【摘要】：在全球變暖的大背景下,第四紀(jì)古氣候變化受到眾多學(xué)者的關(guān)注。黃土-古土壤沉積序列成為解譯古氣候的三大關(guān)鍵支柱之一。在河南南部地區(qū)埋藏的黃土-古土壤序列保留了原始物質(zhì)來(lái)源和沉積環(huán)境的相關(guān)信息,蘊(yùn)含著豐富的、相互疊加的古環(huán)境信息,對(duì)其進(jìn)行研究有助于反演我國(guó)南北過(guò)渡帶第四紀(jì)時(shí)期的古環(huán)境狀況,及其對(duì)全球變化背景下做出的區(qū)域響應(yīng)。同時(shí)也為該區(qū)域地質(zhì)勘探、地下水保護(hù)提供重要依據(jù)。先前有學(xué)者對(duì)周邊區(qū)域(如邙山、淮河流域)的黃土地層在形成年代、形成原因、物質(zhì)來(lái)源等方面采用了各種手段做了大量研究,但是其剖面大多出露地表,對(duì)該地區(qū)的埋藏黃土的研究比較缺乏,對(duì)其古環(huán)境方面的信息挖掘還不夠深入。因此,本課題組與河南國(guó)土廳在河南南部的駐馬店、正陽(yáng)等五個(gè)地區(qū)進(jìn)行鉆探,采集了地下埋藏黃土,本研究選取駐馬店鉆孔利用沉積學(xué)指標(biāo)如:粒度、元素地球化學(xué)以及色度指標(biāo),結(jié)合光釋光、電子自旋共振年代學(xué)測(cè)試,對(duì)其進(jìn)行理化特征分析,探究豫南黃土的形成原因、年代和物質(zhì)來(lái)源,主要得到以下結(jié)論:(1)豫南黃土樣品以粉砂組分(5-50μm)為主,屬于粘土質(zhì)粉砂,其他組分含量較小。整體粒度參數(shù)具有粒徑偏粗、分選性較差、近對(duì)稱和中等峰態(tài)的特點(diǎn),與典型黃土非常相似,粒度特征指示了明顯的風(fēng)力堆積成因特點(diǎn)。粒度頻率分布曲線呈現(xiàn)雙峰分布,主峰對(duì)應(yīng)粒徑一般在20-40um之間,另外還存在一個(gè)次峰,位于1-2um,這一特點(diǎn)與眾多學(xué)者對(duì)黃土粒度的研究吻合。但是豫南黃土的次峰高度較低,比下蜀黃土和西安馬蘭黃土的主峰更靠近右側(cè),而且存在粗顆粒端(100um)物質(zhì)�？赡苷f(shuō)明豫南黃土物質(zhì)來(lái)源與二者不盡相同。豫南黃土的粒度累計(jì)曲線與下蜀黃土相似度較高,呈現(xiàn)三段式分布,暗示二者的搬運(yùn)動(dòng)力相似,形成原因也相似。從曲線形態(tài)上看:豫南黃土曲線更寬,表明其粒度分布范圍更大。從曲線拐點(diǎn)來(lái)看:在第二個(gè)拐點(diǎn)豫南黃土更加靠右,證明其含有更多粗顆粒物質(zhì),搬運(yùn)動(dòng)力較下蜀黃土更強(qiáng)。C-M圖分析表明:豫南黃土的平均搬運(yùn)動(dòng)能與下蜀黃土接近,最大搬運(yùn)動(dòng)能也相近或略高于上者。(2)豫南黃土的主要化學(xué)成分為SiO_2、Al_2O_3和Fe_2O_3,三者之和為87.2%,MnO、TiO_2、P_2O_5含量最少,平均不到1%,各化學(xué)成分在垂向上都出現(xiàn)了不同程度的波動(dòng)。豫南黃土所有樣品經(jīng)歷的風(fēng)化作用為中等化學(xué)風(fēng)化強(qiáng)度。各種類(lèi)型的沉積物遭受的化學(xué)風(fēng)化強(qiáng)度由弱到強(qiáng)為:UCC洛川黃土洛川古土壤豫南黃土豫南古土壤鎮(zhèn)江下蜀黃土。所有稀土元素值從黃土高原馬蘭黃土-豫南黃土-鎮(zhèn)江下蜀黃土呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢(shì)。豫南黃土稀土元素分布模式:呈現(xiàn)出斜率為負(fù)的“V”型,均為輕稀土元素相對(duì)富集,Eu呈較明顯的負(fù)異常,而古土壤層中的輕重稀土元素分餾要比黃土層更明顯。從空間上分析,輕重稀土元素的分餾情況,豫南黃土要高于鎮(zhèn)江下蜀黃土與黃土高原馬蘭黃土。(3)色度參數(shù)與地層對(duì)應(yīng)關(guān)系較好,尤其是L*、a*與黃土-古土壤層有著明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系,黃土層具有較高的L*和較低的a*值,古土壤層相反,以上特點(diǎn)表明在豫南黃土剖面,色度可以作為劃分地層的參考指標(biāo)。色度參數(shù)對(duì)氣候變化比較敏感,在大部分層位L*與Sr呈反相關(guān),L*與Rb/Sr呈正相關(guān),這與三者的古氣候意義是相符的。因此,在豫南黃土中色度指標(biāo)有成為古氣候變化代用指標(biāo)的潛力。(4)豫南黃土的粒度組成和粒度參數(shù)散點(diǎn)圖都指向其成因?yàn)轱L(fēng)成,但是其粒度參數(shù)判別式顯示大部分樣品為風(fēng)成,少數(shù)樣品為水成,判別為水成的樣品中含有100μm的組分,可能因?yàn)樯贁?shù)河流沉積物混入。豫南黃土常量元素含量分析認(rèn)為:其形成原因應(yīng)該與典型的風(fēng)塵黃土相似,基本上為風(fēng)力堆積形成。(5)在豫南黃土沉積中相對(duì)穩(wěn)定的常量微量元素明顯不同于黃土高原剖面,表明豫南黃土與以亞洲內(nèi)陸沙漠為物質(zhì)來(lái)源的黃土高原黃土沉積,在物質(zhì)來(lái)源上可能存在較大差異。在豫南地區(qū),冬季風(fēng)對(duì)亞洲內(nèi)陸沙漠粉塵的傳輸被高估了,其可能不是豫南黃土的主要物質(zhì)來(lái)源。近距離搬運(yùn)的粉塵有可能成為其主要來(lái)源。(6)豫南黃土的底界年齡為789±79ka,依據(jù)部分學(xué)者的研究成果,黃河在此之前就已經(jīng)切穿三門(mén)峽,其帶來(lái)的大量泥沙開(kāi)始塑造華北平原。根據(jù)PMIP公布的過(guò)去1000年以來(lái)的風(fēng)場(chǎng)模擬顯示:豫南地區(qū)冬季近地面盛行東北風(fēng),將大量粉塵搬運(yùn),沉積在下風(fēng)向形成黃土沉積,冬季的豫南地區(qū)高空盛行西北風(fēng),來(lái)自西北沙漠也能成為其來(lái)源。因此,豫南黃土的物質(zhì)來(lái)源應(yīng)該是多源物質(zhì)混合,近距離搬運(yùn)堆積為主。(7)電子自旋共振(ESR)測(cè)年結(jié)果顯示:豫南黃土的底界年齡為789±79ka,其沉積開(kāi)始于早更新世末期或中更新世初期。依據(jù)4個(gè)測(cè)年數(shù)據(jù)計(jì)算得出:中更新世以來(lái)豫南黃土沉積速率快速上升。這一現(xiàn)象可能是青藏高原抬升導(dǎo)致的東亞冬季風(fēng)增強(qiáng)與150ka至今黃土高原植被破壞黃河輸沙量增加這2個(gè)主要原因?qū)е碌�。豫南黃土駐馬店孔從早更新世末期以來(lái),與深海氧同位素在整體變化趨勢(shì)上有著明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系,出現(xiàn)了8~9個(gè)冷暖旋回,說(shuō)明豫南黃土與全球氣候變化響應(yīng)積極,部分旋回峰值與深海氧同位素有所差異,響應(yīng)程度弱于深海氧同位素。全剖面底部至表層來(lái)看,Rb/Sr與CIA呈現(xiàn)波動(dòng)下降的趨勢(shì),風(fēng)化作用逐步減弱,降水量逐漸減少,也揭示了早更新世末期以來(lái)氣候由濕向干的變化趨勢(shì)。
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：P532;S153
【圖文】：

技術(shù)路線圖

圖 2-1 研究區(qū)域地理位置和鉆孔分布中國(guó)黃土分布圖來(lái)源于劉東生（1985）與吳海斌等（2016），鄭州、邙山剖面點(diǎn)來(lái)源于蔣復(fù)初等（1997、1998）Fig.2-1 Study Area Geographical Location and Drilling Distribution研究區(qū)位于河南南部的平原、丘陵地區(qū)，屬于溫帶與亞熱帶季風(fēng)氣候的過(guò)渡區(qū)，具有二者的雙重特點(diǎn)，光熱水資源豐富，四季分明。年平均氣溫一般在12℃~16℃之間，一月最低平均溫度-3℃—3℃：,七月最熱平均溫度 24℃—29℃

圖 2-2 野外鉆機(jī)工作照(上圖）與野外樣品采集包裝盒（下圖）ig. 2-2 Photograph of the field drilling rig (above) and the field sample collection box (below

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本文編號(hào)：2791305