中国长江流域第四纪红土年代学研究及末次间冰期以来古气候演变

发布时间：2020-04-05 00:06

【摘要】：全球气候变化与区域响应研究是当今科学界广为关注的研究课题。中国南方第四纪红土是特定气候条件下的产物，且形成时间跨度大，蕴含着丰富的古气候信息，是研究中国南方古气候、古环境变化的重要信息载体。本文通过大规模面上调查，选择长江中下游地区为研究区域，以长江沿岸宣城、郎溪、九江等地的第四纪红土剖面为重点研究剖面，通过研究土壤粒度和元素地球化学特征，揭示了研究区域第四纪红土的成因及物源；并采用光释光（OSL）测年技术，研究了典型第四纪红土上部黄棕色土—红土二元结构土壤剖面的年代学特征与古气候演变意义；还对第四纪红土剖面L*-a*-b*颜色特征进行深入研究，探讨红度（a*）作为古气候指标的可行性；并对长江流域第四纪晚期由于古气候演变造成成土母质多元性，对现代土壤发生、分类和分布的影响进行了分析和研究。主要获得如下结果： （1）第四纪红土剖面（P-GD、P-JJ、P-LX1和P-XZ1），从顶部的黄棕色土，至均质红土和网纹红土，无明显沉积间断。全剖面粒度细小而均匀，不含2mm的砾石，，砂粒（63μm）含量低，粗粉砂（10-63μm）富集明显，细粉砂（2-10μm）和粘粒（2μm）含量高。研究剖面各层次粒度组成特征和粒度频率分布曲线，均与下蜀黄土和北方黄土相似；常量元素组成特征，也与下蜀黄土和北方黄土相近；剖面各层次，微量元素分配曲线基本重合，与下蜀黄土和北方黄土也十分相似。这些结果均表明，研究剖面各层（黄棕色土、均质红土和网纹红土）物源相似，均具有类似下蜀黄土的风积成因特性。 （2）选择典型黄棕色土—红土二元结构土壤剖面，采用光释光（OSL）测年技术，进行年代学研究。结果表明，黄棕色土底部年龄小于60ka B. P.，主体形成于末次冰期；网纹红土年龄约为80 134ka B.P.，形成于末次间冰期；而均质红土的年龄约为60-80ka B. P.，处于末次间冰期向末次冰期过渡时期。 （3）中国南方第四纪红土剖面（P-LX1、P-JJ、P-XN和P-YW）的红度（a*），随剖面深度增加而逐渐增大，但在网纹层出现了较大的波动。全剖面a*与粘粒（2μm）和游离铁（Fed）含量、铁的游离度（Fed/Fet），及其它风化指标呈极显著正相关性（ρ0.01）。在空间分布上，中国红土的a*随纬度的降低而升高，与年平均降水量和年平均气温呈显著正相关关系。这说明中国南方红土的a*，可指示地表水热条件，有气候指示意义。红土a*反映了赤铁矿的含量。由于红土赤铁矿含量与风化成土作用强度密切相关，a*可作为气候指标。第四纪红土网纹层，赤铁矿受强烈水分活动影响而溶蚀，铁质流失，土层发白，使得a*偏低。因此，a*并不总是能指示风化强度。但由于赤铁矿比磁赤铁矿更稳定，红土a*是比磁化率更好的古气候指标。 （4）长江流域第四纪红土剖面（P-GD、P-JJ、P-LX1和P-XZ1），物质均匀而连续，但风化强度有随深度增加而增强的趋势。尤其是从剖面下部的埋藏红土→黄棕色土，清晰地记录了一次重大的古气候转型事件：其时，气候由湿热变为干冷，导致红土发育终止，代之以广泛的风尘沉积。结合OSL年代学和土壤发生学研究成果，可解析古气候事件：研究剖面的黄棕色土层，形成于末次冰期，对应于深海氧同位素曲线的MIS2阶段；均质红土，形成于末次间冰期至末次冰期的过渡时期，对应于MIS3阶段；网纹红土形成于末次间冰期，对应于MIS5阶段。但由于网纹红土强度风化，无法进一步区分其中的亚气候事件。 （5）在长江流域，末次古气候轮回，对现代土壤发生和分类有重要影响。比如，宣城市一小山坡分布的序列土壤剖面：P-YL1、P-YL2和P-YL3。P-YL1发育于末次冰期黄棕色土；P-YL2发育于均质红土；P-YL3发育于末次间冰期网纹红土。按照中国传统土壤分类，这三个剖面应为典型地带性土壤：黄棕壤、黄红壤和红壤；按中国系统分类，分别为酸性淋溶土、湿润淋溶土和富铁土。末次古气候轮回，造成成土母质的多元性，使得不同地带性土壤出现在同一个小区域,有的与现代气候条件不适应。说明土壤的发生和分布，除了受现代气候的控制，还深受古气候演变的影响，尤其是在中亚热带气候变化敏感地区。
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1989; 杨学震等, 2005）。随着全球变化研究不断深入，土壤对气候变化记录研究受到重视，越来越多的学者对其进行了大量古环境方面的研究（龚子同, 1989; 席承藩, 1990; 胡雪峰和龚子同, 1998; Hu et al., 2010; Hu et al., manucript），“全球土壤变化”成为一些国际性组织今后长期研究的国际性课题。第四纪红土位于我国热带亚热带地区，完整的剖面沉积序列分为四个部分，自上而下依次为：黄棕色土层、均质红土层、网纹红土层和砂砾石层。第四纪红土位于我国的热带亚热带地区，由于纬度效应，红土是水热条件充沛、生物作用活跃地质时期的产物，必然蕴涵了形成过程中环境变迁的丰富信息，记录了我国热带亚热带地区古环境演化的重要信息。

.5.1 红土、红色风化壳与地带性分布红色风化壳具有垂直分带和水平分带，垂直分带表现为红色风化壳剖面上直分层，这些层次同时形成，只是风化程度从上到下逐渐减弱；水平分带是色风化壳的水平地带性，同一红土期，从南部的热带地区向北至暖温带地区次发育砖红色风化壳、红壤红色风化壳和砖红土风化壳（图 1-2），它们是同土期在不同气候带发育的不同类型的红色风化壳。第四纪以来，中更新世是红色风化壳发育最盛期，砖红土风化壳也只发育于海南和两广南部；红壤土壳可分布到秦岭以南，向东至大别山地区，这里许多剖面都可以看到网纹红土岭-大别山以北，只发育了红化土风化壳。南方红色风化壳的水平分带与黄土土壤序列是同一风化过程在不同气候带的具体表现，通过确定红色风化壳的分带的变化过程，可以恢复气候变化在不同地域的环境特征，这正是南方红全球变化领域的研究价值之所在。
【学位授予单位】：上海大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：P532;S155.25

【引证文献】

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1 王昊;安徽宣城网纹红土理化特性及其古环境意义[D];华东师范大学;2015年

本文编号：2614246