（自然地理学专业论文）辽东半岛黄土地球化学特征研究及其环境意义.pdf

辽宁师范大学硕士学位论文 摘要 l i i ii1 1 1 1 1 1i i i ii iiil y 17 9 5 4 9 6 - 第四纪风尘沉积物以广泛的分布性，沉积的连续性以及对全球环境变化和古气候演 变反映的敏感性，在第四纪古环境研究中具有重要意义。辽东半岛黄土、庙岛黄土、山 东半岛黄土和下属黄土都是第四纪风尘沉积物的重要组成部分。 辽东半岛黄土分布在我国海陆交界地带，很好的记录了古气候和古环境的变迁，本 论文以黄土常量元素含量、分布、氧化物比值为主要研究内容，且通过对常量元素定量 分析，并与微量元素、c a c 0 3 、p h 值、有机质含量分析后比较，再结合磁化率变化对其 形成时气候及古环境变迁进行探讨，从而揭示本区黄土堆积时的古气候和古环境变化。 通过对常量元素、微量元素、c a c o 。、p h 值、有机质的分析，各指标对古气候和古 环境变迁有一定的指示意义，辽东半岛黄土与黄土高原黄土、下属黄土化学程分含量相 差不大，表明黄土在物原上具有一致性，个别元素的差异指示在沉积后期气候环境因素 不同而造成影响。 相对于u c c 元素平均值，周家沟黄土中n a 、c a 、m g 、p 、s r 、z n 表现为明显亏损， 而h i l l 、t i 、c o 、n i 、c r 、v 明显富集，其他元素变化较小，周家沟黄土不仅表现为碳酸 盐矿物的明显风化，而且硅酸盐矿物如斜长石也明显风化，脱c a 、n a 过程显著，脱k 不明显，尚处于的风化初期阶段。 周家沟元素的的迁移和积聚在马兰黄土和离石黄土中表现完全不同，说明辽东半岛 在中更新世晚期和晚更新世气候发生明显变化，由温湿的气候环境突变为冷干的气候环 境。 氧化物比值的综合参数指示辽东半岛在晚更新世气候总的变暖趋势下经历了3 次气 候旋回波动，从6 号样砾石层以上，即离石黄土与马兰黄土分界开始，气候逐渐变冷直 到距地表1 1 1 0 m 处，气候变到这个阶段最干冷，其中c i a 最低值为5 9 7 5 ，从1 0 - s m 气候开始逐渐转暖，但在8 7 m 处，出现气候短时期的干冷，在5 - 2 5 m 处为较长时间的 干冷，2 5 - 1 m 气候又开始转暖，且气候从暖向冷为突变，由冷向暖为渐变。 关键词：辽东半岛；黄土；地球化学特征 辽东半岛晚第四纪黄土地球化学特征研究及其环境意义 s t u d yl o e s sg e o c h e m i s t r ya n d i t se n v i r o n m e n t a ls i g n i f i c a n c ea tl a t e q u a t e r n a r yi nl i a o d o n gp e n i n s u l a a b s tr a c t q u a a m r ye o l i a ns e d i m e n t sa r es i g n i f i c a n tt ot h er e s e a r c ho fq u a t e r n a r ye n v i r o n m e n t b e c a u s eo fw i d ed i s t r i b u t i v i t y ，d e p o s i t i o no fc o n t i n u i t ya n ds e n s i t i v i t yo ft h e g l o b a l e n v i r o n m e n tc h a n g ea n dt h ep a l e o c l i m a t ee v o l u t i o nr e f l e c t s l i a o d o n gp e n i n s u l al o e s s ，t e m p l e i s l a n dl o e s s ，s h a n d o n gp e n i n s u l al o e s sa n dx i a s h ul o e s sa l ei m p o r t a n tp a r t so ft h eq u a t e m a r y e o l i a ns e d i m e n t s l i a o d o n gp e n i n s u l al o e s si sd i s t r i b u t e do nt h el a n da n ds e ab o r d e ra r e a si nc h i n aa n d r e c o r d e dt h ec h a n g e so fa n c i e n tc l i m a t ea n da n c i e n te n v i r o n m e n tw e l l t h i sp a p e rt o o kl o e s s m a j o re l e m e n tc o n t e n t , d i s t r i b u t i o na n do x i d er a t i oa sm a i nr e s e a r c hc o n t e n t s ，q u a n t i t a t i v e l y a n a l y z e dt h em a j o re l e m e n t s ，a n dc o m p a r e dw i t ht h ec o n t e n t so ft r a c ee l e m e n t s ，c a c 0 3a n d o r g a n i cm a t t e ra n dp hv a l u e a f t e r w a r d s ，c l i m a t ew h e nl o e s sw a sf o r m i n ga n da n c i e n t e n v i r o n m e n tc h a n g ea r ed i s c u s s e db yc o m b i n i n g 谢也m a g n e t i cs u s c e p t i b i l i t yc h a n g e ，t h e r e b y t h ec h a n g e so fa n c i e n tc l i m a t ea n da n c i e n te n v i r o n m e n tw h e nl o e s sw a sa c c u m u l a t e di nt h i s a r e aa r er e v e a l e d i ti sd e m o n s t r a t e df r o mt h ea n a l y s i so ft h em a j o re l e m e n t s ，t r a c ee l e m e n t s ，c a c 0 3 ，p h v a l u ea n do r g a n i cm a t t e rt h a tt h e s ei n d i c a t o r sh a v ec e r t a i ni n d i c a t i n gm e a n i n gf o rt h ec h a n g e s o fa n c i e n tc l i m a t ea n da n c i e n te n v i r o n m e n t t h ec o n t e n t so fc h e m i c a lc o n s t i t u e n t so f l i a o d o n gp e n i n s u l al o e s s ，l o e s sp l a t e a ul o e s sa n dx i a s h ul o e s sh a v el i t t l ed i f f e r e n c e ，w h i c h i n d i c a t e dt h a tt h el o e s si sc o n s i s t e n tf r o mt h ep e r s p e c t i v eo ft h eo r i g i n a lm a t e r i a l s ，a n d d i f f e r e n c eo fs e v r a le l e m e n t sw a sr e s u l t e df r o md i f f e r e n tc l i m a t ea n de n v i r o n m e n ti nt h e l a t e rd e p o s i t i o np e f i o d c o m p a r e dw i t ha v e r a g eu c cv a l u e ，n a , c a , m g ，p ，s ra n dz na r eo b v i o u s l yl o s ti n z h o u j i a g o ul o e s s ，m 也t i ，c o ，n i ，c ra n dva r ee n r i c h e do b v i o u s l y ，a n do t h e re l e m e n t s c h a n g e dl i t t l e 1 1 1 ez h o u j i a g o ul o e s sn o to n l ys h o w e do b v i o u sw e a t h e r i n go fc a r b o n a t e m i n e r a l ，b u ta l s os i l i c a t em i n e r a l s ，s u c ha sa n o r t h o s e ，w h o s ed e c a l c i f i c a t i o na n dn a d e p r i v a t i o np r o c e s sw a so b v i o u sa n dd e p o t a s s i c a t i o nw a sn o to b v i o u s n el o e s sw a ss t i l li n t h em i d d l es t a g eo f w e a t h e r i n g 1 1 1 ep e r f o r m a n c eo fm i g r a t i o na n da c c u m u l a t i o no fz h o u j i a g o ul o e s sw a sd i f f e r e n tf r o m m a l a na n dl i s h il o e s s ，w h i c hs h o w e dt h a tc l i m a t eo fl i a o d o n gp e n i n s u l ai n t h el a t e p l e i s t o c e n ea n dl a t ep l e i s t o c e n ee p o c hc h a n g e ds i g n i f i c a n t l y ，n a m e l yt h a th u m i dc l i m a t ea n d e n v i r o m e n ts u d d e n l yt u r n e di n t oc o o la n dd r yc l i m a t ea n de n v i r o m e n t 一i i 辽宁师范大学硕士学位论文 t h e c o m p r e h e n s i v ep a r a m e t e r s o fo x i d er a t i oi n d i c a t e dt h a tl i a o d o n gp e n i n s u l a u n d e r g o n e3c y c l e so fc l i m a t e f l u c t u a t i o n su n d e rt h et o t a l w a r m i n gt r e n d o ft h el a t e p l e i s t o c e n ec l i m a t e a b o v en u m b e r6o fl a y e ro fg r a v e l ，n a m e l yf r o mt h ed e m a r c a t i o nl i n eo f l i s h ia n dm a l a nl o e s st o1l mt o10 i nd i s t a n c ef o r m 也ee a r t h ss u r f a c e t h ec l i m a t ew a s g r d u a i i yc o o l l i n g 1 1 1 ec l i m a t ew a st h em o s tc o l da n dd r yi nt h i ss t a g e ，w h e r e i n , t h em i n i m u m v a l u eo fc a i s5 9 7 5 t h e n , c l i m a t ew a s 伊d u a l l yw a r m i n gf r o mlo mt o5m d r ya n dc o l da t 8 mt o7 mi ns h o r tt i m e ，a n dd r ya n dc o l da t 5 mt o2 5 mi nl o n gt i m e ，c l i m a t ew a sg r d u a l l y w a r m i n gf r o m2 5 mt ol m m o r e o v e r ，c l i m a t es u d d e n l yt u r n e di n t oc o l df r o mw a r m , a n d g r a d u a l l yt u r n e di n t ow a r mf r o mc o l d k e yw o r d s ：l i a o d o n gp e n i n s u l a ：l o e s s ：g e o c h e m i s t r y i i i - 辽东半岛晚第四纪黄土地球化学特征研究及其环境意义 目录 摘要i a b s t z a c t i i 1 绪论1 1 1 选题依据及主要研究内容和研究过程1 1 1 1 选题依据1 1 1 2 主要研究内容1 1 1 3 论文研究过程1 1 2 黄土研究现状3 1 2 1 辽东半岛黄土及邻区黄土研究概况3 1 2 2 黄土化学特征研究概况6 2 辽东半岛自然环境和样品采集1 1 2 1 辽东半岛自然环境1 1 2 2 研究剖面的选择和样品采集11 3 周家沟黄土地球化学特征1 4 3 1 常量元素含量和组成特征1 4 3 1 1 元素的活动性与迁移顺序1 5 3 1 2 氧化物含量变化。18 3 1 3 氧化物比值2 0 3 1 4a c n - k 三角模型2 3 3 2 微量元素分析2 5 3 2 1 微量元素的地球化学过程及意义2 5 3 2 2 微量元素的迁移与积聚2 6 3 3c a c 0 3 含量、p h 值和有机质分析。2 7 z i 讨论3 0 结论。31 参考文献3 2 附录a 周家沟黄土主要化学成分的含量3 2 附录b 周家沟黄土微量元素含量。3 9 致谢4 0 ： 黄土缺乏深入的研究，以往研究工作町主要在粒度组成、矿物成分、黄土的成因以及 古生物化石问题等方面，从地球化学方面系统研究辽东半岛黄土较少n 吼捌，对于能够反 映气候环境变化的微量元素化学指标的研究还处于空白状态。因此，对其黄土沉积物中 的化学特征研究有助于揭示辽东半岛晚第四纪气候环境变化信息。本论文研究也是国家 自然科学基金项目“青藏高原东缘山地冰川发育的气候与构造耦合关系研究”，以及辽宁 省教育厅计划项目“大连黄土对环境变化的高分辨率响应 的重要内容。 1 1 2 主要研究内容 本论文以黄土常量元素含量、分布、常量元素氧化物比值在剖面上的变化为主要研 究内容，通过对常量元素定量分析，并与微量元素、c a c o 。、p h 值、有机质含量分析后 比较，再结合磁化率变化对其形成时气候及古环境变迁进行探讨，从而揭示本区黄土堆 积时的古气候和古环境变化。 1 1 3 论文研究过程 ( 1 ) 野外考察 2 0 0 9 年9 月，在导师指导带领下，在辽东半岛地区进行了实地考察，最后确定对周 家沟黄土进行重点研究，选择了具有代表性的剖面进行采样。 ( 2 ) 室内样品处理和测定分析 将所采集的样品经过自然风干，将大约2 0 0 9 土样过1 衄筛，在将样品的四分之一 过0 2 5 m 筛，对其进行p h 值、吸湿水、有机质、碳酸钙实验测定，为了保证实验结果 的准确性，从样品采集、前期预处理到实验测定分析的整个过程，严格遵守实验规则进 行操作，每个样品都做两次测定，最后求平均值。用型号为p h s - 3 酸度计测定p h 值，有 机质采用重络酸钾法测定，碳酸钙用中和滴定法测定，主量元素和微量元素在北京地质 研究院采用硅酸盐岩石化学分析方法x 射线荧光光谱法测定。 ( 3 ) 数据分析、 将所获取的实 软件绘制图形，最 本次论文研究 辽宁师范大学硕士学位论文 1 2 黄土研究现状 中国黄土大致沿昆仑山、秦岭以北，阿尔泰山、阿拉善和大兴安岭一线以南分布， 构成北西西一南东东走向的黄土带。黄土带的东端向南北两个方向展布，北至松嫩平原 北部，南达长江中下游，处于北纬3 0 0 4 9 0 之间n 1 。 在黄土高原颗粒的分布由西北向东南有规律地变细，且依次分为沙黄土带、黄土带、 粘黄土带1 。在粘黄土带之以南还有下蜀黄土和成都黄土，它们的颗粒更细，这种颗粒 由粗到细的分布规律正好与亚洲冬季风的风向一致d ，。 中国黄土记录第四纪古气候有很好的连续性，在土壤地层学方面，完整的黄土序列 共有3 7 个古土壤层，全新世土壤层，离石黄土中的1 8 层古土壤，以及午城黄土中的1 8 层 古土壤叫。 在磁性地层学方面，通过古地磁测年，h e l l e r 与刘东升对洛川剖面研究认为b m 界 限在古土壤s 。上部，刘东升与安芷生、葛同明同样在洛川剖面发现b m 界限在l 8 的下部， 而n i s h i d a 等则将b m 界限定在洛川剖面的l ，中，并且根据洛川与西峰剖面的研究，认为 m g 界限位于红粘土的上部，推测黄土底界年龄为2 4 m a b p ，孙建中等在研究西安刘家 坡剖面发现m g 界限位于黄土与红粘土以上7 m 处，且推测黄土底界年龄为2 6 6 m a b p ，丁 仲礼等研究宝鸡剖面认为b m 界限位于l 8 的下部，推测黄土的地界年龄为2 5 m a b p 。 h e l l e r 与刘东升对洛川黄土剖面的研究发现黄土的平均磁化率为8 9 4 x 1 0 4 s i ，古土壤的 平均磁化率为2 3 1 x l o 弓s i 乜。 在气候地层学方面，在2 5 m a 里，古气候共划分成3 7 个气候旋回，每一个旋回以一 层古土壤及其下伏的黄土母质为代表，每一个旋回划分成两个阶段，分别表示一次冷期 和一次暖期，所以3 7 个气候旋回由7 4 个气候阶段组成。2 5 m a 以来，中国北方共经历了 3 7 次大的冷暖交替胁总3 。黄土高原在冷期时陇西高原为荒漠草原，陕北黄土高原为干旱 草原，关中盆地为草原。在暖期陇西高原为典型的草原环境，陕北的黄土高原为森林草 原，关中盆地为森林。 1 2 1 辽东半岛黄土及邻区黄土研究概况 ( 1 ) 辽东半岛黄土研究概况 辽东半岛黄土主要分布在半岛西北侧，具有明显的坡向性，南起旅顺的老铁山，经 庙西、牧城驿、四平山、周家沟、夏家河子，再向北经金县的大魏家、老虎山、七顶山， 直到盖县的仙人岛和西崴子等地，均有黄土的断续分布( 如图1 1 ) 。该半岛黄土多覆 盖于阶地、山麓剥蚀平原之上，本区黄土厚度约在2 5 m 以下，马兰黄土厚l o - 1 5 m ，离石 黄土厚度一般小于l o m n h 5 1 。 辽东半岛晚第四纪黄土地球化学特征研究及其环境意义 图1 1 辽东半岛及邻区海岸带黄土分布 f i g 1 1 d i s t r i b u t i o no fc o a s t a lz o n el o e s si n t h el i a o d o n gp e n i n s u l aa n dn e i g h b o u r i n gr e g i o n s 1 黄土主要分布岸段2 黄土零星分布岸段3 无黄土分不岸段 1 m a j o rd i s n - i b u t i v ec o a s to f t h el o e s s2 f r a g m e n t a r yd i s t r i b u t i v e c o a s to f t h el o e s s 3 1 0 e s s - b a r r e nc o a s t 沈东“1 探讨了本区第四纪积物特征及其环境变迁，认为本区以中更新统黄土堆积为 主，早更新统地层不发育，本区自上新世到晚更新世气候演变是由湿热趋于干冷，到全 新世气候又转暖。 张蓓琛晦1 通过对粒度、石英颗粒、矿物成分分析，总结出黄土的宏观特征和微观特 征，并且对黄土的沉积环境做了系统而深入的研究。 李雪铭们等对辽南地区的滨海黄土中孢粉、粒度分析，认为滨海黄土是风尘的， 是来自西北起陆的粉砂与冰期低海面海底物质堆积的产物，并推测出当时的气候条件比 华北要湿润些，但黄土沉积气候环境趋于干燥方向发展。 吕金福等n 3 1 和李培英等n 们都对辽东半岛黄土分布、黄土地层、黄土粒度与矿物成分、 黄土的物质来源与沉积环境进行了分析，经过分析吕金福等认为辽东半离石黄土可划分 为下离石黄土和上离石黄土，下离石黄土厚度为2 - 3 m ，为深棕黄色粉砂质粘土和粘土质 粉砂，具有f e 、m n 胶膜，下部多结核，黄土较致密，无层理，具有垂直节理，顶部普遍 一4 一 辽宁师范大学硕士学位论文 发育一层棕色古土壤，底界距今大约7 3 万年前，上离石黄土一般为3 - 6 m ，为浅棕黄色粉 砂和粘土质粉砂，底部有一碎石角砾层与下离石黄土接触，顶部为一古土壤条带，是离 石黄土与马兰黄土的分界，马兰黄土厚度不等，以粉砂为主，植物根系较多；辽东半岛 离石黄土和马兰黄土粒度均较庙岛群岛和陕西洛川粗，马兰黄土是在温带冷干的气候条 件下形成的( 如图1 2 ) 。李培英等认为辽东半岛上部晚更新世黄土厚1 0 - 2 0 m ，下部中 更新世黄土一般小于6 m ；马兰黄土c a c 0 。含量一般为3 - 8 ，平均含量为5 1 8 ，离石黄 土和古土壤c a c 0 。含量为o 4 一1 0 。对黄土的物质来源、沉积环境、粒度与矿物成分他 们的看法基本相同。 l 固2 回3 囤4 目卿6 田t 田8 目9 目 l 沿岸堤沙2 古土壤3 钙结棱4 抄砾条带5 马兰黄土 6 言石黄土t 上毒i 世红土8 石友岩9 石英岩 图1 2 大连周家沟黄地土层剖面示意图 f i g 1 2 t h e p r o f i l eo fl o e s ss t l 鼍u ma tz h o u j i a g o u ，d a l i a n 焦亚宁等n 5 1 通过对旅顺庙西、牧城驿水库以及周家沟这几个典型剖面的研究，认为 辽东半岛黄土可分为离石黄土和马兰黄土，马兰黄土剖面底部年龄6 0 k a 5 k ab p ，接近 项部的年龄为2 2 k a 2 k a b p ：马兰黄土粒径较黄土高原的平均粒径粗，黄土剖面中出现 沉积间断，辽东马兰黄土中s i 、n a 、k 的含量较高，f e 、m g 、m n 、c a 的含量较低，c a c 0 ， 的含量仅相当于我国黄土中c a c o , 的最低含量，并且分析了辽东黄土的成因、物质来源 和黄土的堆积环境。 牟日均智即等根据大连夏家河子黄土中石英颗粒表面结构，研究得出大连滨海黄土 中细砂物质主要源于附近海域，粗粉砂物质源于西部地区，且黄土沉积环境曾经受过一 段较长时期气候相对温湿阶段，不同与黄河中游黄土。 辽东半岛晚第四纪黄土地球化学特征研究及其环境意义 ( 2 ) 邻区黄土研究概况 早在上世纪6 0 年代初期，金祥龙等就对庙岛群岛的黄土进行了初步调查 了“海成黄土”说。8 0 年代以后，一些学者相继对庙岛群岛、山东半岛和东海岛 进行分析研究2 蚴3 。 孙建中瞵1 通过对黄土中石英颗粒表面结构和热释光特性进行观察、分析认为 质来源于附近，且最初受到水力的作用，石英颗粒表面受到的化学作用较强，说 气候较西北暖湿。 李培英啪1 依据长期的观察和绝对年代资料，对庙岛群岛的晚新生代风尘堆积 了系统的划分和详细描述，对黄土堆积时的气候和环境进行过分析，并且对群岛 迁进行了恢复。 曹家欣乜刀通过对黄土地层、粒度进行分析，认为庙岛黄土为西北气流自亚洲 运来的物质和地方风系吹扬海底沉积物就地降落，两者混合而成。 郑洪汉等m 1 对山东半岛黄土研究发现黄土层由九层古土壤和九层黄土组成， 层b 年龄0 8 m a b p ，最高层( s o ) 年龄约0 0 0 3 m a b p 。 曹希强等啪崩1 、刘飞等口7 瑚3 及许健等b 町通过对东海浪岗山黄土粒度、磁化率、微量 元素及粘土矿物分析，认为浪岗山除了受来自西北内陆的远源风尘物质外，还有来自东 海陆架的近源风尘物质，且与内陆相比磁化率变化范围不大，碳酸盐含量极低，微量元 素含量也偏低。 1 2 2 黄土化学特征研究概况 ( 1 ) 黄土元素地球化学特征研究概况 文启忠对中国黄土堆积的地球化学环境、黄土中主要元素、微量元素、碳酸钙的含 量、组成特征、区域分布、存在形式做了详细分析外，还对常量元素氧化物的相对淋溶、 积聚，黄土中微量元素相关性和组合特征及微量元素与常量元素的相关性，黄土中碳酸 盐矿物成分、化学成分、钙结核、黄土中碳酸盐的地球化学行为，黄土中石英的氧同位 素、碳酸盐的碳、氧同位素及1 0 b e 做了分析圆。 刘东生对洛川黄土的主要化学成分、氧化物比值及其变化、氧化物的相对淋溶积聚， 黄土中微量元素和碳酸钙的含量、分布特征、存在形式，黄土中的f c 1 比值、古土壤的 地球化学特征及r e e 等做了分析工作n 1 。 陈骏等柚删对黄土化学风化过程的实验分析发现，黄土中绝大多数元素都保持稳定， 活动性元素仅c a 、s r 、p 、m g 和n a ，这些元素相对于a l 在古土壤中都亏损。据此认为 黄土的化学风化处于初级阶段，即脱c a 去阶段。 辽宁师范大学硕士学位论文 郭正堂等旧州注意到成壤过程中元素的迁移特征以及风化产物的组分，将指标c i a 值和游离铁全铁比值作为与古夏季风强度有关的黄土一古土壤序列风化强度的替代指 标，揭示了末次冰期黄土高原夏季风不稳定的波动节拍。 顾兆炎等旧瑚1 运用1 0 b e 作为示踪剂对粉尘沉积物的淋滤常数进行了计算，并对黄土 中古土壤的风化淋滤程度进行估计，从而得知硅酸盐中c a 、n a 、m g 、u 、k 和s i 在当 地风化过程中平均淋溶损失分别为4 3 、2 5 、1 8 、1 7 、约2 和约4 。 陈骏等旧柏嘞1 在考察若干微量元素的基础上，通过与广泛运用的气候替代指标磁化 率的对比认为，r b s r 值具有明显的气候意义，在黄土一古土壤风化序列中，r b s r 值 可以作为衡量东亚夏季风强度的替代指标。通过对2 6 m a 以来洛川黄土一古土壤序列的 r b s r 值测量，获得了比磁化率更具有明确气候意义的r b s r 值的黄土高原古夏季风记 录。 康建成，穆德芬汹1 对古土壤层氧化物迁移特征的分析表明，元素迁移能力按下列顺 序排列：c a 2 + m 9 2 + f e 3 + k + n a + s i 4 + f e 2 + a 1 3 + 。c a 元素和c a c o 。可作为反映地球 化学的标型组分，认为c a o + m g o a 1 ：0 。是最灵敏反映环境变化指标。 杨守业等剐考虑到沉积物的化学组成存在粒级效应影响，选择小于0 0 6 3m m 粒级 黄土进行了化学风化作用研究，认为下蜀土比西北黄土经历了较强的化学风化过程，c a 、 s r 、n a 、m g 大量迁移淋失，不仅表现为碳酸盐矿物的迅速风化，而且硅酸盐矿物如斜长 石也明显风化，脱c a 、n a 过程显著，而钾长石的风化很弱，脱k 不明显。 庞奖励等酬通过对微量元素的地球化学分析，发现相对低的p b 、c u 、z n 、c d 、m n 、 c u m n 、z n l n 值及相对高的c u c d 、p b c d 、m n c d 指示黄土层；而相对高的p b 、c u 、 z n 、c d 、m n 、c u m n 、z n m n 值及相对低的c u c d 、p b c d 、m n c d 指示古土壤层。微量元 素也可以作为气候替代指标，且分辨率可达百年时间尺度。 谭宏斌等嘞1 通过对黄土中酸溶相s r 和c a o 含量进行分析表明，自末次冰期以来多 次气候冷暖波动，相对于磁化率，s r 可揭示短时间尺度的古气候变化，s r 和c a o 可作 为该区更灵敏的气候替代指标。 张西营等呻3 通过对西宁盆地大墩岭剖面研究，相对u c c 元素平均值，大墩岭剖面显 著富集c a 、m g 、t i 、v 、c r 、n i 、y 、z r 等，而亏损s i 、a 1 、k 、n a 、s r 、n b 等；相对 于c l 元素平均值，剖面明显富含f e 、c a 、m g 、k 、ti 、c r 、m n 、c u 、r b 、s r 、n b 、b a 和 p ，而s i 、n a 、c o 、n i 、p b 则表现为亏损；大墩岭剖面尚处于脱c a 、n a 的大陆风化初 期阶段。 辽东半岛晚第四纪黄土地球化学特征研究及其环境意义 贾耀锋酬通过分析l i 和b a 两种化学元素含量，认为l i b a 值能较好地反映风尘沉 积物在后期经历的风化成壤强度，l i b a 值变化记录了东亚季风系统的演变历史，还揭 示了一系列次一级的气候波动，是再现古气候环境变化的良好替代指。 赵锦慧等晦5 1 运用黄土地球化学综合参数分析，反映1 3 6 万年以来气候逐渐向干冷 的方向变化，高原冬季风气候变动属于高频波动，存在短时间尺度的快速变化，夏季风 气候具有渐变性，每一次气候变动过程持续时间都较长，表现在夏季风最强时，冬季风 并不是最弱时期，同样冬季风最强的时期夏季风也并不表现为最弱，体现了高原季风系 统与东亚季风系统不同的变化特征。 刘安娜等嘞3 通过对主量元素和s r 的分析，发现在剖面中元素的迁移顺序为：c a s r n a m g ，而f e 、a 1 、s i 、k 、t i 相对富集；在过渡层中c a - s r 呈现两段式分布，指 示全新世早期的一次环境变化；残积系数、c a m g 比值与古气候密切相关，可作为古气 候的代用指标，该区在全新世经历了早期过度时期( 1 1 5 0 0 - 8 5 0 0 a b p ) - 中期暖湿 ( 8 5 0 0 - 3 1 0 0 a b p ) 一晚期再次干冷( 3 1 0 0 一o a b p ) 。 崔王，宋传中畸7 3 通过对氧化物地球化学的测试及综合分析表明：大别山北麓富含硅、 铝、铁，三者之和高达8 5 ，该区中更新世以来以湿热气候为主存在着8 次暖湿期与8 次干凉期的交替。 李瑜琴嘲1 对微量元素研究表明b a 、z n 、c u 、r b 、c o 、t h 、z r 在s 。中富集，而在l ，中 含量较低；而p b 、c r 、s r 在古土壤层中含量低于马兰黄土层。微量元素b a 、z n 、c u 、 r b 、c o 、t h 、z r 与磁化率、黏粒( 黄土，黄土层中的f e 。0 。低，游离的f e 。0 。也低，古土壤层相反， 铁的氧化度多反映温度变化，铁的游离度反映成壤作用程度铁的氧化度和游离度分布表 明冷期向暖期转化时降水量多为突变，暖期向冷期转换时降水量为渐变。 魏明建口等对黄土和古土壤中亚铁、游离氧化铁、亚铁高价铁和全铁分析表明， 全铁含量在剖面上的变化曲线与深海沉积氧同位素曲线具有很好的对比性，展示了气候 变化的细节，是最好的气候指标和温度指标。 刁桂仪m 1 等采用8 级分组法连续提取黄土中各种形态的铁，其含量顺序为：铝硅酸 盐矿物铁 晶形铁 无定形铁 碳酸盐结合铁 氧化锰结合铁 松结有机铁 紧结有机 铁 代换态铁，前三种占全铁总量的9 9 8 ，全铁含量是各形态铁含量的主要制约因素， 各种形态铁的含量在区域分布上具有同步消长的特点。 杨石岭h 3 1 等对约7 m a 以来的风尘沉积进行了游离铁全铁测量，用游离铁全铁值在 指示红粘土气候变化记录上比磁化率好，而且游离铁全铁的变化同土壤发育程度能很 好的对应。 一1 0 辽宁师范大学硕士学位论文 2 辽东半岛自然环境和样品采集 2 1 辽东半岛自然环境 辽东半岛位于中朝准地台的东北部，二级构造单元为胶辽台隆。基地和基层的太古 界发育，有着古老的岩石和复杂的构造，是亚洲最古老的地块之一。中、新生代时构造 回返，它成为中国东部大陆边缘活动带的组成部分，属于环太平洋构造区域。辽东半岛 上褶皱和断裂以东西向、北东向和北北东向为主，北西向构造次之，控制全区的主要构 造是北东和北北东向构造以及东西向的构造，它们仍在继承着古老构造继续活动。由于 这一系列构造的活动，辽东半岛表现为一种整体的间歇性上升，其受到的外营力以剥蚀 作用为主。在漫长的地质历史时期里，虽然也曾出现过几次相对的稳定期，凹陷地带接 受一定量的沉积，后期构造运动抬升，剥蚀作用加强而被破坏。 辽东半岛强烈的构造运动，并以剥蚀作用为主的外营力加强，塑造出地貌成层分异 明显的特点。辽东半岛现代地貌结构的基本轮廓是中央高，向东西两侧程阶梯状降低。 从中央向两侧依次有中山、低山、丘陵和滨海平原等地貌类型。长白山余脉千山山脉 及其余脉纵贯全区，构成了从东北向西南延伸的主脊。整个半岛地势呈北高南低、北宽 南窄的趋势。 辽东半岛为温带大陆性季风气候，又兼海洋性气候的特点，冬暖夏凉，年均气温在 8 一1 0 之间，7 月均温2 7 一3 1 ，最高气温达3 7 4 ；1 月均温- 3 9 c - 1 0 7 1 2 ，极端 最低达一2 3 5 c ，年降水量均在6 0 0 1 0 0 0 毫米左右，半岛东北部以及北部地区降水量最 多，且东岸明显多于西岸，降水量主要集中在夏季，约占年平均降水量的6 0 - 7 0 ，由 于降水太集中，在河流下游地区多形成洪涝灾害，半岛相对湿度约7 0 左右，东北部年 平均相对湿度略偏高，可大于7 0 ，南部和西南部地区较低，平均蒸发量在1 1 0 0 - 1 9 0 0 毫 米之间，并有规律的自西向东减少，半岛南端和沿海岛屿年平均风速最大，达到6 m s ， 中部和北部年平均风速值较低。半岛冬季盛行偏北风，在春、夏季节，海陆表面温差较 大，局部性的海陆风现象存在h 羽。 2 2 研究剖面的选择和样品采集 先确定了准备考察的几个地点分别是庙西、营城子、牧城驿水库、四平山、周家沟、 夏家河子、于家葳子、大卫家和大王家，在导师指导带领下，对这几处黄土分布区进 行了实地考察，最后确定对周家沟( 如图2 1 ) 黄土进行重点研究，选择了具有代表性 的剖面进行采样。 辽东半岛晚第四纪黄土地球化学特征研究及其环境意义 图2 1 辽东半岛黄土分布及采样点位置示意图 f i g2 1 t h es k e t c ho fl o e s sd i s t r i b u t i o na n dl o c a t i o no fs a m p l i n gs i t e si np e n i n s u l al i a o d o n g 本次采样位于大连市周家沟鞍子山砖厂附近，具体纬度为3 9 0 0 0 5 0 i n ， 1 2 1 0 2 7 4 4 8 e ，整个剖面出露地表约1 5 m ( 如图2 2 ) ，从剖面底部海拔7 3 7 m 开始采 样，共采集4 2 个样品，1 - 1 5 号样以5 0 c m 间隔采样，1 6 - 4 2 号样以2 5 c m 间距采样，整 个剖面有两层砾石层，5 号样和7 号样之间有一厚6 0 c m 的砾石层，其中6 号位于砾石层 上，2 7 号样和2 8 号样之间有一厚5 0 c m 的砾石层。 从剖面底部到距地表1 2 2 m 为离石黄土，离石黄土为棕黄色粘土质粉砂，多铁锰结 核，具有垂直节理，无层理，顶部为一厚0 6 m 的砾石层，是离石黄土与马兰黄土的分 界；马兰黄土为灰黄色粉砂，质地均匀，无层理，垂直节理发育，植物根系较多，在马 兰黄土中距地表4 5 - 5 m 处有一厚0 5 m 的砾石层。 皿马兰黄土皿离石黄土圈砾石屡 图2 2 周家沟黄土剖面图 f i g 2 2t h e 芦o f i l el o e s so fz h o l j i a g o u 一1 3 和方解石，这三种矿物占整个碎屑矿物的的8