【摘 要】
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加积型红土是中国南方地区典型的陆相沉积,是研究中低纬地区第四纪古环境记录的良好地质载体。其沉积剖面的结构存在两种类型:第一类自上而下为黄棕色土、网纹红土、砾石层和基岩;第二类自上而下则为均质红土、网纹红土、网纹砾石层和基岩,两类剖面的主要区别在于网纹化过程结束以后一些剖面上覆均质红土,而另一些剖面则上覆黄棕色土。更新世网纹红土的形成环境已有较多研究,普遍认为网纹红土是夏季风异常强盛时期湿热风化的产
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加积型红土是中国南方地区典型的陆相沉积,是研究中低纬地区第四纪古环境记录的良好地质载体。其沉积剖面的结构存在两种类型:第一类自上而下为黄棕色土、网纹红土、砾石层和基岩;第二类自上而下则为均质红土、网纹红土、网纹砾石层和基岩,两类剖面的主要区别在于网纹化过程结束以后一些剖面上覆均质红土,而另一些剖面则上覆黄棕色土。更新世网纹红土的形成环境已有较多研究,普遍认为网纹红土是夏季风异常强盛时期湿热风化的产物。然而网纹化过程终止以后,取而代之的均质红土或黄棕色土在物质组成和形成环境方面是否存在差异的研究尚不深入。本文以鄱阳湖周边为研究区,选择两种类型的代表性剖面海会朱家湾剖面(ZJW)和南昌九龙大道剖面(JLDD)开展地球化学研究,并结合粒度分级实验,探究加积型红土地球化学粒级效应,试图在细节上提取物质组成和环境变化信号,以便深入刻划加积型红土地球化学的粒级效应及环境意义,为进一步认识中更新世气候转型之后均质红土、黄棕色土的物质差异和环境信息奠定基础。本文研究初步得到如下结论:(1)全岩地球化学研究表明,ZJW、JLDD两个剖面网纹红土样品的地球化学组成十分相似。元素组成以Si O2、Al2O3、Fe2O3为主,三者含量之和分别为92.46%和92.87%,K2O、Na2O、Ca O、Mg O等易溶元素组分含量很低,分别为1.79%、0.19%、0.08%、0.59%和1.87%、0.20%、0.09%、0.69%,淋溶系数ba值和CIA指数均十分接近,分别为89.04、87.00和0.20、0.24。网纹终止以后均质红土与黄棕色土之间地球化学组成却发生一定程度的分异,主要表现在黄棕色土Si O2含量(70.04%)高于均质红土(66.16%),而Al2O3、Fe2O3则低于均质红土,且差别较大,易溶元素含量也以黄棕色土偏高,两者风化程度存在差异,以均质红土风化更强,两者CIA、ba值分别为86.97、80.21和0.28、0.48,这可能暗示着均质红土和黄棕色土的物质组成存在差异。(2)均质红土与黄棕色土不同粒级地球化学特征的进一步研究表明,两者地球化学组成均存在粒级效应。与全岩样品相比,<4μm粒组Si、Na、Ca相对亏损,Al、Fe、Mg、K、Mn、Ti等相对富集;4~20μm、20~63μm两个粒组Si、Na相对富集,Al、Fe、Mg、Mn相对亏损。随粒级变粗Si O2、Na2O、Ca O含量增加,Al2O3、Fe2O3、K2O、Mg O含量降低。Al、Fe、Na、Mg元素在粒级间分异最明显。两类样品相比,黄棕色土Al、Fe、Mg富集程度及Na、Ca元素亏损程度均小于均质红土。总体来看风化信号主要集中于<4μm组分,且与全岩变化趋势一致,均质红土CIA值(87.32)明显高于黄棕色土(83.77)。而粉砂组分中,在稳定元素Si、Ti有较大的差异,可能指示两者的物源不完全一致。(3)鉴于鄱阳湖周边加积型红土的风成特性,利用北方黄土和长江沉积物为远程、近程粉尘潜在来源的判别端元,分别定义为端元1和端元2,均质红土4~20μm、20~63μm组分的物源判别指数PI值分别为0.43和0.61;而黄棕色土则为0.38和0.44。表明远源粉尘在黄棕色土和均质红土,特别是在细粒级粉砂(4~20μm)组分中均有一定贡献,贡献率以黄棕色土更高。均质红土20~63μm组分的物源指数更倾向于长江源,黄棕色土也不排除其贡献。结合碎屑锆石U-Pb年龄谱结果,均质红土和黄棕色土在>20μm组分中的物源并不一致,前者与扬子地块碎屑锆石U-Pb年龄谱相似,后者则与华夏板块碎屑锆石U-Pb年龄谱特征更相似。(4)加积型红土地球化学及粒级效应的研究表明,红土网纹化过程结束之后,南方地区气候的区域差异加大。中更新世晚期以来气候转向干凉,冬季风对粉尘的远程输送能力得以增强,但主要是4~20μm粉尘的贡献,长江江岸裸露面积增加,对20~63μm粉尘的贡献增大。均质红土与黄棕色土不仅仅是纬度差异导致的风化程度的差异,它们在物质组成上可能也有一定差异。
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