俄罗斯亚速海地区与中国帕米尔地区MIS5以来黄土磁性特征及环境演变研究

发布时间：2020-07-11 05:14

【摘要】：欧亚大陆黄土分布范围广,厚度大,蕴含着丰富的环境演变信息。俄罗斯亚速海地区与中国帕米尔地区黄土是欧州与中国黄土沉积的过渡带,有其独特的区域环境特征,对其黄土记录的古环境变化信息的研究有助于我们深入了解不同气候系统对全球变化的响应。近几十年来,黄土的磁化率作为环境变化的指示指标被广泛应用,但目前磁化率与气候变化的应对模式存在差异,需要进行更广范围的对比研究。本研究选取了受中纬度西风带控制的俄罗斯亚速海北岸典型的Beglitsa黄土剖面与中国帕米尔地区奥依塔克(AYTK)黄土剖面为研究对象,借助于环境磁学各项指标进行了系统的磁学性质研究,并结合色度(a*、b*、L*)、粒度、碳酸盐(CaCO3%)、总有机碳(TOC%)以及X射线衍射(XRD)等手段,以期来探讨这两个地区黄土沉积物环境磁学的应用机制及其影响因素,并探讨其MIS5以来古气候的变化过程,为预测未来气候变化趋势提供参考。同时与中国黄土高原地区典型黄土剖面的气候代用指标进行对比,分析其空间差异性,并将这两个地区MIS5以来的气候变化与其它地质记录及区域进行对比。尝试采用磁学参数重建俄罗斯亚速海地区MIS5以来的古降雨量。本研究的主要结论包括以下几个方面:1.俄罗斯亚速海地区Beglitsa与中国帕米尔地区AYTK黄土沉积物的磁性特征均主要受亚铁磁性矿物磁铁矿控制,同时受到不完整反铁磁性矿物的影响;磁性矿物颗粒均主要以PSD-MD为主,但Beglitsa黄土成壤作用形成的SP磁性颗粒对磁化率有一定贡献。与黄土高原地区典型黄土剖面对比发现,χ的平均值表现为BeglitsaAYTK靖远洛川,空间上表现为西部东部中部,可能是磁性矿物含量和粒径的变化以及源区物质的不同和气候条件的差异所影响。总体上来看,磁性强的样品,亚铁磁性矿物贡献较大。2.俄罗斯亚速海地区Beglitsa黄土样品的颜色总体上偏暗,L*值较低,红度a*偏小,L*能够指示该区降水量含量的变化特征,可以作为半定量或者定量地描述该区环境变化的代用指标;中国帕米尔地区AYTK黄土样品颜色总体上偏亮,L*值较高。与黄土高原靖远剖面对比发现,受西风带控制的Beglitsa剖面与AYTK剖面黄土样品的色度归一化分布较为相似,而受季风影响的靖远剖面表现的有所不同。3.俄罗斯亚速海地区Beglitsa与中国帕米尔地区AYTK黄土颗粒均主要以粗粉砂(10~50um)为主,但Beglitsa黄土剖面砂粒(50um)含量较低,AYTK黄土的砂粒(50um)含量高达15.68%;两个地区黄土样品的粒径频率分布均呈单峰分布。与黄土高原典型剖面对比发现,洛川剖面砂粒含量最低,但粘粒(5um)含量最高,成壤作用最强。AYTK和靖远黄土样品粒度有着相似的分布特征,与Beglitsa黄土样品存在一定差异,可能是源区物质的不同所致。Beglitsa与AYTK黄土样品的磁化率(χ)、饱和等温剩磁(SIRM)、软剩磁(SOFT)与粗粉砂含量均呈正相关,说明在粗粉砂中主要富集黄土的磁性矿物。4.俄罗斯亚速海地区Beglitsa黄土CaCO3的淋溶或迁移造就了磁性矿物的富集,对磁性特征产生不同程度的影响;中国帕米尔地区AYTK黄土的CaCO3含量较高,且较为稳定,高含量的CaCO3可能对黄土磁性矿物含量产生稀释作用,使得黄土磁性相对减弱。Beglitsa黄土的TOC可以指示磁化率增强与“生物成磁作用”有关。XRD分析显示Beglitsa黄土化学风化较为强烈;AYTK黄土的化学风化程度不高,可能处于化学风化的早期阶段。可能是由于该地区降水量相对较少,水热组合相对较差。5.俄罗斯亚速海地区Beglitsa黄土成壤作用较强,磁化率与成壤作用呈正相关,与中国黄土高原地区有着相似的气候变化过程;其χ、SIRM以及SOFT磁学参数能够较好的反映该区环境演变过程。中国帕米尔地区AYTK黄土的磁化率与成壤作用关系较为复杂,MIS5以来气候整体较为干冷,黄土-古土壤分层不明显,主要归因于局地气候、地形的作用,晚更新世以来中亚地区干旱化加强可能对该区黄土成壤作用造成一定影响,塔吉克斯坦到塔里木盆地西风减弱导致降水量减少可能对中亚大部分黄土沉积的磁性特征的古环境解释起着至关重要的作用;将矿物风化分析和HIRM、SIRM/χ等磁学参数相结合能够明确指示中国帕米尔地区AYTK黄土风化成土作用强弱及其蕴含的古环境信息。与其它地质及区域记录对比,发现它们在间冰期-冰期旋回具有相似性,但也体现了区域独特性;俄罗斯亚速海地区的气候演变过程与东欧其它区域具有一致性,且MIS5以来气候不稳定,存在冷暖的变化特征,其中MIS5c最为暖湿,成壤作用最强,这与黄土高原其它区域有着明显不同。采用χfd/HIRM重建了俄罗斯亚速海地区MIS5以来的古降雨量,末次间冰期S1的降雨量变化在254.3~676.6±70mm范围内,其中S1SS2(MIS5c)的降雨量与现阶段降雨量较为接近。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P532;P318.44
【图文】：

磁化率（χ）大小主要受亚铁磁性矿物浓度影响，但在一定成和颗粒粒径大小以及形状等的影响，超顺磁（SP，＜0.03定，但磁化强度很大；磁化率（χ）与饱和等温剩磁（SIRM化呈双峰分布（图 1-1）(MAHER,1988)；通过磁晶粒的比质来源和转化环境。

物区系的材料进行研究（图 1-2），利用小型哺乳动物的物种组合古地磁的数据，表明俄罗斯亚速海黄土形成于早更新世时期va (2007) 又在俄罗斯南部亚速海东岸的黄土中发现了小型哺乳动物化石的不同组合明确划分出了各个时期，晚上新世，早，晚更新世；此外，还辨别出了早中更新世的转折的古生物

2.1 区域概况本研究选取中纬度受西风带控制的俄罗斯亚速海地区Beglitsa黄土剖面与中国帕米尔地区奥依塔克（AYTK）黄土剖面，其具体采样点位置分布如下图 2-1所示。

本文编号：2750005