青藏高原东部黄土粒度端元分析及其指示意义

发布时间：2020-09-24 16:39

　　风成黄土是不同物源、多种搬运动力和复杂沉积环境耦合作用的结果,各种沉积因素对粉尘物质进行分选,使黄土粒度成为若干特定粒级组分的混合。青藏高原东部独特的自然地理环境和大气环流条件使其黄土沉积具有区域差异,通过将高原东部不同地点黄土粒度进行端元分解,既可揭示造成区域内黄土粒度差异的沉积原因,也可提取区域黄土共同指代的物源和环流背景,为研究高原东部末次冰期以来的环境变化提供支持。本文结合传统粒度方法和粒度端元法,研究了高原东部大范围区域黄土粒度的空间特征,并详细分析了末次冰期以来该区域黄土-古土壤序列的粒度端元特征,进而探索了研究区黄土粒度在空间和时间上的变化情况及其所指示的环境信息,对理解高原东部古环境和环流变化具有重要意义。主要结论有:(1)高原东部大范围区域内的黄土粒度经参数化端元分解得到5个风成端元,可分为:由高空气流长期悬浮搬运而来的细粒背景粉尘端元,主要风动力可能为西风;由近地面风间歇性低空悬浮搬运的粗粒端元,主要风动力可能为高原冬季风;以及样品沉积后受非风力成因粗组分影响而产生的砂粒端元。高原东部黄土粒度组成与黄土高原不同,高原东部黄土粒度受物源区影响较大、物质搬运距离更近、近源粗粒物质较多、来源更复杂多样;高原东部不同地区黄土粒度特征亦存在差异,体现了不同沉积因素对黄土沉积的影响。(2)高原东部甘孜XS剖面和金川MC剖面的粒度端元性质与区域端元分析结果一致,可进行类比。甘孜XS剖面黄土粒度特征的主导组分为EM4(众数粒径为63μm),可能指示其受高原冬季风影响较大;而金川MC剖面黄土粒度特征的主导组分和主要沉积贡献组分都是EM2(众数粒径为7μm),可能指示高原冬季风对其影响较弱;粒度主导组分的不同也表现为两剖面对末次冰期以来区域环流变化情况记录效果的不同。(3)末次冰期以来高原黄土粒度端元占比,揭示了高原地区高空西风在冰阶波动幅度较大,而在间冰阶较为平稳的特征;并表现出高原冬季风在甘孜地区持续波动增强的趋势;以及显示了高原冬季风强度与北半球高纬地区及高原本身气候系统的相关性,两者在万年尺度和千年尺度有较好的对应关系;但不同区域黄土记录的环流变化特征也有所不同。(4)高原东部黄土粒度与沉积区环流特征、下垫面条件等密切相关,不同地区黄土粒度的主导组分不同,主要记录的环流变化信息也不同,所以对高原东部地区进行沉积研究时,需要结合当地环境综合考虑。
【学位单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：P642.131
【部分图文】：

平均风,场图,亚洲,王建民

图1-1 1960-2010年亚洲冬季近地面(a)和500hPa(b)平均风场图高原东部黄土中存在多条古土壤条带，表明区域气候经历了多次波动，多种气候代用指标的研究也表明该区域晚更新世以来曾经历多次冬夏季风强弱交替和气候冷干-暖湿的波动（蒋复初等，1997；王建民和潘保田，1997；潘保田和

示意图,沉积动力,粉尘,模式

学位论文青藏高原东部黄土粒度端元分析及其指示意义5态影响，也与粉尘搬运距离有关。如图1-2，不同粒级组分颗粒的搬运距离不同，几个微米的粘粒一旦被风启动就很容易上升到高空并可被带到下风向的任一距离，在空间上其粒度分布变化与搬运距离关系不大；20-63μm的粉砂颗粒组分则与风速的线性相关较好，在普通的风暴中可上升到几百米之内，搬运方式为近地面短距离悬移，但在空气中悬浮时间较短，风速减小便会因重力作用沉降，并依照粒径大小按搬运距离被分选，其一次搬运距离在1000千米以内；大于63μm的砂级颗粒组分则以跃移方式搬运，每次只能上升到几厘米到几米的高度并在水平方向上移动同量级的距离其中，70μm是颗粒悬浮载荷的粒径上限(Pye, 1987；Tsoar& Pye, 1987)。粉尘在水平风力搬运的过程中

采样点,海拔,黄土粒度,高原

学位论文青藏高原东部黄土粒度端元分析及其指示意义17图2-1 研究区和采样点图2.2 野外工作和实验分析1、野外工作研究高原东部黄土粒度在空间分布上的特征，可为理解当地黄土物源、搬运动力提供有用信息。如图 2-1，本文在包括黄土覆盖的河流阶地、山间盆地、草原覆盖的山坡和高原面的高原东部广大区域 84 个采样点上，采集了现代表土和马兰黄土共 164 块样品；根据地理位置和地形地貌差异将青藏高原东部研究区分为六个次一级区域进行对比研究，分别是：（1）海拔 4000m 以上相对平坦的青南高原东部，主要采样点在玛多县境内（MD）；（2）海拔在 3500-4500m 的果洛州东部地区（GL）（3）地形相对平缓，海拔在 3500m 左右的甘南高原和若尔盖盆地（REG）；（4）位于横断山区西北缘，海拔在 3200-4100m 的昌都地区（CD）；（5）甘孜县附近的雅砻江河谷地区（YLJ）

【参考文献】