新疆伊犁地区近地表黄土的磁化率研究

伊犁盆地位于亚洲中纬度内陆,其特殊的构造和地理位置,使得该区具有特殊的气候 环境。分布在盆地内的黄土记录了该区气候环境的变化过程,但是由于受到区域气候、海拔及 近地物源的影响,使得磁化率在该区的表现和环境意义与黄土高原黄土中的会有差异。为了较 准确的应用磁化率指标表征气候环境意义,就必须理解磁化率变化所受到的制约因素。本文通 过伊犁盆地近地表采取的38 个黄土样品（相当于黄土高原马兰黄土顶层）,应用粒度,磁化率, 元素分析的方法,结合地形和气候因素,初步探讨了近地表黄土的磁性特征、地域分异和受控 因素,指出了磁化率在伊犁古环境研究中需考虑的问题。结果表明,近地表黄土样品的磁化率 与<2 μm 的粘粒含量、Fe2O3 含量成负相关,与>63 μm 的粗粒级含量呈正相关关系;样品的频 率磁化率与<2 μm 含量、Fe2O3 含量呈正相关;成壤作用形成的超顺磁颗粒对磁化率的贡献有限, 粗颗粒组分对磁化率贡献较大。近地表黄土磁化率与降水、海拔高度、局地物源等多种因子有关, 在黄土古气候解译中需要综合考虑这些因子对磁化率变化的可能影响。     

黄土沉积物中次生细粒强磁性矿物记录的古气候信息

伊犁地区位于我国新疆地区西北部,为天山山脉环绕。区内降水自西向东递增,而温 度则由于海拔高度的抬升而逐渐降低。上述地理环境有利于分析和探讨温度和降水与黄土沉积 物中次生细粒强磁性颗粒数量之间关系。本研究在伊犁河谷西部地区,对不同海拔高度黄土表 层沉积物进行样品采集。环境磁学分析结果显示：黄土沉积物中次生细粒强磁性矿物含量与降 水量之间存在很好的正相关关系,而与温度之间存在反相关关系。结合黄土高原的研究结果可 以发现：温度对黄土沉积物中次生细粒强磁性矿物的数量影响微弱,降水是控制其含量的主要 因素;即：在黄土古气候研究中,次生细粒强磁性矿物的磁化率可以作为古降水量的代用指标, 但对温度变化不敏感。     

山东淄博佛村黄土沉积多指标记录的气候环境演变过程

对山东省淄博市寨里镇佛村黄土剖面(FC剖面)进行粒度、磁化率及色度等沉积学指标分析,结果表明:(1)FC剖面6个光释光样品年龄结果介于3.02±0.45—100.99±13.58 ka,说明FC剖面是末次间冰期以来的沉积物;(2)根据沉积物粒度频率分布曲线和粒度组成特征,并与伊犁黄土、黄土高原黄土对比,可判知FC剖面为风成沉积物;(3)FC剖面磁化率与色度曲线具有相似的变化趋势,较好指示了黄土沉积时的冷暖干湿变化;(4)根据粒度中值粒径(Md)、低频磁化率(χlf)、土壤颜色(L~*,a~*)、环境敏感组分(56.23—112.20μm)等气候代用指标并结合光释光测年结果,将FC剖面划分为5个部分,分别对应于深海同位素MIS1—MIS5时期。1、3、5部分分别对应MIS1、MIS3早期、MIS5阶段,夏季风强盛,气候较暖湿,发育古土壤;2部分对应MIS2和MIS3中晚期阶段,4部分对应MIS4阶段,冬季风强盛,气候较干冷,堆积黄土。     

西风区末次冰期以来昭苏黄土剖面微量元素分布特征及其环境意义

通过对新疆伊犁昭苏黄土剖面微量元素和粒度的测定分析,并与黄土高原黄土进行 对比,揭示了西风区末次冰期以来黄土微量元素地球化学变化特征,探讨了其古气候意义。 分析结果表明,伊犁黄土除Sr 和Cr 元素出现富集外,其他微量元素含量与黄土高原总体具 有较好的相似性,可能表明末次冰期以来伊犁黄土形成环境较黄土高原干旱;伊犁黄土除 Sr、Zn、Co 和Ni 元素含量分布变化比黄土高原稍大外,其他微量元素变化均比黄土高原小 的多,可能意味着末次冰期以来伊犁地区环境变化幅度总体较黄土高原小的多。此外,研究 结果还表明,伊犁黄土Zr 元素主要赋存在粒径>20 μm 的粗颗粒中,暗示着黄土中锆石组分 主要赋存于这种粗颗粒组分中;该剖面微量元素在风化成壤过程中,其迁移性由强至弱依次 为Zr > Y > Sr > Cr > V > Ga > Rb > Ni > Cu > Ba > Th > Zn > Co > U,均出现不同程度的富集,富 集率均较低且变化幅度较小,可能指示末次冰期以来伊犁黄土沉积环境较为干旱且波动变化 较小。     

塔吉克斯坦黄土矿物与稀土元素组成特征

：黄土矿物和地球化学组成是研究黄土来源和成因的重要手段。利用X 射线衍射（XRD） 和电感耦合等离子体质谱技术（ICP-MS）对亚洲内陆塔吉克斯坦共和国的黄土分别进行了矿物 组成和稀土元素（REE）特征分析,并与黄土高原和新疆伊犁黄土进行了对比。研究结果表明： XRD 鉴定出塔吉克斯坦黄土有10 多种矿物,以石英为主,其次为长石、方解石,还有少量绿泥 石、云母类、白云石等,偶见多种重矿物,其矿物组成与黄土高原和新疆伊犁黄土类似,但石英、 方解石的含量较低,角闪石含量介于黄土高原与伊犁黄土之间,反映近源弱风化的环境。稀土 元素总含量（ΣREE）变化于130.61 ~ 205.62 μg?g^-1,平均值为158.81 μg?g^-1,明显低于黄土高原 黄土和新疆黄土,但黄土与古土壤的REE 特征参数及配分模式具有很好的相似性,说明两者具 有类似的风成成因。塔吉克斯坦黄土不同时代的矿物成分和REE特征参数、配分模式与黄土高原、 新疆黄土接近,显示出其经过搬运后的高度混合性特征,亦指示其为风成成因,而含量的细微 差异则主要反映了区域地质背景和源区的不同。     

黄土高原及周边地区土壤有机质对现代土壤磁化率的影响

磁化率是黄土-古土壤序列古气候研究的一个重要指标。本文调查了黄土高原及周边地区三种类型土壤的磁化率、土壤有机碳含量、有机碳同位素组成和碳氮比值等指标。样品采集自黄土-沙漠过渡区、黄土塬面和森林地区,代表了黄土高原地区主要的土壤类型。结果显示:黄土塬面、林区、黄土-沙漠过渡区土壤的磁化率变化区间分别为26.6×10~(-8)—61.4×10~(-8) m~3?kg~(-1)、68.6×10~(-8)—107.5×10~(-8) m~3?kg~(-1)、8.5×10~(-8)—44.4×10~(-8) m~3?kg~(-1)。黄土塬面土壤有机碳含量在0.05%到0.62%之间变化,而林区土壤的有机碳含量在1.19%到3.35%间变化。黄土塬面的土壤C/N比值也较低,在0.6到6.1之间变化,林区样品C/N比值在6.2到11.83之间变化。黄土-沙漠过渡区土壤磁化率较低,森林地区土壤磁化率较高,土壤磁化率与有机碳含量、C/N比值呈正相关关系。笔者认为有机质含量增加对土壤的磁化率增强有明显贡献。有机质含量较高时,更适宜土壤中磁性细菌的生长。同时,较高的有机质含量指示着较高植被覆盖,这也对土壤中磁性矿物增加有一定贡献。燃烧有机质还会使非磁性矿物更易转化为磁性矿物。这些因素都会增强土壤的磁化率。     

陇东高原全新世黄土古土壤沉积序列辐射环境研究

通过对泾河上游陇东高原两个全新世黄土古土壤沉积序列剂量率的分析,发现全新世剖面中剂量率值的变化分别受到了沉积粉尘物质组成的变化和易淋溶元素迁移的影响。前者对剂量率的影响非常微弱;后者的影响相对较大。同时剖面内部剂量率的绝对值变化较小。Fe/Al值的变化也表明了整个全新世黄土古土壤剖面中沉积粉尘的物质组成变化极小,指示了研究区域沉积物源在全新世近万年时间尺度内是相对较稳定的。     

氧化强化对氢氧化钙原位固磷效果的影响

将氢氧化钙［Ca（OH）₂］和过氧化氢（H₂O₂）以梅花散点的方式注射到底泥中,考察两者联用对内源磷的控制效果.结果表明,单独投加Ca（OH）₂可以有效固定沉积物-水界面（SWI）以下约20 mm沉积物中约90%的内源磷,但同时会加剧20 mm以下沉积物的厌氧环境,导致沉积物中稳定态磷向易释放态磷转化,造成潜在活性磷的累积;而H₂O₂的加入极大地降低了Ca（OH）₂投加后深层沉积物潜在活性磷富集的风险,并明显提高了Ca（OH）₂在沉积物中的纵向扩散深度,其影响范围可以达到SWI以下0~40 mm;但40 mm以下沉积物影响并不明显;这主要归因于氧化剂的投加导致氧化还原电位提高了近18倍.底泥内源磷形态变化也证实了氧化剂投加对磷的良好固定效果.与对照实验相比,SWI以下0~20 mm沉积物中易释放态磷含量明显降低,同时沉积物中Ca-P含量增加了约10%.但随着底泥深度增加,易释放态磷减少量逐渐降低,Ca-P的增加也逐渐变缓.     

疏浚对梅粱湾表层沉积物重金属赋存形态及其生物毒性的影响

选择太湖梅梁湾未疏浚、疏浚后1周和疏浚后半年的表层沉积物为研究对象,测定其中重金属的含量及其不同赋存形态所占比例,开展沉积物间隙水中重金属毒性试验,据此探讨疏浚对沉积物中重金属含量及其赋存形态所占比例和生物毒性的影响. 结果表明:太湖梅梁湾调查区未疏浚沉积物重金属含量明显高于疏浚区,重金属的生物毒性占沉积物综合毒性的25%～35%. 疏浚后1周沉积物重金属含量急剧降低32%～51%,但对重金属生物毒性影响较大的吸附态及碳酸盐结合态重金属比例由未疏浚时的未检出或含量极低增加到40%～83%,生物毒性相应增加17%～38%;疏浚后半年,沉积物中重金属的总量略有回升,吸附态及碳酸盐结合态重金属比例下降,生物毒性下降并低于未疏浚时水平.      

黄土-古土壤序列容重及氧化钙含量与气候关系研究

容重是土壤基本理化性质之一,土壤质地越粘重,土壤的容重值越大。钙是土壤中的常量元素之一,其在土壤中的迁移主要受到环境的影响。而黄土-古土壤序列是第四纪的土壤沉积物,是气候的良好记录者。本文测定了一个自然沉积的黄土-古土壤序列土壤剖面各层次容重值与氧化钙含量,分析二者与成土时期气候的关系。     

黄土风化成土过程中主要元素迁移序列

主要研究了渭南黄土剖面中主要化学组分的分布特征、影响因素以及它们在风化成土过程中的迁移富集规律。结果表明：（1）在剖面中随着黄土与古土壤层的交替叠复，各组分含量由低-高或由高-低呈周期性变化。（2）碳酸盐含量的剧烈变化是影响黄土元素分布特征极为重要的因素，古土壤中一些组分的含量增高，主要是碳酸盐被强烈淋滤造成的相对富集。（3）在黄土风化成土过程中，CaCQ3、SiQ2、FeO、MgO、K2O、Na2O等本身的地球化学行为以迁移为主，而Al2O3、Fe2O3、TiO2等均以淀积为主。它们在黄土中的迁移能力有如下顺序：CaCO3＞FeO＞MgO＞Na2O＞K2O＞SiO2＞Al2O3＞TiO2＞Fe2O3。（4）除碳酸盐外，黄土风化成土过程中铁的变化比其它组分都明显，表现为价态以及形态的转化。铁的转化主要为就地完成．本身没有发生明显迁移。     

天山北麓黄土沉积粒度及磁化率的差异性研究

本文分析了天山北麓不同海拔高度的两个黄土剖面粒度、磁化率特征及其古气候意义的差异性。结果表明,位于海拔2074m的鹿角湾剖面与海拔527m处的大佛寺剖面黄土粒度特征比较相近,但鹿角湾剖面黄土整体细于大佛寺黄土,并且其细颗粒分布范围也大于大佛寺剖面,而粗颗粒的则相反。鹿角湾剖面中全新世以来地层磁化率与成壤作用相关,显示成壤增强模式,其下末次冰期地层磁化率及大佛寺剖面磁化率与粗颗粒沉积相关,显示风速论模式。造成两个剖面粒度及磁化率差异的原因主要是地形导致的沉积颗粒分选及降水量不同引发的成壤作用差异。全新世中期以来大佛寺剖面记录的气候整体处于干旱状态,而鹿角湾剖面同时期地层受地形影响则记录了相对湿润的气候。     

准噶尔盆地南缘黄土磁化率变化规律及影响因素

准噶尔盆地南缘柏杨河典型风成黄土剖面的岩石磁学与粒度研究结果指示该地区黄土磁 性矿物以亚铁磁性矿物为主,主要载磁矿物为粗粒原生强磁性矿物,同时含有少量细粒磁性矿物, 磁性矿物含量远低于黄土高原黄土。磁性矿物磁晶粒度以假单畴和多畴（PSD/MD）为主,后期 成壤过程对磁性矿物颗粒的改造作用很小。柏杨河黄土磁化率增强机制较为复杂,磁学与粒度 的曲线对比表明风动力强度对含磁性矿物较粗颗粒具有分选作用,是导致磁化率变化的重要因 素,但二者的低相关性又暗示了风动力强度在解释磁化率增强机制中的局限性。古尔班通古特 沙漠在末次间冰期以来的收缩与扩张导致的物源变化可能是影响磁化率变化的又一重要因素。     

岷江上游营盘山遗址土壤理化特征及指示意义

古遗址地层土壤理化特征研究有助于古环境重建。以岷江上游营盘山遗址文化剖面和黄土剖面为研究对象,分析了土壤粒度、磁化率、有机质和碳酸盐含量及元素地球化学等物理化学指标及其影响因素。结果表明古人类活动影响了土壤粒度、磁化率、有机质、碳酸盐及元素迁移等特征,灰烬层土壤出现了环境指标不一致的现象。位于灰烬层上部的古土壤保留了与成壤强度一致的环境信息,指示出岷江上游干旱河谷区在全新世中晚期曾出现相对温暖湿润的气候特征。利用遗址区文化层剖面重建古环境需多指标对比研究,剔除人类活动的干扰信息。     

前处理方法对马兰黄土粒度测量影响的实验研究

采用9种不同的前处理方法对延安新区马兰黄土样品进行了粒度分析,以探讨不同前处理方法对马兰黄土粒度测量结果的影响。结果表明,除去有机物、碳酸盐或加分散剂后,马兰黄土的粒度分布发生明显变化,表现为中值粒径和平均粒径显著减小,粒度分布曲线向细粒方向偏移;马兰黄土中含有一定量的有机质,会影响粒度测量结果。因而,在粒度测量前处理时,需要加双氧水去除有机质;在使用盐酸进行前处理时,可能与矿物发生反应,使得所测粒径变大,且使细颗粒含量减少。综合考虑除去有机物、碳酸盐和加分散剂,前处理方法 7使样品中值粒径、平均粒径和细粒含量变化最为显著。因此,对马兰黄土进行粒度分析时,建议使用方法 7,即给样品加入15 m L浓度为10%的H_2O_2溶液(除去有机质)煮沸使其充分反应,冷却后给烧杯注满蒸馏水,静置24 h,抽去蒸馏水,加入15 m L浓度为4%的(Na PO_3)_6(分散剂)溶液后测量。     

天山北麓宁家河阶地上的黄土堆积及其磁学特征

本文报道了新疆地区天山北麓宁家河阶地上的黄土堆积。研究剖面的两层黄土为河流 砾石层所隔开,这在新疆地区较为少见。通过系统的岩石磁学和粒度测量,分析了该剖面两层 黄土的磁学特征,并初步探讨磁化率变化机制。结果表明：黄土中的主要磁性矿物为磁铁矿和 磁赤铁矿,并含有少量赤铁矿和针铁矿。亚铁磁性矿物主要以多畴（MD）、假单畴（PSD）颗 粒为主,反映了这一地区极弱的成土作用。砾石层上下两层黄土磁学性质存在着差异,表现为 上层黄土具有较高的磁性矿物含量、较粗的磁颗粒和相对含量较高的软磁性矿物。下层黄土受 到后期河水的改造可能是导致这些差异的原因。磁化率与粒度呈现较好的正相关关系,与黄土 高原的情况相反,说明干旱地区的黄土磁学性质主要受原生磁性矿物控制。搬运风力和源区变 化是磁化率变化的主导因素。     

山西临汾煤焦铁铸工厂周边土壤磁化率和有效态微量重金属含量的空间变异性

通过对黄土高原山西临汾煤焦铁铸工厂周边农田土壤小尺度60个表层土样的分析测定,采用经典统计学和地统计学理论,研究土壤磁化率和金属Cu、Zn、Fe、Mn有效态含量的空间变异性。结果表明：土壤pH值、低频磁化率、频率磁化率百分含量、有机质、有效Cu、有效Zn和有效Mn含量符合正态分布,而高频磁化率和有效Fe含量符合对数正态分布;除pH值为弱变异外,其余土壤性质为中等变异水平;土壤各属性的半方差函数理论模型能用球状和高斯模型来拟合;土壤pH值和频率磁化率百分含量空间自相关部分起主要作用,由结构因素所引起的变异性占主导地位,受人为因素影响较小;而土壤低频磁化率、有效Cu、有效Zn、有效Fe、有效Mn含量空间变异性主要受人为因素影响较大。     

垃圾填埋场覆盖黄土的甲烷氧化能力及其影响因素研究

利用西安江村沟填埋场不同覆盖时间的临时覆盖黄土和新鲜黄土掺堆肥配置的土样,开展了甲烷氧化培养瓶试验,培养历时最长达22d,研究了不同覆盖时间的覆盖黄土和不同堆肥掺量的新鲜黄土的甲烷氧化能力,以及含水量对覆盖黄土甲烷氧化能力的影响,分析了甲烷氧化过程中各组分气体体积变化关系.研究结果表明:不同覆盖时间的覆盖黄土的甲烷氧化能力相差很大,覆盖3~5年的黄土最大甲烷氧化能力达26.05~53.95μg CH4/(g×h), 而未覆盖的新鲜黄土几乎没有甲烷氧化能力.在新鲜黄土中掺入堆肥,能有效提高其甲烷氧化能力,且在堆肥掺量小于50%时,土样的最大甲烷氧化能力与堆肥掺量呈正比例关系.含水量对覆盖土的甲烷氧化能力有很大影响,黄土甲烷氧化的最适宜含水量约为20% ~ 30%.在甲烷氧化过程中,甲烷氧化菌将CH4中约44%的碳氧化为CO2,其余碳转化为甲烷氧化菌胞内物质.实际工程中进行覆盖层设计时,需要根据填埋场实际产气量和覆盖层导气性确定与甲烷通量相匹配的甲烷氧化速率,进而合理确定堆肥掺量.     

北京斋堂黄土剖面主要温室气体组分初步研究

全球碳循环研究表明．在北半球中纬度地带可能存在一个陆地生志汇（植被和土壤）。中国黄土分布在北半球中纬度，在CO2未知汇的研究中很可能具有重要作用。通过自制钻机对北京斋堂黄土剖面（L2上部～L1）进行了不同层位（深度）的垂直或水平打钻，利用毛细管负压原理采集到游离气体并进行了主要温室气体CP2、CH4、N2O的浓度和CO2的碳、氧同位素组成分析。此外，还分析了土样的碳酸盐含量及其碳、氧同位素组成。初步研究结果表明，黄土剖面中主要温室气体浓度远比大气中高：CO2浓度为1434．4×10－6～2458．6×10－6，是大气中的3．8～6．5倍；N2O浓度为472．2×10－9～763．9×10－9，是大气中的1．3～2．1倍；CH4浓度在剖面上部与大气中相似，但在下部为13．1×10－6～24．8×10-6，为大气中的5．4～10．2倍。斋堂黄土剖面中的破酸盐含量为1．55％～9．75％，CO2浓度与碳酸盐含量成正比关系。尽管黄土－古土壤序列富含碳酸盐，但需进一步开展黄土中的CO2浓度及碳同位素工作，以便了解黄土中CO2在全球碳循环中的地位和作用。