黄土粒度分布中的超细粒组分及其成因(3)

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。

　930第　　四　　纪　　研　　究

a2

b2006年

c2

ab2

a2x

a2-1

e

-

+(1-c1-c2)

ab3

a3x

a3-1

e

-

a3b　(3)

单且常用的方法中,拟合目标是各粒级拟合值与实测值的残差平方和最小即可计算出各参数。

　　公式(3)中a1和b1分别为总体分布函数中第1个WEIBULL函数的形状和位置参数,a2和b2分别为总体分布函数中第2个WEIBULL函数的形状和位置参数,a3和b3分别为总体分布函数中第3个WEIBULL函数的形状和位置参数,c1和c2分别为前

2　粒度分布中的超细粒组分

根据统计学原理,粉尘的总体粒度分布可视为影响其粒度组成的所有地质作用对全样粒度的综合粒度结果,这些地质作用包括搬运、沉积及后生作用,从随机过程的角度来看,是多个随机过程的产物,粒度分布即是多个随机过程产生的粉尘物质的累积,结果分布即是代表相同性质的随机过程的单体分布的叠加。根据分布的数学特征,总体分布中不同的分布单体指示着形成这一分布的不同过程或作用的存在。具体到粒度分布中,有多少个分布单体,就有多少个地质过程或因子影响了粉尘物质的粒度。

对组成粉尘物质主要部分的粒度分布研究

[4,5]

两个WEIBULL函数在总体分布函数密度中的百分比。由此可见,用3个两参数WEIBULL分布函数对黄土粒度分布曲线进行拟合时,有8个待定参数。以各粒级的粒径作为自变量,以该粒级的百分含量为分布密度函数值,并以最小残差平方和为拟合目标,可计算出这8个参数。我们用两个两参数

WEIBULL和函数对大量的黄土样品的粒度分布进

行了拟合,以最小残差平方和最小为目标,都可得到较高的拟合度的分布函数。而用其他分布函数如正态分布、F分布、X分布等来拟合的话,拟合度明显降低

[4,5]

2

发现,中国风尘沉积的粒度分布由分布峰度较高、分选较好的粗粒组分和分布峰度较低、低分选的细粒组分叠加组成;前者代表了近距离低空搬运的粉尘物质,它的粒度指示了近地面气流的强度,它在全样中的含量可能反映了季风粉尘的沉积通量。细粒组分可能主要为常态存在的、由高空气流搬运的远源粉尘,代表了黄土高原大气粉尘的本底,它的粒度特征与北太平洋西风带粉尘基本一致,可能指示了主要由西风带控制的高空气流的强度。

由于所采用的粒度仪分辨率的限制,不能检测

。以拟合函数与实际粒度数据的残差最小

和拟合度最大为条件,便可计算出某个给定样品粒度分布的两个分量的WEIBULL分布函数的6个参数和3个分量在样品中的相对含量比例系数。这3个函数可作为样品中3个粒度分量各自的分布函数。另外需要说明的是,如果只用1个或两个WEIBULL函数来拟合的话,拟合度明显降低,这也

同样证实了黄土粒度中超细粒组分的存在。拟合的思想是以设计的拟合目标计算函数的参数。在最简

图2　黄土中的3个粒度组分及拟合实验结果

(a)考虑超细粒组分的三组分拟合结果　(b)不考虑超细粒组分的两组分拟合结果

Fig.2　Threegrainsizecomponentsinloessandgrain2sizedistributionfittingexperiments