地球表層的土壤沉積物記錄了第四紀以來與環(huán)境、氣候、人類等相關的地球演化信息,是研究地球過去歷史的重要載體。成土體系中土壤的諸多特性都與成土期的氣候環(huán)境信息密切相關,通過地質學研究方法可以將某些特性提取出來作為反演風化強度和古氣候變遷的風化指標-古氣候替代指標。本文的前半部分著重探討了元素地球化學指標,粘土礦物指標,磁學性質指標以及非磁性鐵礦物指標在反演土壤風化程度以及重建區(qū)域古氣候方面的能力與穩(wěn)定性,并以中國北方的洛川剖面（LC）,中部的上白川剖面（SBC）以及南方的勝利剖面（SL）中的土壤樣品為例展開說明。在各類傳統(tǒng)的風化指標中,元素地球化學風化指標在不同的風化成土體系中一般都有反演古氣候的能力,可以作為一種普適性的氣候替代指標。然而元素地球化學數(shù)據(jù)的獲得需要耗費較大的人力和財力,對于高精度大范圍的數(shù)據(jù)采集并不現(xiàn)實。以磁化率變化為主體的磁學指標在中緯度風化程度中等的土壤中,土壤中磁性的增加大部分來自于成土作用及風化強度的增加,此時的磁化率會成為良好的古氣候替代指標。成土作用次生粘土礦物的形成直接受控于成土期盛行的環(huán)境與氣候條件,所以其形態(tài)結構與含量組成等礦物學特征充分記錄了成土期的環(huán)... 

【文章頁數(shù)】：144 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
作者簡介
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 傳統(tǒng)風化指標的應用現(xiàn)狀
        1.1.1 基于離子遷移衍生的風化指標
        1.1.2 基于次生礦物形成與轉化的風化指標
        1.1.3 新型風化指標的尋找與展望
    1.2 利用光譜學方法表征風化強度的研究進展
        1.2.1 土壤中常見礦物的VNIR光譜學特征
        1.2.2 數(shù)據(jù)處理與建模
        1.2.3 簡單線性光譜學分析與多元統(tǒng)計分析
        1.2.4 分析土壤礦物及成土風化的可能性
    1.3 課題來源與選題依據(jù)
    1.4 研究目的及研究內(nèi)容
    1.5 研究方法與主要工作量
第二章 研究區(qū)地理及氣候背景及研究剖面的特征
    2.1 地理及氣候背景
    2.2 研究剖面
第三章 材料與方法
    3.1 傳統(tǒng)分析方法
        3.1.1 XRD分析
        3.1.2 主量與微量元素分析
        3.1.3 DRS分析
        3.1.4 磁化率分析
    3.2 光譜學分析方法
        3.2.1 VNIR光譜測量
        3.2.2 原始光譜數(shù)據(jù)的預處理
        3.2.3 去包絡線及光譜參數(shù)提取
        3.2.4 簡單線性分析
        3.2.5 多元統(tǒng)計分析
        3.2.6 模型的建立,優(yōu)化與評估
        3.2.7 重要波段/參數(shù)的判定
第四章 中國不同緯度帶土壤剖面中傳統(tǒng)風化指標的探討
    4.1 基于化學及礦物學風化指標的氣候重建
        4.1.1 LC黃土-古土壤序列及黃土高原內(nèi)的氣候環(huán)境重建
        4.1.2 SBC黃土-古土壤序列及洛南盆地內(nèi)的氣候環(huán)境重建
        4.1.3 SL紅土序列及四川盆地內(nèi)的氣候環(huán)境重建
    4.2 傳統(tǒng)風化指標反演古氣候時的表征
        4.2.1 元素遷移
        4.2.2 磁學特征
        4.2.3 粘土礦物特性
        4.2.4 非磁性鐵礦物特性
第五章 VNIR光譜學對土壤特性的表征
    5.1 土壤特性概述
        5.1.1 描述統(tǒng)計學特征
        5.1.2 相關性分析
    5.2 VNIR光譜學特征概述
        5.2.1 原始吸收光譜特征
        5.2.2 基于主成分分析的原始光譜特征
        5.2.3 土壤特性差異對光譜特征的影響
    5.3 光譜的簡單線性分析
        5.3.1 SL剖面光譜的應用性分析及光譜指標的提取
        5.3.2 SBC光譜指標的提取及驗證
    5.4 光譜的多元統(tǒng)計分析
        5.4.1 統(tǒng)計學模型的建立
        5.4.2 優(yōu)化后的模型分析結果
        5.4.3 重要光譜參數(shù)/光譜域的多元統(tǒng)計模型判定
第六章 VNIR光譜學在土壤礦物學及古氣候重建中的應用
    6.1 簡單線性分析下的古氣候學應用分析
    6.2 多元統(tǒng)計分析下的古氣候學應用分析
第七章 結論與展望
    7.1 研究結論
    7.2 創(chuàng)新點
    7.3 研究展望
致謝
參考文獻


【參考文獻】：
期刊論文
[1]層狀硅酸鹽礦物的結構及其振動光譜特征[J]. 張姝婧,德吉卓嘎,覃歡,劉邯,洛桑旦增,程宏飛.  中國非金屬礦工業(yè)導刊. 2018(02)
[2]風化成土過程中自生礦物的氣候指示意義[J]. 方謙,洪漢烈,趙璐璐,程峰,殷科,王朝文.  地球科學. 2018(03)
[3]Mapping Spatial Distribution Characteristics of Lineaments Extracted from Remote Sensing Image Using Fractal and Multifractal Models[J]. Cheng Lyu,Qiuming Cheng,Renguang Zuo,Xueping Wang.  Journal of Earth Science. 2017(03)
[4]Geochemistry of Middle Holocene Sediments from South Yellow Sea: Implications to Provenance and Climate Change[J]. Xiaoxia Lü,Gerard J.M.Versteegh,Jinming Song,Xuegang Li,Huamao Yuan,Ning Li.  Journal of Earth Science. 2016(05)
[5]綠泥石礦物成分與光譜特征關系研究[J]. 梁樹能,甘甫平,閆柏琨,魏紅艷,肖晨超.  光譜學與光譜分析. 2014(07)
[6]Development of a national VNIR soil-spectral library for soil classification and prediction of organic matter concentrations[J]. SHI Zhou,WANG QianLong,PENG Jie,JI WenJun,LIU HuanJun,LI Xi,Raphael A VISCARRA ROSSEL.  Science China（Earth Sciences）. 2014(07)
[7]磁性礦物在成土過程中的生成轉化機制及其氣候意義[J]. 胡鵬翔,劉青松.  第四紀研究. 2014(03)
[8]廣西百色盆地更新世沉積物中粘土礦物特征及其古氣候指示意義[J]. 程峰,洪漢烈,顧延生,殷科,章文莉,葉菡,曹素巧.  第四紀研究. 2014(03)
[9]黃土高原風塵堆積物源研究進展[J]. 曾方明,向樹元,劉向軍,張玲.  地球科學(中國地質大學學報). 2014(02)
[10]安徽宣城紅土剖面中粘土礦物過渡相及其意義[J]. 洪漢烈,杜登文,李榮彪,Jock G.Churchman,殷科,王朝文.  地球科學(中國地質大學學報). 2012(03)



本文編號：3684789