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长江三角洲晚更新世地层中的硬质粘土层作为沿海和陆架区最具古环境研究潜力的层段,富含着丰富、多样且互相叠加的古环境信息,对其研究有助于探索该区域气候冷暖变化与海平面升降的相互作用机制,从而揭示在全球变化的背景下,位于中国东部地区的晚第四纪沉积地层在沉积环境演化方面所作出的区域响应。前人对其时代、成因、物源做了大量研究,但在研究方法上,缺少对硬粘土光释光年代的测定,对硬粘土后期成土过程以及磁性特征的研究还不够深入,而且不同区域的硬粘土对气候变化的响应也存在差异。因此本文利用粒度、元素地球化学及环境磁学指标,对位于长江三角洲南翼的苏州市吴中区葑亭大道FD孔、上海市奉贤区拓林镇TL孔两钻孔硬粘土进行了理化特征的分析,结合光释光测年结果,探讨了长江三角洲南翼硬粘土层的成因、物源及其其古环境意义,主要取得以下几点认识:(1)FD、TL钻孔硬粘土样品均以粉砂颗粒为主(463μm),属于粘土质粉砂,>63μm的颗粒含量很少,以细颗粒为主。样品整体分选较差,粒度分布为正偏态,峰度值对应中等偏窄峰态。FD孔样品粒度频率分布曲线呈双峰分布,TL孔样品在TL-1及TL-2阶段以双峰型为主体,而TL-3阶段呈现了多峰分布的特征。(2)FD、TL孔硬粘土的化学组成均以SiO2、Al2O3、Fe2O3为主,绝大多数样品风化作用处于暖湿条件下的中等化学风化强度,对应早期去Na、Ca阶段,部分样品的风化作用处于炎热、潮湿的强烈化学风化强度,开始进入中期去K阶段。将两钻孔硬粘土样品与其他沉积物类型进行比较,经历的化学风化强度由强到弱为:宣城风成红土>FD孔上段>TL-2>TL-1≈TL-3>FD孔下段>镇江下蜀黄土≈陆源页岩>洛川黄土>洛川古土壤>>UCC。(3)FD孔上段沉积物中的亚铁磁性矿物的含量较高,含有较多的细颗粒磁性矿物,下段高矫顽力矿物的绝对含量较高;TL-1阶段沉积物中亚铁磁性矿物的含量较TL-2、TL-3阶段高,细粒的磁性矿物含量较另外两阶段高。FD孔代表性样品的磁性较弱,推测其矿物种类以不完整反铁磁性矿如针铁矿为主;TL孔硬粘土主要载磁矿物为磁铁矿,可能含有少量磁赤铁矿;同时在TL-1阶段存在少量不完整反铁磁性矿物。Day图表明两钻孔样品的磁性颗粒以较粗的准单畴为主。(4)硬粘土在粒度及元素组成、粒度参数及频率曲线分布特征方面与其他典型风尘沉积物具有较高的相似性,粒度C-M图及判别式也符合风成沉积物的特征,表明硬粘土为风成成因的堆积物,其搬运动力相对于黄土、古土较小,与下蜀黄土的搬运动力相似。(5)两钻孔样品的粒级-标准偏差曲线呈“双峰”甚至“多峰”分布,指示了多种物源的存在;1000年以来的风场数据显示研究区域冬季高空盛行西北风,近地面冬季、秋季盛行偏北风,春季、夏季盛行偏东风,为硬粘土多种物质来源提供了可能。据此推测硬粘土应该是多源物质混合堆积的结果,除了接受从西北内陆地区通过强烈冬季风以尘暴形式搬运而来的粉尘颗粒外,还接受来自东海陆架平原通过低空风力搬运而沉积的陆相沉积物颗粒。(6)TL孔硬粘土<4μm(粘粒)粒度组分含量以及Rb/Sr值与古里雅冰芯氧同位素和深海氧同位素曲线的变化具有较好的一致性,且粘粒组分指示得更加清晰,而磁化率指标却缺乏准确性,因此在利用硬粘土的磁化率指标反演古气候变化时需谨慎。(7)TL孔硬粘土的底界年龄为120 ka BP左右,与古地磁布莱克事件(108ka BP)相一致,因此可以认为该硬土层是本区域内晚更新世底界的标志层。该硬土层形成于晚更新世早期,对应深海氧同位素曲线冷阶段5d,各指标在该阶段变化明显,反映本区对5d冰阶时段的气候响应尤为敏感。本区在MIS 3晚期发生了一次较强的海侵,海水将硬土层淹没,硬粘土的堆积作用结束。硬粘土在海水的渗透和淋滤作用下发生了还原作用,由原来的Fe3+转变为Fe2+,土壤颜色由之前的黄棕色、黄褐色变为黄绿色及暗绿色。