黄土粒度分布中的超细粒组分及其成因

多个剖面的粒度测量表明 ,黄土高原的黄土和古土壤中普遍存在超细粒组分 ,其平均粒径大致 014 μm,在全样中的含量大致 5%～6%。超细粒组分的含量在黄土中低 ,在古土壤中高;并且同一地层自西北至东南增加 ,这些特征都显示超细粒组分的形成与成壤作用强度相关。一般情况下超细粒组分的粒度在黄土中粗 ,在古土壤中细。

第26卷　第6期2006年11月

第　四　纪　研　究QUATERNARY　SCIENCES

Vol.26,No.6November,2006

文章编号　　1001-7410(2006)06-928-09

黄土粒度分布中的超细粒组分及其成因

孙　东　怀

(兰州大学资源环境学院西部环境教育部重点实验室,兰州　730000)

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μm,在摘要　　多个剖面的粒度测量表明,黄土高原的黄土和古土壤中普遍存在超细粒组分,其平均粒径大致014全样中的含量大致5%～6%。超细粒组分的含量在黄土中低,在古土壤中高;并且同一地层自西北至东南增加,这些特征都显示超细粒组分的形成与成壤作用强度相关。一般情况下超细粒组分的粒度在黄土中粗,在古土壤中细。黄土高原各季节的现代天然粉尘中同样存在超细粒组分,然而干旱区成壤作用较少的天然降尘中基本不存在超细粒组分。以上特征说明,黄土中的超细粒组分的形成与成壤作用有关,成壤作用中次生矿物的粒度和含量特征也支持这一解释。

主题词　　黄土　粒度　成壤作用

中图分类号　　P941.74　　　　文献标识码　　A

　　虽然广义的黄土可简单地定义为由风作为动力搬运并沉积的粉尘物质,但众所周知,绝大多数黄土都受到了沉积后成壤作用的改造,极端的情况即是发育成熟的古土壤。正由于成壤作用,使得不少黄土和古土壤的理化参数发生了实质性的变化,并且其变化的程度与成壤作用的强度相关。在这种情况下,这些理化参数便可作为成壤程度的代用指标。比较典型的如磁化率、特征元素和同位素丰度等。从物质组成的角度来看,成壤作用中黄土的变化是全面而深刻的,主要的变化可能是成分和结构构造的变化。前者包括了矿物成分和化学成分的变化,矿物成分的变化主要是成壤作用中新生矿物的形成和某些不稳定矿物的减少甚至完全分解;结构构造变化的结果可能主要是程度不同的土壤结构形成。显然,成分和结构构造变化中都伴随着粒度的变化。黄土在成壤作用中粒度的变化已是研究者共识的事实,然而,由于研究方法的限制,人们对成壤作用中粒度影响的程度了解得较少,在数量上更没有有效的估计方法。我们通过大量的黄土和古土壤的粒度分布研究,发现了黄土和古土壤的粒度分布中超细粒组分的存在,并通过几个典型序列,给出了超细粒组分在时间和空间的变化特征,并将它与成壤作用相联系。

1　研究方法

111　样品

本研究样品主要来自黄土高原中部和北部的几

个剖面(图1),其中中部的西峰剖面和北塬头剖面较有代表性,马家塬剖面和薛塬剖面对黄土高原北部具有代表性。除了薛塬剖面外,其他剖面都有两个冰期旋回的序列。剖面中样品间距为10cm或20cm,这对于研究冰期旋回以来的主要事件已能满足要求。本文所涉及到的现代粉尘分别来自黄土高原和干旱区的苏干湖。112　前处理

样品前处理过程的不同将明显地影响着粒度测量的结果

[1]

。对中国黄土来说,主要是除去有机质

和碳酸盐等胶结物质。我们采用了较彻底的前处理方法,以除去与成壤作用有关的有机质、碳酸盐和粘土矿物等。这一方法被广泛用于现代海相及陆相水

[2]

成及风成沉积物粒度分析中。步骤如下:1)取粉沫样品约115g,放入300ml的烧杯中,加10ml10%的双氧水(H2O2),摇匀并加热煮沸至反应平静,这一步的主要目的是除去原样品中的有机质;

　　第一作者简介:孙东怀　男　44岁　教授　第四纪地质专业　E2mail:dhsun@

　3兰州大学引进人才专项经费“中国内陆干旱化历史的代表性剖面研究”项目(批准号:581406)资助　　2006-09-15收稿,2006-09-26收修改稿