（第四纪地质学专业论文）庙岛群岛黄土地层的磁学特征及环境信息研究.pdf

华东师范大学0 7 届硕士学位论文 摘要 摘要 中国第四纪黄土，以广泛的分布性、沉积时代的连续性和对全球环境变化事 件和古气候演变反应的敏感性，在第四纪古环境研究中具有重大的意义。分布在 环渤海地区的山东黄土、东海岛屿和海底的风尘黄土及其次生产物也是我国第四 纪风成堆积的重要组成部分，它们是我国第四纪黄土沉积物中的一种独特类型。 本项研究以山东长岛岛屿黄土与东海岛屿黄土剖面作为研究对象，进行粒度、环 境磁学、碳酸盐以及c b d 等研究，所得的主要成果和结论包括以下几个方面： 1 长岛黄土属于砂质粘土至亚粘土类型，嵊山岛黄土与浪岗山岛黄土都属 于粉质粘土至粉质亚粘土类型。通过将长岛黄土与浪岗山黄土、嵊山以及洛川马 兰黄土的颗粒组成进行对比，发现长岛黄土与各地黄土的各粒级的含量都比较接 近，且粒度组成均是以粉砂为主，是黄土粒度组成的众数组；而粘粒次之，符合 我国黄土粒度组成的基本特征。与洛川黄土相比，长岛黄土、嵊山岛黄土和浪岗 山岛黄土的砂组分明显增多，反映前三者的黄土可能都接受了一部分“近源”沉 积。 2 长岛黄土剖面磁性矿物的含量总体不高，剩磁载体以亚铁磁性矿物为主， 磁性矿物的粒度主要以细粒为主。嵊山岛黄土磁性矿物含量较少，剖面上部约 6 0 c m 经历了较强的成壤和风化作用，以不完整反铁磁性矿物为主，剖面中部以 稳定单畴磁性颗粒对磁化率贡献最大，下部则以多畴和超顺磁颗粒共存。浪岗山 黄土磁性矿物含量也不大，对磁化率贡献较大的是多畴磁性矿物，同时不完整反 铁磁性矿物含量也有较大比重。东部岛屿黄土的磁性矿物含量较低，最高值明显 低于典型黄土一古土壤序列中黄土段的磁化率最高值，表明其物质来源与内陆有 异；而最低值却与各地黄土层磁化率的最低值相似，大都在3 0 x1 0 8 m 3 k 9 1 左右 有研究表明，沙漠物质或砂质粉尘的磁化率也为3 0 x1 0 8 m 3 k g - 1 左右，证明了各地 黄土物质来源的一致性，这反映了这些地区黄土的来源有可能和陆架沙漠化有关， 强劲的古季风活动导致了西北沙漠群的形成，同时也可以导致陆架的沙漠化，陆 架的沙漠化又衍生了近源的黄土堆积，与西北内陆的物源是有可能是不一致的， 但形成的过程和方式上是相似的 3 长岛磁化率和成壤作用强度具有良好的对应关系，磁化率与成壤化作用 强度成正比，可以作为古夏季风的代用指标。嵊山岛黄土中亚铁磁性矿物的含量 较黄土高原低，主要的磁性矿物为磁铁矿、磁赤铁矿、赤铁矿、针铁矿，土壤中 磁化率的变化主要受成壤成因的细颗粒亚铁磁性矿物控制 华东师范大学0 7 届硕士学位论文 摘要 4 经过c b d 处理，长岛和浪岗山黄土磁化率值平均降低了6 5 、6 7 ，远远 低于嵊山黄土的8 0 。其中古土壤层降低幅度较大，黄土层降低的幅度较小。c b d 处理后的黄土和古土壤层的磁化率值接近，暗示了黄土在堆积过程中物源变化不 大。其中古土壤层降低幅度较大，反映了古土壤在成壤作用过程中经历了较强的 成壤作用。 关键词：东部沿海岛屿黄土沉积粒度磁化率c b i ) 环境信息 华东师范大学0 7 届硕士学位论文 a b s t r a c t l o e s sd e p o s i t i o ni sas p e c i a lk i n do fd u s t - s e d i m e n tt h a tc a m ei n t ob e i n gu n d e r p a r t i c u l a re n v i r o n m e n ti nq u a a n n a r yp e r i o d l o e s sd e p o s i t i o ni nc h i n ai sw i d e l y d i s t r i b u t e d ，c o n t i n u o u s l yd e p o s i t e da b ds e n s i t i v e l yr e s p o n d e dt op a l e o - e n v i r o n m e n t a n dp a l e o - c l i m a t ec h a n g e s s oi ti so fg r e a tt h e o r e t i cs i g n i f i c a n c et os t u d yl o e s si n q u a t o m a r yr e s e a r c h s y s t e m i ca n do v e r a l lr e s e a r c h e sa r em a d eo nt h e1 0 e s s , w h i c hi s o n ek i n do fg o o dc a r r i e r so f p a l e o e n v i r o n m e n t a li n f o r m a t i o no fl a n d , i th a sb e e na n a g r e e m e n tt h a tl o e s so np l a t e a ui st h es e d i m e n to fa e o l i a nd u s t a l lo ft h ep r o x i e s w h i c ha r eu s e di nt h er e s e a r c ho fl o e s sd i s t r i b u t e di nn o r t h w e s tc h i n at or e f l e c tt h e v a r i a t i o no fp a l e o c l i m a t eh a v eb e e nw i d e l yu s e di nt h er e s e a r c ho fe a s t e r ni s l a n d s l o e s sf o rt h er e a s o no ft h i ns t r a t u ma n dt h eg r e a te f f e c t sm a d eb yc o n t e m p o r a r y e n v i r o n m e n t , i ti sa nv a l u a b l er e s e a r c hw h e t h e rt h ep r o x i e sw h i c ha r ew i d e l yu s e di n n o r t h w e s tt or e f l e c tp a l e o e l i m a t a lf l u c t u a t i o n sc o u l db eu s e di nt h el o e s sr e s e a r c h s u c e e s s f i f f i yi nt h o s ea r e a p a l e o - e n v i m n m e n t a lc h a n g e sa n dt h es e d i m e n t a r y m o d eo f l o e s s0 1 1i s l a n d sa r ed i s c u s s e di nt h i sp a p e ra n dc o m p a r e dw i t ht h et h r e ep r o f i l e so f c h a n # a ni s l a n da n di s l a n d so fe a s tc h i n as e a0 1 1t h ep r o x i e so fg r a i ns i z e ， m a g n e t i s m ，c a c 0 3a n dc b d r e s u l t sa n da c k n o w l e d g e m e n t so ft h i sp a p e ri n c l u d e f i v ea s p e c t sa sf o l l o w s ： 1 t h eg r a i ns i z ec o m p o s i t i o no ft h ea e o l i a nl o e s so nc h a n g d a oi s l a n di s b a s i c a l l yc o n s i s t e n tw i t ht h a to fo t h e ri n l a n dl o e s si nc h i n a t h r o u g ht h ea n a l y s i so f e x p e r i m e n t a lo u t c o m eo fg r a i ns i z e ，i t sc o n f i r m e dt h a tt h et h r e ep r o f i l e sh a v et h e 5 a m ec o m p o n e n t sc a r d e db yw i n dw h i c hc o n s i s t e n tw i t ht h er u l eo fb e l td i s t r i b u t i o n a b o u tl o e s si nc h i n a t h es e n d y 咖c o n t e n to fc h a n g d a ol o e s si sh i d e rt h a nt h a t i ni s l a n d so fe a s tc h i n as e a , t h el o e s si nc h a n g d a oi s l a n db e l o n g st os e n d y - c l a y e y s o i ld e p o s i t i o n , w h i l et h el o e s si ni s l a n d so fe a s tc h i n as e ab e l o n g st oc l a y - c l a y e y s o i ld e p o s i t i o n t h e ya l lc o i n c i d ew i t ht h a ts a n d y - l o e s sz o n ej o e s sz o n ea n d c l a y e y - l o e s sz o n ed i s t r i b u t ef r o mw e s tt oe a s ti nc h i n a c o m p a r e dw i t ht h a to fo t h e r i n l a n dl o e s s , t h ec o n t e n to fs e n d yg r a i n so ft h et h r e el o e s sp r o f i l e si sr e l a t i v e l y h i g h e r ，i ti n d i c a t e st h a tt h es t u d yp r o f i l e sr e c e i v e dn o to n l yf a ra e o l i a nd e p o s i t i o n f r o mn o r t h w e s tb ys t r o n gw i n t e rm o n s o o na so t h e ri n l a n dl o e s sb u ta l s op r o x i m a lo r l e f r o mi n s h o r es h e l fa r e ad u r i n gt h el a s tg l a c i a la g e a n dt h ec o n t e n to fs e n d yg r a m so f t h el o e s sc a nb er e g a r d e da sa ni n d e xt h a ts h o w st h ep r o p o r t i o no f a e o l i a nd e p o s i t i o m 华东师范大学0 7 届硕士学位论文 2 t h ec o n t e n to fm a g n e t i cm i n e r a l so fl o e s so nc h a n g d a oi s l a n di sl e s s c o m p a r a t i v e l ya n dt h ef e r r o u s - m a g n e t i cm i n c e sp l a yal e a d i n gr o l e t h et o pp a r to f s h e n g s h a na b o u t6 0 e r at h i c k n e s so ft h ep r o f i l ec o n t a i n sm o t a n t i f e r r o m a g n e t i c m i n e r a l sw h i c hi n d i c a t e st h ev i o l e n tp e d o g e n e s i sa n dw e a t h e r i n g c o n c e n t r a t i o no f s t a b l es i n g ed o m a i n m a g n e t i cm i n e r a i s c a u s e st h ei i i c 般o fm a g n e t i s mi nt h e m i d d l ep a r to ft h ep r o f i l ea n ds u p e r - p a r m n a g n e t i ca n dm u l t i d o m a i nm i n e r a l s d o m i n a n tt h ec o m p o n e n t so fl o e s sa tt h eb o t t o mo ft h i sp r o f i l e ，d i f f e r e n tf r o mw h i c h i t st h em u l t i d o m a i nm i n e r a l sc a u s et h ei n c r e a s eo fm a g n e t i cs u s c c p 蛐i n l a n g g a n g s h a ni s l a n d sp r o f i l e t h ec o n t e n to f m a g n e t i cm i n e r a l so f t h et h r e ep r o f i l e s a o b v i o u s l yl o w e rt h a nt y p i c a ll o e s sp r o f i l e i ts h o w st h a tt h em a t t e rs o u r c ei s d i f f e r e n tf r o mi n l a n d b u tt h el o w e s ti sa b o u t 3 0 1 0 一a m 3 k g 一w h i c hi ss i m i l a rt oo t h e r i n l a n da r e a s ，i ti n d i c a t e st h a tt h el o e s ss o u r c eo f e a c ha r e ai sc o n s i s t e n ta n di tp r o b a b l y t e l a t e st ol a n d - d e s e r t i f i c a t i o n 3 t h em a g n e t i cm i n e r a l sf o r m e dd u r i n gt h ep r o c e s so f p e d o g e n e s i sa r ed i s s o l v e d b yc b d ( c i t r a t o - b i c a r b o n a t e - - d i t h i o n i t e ) w h i c hi n d i c a t e st h a tc b d c a nb eu s e db e t t e r t or e f l e c tv a r i a t i o no fp a l c o c l i m a t ei nc h a n g d a ol o e s sa n dl o e s si ns h e n g s h a ni s l a n d a n dl a n g g a n g s h a ni s l a n de v e ni t s p e d o g e n e s i sv e r l a p p e d w i t h c o n ：t e * a - n p o r a r y p e d o g e n e s i s c o m p a r i n gt h ep a r a m e t e r so f l o e s sp r e - c b da n dp o s t - c b d ，i t sf o u n do u t t h a tt h em a g n e t i cm i n e r a l sc b dd i s s o l v e da r en o to n l ys p , b u ts s da n de v e np s d m a g n e t i cm i n e r a l s a r e rd i s s o l v e db yc b d ，t h em a i nc o m p o n e n t so fm a 掣l 硝c m i n e r a l si nl o e s sa r em d m a g n e t i cm i n e r a l s 4 t h ec h a n g eo fm a g n e t i cs u s c e p t i b i l i t yo fl o e s sf r o mn o r t h w e s tc h i n at oe a s t c h i n aa f t e rd i s s o l v e db yc b dm a t c h e st h ec h a n g em a d eb yw i n dt r a n s p o r t f r o mt h e c o n c l u s i o na b o v e ，i tc a l lb ec o n c l u d e dt h a tc b dt e c h n o l o g ym a yb eb e t t e ru s e dt o d i s t i n g u i s ht h es i z eo f m a g n e t i cm i n e r a l s k e yw o r d ：c h a n g d a oi s l a n d i s l a n d so fe a s tc h i n as e a , a e o l i a nd u s t , g r a i n s i z e ，m a g n e t i s m , c b d ，p a l c o e n v i t o n m e n t a li n f o r m a t i o n 学位论文独创性声明 本人所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行的研究工作及所取得的研 究成果。据我所知，除文中已经注明的内容外，本论文不包含其他个人已经发表 或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中作 了说明并表示谢意。 作者签名： 学位论文使用授权声明 日艘丛! 本人完全了解华东师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保留 学位论文并向国家主管部门或指定机构送交论文的电子版或文字版。有权将学位 论文用于非赢利的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅。有权将学位论文 的内容编入有关数据库进行检索。有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密 的学位论文在解密后适用本规定。 学位论文作者签名： 日埋：卜址1 7 p 。 导师 日鼎乏：! ! 啦 弟 ) 盯矿 华东师范大学0 7 届硕士学位论文第一章绪论 第一章绪论 黄土是记录古气候古环境变化信息的良好载体，已成为与冰芯、深海沉积物 并列的三大古信息来源之一。在我国，黄土分布面积达4 4 万平方公里，尤其在 黄河中游地区黄土连续覆盖面积约2 7 3 万平方公里，形成蔚然壮观的黄土高原 ( 刘东生等，1 9 8 5 ) 。 上世纪7 0 年代以来，以刘东生等为代表的一大批专家学者，通过将黄土一 古土壤序列与深海沉积物和极地冰芯进行对比研究，揭示了东亚古气候变化与全 球古气候变化在轨道尺度上具有密切的联系( 刘东生等，1 9 8 5 ；王永焱等，1 9 8 5 ； 张宗祜等，1 9 8 9 ；郑祥民等，1 9 9 9 ；康建成等，1 9 9 7 ；顾兆炎等，2 0 0 0 , x i a oe t a l ， 2 0 0 2 ；庞奖励等，2 0 0 2 ；jh a n ，2 0 0 2 ；a nz h i s h e n ge t a l ，1 9 9 0 , 丁仲礼等， 1 9 9 1 b ) 。在格陵兰冰芯和深海沉积物研究地推动下，中国黄土的研究重点也逐 渐转向亚轨道尺度，已有的研究表明( 丁仲礼等，1 9 9 6 ，1 9 9 8 ；鹿化煜等，1 9 9 7 ) ， 中国多处黄土剖面记录的千年到百年尺度的h e i n r i c h 事件( h e i n r i c hh ，1 9 8 8 ) 以及d o 事件( d a n s g a a r dwe t a l ，1 9 9 3 ) 等，表明中国黄土记录的千年到百年 尺度的古气候不稳定性事件可能也具有全球意义，只是在不同区域有不同的表现 形式( 丁仲礼等，1 9 9 6 ，1 9 9 8 ；熊尚发等，1 9 9 8 , 郭正堂等，1 9 9 6 ：安芷生等， 1 9 9 4 ) 。目前虽然对于这种一致性和差异性的原因还存在很多争论，对更短尺度 的事件，哪些是区域性的，哪些是全球性的，必须通过对空间上的大量研究和对 比，才能做出正确的判断( 丁仲礼等，1 9 9 8 ) ，但相关研究对于恢复全球古气候 演变模式和区域响应机制、对于未来全球气候环境变化地预测，有着重要的理论 和现实意义。 1 1 中国黄土研究的几个问题 作为“国际地圈一生物圈计划( i g b p ) ”核心计划之一“过去全球变化( p a g e s ) ” 在我国的主要研究内容，中国黄土研究不仅引起国内外众多学者的兴趣和关注， 同时也产生了很多有关中国黄土研究的学术争议与分歧，其研究内容主要集中在 如下几个问题： 中国黄土的物质来源 目前多数学者认为，我国黄土主要来源于中亚和我国西北部沙漠、戈壁地带， 但也不排除青藏高原冰碛物和冻融作用产物可能也是我国黄土堆积的物源之一 ( 谢远云，2 0 0 2 ；方小敏，1 9 9 4 ) 。有的学者还根据我国西北的黄土带处于戈壁、 华东师范大学0 7 届硕士学位论文 第一章绪论 沙漠的外围，认为二者构成所谓的“挛生关系”( 董光荣，1 9 9 0 ) 。雷祥义( 1 9 9 8 ) 认为呈带状分布的戈壁一黄土高原黄土一秦岭黄土长江中下游下蜀土应当是第四 纪以来特定季风气候、大气环流、地质作用形成的一个统一的特殊地质体。末次 冰期最盛时期，蒙古冷高压南移，控制着中国北方地区。西风带携带着粉尘可直 扑东南海域，在北方堆积形成了所谓的马兰黄土，在长江下游地区堆积形成所谓 下蜀黄土( 黄春长，2 0 0 0 ) 。郑祥民等( 1 9 9 9 ) 通过对南京下蜀黄土，长江三角 洲地区的硬粘土层，东海岛屿黄土的大量试验分析资料和地层的对比分析后认 为，分布在长江下游两岸的低山、丘陵地带的下蜀黄土及其在东部平原、东海岛 屿和海底的风尘黄土及其次生产物也是我国第四纪黄土的重要组成部分，是我国 第四纪黄土沉积物中的一种独特类型，是统一连续延伸分布的地层。赵松龄 ( 1 9 9 1 ) 则认为存在于中国陆架区的局部沙漠化地区( 物源区) 及其衍生沉积区 ( 黄土沉积区) 之间存在着发生学的联系。因而在风成说的赞同者中又出现了东 部黄土成因的近源与远源分歧( 于洪军，1 9 9 9 ) 。 中国黄土一古土壤序列与古季风气候演变 中国东亚季风区的气候以冬季风和夏季风的季节交替为特征，而中国黄土作 为第四纪风尘沉积物，无论是风成黄土的搬运、堆积和成土化过程，还是其分布 的时空变化，都不无与东亚古季风演变存在一定的相关联系。安芷生等研究了季 风与黄土高原的气候历史，提出了中国黄土一古土壤序列是东亚季风作用的结 果，认为2 4 0 m a b p 以来的中国黄土一古土壤序列很好地记录了东亚季风变迁的 历史( 安芷生等，1 9 8 9 ，1 9 9 0 ，1 9 9 1 ) 。已有的研究表明，黄土和古土壤层的粗 颗粒含量是冬季风气候的有效代用指标，指示来自高纬度偏北干冷冬季风的强弱 程度；而黄土和古土壤层的磁化率值则是夏季风的良好代用指标，主要反映来自 低纬度海洋偏暖湿夏季风的强弱变化( 安芷生，1 9 9 1 ；p o r t e rsc ，1 9 9 5 ) 。因 此，在东亚季风格局中，冬季盛行的西风携带沙漠区粉尘南下，当冬季风加强时， 风尘物质搬运距离远，使得黄土分布区向东向南扩展，堆积速率快，黄土厚度加 大；夏季风增强时，气候温暖湿润，为黄土区带来雨水，促进成壤作用。 指标的产生机制，多解性问题。 不同领域的研究者对不同地方的黄土剖面采用不同的指标进行了系统全面 的研究，其中粒度、磁化率为黄土研究中最为典型，最为常用的指标，并在研究 中取得了一定的成果。粒度值的大小是揭示东亚冬夏季风气候变化的良好的替代 性指标。黄土粒度组成中不同粒级的含量变化具有不同的古气候意义( 鹿化煜， 1 9 9 8 ) ，揭示类似成因机制的粒级范围也因地区不同而异( 汪海斌等，2 0 0 2 ) 。 黄土粒度组成的变化主要取决于粉尘源区物质组成及其粒度组成、后期的成壤作 华东师范大学0 7 届硕士学位论文第一章绪论 用强度、粉尘沉降区的地质地形状况、黄土形成时期的粉尘源区和沉降区的气候 条件( 贾耀锋等，2 0 0 4 ) 。然而，黄土古土壤样品粒度统计参数的古气候意义还 不甚明确，哪一个参数可以作为较敏感的东亚冬季风变化替代性指标还没有统一 的认识( 贾耀锋等，2 0 0 4 ) 。 中国黄土的研究经历了发现研究、比较研究和目的研究三个层次阶段，今后 需要加强目的研究。中国已有条件从黄土中提取各种环境信息，以揭示新生代以 来全球干旱化的机制、规律和人类活动影响( 刘东生等，2 0 0 1 ) 。 1 2 中国东部黄土分布及其研究现状 中国黄土分布广泛，根据黄土沉积的特点，中国黄土的分布自西向东则有西 部干燥内陆盆地、中部高原和东部平原三大区( 刘东生等，1 9 8 5 ) 。多年来，广 大地学工作者对我国西北地区和黄河中游地区的第四纪黄土地层和古气候演变 进行系统、细致的研究，在黄土地层划分、特征、成因和古气候、古环境等研究 领域已达到国际领先水平。而有关我国东部黄土，特别是岛屿黄土的研究起步比 较晚，研究还比较薄弱。近年来，随着我国东部黄土风成黄土堆积的不断发现， 同时将内陆黄土研究成功的方法和成果应用于东部黄土的研究，我国东部黄土研 究也取得了显著的研究成果。 图1 1 中国黄土典型剖面分布示意目 华东师范大学0 7 届硕士学位论文 第一章绪论 早在上世纪6 0 年代初期，金翔龙等( 金翔龙等，1 9 6 4 ) 曾对庙岛列岛的黄 土进行了初步调查，提出了“海成黄土”说。8 0 年代以来，第四纪地学工作者 相继对分布在我国沿海地区的辽东半岛、山东半岛沿岸和东海岛屿黄土地层进行 了分析研究和报告( 李培英等，1 9 9 1 ，1 9 9 2 ；曹家欣等，1 9 8 7 ；刘敬圃等，1 9 9 5 ： 李雪铭等，2 0 0 1 ) 。研究表明( 刘东生等1 9 8 5 、曹家欣1 9 8 7 、李培英等1 9 9 1 ， 1 9 9 2 ) ：山东半岛和渤海部分海区在冰期时，除接受大量从西北地区通过大气系 统以尘暴形式搬运来的粉尘外，还接受了部分来自其东部海滩吹向陆地的近源粉 尘，其中包括含有孔虫的混杂物质。赵松龄( 1 9 9 1 ) 、于洪军( 1 9 9 9 ) 等根据中 国东部陆架一岛屿地区在晚更新世普遍存在面积不等的沙漠一黄土堆积系列，推测 分布于辽东半岛、山东半岛和东海岛屿的黄土地层，甚至下蜀黄土和长江三角洲 硬粘土层均属于近源沉积。李立文，许冀泉，徐馨，汪永进，许峰宇，潘风英等 ( 1 9 9 3 ) ，林家骏等( 2 0 0 4 ) ，郑乐平等( 2 0 0 2 ) ，杨守业等，张建军等( 2 0 0 0 ) ， 谢昌仁、李富春等( 2 0 0 2 ，2 0 0 4 ) ，赖忠平等( 2 0 0 1 ) 运用各种物理化学指标对 南京及其附近下蜀黄土的沉积特征，成因，形成年代以及所反映的古环境演变信 息进行了详细，系统的研究。王爱萍等( 2 0 0 1 ) 通过对南京地区燕子矶与泰山新 村下蜀土的微量元素进行分析，运用图解和物源判别指数方法，揭示了下蜀土与 西北黄土在元素组成上的相似性，推断下蜀土的物源与西北黄土沉积物一致，同 为风尘沉积。郑祥民等( 1 9 9 9 ) 根据中国东部第四纪古地理环境分析发现，东海 岛屿地区，长江三角洲地区以及东海陆架黄土堆积与下蜀黄土在沉积物特征上具 有明显的相似性，均为末次冰期干冷气候条件下的风尘黄土堆积物或经次生化变 形成。而山东庙岛群岛和东海岛屿黄土堆积中火山玻璃的存在和分布特征( 周厚 云等，2 0 0 0 ；郑祥民等，2 0 0 3 ) 则表明了东亚古季风的特征和东亚火山活动对周 边地区古气候环境的影响。同时，日本第四纪地质学家研究中也相继发现，在朝 鲜半岛、日本岛屿以及临近海域晚更新世晚期地层中，也普遍存在物源来自中国 的风尘黄土堆积( 成濑敏郎，1 9 9 3 ；沟田智俊，1 9 9 1 ；井上克弘，1 9 9 0 ) 。 从上述研究中我们不难发现，中国东部黄土研究已经取得了内容丰富的研究 成果，但关于中国东部岛屿黄土，特别是海域岛屿风尘沉积的成因机制及其与古 气候、古环境的关系，与西部黄土之间的成因关系方面，还有待进步深入探讨 和研究。 1 3 研究的主要意义 渤海及其周围地区的黄土与东海岛屿黄土基本同时形成于晚更新世末期，为 晚更新世末次冰期短期内快速堆积的一例风尘黄土地层，并且相距不是太远，但 是沉积模式却有着极大的差异。由于目前的研究基本都局限于一个地区，缺乏对 华东师范大学0 7 届硕士学位论文第一章绪论 这些同形成于末次冰期的东部黄土进行综合对比研究，所以至今对为什么在同是 东亚季风控制下距离又如此近的情况下会形成两种风尘沉积模式，如果陆架沙漠 化理论是正确的那么沙漠化了的黄海陆架对下蜀黄土和东海岛屿黄土的物质来 源有多大贡献，又为什么没能成为其主要物源等问题都还没有取得统一的认识， 对末次冰期时东亚季风的详细变化情况及其变化对中国不同地区所产生的影响 也没有取得令人满意的成果。因此在已经分别对渤海沿岸黄土和长江下游的下蜀 黄土进行了大量研究，积累了丰富数据和资料的情况下，应该将两地的黄土进行 综合研究。在郑祥民教授的指导下对下蜀黄土和东海岛屿黄土已经做了大量的实 验，积累了磁化率、粒度、f e 、碳酸盐、有机质等数据，目前只需要采集渤海沿 岸黄土的样品，就可以对中国东部的黄土进行综合对比研究，揭示它们的不同的 沉积模式，探讨末次冰期时我国东部不同地区的古环境，并结合其它资料初步建 立末次冰期时的东亚季风模型，揭示末次冰期时东亚季风是如何变化的，这些变 化对我国东部不同地区分别产生了什么样的影响。这对东亚古季风的研究有重要 意义，可以丰富全球变化理论。 1 。4 研究的主要内容及拟解决的问题 本项研究通过对庙岛群岛风成黄土的粒度、磁性、c b d 以及碳酸盐研究，并 与南方东海岛屿黄土进行了对比，旨在解决以下问题： 进行粒度测试分析与对比，揭示东部岛屿黄土的粒度分布状态与变化规 律。作为东季风强弱的代用指标的粒度能否有效指示我国东部环境的变化? 对庙岛群岛黄土进行环境磁学分析，并与东海岛屿黄土进行对比，揭示中 国东部岛屿黄土中磁性矿物的组成、含量、及粒度分布状态，确定中国东部岛屿 黄土中剩磁的主要载体，检验磁化率作为一种气侯代用指标能否有效指示环境变 化。 将c b d 技术应用于后期成壤作用较强的黄土地层，分离风成成因的磁信号 和成壤成因的磁信号，分析成壤作用对磁化率有何影响。 结合粒度、磁学指标及野外资料，探讨中国东部黄土岛屿黄土所记录的环 境演变信息 华东师范大学0 7 届硕士学位论文第二章区域概况与剖面特征 第二章区域概况与剖面特征 2 1 山东长岛黄土分布区地形地貌概况与剖面特征 长岛( e 1 2 0 。3 57 “1 2 0 。5 6 ，n 3 7 。5 3 3 8 。2 3 ) ，位于山东半岛与辽 东半岛之间，黄渤海衔接处，由大小3 2 个岛屿链式组成，岛陆面积5 6 平方公里， 海岸线长约1 4 6 k m ，南北纵贯5 6 4 k m ，总厩积约5 6 k m ，主要为低丘陵地貌。该区 域属暖温带季风区大陆性气候，一年四季分明，光照充足，常年平均气温i i 9 c ， 平均降雨量5 6 5 2 m ，全年日照时数约2 7 9 2 7 8 h 。该地区地貌南北不一，南部岛 屿集中分布，北部岛屿稀疏排列。 长岛在地质构造上属于胶辽古陆的一部分，各岛屿均由震旦纪石英岩组成， 个别岛屿出露千枚岩和板岩，整个群岛缺失古生界、中生界和下第三系，第四纪 时期出现黄土和海相沉积。该列岛长期处于构造抬升状态，使之成为矗立于渤海 海峡之上的分割渤、黄海盆地的古老陆地，其排列方向总体呈n n e 向，但每座岛 屿的构造格局又有所不同，分别受n e 、n n e e w 和n w 向几组构造线所控制，由于组 成各岛屿的石英岩层产状陡峭，再加上断层活动影响，各岛屿沿岸悬崖陡峭，海 蚀地貌极为发育。岛屿上可见数级古海面遗迹，显示了第四纪期间海平面的多次 变化。海平面变化与岛屿上的黄土堆积有极为密切的关系群岛上晚新生代地层主 要是黄土和红色风化壳。黄土分为中更新世离石黄土和晚更新世马兰黄土。本论 文主要是围绕马兰黄土进行的研究。 样品剖面位于南长山岛上的王沟附近厚约4 6 c m ( 图2 1 ) 。 0 - 4 5 c m ，现代松软土壤层，厚度约为4 5 c m ，地表有植物生长。 4 5 - 3 4 9 c m ，属于黄土层，质地均一、疏松多孔，垂直节理发育，成棱块状， 2 - 4 米处有发育良好的钙结核层，夹有少量的植物根系。 3 4 9 4 1 5 c m ，灰褐色土层，厚约4 6 c m 。 4 1 5 c m - 4 5 7 c m ，该剖面的底部是一层棕红色粘化古土壤层。 鉴师范大学0 7 届硕士学位论文第二章区域概况与剖面特征 图2 1 长岛黄土剖面示意图 图2 2 长岛黄土地层分布与采样剖面位置 7 - 华东师范大学0 7 届硕士学位论文 第二章区域概况与剖面特征 2 2 东海岛屿黄土分布区概况与剖面特征 嵊泗列岛在大地构造上位于浙闽地台中北部，属于天台山系向海延伸的一部 分，群岛附近海域地区以中生代火山岩系为基础，其上沉积了厚度数十至数百米 的新生代沉积物。 嵊山岛是嵊泗列岛最外缘岛屿之一，位于东经1 2 2 。5 07 ，北纬3 0 。4 5 的 东海海域，是由天台山脉延伸入海的岛礁组成，面积约4 2 5 k i n 2 。该岛山顶处基 岩裸露，黄土地层呈片状覆盖在花岗岩山坡上，与地形起伏一致，厚度自上而下 逐渐增大，最大处可达5 m 6 m 。在山坡、山谷及一些地形低凹地带可见少量坡积、 洪积、残积和风积等第四纪松散沉积物，黄土地层多与坡积、洪积等混杂。本项 研究所讨论的风尘黄土地层位于嵊山岛东南部的陈钱山西北坡上。 ：自0 ：抽t 蹩圣雪 以6 1 露麓豳 棚院羽 j 捌蛰潍辘翔i ，t 立攥 i 整麓帆幺曩i 猎鞠i 糍曩蠹麓 锋翻觯矗 图2 3 嵊山黄土剖面特征 浪岗山列岛位于嵊山岛东南1 7 海里的东海海域( 3 0 。2 6 n ，1 2 2 。5 6 ，e ) 总面积约0 4 6 k m 2 ，是良好的外海航行目标。列岛由中块岛、西块岛、东块岛等 岛屿组成，中块岛最大，西块岛最高( 海拔l o l m ) 。中块岛南北长约9 9 0 m ，东 西宽约3 7 0 m ，海拔9 2 m 。地势高耸，鞍部平缓，西部山坡陡于东部，北半部山 岭宽缓，南半部山岭较陡峭。浪岗山岛屿基岩主要由花岗岩组成，直接出露地表， 岛上大部分黄土地层多与坡积物、洪积物混杂。 长江三角洲地区及其西部宁镇山脉丘陵地带，地貌上为低山丘陵以及岗地。 本区地处欧亚大陆的东岸，毗邻太平洋，气候受海洋冷暖洋流的季节性影响，四 季分明，温暖多雨，水热同季。春秋冬三季常有冷空气侵袭，特别是冬季有强烈 寒潮南下。冬季，对流层和平流层全在西风带的控制之下，这种气流因为来自西 伯利亚和蒙古，干燥寒冷。冬季气旋活动频繁，受峰面和气旋活动的影响，有的 年份冬季就会出现阴雨天气。夏季由于西太平洋副热带高压地北进，西风带逐步 北移，雨带也随之北移。在六月中旬或者七月上旬就会出现梅雨天气。梅雨过后， 华东师范大学0 7 届硕士学位论文 第二章区域概况与剖面特征 台风降水还可以占到这期间降水的2 0 3 0 。本区年平均气温为1 4 5 1 6 1 2 ，年 降水量在9 0 0 1 2 0 0 m 之间，且降水时间集中在c 9 月份，占年降水量的5 0 7 0 ( 蒋德隆等，1 9 9 1 ) 。 图2 4 浪岗山黄土剖面特征 嵊泗列岛呈北东一南西走向依次排列，常年温和湿润，四季分明，冬无严寒， 夏无酷暑，日照充足，光温同期，属典型的亚热带海洋性季风气候。嵊山岛地区 东亚季风盛行，冬季盛行西北风，夏季以东南风为主，春秋季节以北风为主，夏 秋两季还常常受到台风的影响，冬季平均温度6 ，夏季平均温度2 5 2 ，年 平均气温1 5 6 1 2 “1 6 6 c ，年平均降水量9 3 6 1 3 3 0 毫米。 长江三角洲平原地区海拔一般为5 0 m 左右，而黄土高原一般海拔则在 8 0 0 2 0 0 0 m 之间。陕西洛川的年降水量6 2 3 m m ，年均温9 2 ，嵊山岛的年均 降水量可达到1 3 0 0 m m ，年均温1 6 2 。同时，夏季产生的热带海洋气团只能 到达秦岭一线，而冬季极地大陆气团则能影响到我国的华南地区，气候条件的差 异对粉尘堆积时以及沉积后造成了不同程度的影响。 华东师范大学0 7 届硕士学位论文第三章长岛黄土与东海岛屿黄土粒度特征 第三章长岛黄土与东海岛屿黄土粒度特征 3 1 粒度分析及其在环境研究中的意义 3 1 1 粒度在沉积环境研究中的意义 粒度是沉积物最基本的物理特征，粒度分析是分析沉积环境、搬运过程和搬 运机制的重要手段之一( 成都地质学院，1 9 7 6 ；p y e k ，1 9 8 7 ) 。粒度的基本特征 不仅可以作为沉积物分类命名的定量依据，还可以利用其特点追朔沉积物形成时 的沉积环境。黄土是由地表岩石风化的细小颗粒物经气流启动、搬运和再沉降的 粉尘沉积物，沉降以后的粉尘沉积物受到气候、生物等成壤作用的改造，因而， 随粉尘源区、搬运距离和成壤作用的不同，各地黄土堆积的粒度组成也有所不同。 目前黄土的粒度被广泛地用作气候变化，特别是冬季风强度变化和沙漠扩张的替 代性指标( p o r t e rsce ta l ，1 9 9 5 ；a nz h i s h e n ge ta l ，1 9 9 1 ；d i n gz h o n g l i e ta l ，1 9 9 4 ；丁仲礼等，1 9 9 6 ；x i a oj n ee ta l ，1 9 9 5 ；l t t h y p e ta l ，1 9 9 6 ) 。 鹿化煜( 1 9 9 8 ) 通过对洛川标准黄土剖面s 2 以上黄土地层样品的粒度分析，发现 不同粒级组分具有不同的古气候意义 目前，国内外关于沉积物粒度粒级的划分不一，本项研究采用国内黄土研究 传统采用的划分方案，以便于比较研究。划分方案如下： 3 1 2 样品测试分析方法 进行粒度测试分析的长岛黄土样品共计2 1 5 个。所有样品都在华东师范大学 自然地理大楼粒度分析实验室进行测试，具体步骤如下： ( 1 ) 样品预处理：用1 0 0 m l 烧杯称取0 1 9 左右的研磨样品，先依次加入 1 0 m l 左右1 0 的h 2 0 2 与1 0 的h c l 除去有机质与碳酸盐，静置2 4 d , 时，然后加 华东师范大学0 7 届硕士学位论文第三章 长岛黄土与东海岛屿黄土粒度特征 入l o m l 浓度为0 0 5 m o l 1 的( n a p o , ) 6 溶液作分散剂，并用超声波清洗仪振荡 1 0 1 5 r a i n 使样品彻底分散； ( 2 ) 样品测试：样品预处理好后，使用美国b e c k m a nc o u l t e r 公司生产的 l s l 33 2 0 激光粒度仪进行测试，测量范围为0 1 2 0 0 0 1 m ，测量误差为1 。 ( 3 ) 数据处理：运用l s l 33 2 0 粒度分析软件将测试样品的数据以e x c e l 表形式输出，其主要内容包括各粒级百分含量、平均粒径( m z ) 、中值粒径( m d ) 、 标准偏差( s d ) 、尖度( k ) 、偏度( s k ) 等粒度参数。