大连花红沟黄土粒度特征指示的粉尘堆积过程及物源研究

来源 :辽宁师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangbenny918
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沉积物的粒度特征和端元分析模型在追踪物源、探讨沉积动力特征以及重建古气候环境等方面具有重要的指示意义,石英颗粒表面微结构特征则在推断沉积环境成因中扮演了重要的角色。过去的研究认为辽宁滨海黄土主要由双物源组成,分别为渤海的陆架砂质沉积和西北内陆的粉尘颗粒。然而,关于辽南黄土物质来源是否一致以及在其堆积过程中详细的沉积动力特征和搬运机制尚未进行深入研究。花红沟黄土毗邻黄海,又靠近马栏河流域,特殊的地理位置赋予其重要的研究意义。因此,本文以花红沟黄土为研究对象,首先,采用光释光(OSL)测年方法厘定剖面沉积年代,推断其堆积时的古气候环境;其次,利用粒度分析,研究花红沟黄土的粒度组成、粒度参数和粒度分维值特征、并与辽宁滨海黄土进行对比,分析其物质来源和辽宁滨海黄土之间存在的差异;根据端元分析模型筛选出的不同端元组分,恢复花红沟黄土的沉积动力特征和源-汇过程;最后,通过扫描电镜(SEM),分析石英颗粒表面特征所指示的沉积环境和搬运动力特征。对花红沟黄土进行OSL测年、粒度和扫描电镜分析得出以下结论:(1)剖面测年结果显示:释光样品的年代极为接近均在124ka左右,属晚更新世初期,末次间冰期内MIS5e向MIS5d过渡期间一次突然的快速降温事件。该时期的环境特征表现为夏季风减弱,冬季风逐渐增强的趋势。因此,沉积环境以干冷的气候条件为主,物理风化作用较强且沉积速率快。同时,因降水稀少,成壤作用微弱,有利于堆积颗粒较粗的黄土沉积。(2)从粒度组成上看,花红沟黄土与辽宁滨海黄土存在明显的差异。花红沟黄土粉砂含量最高,其中以粗粉砂为主。但滨海黄土则由粗粉砂和细砂组成,粒度组成较粗。剖面粒度频率分布曲线呈双峰的分布结构,物源复杂,分选性较差,但是主峰明显,主要集中在粗粉砂(4-6Φ),说明物源较为集中,以近源沉积为主,同时在0-2Φ的次峰之间存在少量的远源细颗粒沉积。粒度参数特征表明黄土沉积物属于典型的风成沉积特征,平均粒径和中值粒径较大,粒度较粗,因此需要较强的沉积动力才能进行搬运、堆积。利用幂指数法计算出的剖面粒度分维值为2.22。与滨海黄土、河床质沉积和海底沉积进行对比发现,花红沟黄土粒度分维值明显小于大连七顶山黄土和海底沉积物,但与河床质沉积极为接近。由此可见,花红沟黄土相比于滨海黄土主要来源于渤海的陆架砂质沉积具有一定的差异。剖面的近源沉积可能来源于附近的马栏河支流流域。受干冷的气候条件影响,河床裸露,在强盛的近地表风力作用下对河床底质的砂质沉积进行搬运,而远源沉积则与滨海黄土相似,来源于由西北内陆的细颗粒粉尘物质。(3)利用SEM观察石英颗粒的表面微形态特征发现:石英砂颗粒磨圆度较差,次棱角状颗粒最多,其次为次圆状颗粒,石英颗粒表面起伏以中突起为主,这些特征均暗示剖面石英砂颗粒搬运距离较近。另外,石英颗粒的机械成因特征广泛发育,颗粒表面不但具有碟形坑、新月型撞击坑、麻点/面等典型风成环境特征,还兼具水成环境特征的标志如V型坑、水下磨光面、贝壳状断口等,两种特征呈相互叠加并伴生出现的特点。同时,石英砂颗粒表面的化学和机械化学作用特征也较明显,受化学溶蚀和淀积作用使得颗粒表面而变得粗糙且凹凸不平,有的甚至被硅质薄膜完全覆盖整个颗粒表面,表明石英砂颗粒在曾在湿热的气候环境下,受强烈的水下高能环境和化学作用影响显著。(4)参数化端元分析模型提取出三个不同敏感粒级的端元组分,重建了花红沟黄土的粉尘堆积过程及不同搬运动力特征。EM1(10.75μm)属于极细粉砂组分,是高空西风环流作用下远距离搬运的悬浮组分。EM2(30.07μm)是细粉砂组分,是在低空季风吹扬下以近距离悬移搬运为主。EM3(52.63μm)属于粗粉砂组分,是河流沉积物组成黄土的典型粒径。端元频率分布曲线是三个端元中最高且最窄的,且分选系数最小,说明该端元物源来源较为集中,一般需要较强的搬运动力才能进行输送并且搬运距离较近。为尘暴条件下近距离搬运的粗颗粒物质,搬运方式为近地表悬移或跃移。
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