关中盆地东部与西部全新世成壤强度演变与气候变化高分辨率对比研究

发布时间：2019-03-12 11:59

【摘要】：黄土高原的风尘沉积物可靠地记载了第四纪以来完整的古环境信息,全新世是人类大发展时期,其环境与人类及社会发展的关系极为密切。关中盆地位于黄土高原南部,是季风演变的敏感区域,对全球变化有其特有的响应模式,其在盆地东部与西部的响应也有所不同。论文对全新世时期关中盆地东、西部区域环境差异及其机理进行对比研究,其成果为预测未来黄土高原南缘环境演变和季风变化规律提供基础数据,研究具有重要的科学意义。在野外考察的基础上,选择关中盆地东部的YHC剖面和盆地西部的LC剖面作为代表性剖面,对其不同观察尺度下的形态结构、理化性质(色度、磁化率、粒度、吸湿水、烧矢量、CaCO3含量、pH)和地球化学参数(常量元素和微量元素)进行了系统的观察和分析,在综合分析第一手实验数据基础上,尝试性对环境替代指标进行了R/S分析、偏相关分析和区域验证分析,探讨有关环境替代指标的本质和环境敏感性、盆地东部与西部土壤风化程度及演变模式,重建关中盆地东部和西部全新世时期环境变化和夏季风进退的过程。通过区域和全球的广泛对比,查验关中盆地环境演变的区域响应。本文的研究获得下列主要结论：(1)不同剖面的理化性质参数研究发现：①环境替代指标在全新世剖面中均表现出系统性变化,磁化率、红度、黄度、粘粒、烧矢量、吸湿水从L1→Lt→S0阶梯式增加,到L0又下降；亮度、pH、CaCO3含量表现出相反的变化趋势。关中盆地东部与西部全新世剖面各理化指标也存在一些异常波动。②成壤强度西部LC剖面高于东部YHC剖面,区域差异明显。(2)对不同剖面的地球化学过程分析认为：①常量微量元素含量、元素迁移率和化学分子比均对环境变化反应敏感,不但能够揭示土壤-古土壤的旋回性波动变化,明确验证了关中盆地东部YHC和西部LC剖面理化性质揭示的次级变化,是否为次级气候事件：LC剖面210～200cm、160cm为次级事件,290cm为碳酸盐淀积造成的假象；YHC剖面150～140cm和110～100cm的剧烈波动为气候波动事件。②各种元素含量、迁移率和风化指数一致揭示,关中西部LC剖面的风化程度高于关中东部YHC剖面。元素迁移率、硅铝系数、CIA共同揭示,关中西部LC剖面达到中等风化程度,So形成时发生了微弱的脱硅富铝化作用；东部YHC剖面处于低等风化阶段和中等风化的过渡阶段,未发生脱硅现象,镁的淋溶微弱。(3)对沉积物的微观结构观察认为：①基于偏光图像提取的土壤孔隙定量化参数(土壤孔隙度、孔隙分形维数、面积、圆度、长度、宽度等)与其它成熟环境替代指标可以进行良好的对比,能够揭示全新世的环境变化规律。②关中盆地西部LXY剖面S0中,镜下发现有大量清晰的木本植被的根孔,粘化层中有许多棕红-棕黄色光性粘粒胶膜聚集和大量铁锰锈斑；关中盆地东部YHC剖面未发现上述特征形成物。(4)关中盆地东、西部的风化成壤存在显著差别。R/S分维分析和区域分析相结合进行的综合分析发现：①关中盆地土壤发育主要受控于降水,即夏季风指标。缺乏有效的温度,即冬季风替代指标。②成壤强度具有明显差别(LCYHC)。全新世大暖期成壤最强时,关中西部LC剖面达到棕壤甚至黄棕壤的发育程度,YHC仅发育到褐土阶段,并讨论了形成机制。(5)全新时期关中盆地气候的演变和对全球变化的的响应具有这样的规律：①关中盆地西部和东部全新世气候变化规律基本一致：早全新世,夏季风增强,成壤改造开始；中全新世是全新世最为暖湿的阶段；晚全新世,夏季风再度减弱,气候变冷变干。②关中盆地东部与西部剖面记录到不同的气候突变事件。关中盆地西部LC剖面记录的7670～7200 a B.P,事件,是以小幅度降温为主的夏季风减弱事件,区域水文系统响应不明显。盆地东部YHC剖面记录到的4400-3800a B.P.和3100 a B.P.事件以降水骤减为特征,流域水文系统响应敏感,渭河流域和干支流普遍发生洪水。③关中盆地东西部全新世大暖期鼎盛期开始的时间、夏季风进退快慢均存在一定差异,可能跟秦岭对季风的差异性阻挡有关。论文的主要创新点是：在综合分析第一手实验数据基础上,尝试性对各种环境替代指标进行R/S分维分析和区域验证,以及多指标间的相互验证,得出新的认识：①关中盆地土壤发育主要受控于降水,即夏季风指标,关中盆地东部与西部成壤强度具有明显差别(LCYHC)。全新世大暖期成壤最强时,关中西部LC剖面达到棕壤甚至黄棕壤的发育程度,YHC仅发育到褐土阶段。②关中盆地东部和西部全新世气候变化规律基本一致,但记录到不同的气候突变事件,关中盆地西部LC剖面记录的7670～7200 a B.P,事件,是以小幅度降温为主的夏季风减弱事件；盆地东部YHC剖面记录到的4400-3800a B.P.和3100 a B.P.事件以降水骤减为特征。
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【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P532;P534.632
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本文编号：2438753