黄土高分辨率元素地球化学研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 梁莲姬 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2013-05 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 孙有斌 |
| 关键词 | 黄土高原 东亚季风 古浪黄土 元素地球化学 轨道-千年尺度 |
| 学位专业 | 第四纪地质 |
| 中文摘要 | 随着过去全球变化研究的深入开展，高分辨率的元素地球化学研究在海洋 和湖泊沉积物中取得了重要进展，尤其是应用新型的XRF 岩芯扫描方法 （Scanning XRF）可以更有效、更精确地反映气候快速变化。中国黄土记录了 2.6Ma 以来亚洲内陆气候的干湿变化过程和东亚季风演变历史，在重建构造-千 年时间尺度季风变化特征发挥了不可替代的作用，其元素组成及比值包含着黄土 堆积-成土过程中的重要古气候变化信息。本研究选择位于黄土高原西北部的古 浪剖面，同时采集粉末和U-channel 样品开展了系统的元素地球化学分析，探讨 高分辨率地球化学方法在黄土研究里的适用性并确定Scanning XRF 方法可测准 的元素。通过开展系统的黄土地球化学分析，寻找能够反应风力风选相关的冬季 风指标和风化成壤相关的夏季风指标，进而将高分辨率的元素地球化学记录同多 个古气候地质记录对比研究，探讨黄土地球化学记录在轨道和亚轨道时间尺度上 的变化特征。获得的初步认识如下： 1．中国黄土能够开展高分辨率元素地球化学工作。黄土加工块和从钻孔和 探井中采集的U-channel 样品Scanning XRF 元素测量结果表明，Al，Si，K，Ca， Ti，Fe，Zn，Rb，Sr 和Zr 十个元素可在Scanning XRF 谱图中清晰检测出。黄 土加工块样品的裂隙，断裂，松动和含水量的条件实验结果指示，Scanning XRF 的Si，K，Ca，Ti 和Fe 五个元素受到样品质量影响相对较小，而Al，Zn，Rb， Sr，Zr 元素受到样品质量影响较大。通过对比传统XRF 测量获得的元素含量和 Scanning XRF 的信号强度，发现黄土加工块样品中Al，Si，K，Ca，Ti，Fe，Rb， Sr 和Zr 九个元素具有高相关性，钻孔样品中Si，K，Ca，Ti，Fe，Sr 和Zr 七个 元素具有很好的对比性，探井样品中Si，Ca，Fe，Sr 和Zr 五个元素相关性较高， 说明黄土U-channel 样的质量对高分辨率元素测量结果有很大影响。 2．选择3 个典型的黄土样品（S0，L1 和L1SS1），分为五个粒级（﹤4μm， 4-8μm，8-16μm，16-32μm 和32-63μm）测量不同粒径元素含量。结果表明：Al， Fe，Mg，K，Mn，Zn，Rb，Cr 和V 元素含量随着粒级的增大而逐渐减少，Si和Na 元素含量随着粒级的增大而逐渐增大，Ti，Zr，P，Ba，Ca 和Sr 含量与粒 度变化没有明显对应关系。结合常量和微量元素含量在不同样品中的活动特征和 剖面中的变化表明，富集在偏细颗粒的稳定元素有Al，Fe，K，Ti，Rb，Zn，V 和Cr（A 组元素），富集在粗颗粒中富集的稳定元素有Si 和Zr 和Na（B 组元素）， 和风化成壤过程中活动的元素有Mg，Mn，P，Ca 和Sr（C 组元素）。A 组和B 组元素比值可指示与风力分选相关的粒度变化，但各指标的灵敏度将随着空间变 化存在异同。C 组和B 组或A 元素比值，不同程度地反应风化成壤相关的元素 淋溶或富集变化，这些元素比值在黄土-古土壤序列中的变化存在差别。考虑到 黄土地球化学指标在Scanning XRF 的应用性，Ti/Si 和Ca/Si 比值可分别视为与 粒度分选和风化成壤密切相关的东亚冬、夏季风的代用指标。 3．高分辨率的元素地球化学结果清晰地记录最后两个冰期旋回轨道-千年尺度的 季风变化特征。26 万年以来黄土高分辨率地球化学记录的频谱结果表示，黄土 Ti/Si 记录主要包含100kyr，41kyr 和23kyr 的地球轨道特征周期，并以100kyr 周期为主要周期成分，而Ca/Si 记录包含100kyr，41kyr，23kyr，19kyr 和13kyr 多周期成分。东亚冬季风和夏季风所反应的周期特征不同，暗示了其驱动机制上 存在异同。尽管北半球冰量和高纬太阳辐射能量变化都对冬季风和夏季风有影 响，频谱分析结果表明冬季风可能更多受到全球冰量变化的影响，而夏季风则更 多与太阳辐射变化相关。13 万年以来古浪黄土，格陵兰冰芯和董哥/葫芦/三宝洞 石笋记录的对比表明，古浪黄土的元素比值清晰地记录千年尺度的冷暖气候事件 (DO 旋回)。值得注意的是，千年尺度气候波动在冰期和间冰期时段的周期和振 幅有明显区别，表现为Ti/Si 指标反映在间冰期气候波动振幅和频率小于冰期， 而Ca/Si 指标显示冰期振幅明显小于间冰期，造成这些差异的机理仍不清楚。 |
| 学科主题 | 地质学 ; 地球化学 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2014-01-28 |
| 源URL | [http://ir.ieecas.cn/handle/361006/2603]  |
| 专题 | 地球环境研究所_博士研究生论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 梁莲姬. 黄土高分辨率元素地球化学研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2013. |
入库方式： OAI收割
来源：地球环境研究所
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