地化学元素揭示的中晚全新世以来玛曲高原的成壤环境演变

摘要

黄土-古土壤-风成砂序列是第四纪以来地表特定气候条件和沉积环境相互作用的产物，而土壤发生的实质是各种元素的迁移和组合，因此，黄土-古土壤-古风成砂序列中化学元素含量特征及其古气候指标的变化可以直接指示成壤环境的变化。本文从元素地球化学和土壤典型性性质的角度来揭示玛曲高原中晚全新世以来的成壤环境演变。本研究选取了玛曲高原一个典型的中晚全新世风成沉积OL剖面，进行了元素含量、有机质、pH值、可溶性盐分等指标的室内测定分析，探讨了各指标在剖面中的分布特征和变化规律及对成壤环境的指示作用。
　　主要实验结果为：CaO、Na2O、SiO2为剖面主要迁移元素，其迁移能力顺序是：Ca＞Na＞Si；MgO、K2O、Fe2O3则在古土壤OL3中相对富集。微量元素Ga、As、Nb、Cu、Pb、Y、Ni、Nd、Zn、V、Ce、Cl、Ba、Cr、Rb、Zr、Mn等微量元素含量均表现为古土壤层高于黄土层，能很好地指示生物风化成壤作用和淋溶作用；古气候指标可以很好地反映成壤环境的冷暖干湿程度，硅铝比、钠钾比、退碱系数、Cu/Mn、Sr/Cu、Sr/Ba在黄土层中的比值高于古土壤层，而古土壤层中化学风化指标CIA、残积系数、Rb/Sr高于黄土层和古风成砂层；从A-CN-K三角图风化趋势可看出玛曲高原处于脱Ca和Na的初级风化阶段，沉积环境较冷干，指示了玛曲高原高寒的气候特征；OL剖面古土壤层中较高的有机质含量指示了古土壤层发育时期气候温湿，成壤作用强，黄土层和古风成砂层反之；pH值和可溶性盐分含量指示了OL剖面古土壤发育时期降水较黄土层和古风成砂层丰富。
　　通过对OL剖面地化学元素和土壤典型性性质的分析讨论，并辅以14C定年技术，揭示了玛曲高原近4.6 ka以来，在受西风环流、南亚季风和高原季风的控制下，气候发生了冷干-凉润-温湿-凉干的冷暖旋回，结合气候特征将玛曲高原中晚全新世以来的成壤环境划分为4个阶段：4.6 ka B.P.以前的气候冷干、风沙活动强烈期，4.6～4.3 ka B.P.的气候凉润、风沙活动较弱期，4.3～0.3 ka B.P.的气候温湿、固结成壤期和0.3 ka B.P.至今的气候凉干、风沙活动增强期。
　　通过对比发现，OL剖面记录的成壤环境和风沙活动与青藏高原的湖泊沉积物、青海湖QDST剖面、若尔盖孢粉、湖泊水位变化记录的环境信息大体吻合，较完整地揭示了近4.6 ka以来玛曲高原的成壤环境演变。同时与格陵兰冰芯、中国历史气候冷事件进一步对比，说明了中晚全新世以来玛曲高原的成壤环境演变与全球气候变化具有明显的同步性且对全球气候变化响应灵敏。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 引言

1.1 论文选题的科学依据

1.2 研究意义

1.3 全新世黄土-古土壤-风成砂地化学研究进展

1.4 代用指标的环境意义

2 研究区概况

2.1 地理位置

2.2 自然概况

3 技术路线及研究方法

3.1 技术路线

3.2 研究方法

4 玛曲高原成壤环境的沉积记录及演变证据

4.1 玛曲高原成壤环境的沉积记录

4.2 中晚全新世以来玛曲高原成壤环境形成演变的证据

4.3 小结

5 玛曲高原成壤环境演变重建

5.1 近4.6 ka以来玛曲高原成壤环境演变过程

5.2 和近4.6 ka以来周边地区成壤环境对比

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 主要创新点

6.3 讨论与展望

参考文献

附录

致谢