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题目:汉江上游一级阶地黄土-古土壤序列特征研究

关键词:黄土,古土壤,全新世,汉江

  摘要


秦岭南北两侧自然地理环境差异十分明明显,风成堆积主要分布在以北的黄土高原地区,有关其研究成果甚多。而在秦岭以南地区,尽管分布了一些黄土,但对其研究很少,有关其诸多问题尚不清楚,如其形成原因等。通过对汉江上游地区黄土的研究,深入阐述了上述问题。本文以白河-郧县段汉江干流一级阶地的黄土和古土壤为研究对象。对汉江黄土和古土壤的磁化率、烧失量、粒度组成、元素组成、矿物组成等进行了实验分析,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。通过综合分析和总结,本文获得了下列认识:

(1)对汉江上游一级阶地上分布的风成黄土特征进行了描述并且建立了其地层序列。汉江上游谷地较完好的保存了晚更新世以来形成的地层序列,至上而下具有“TS→L0→S0→Lt→L1”的剖面构型,其地层序列与渭河谷地末次冰期以来形成的黄土-古土壤序列一致。黄土L1层具有,浊黄橙10YR7/4,粉砂质地,棱柱结构,疏松多孔的特征;过渡黄土Lt具有,浊黄橙10YR6/4, 粉砂质地,棱状结构,较紧实的特征;古土壤S0具有棕色7.5YR4/4,粉砂粘土质地,棱块结构,紧实,结构面上有铁质胶膜的特征;近代黄土L0具有浊黄橙(10YR7/4),粉砂质地,块状结构的特征,与L1相似;表土层TS多具有灰黄棕(10YR6/2), 粉砂质地,疏松多孔,团粒结构的特征。
(2)汉江上游一级阶地上黄土剖面中,黄土和古土壤的粉砂(2~63μm)含量(分别为83.96%、84.64%),标准差?(分别为1.73、1.72)、峰态系数Kg(分别为1.03、1.03)、分选系数S(分别为1.15、1.15)等粒度参数基本一致,表明古土壤继承了黄土的粒度特征。此外,二者粒度频率分布曲线、粒度成分三角图具有较高相似性,而与该地区的洪水滞留沉积物(SWD)具有较大差别,说明汉江上游一级阶地古土壤是由黄土改造而成。
(3)汉江上游谷地黄土和渭河谷地黄土比较,二者的粉砂(2~63μm)含量分别为83.96%和72.10%,标准差?分别为1.72和1.44,同时二者粒度频率曲线均表现为双峰特征,在粒度三角图中均落在相同区域内,元素组合及矿物组合相似。说明汉江上游地区黄土系风成黄土,且具有同渭河谷地黄土同源的特征,即均来自西北荒漠地区。
(4)判别公式:Y=-3.5688Mz+3.7016σ2-2.0766SK+ 3.1175Kg(Mz为平均粒径,?为标准差,SK为偏度系数,Kg为峰态系数),可有效的判断碎屑沉积物成因,风成沉积物的Y值<-2.7411。汉江上游谷地黄土Y值均小于-2.7411,指示其风成成因。
(5)在汉江上游谷地黄土和古土壤中,古土壤的钾钠比为2.56、SiO2/(MgO+CaO)比值为15.46、化学蚀变指数CIA值为69.07均高与黄土(其钾钠比、SiO2/(MgO+CaO)比值和CIA值分别为:2.48、13.75、67.81),而古土壤的硅铝铁率为3.03、淋溶系数为0.38低于黄土(硅铝铁率、淋溶系数分别为3.08、0.42),说明在古土壤形成时期风化作用较强。
(6)汉江上游谷地一级阶地地层剖面形成过程中, Ca、Na元素强烈迁移,Si 、Fe、Al、K明显富集,常量元素的活动性及迁移顺序为:Ca>Na>Mg>Si>Fe>K>Al。
(7)汉江上游地区全新世时期的环境演变规律表现为:晚更新世时期,气候干冷,植被覆盖度小,沙尘暴活跃,本时期以风尘堆积为主,形成了类似于渭河谷地的马兰黄土层;全新世初期,环境仍然较为干冷,以风尘堆积占优势,成壤作用较弱,形成了过渡黄土层;到全新世中期,气候变得温暖湿润,粘粒和土壤有机质含量相对增加,Ca、Na等易溶性元素发生向下的迁移淋失,强烈的成壤作用导致形成了成壤较强的古土壤S0;全新世晚期以来,该区气候变得相对干旱,成壤作用减弱,又转为以黄土堆积为主。