山东章丘黄土剖面与砣矶岛黄土剖面沉积特征的对比
  • 【摘要】

    中国黄土堆积序列,记录了晚新生代以来东亚地区的气候环境演化历史,与深海沉积物岩芯、极地冰芯并列被称为过去全球变化研究的三大支柱。山东地区黄土位于我国黄土分布的东部边缘,蕴藏着丰富的中国东部季风气候变迁和环境演化信息,是我国黄土堆积系统不可或缺的重要组成部分。山东地区黄土堆积可分为两大部分:渤海湾滨海与岛屿区和鲁中山区。其中,位于渤海湾滨海与岛屿区的庙岛群岛又称为长岛列岛,横跨胶东半岛与辽东半岛之间... 展开>>中国黄土堆积序列,记录了晚新生代以来东亚地区的气候环境演化历史,与深海沉积物岩芯、极地冰芯并列被称为过去全球变化研究的三大支柱。山东地区黄土位于我国黄土分布的东部边缘,蕴藏着丰富的中国东部季风气候变迁和环境演化信息,是我国黄土堆积系统不可或缺的重要组成部分。山东地区黄土堆积可分为两大部分:渤海湾滨海与岛屿区和鲁中山区。其中,位于渤海湾滨海与岛屿区的庙岛群岛又称为长岛列岛,横跨胶东半岛与辽东半岛之间的渤海海峡,而鲁中山地北黄土堆积呈近东西向沿鲁中山地北麓坡地、河流阶地及山间盆地分布。为了深入研究山东地区黄土沉积特征并进行区域对比,在大量野外考察的基础上,本文选取了位于庙岛群岛中部的砣矶岛的砣矶II(TJII)黄土剖面和位于鲁中山地的章丘埠西(BX)黄土剖面进行研究。结合光释光年代学,应用沉积学和地球化学手段,分析了研究区黄土的粒度组成、粒度象和粒度参数特征,运用粒级-标准偏差法提取了环境敏感粒度组分,运用萨胡公式对两剖面的成因进行判别,并分析了常量和微量元素含量特征及它们之间的比值分布模式图。研究结果表明:
      (1)我们分别从山东章丘埠西剖面及砣矶岛砣矶II剖面共采集15个光释光年代样品。测年结果表明,在章丘埠西黄土-古土壤剖面深度50cm,110cm,210cm,310cm,410cm,510cm,610cm,760cm,960cm和1310cm处避光采集的10个光释光样品,测年结果分别为1.0±0.1,13.2±1.0ka,14.1±3.4 ka,14.4±1.5 ka,17.1±1.6 ka,19.4±2.7 ka,24.1±3.3 ka,30.0±3.5 ka,34.8±1.2 ka和39.2±1.8 ka。在砣矶岛砣矶II黄土-古土壤剖面深度60cm、180cm、280cm、380cm和480cm处避光采集的5个光释光样品,测年结果为14.4±0.4 ka,16.7±1.3 ka,20.8±1.0 ka,40.9±1.5 ka和47.9±3.7 ka。因此可判定两黄土-古土壤剖面均是末次冰期以来的沉积物。但是由于海面升降和大陆架的周期性出露,使庙岛群岛黄土沉积不可能堆积和保存巨厚的黄土层,由此我们可以推断砣矶II剖面全新世黄土已被侵蚀。
      (2)两剖面粒度组成均是以粉砂含量为主,其中砣矶II剖面粉砂含量平均值为58.9%,埠西剖面为78.7%;砂组分是砣矶II剖面的次级组分,平均含量为32.3%,而埠西剖面次级组分为黏粒组分,平均含量为14.9%;砣矶II剖面中值粒径(Md)为43.2μm,而章丘埠西黄土Md只有19.4μm;与山东其他黄土剖面和黄土高原典型黄土进行对比,发现章丘埠西剖面粒度组成比较细,TJII剖面粒度组成比黄土高原黄土粒径还要粗。粒度频率分布曲线为典型双峰分布,结合萨胡判别公式对其沉积环境进行判别,结果表明两剖面沉积物均为风成沉积物。沉积速率的变化以及粒度参数和粒度象特征反映了剖面沉积物在堆积过程中沉积环境并不稳定,剖面形成过程中沉积动力曾发生过明显改变。
      (3)两黄土剖面表现了相同的化学组成特征,章丘埠西剖面常量元素组成以SiO2(63.54%)、Al2O3(13.24%)、TFe2O3(4.87%)和CaO(4.54%)的百分含量最高,微量元素则是以Ba(527.25μg/g)、Zr(249.83μg/g)、Sr(173.71μg/g)、V(98.51μg/g)和Rb(98.47μg/g)为主。砣矶II剖面常量元素主要以SiO2(66.95%)、Al2O3(11.63%)、CaO(4.94%)和TFe2O3(3.76%)为主,微量元素以Ba(504.49μg/g)、Zr(443.23μg/g)、Sr(216.78μg/g)、V(83.08μg/g)和Rb(85.98μg/g)含量最高。CIA、Na/K及A-CN-K三角模型图结果显示,章丘埠西剖面处于初等化学风化和中等化学风化程度,砣矶II剖面属于初等化学风化,风化程度比埠西剖面要低。常量和微量元素含量特征及常量和微量元素分子比值分布模式均具有相似的规律即砣矶II剖面与其它地区典型风成沉积均有一定差异,埠西剖面与洛川黄土-古土壤剖面具有较高的相似性。另外,虽然同属于山东黄土沉积,但是无论在粒度组成特征还是在常量和微量元素分子比值分布模式图中均存在一定的差异,表明山东庙岛群岛和鲁中山地黄土沉积环境及物质来源的差异性,同时说明了山东黄土沉积环境与物质来源的复杂性。据此我们推测,砣矶II黄土-古土壤剖面以近源为主,而章丘埠西黄土-古土壤剖面物质来源比较复杂,远源为主,还有可能掺杂远源粉尘的二次搬运物质。
      (4)根据剖面末次冰期地层的组合特征,结合粒度中值粒径、环境敏感组分、SiO2/Al2O3、TFe2O3、Rb/Sr和Ba/Sr等气候代用指标进行分析,得出结论如下:章丘埠西黄土-古土壤剖面与SPECMAP时间表几乎相同,MIS2阶段气候干冷,MIS3阶段分为3a(46.36~55.48 ka)较为温湿,3b(30.04~46.36ka)干冷,3c(24.47~30.04ka)温湿三个阶段,具明显的D-O旋回,剖面指示的气候波动与全球气候波动具有一致性。庙岛群岛砣矶II黄土-古土壤剖面与SPECMAP时间表可以对应,MIS3阶段也经历了暖湿~冷干~暖湿的气候旋回,但是MIS2阶段明显经历了两次气候回暖,该剖面受到区域环境影响较明显。两剖面具有较好的对应说明山东地区大的气候环境背景基本一致。造成两剖面沉积特征差异的一方面是由于物质来源的不同,另一方面由于砣矶II剖面受到海-陆-气相互作用,沉积环境比较复杂。 收起<<

  • 【作者】

    丁新潮 

  • 【学科专业】

    自然地理学

  • 【授予学位】

    硕士

  • 【授予单位】

    山东师范大学

  • 【导师姓名】

    徐树建,徐跃通

  • 【学位年度】

    2016

  • 【语种】

    chi

  • 【关键词】

    黄土剖面  沉积特征  微量元素  气候波动