现出区域东北风、北风作用下的近源沉积物占有相当份额。 |
| 中文关键词 | 黄土古土壤 ; 全新世 ; 古气候 ; 粒度 ; 物源 |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 中图法分类号 | S152 |
| 来源机构 | 陕西师范大学 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/354678 |
| 作者单位 | 陕西师范大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王兆夺. 黄河中游—淮河上游全新世黄土土壤粒度与物源关系分析[D]. 陕西师范大学,2018. |
| 条目包含的文件 | 条目无相关文件。 | |||||
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