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化学蚀变指数指示古气候变化的适用性探讨

更新时间:2016-07-05

0 引言

气候条件与地质营力的差异作用会形成不同的沉积物,矿物与元素的迁移、富集以及重新组合反映了沉积物与其所处环境之间的关系,这些沉积物既拥有原岩的组成特征又记录了所处地区的气候环境,这是通过元素地球化学方法研究古气候变化历史的理论依据[1-2]。化学蚀变指数(Chemical index of alteration, CIA)作为判别源岩区化学风化程度的指标而被提出,主要反映的是硅酸盐(主要是长石矿物)的风化程度[3-4]。化学蚀变指数反映的沉积物化学风化程度与温湿度的密切关系使其作为气候敏感性指标被广泛用于古气候变化的研究,Goldberg et al.[5]通过巴西巴拉那河盆地二叠纪沉积地层的化学蚀变指数研究了该地层古气候变化,认为CIA是衡量温湿度条件的有效手段;王自强等[6]对宜昌三斗坪地区南华系碎屑岩的CIA指数进行了研究,发现该地区南华纪地层自老到新经历了冰期干燥寒冷—间冰期温暖湿润—冰期干燥寒冷的沉积环境变化过程;孙娇鹏等[7]通过对欧龙布鲁克地块新元古代碎屑岩沉积CIA指数的研究,认为该地区在新元古代的气候经历了由寒冷逐渐转暖的变化过程,并且首次从CIA指数角度证实研究区新元古代早期的极端寒冷气候;陈旸等[8]通过对甘肃西峰红黏土样品的地球化学研究,CIA指数揭示了红黏土风化程度高于第四纪的黄土—古土壤,反映出上新世以来黄土高原气候由相对温暖湿润向第四纪寒冷干燥逐渐演化的趋势。同时,CIA也被广泛应用于第四纪气候变化的研究:陈骏等[9]系统地分析了陕西洛川黄土—古土壤剖面酸不溶相的主量元素,通过化学风化指数CIA、Na/K等在剖面中呈规律性的分布和演化,揭示了2.5 Ma以来黄土源区的化学风化呈逐步减弱的趋势,与同一时期全球冰量逐步增长气候越发干冷的趋势相吻合;吴艳宏等[10]研究了可可西里苟仁错湖湖泊沉积物元素地球化学特征,通过CIA指数等指标揭示了该地区1400 AD以来经历了多次冷暖气候波动;徐树建等[11]以山东平阴黄土为研究对象,通过剖面各层位CIA指数的波动特征,指出该地区末次冰期以来黄土风化强度自剖面下部往上逐渐变弱,气候越发干冷。此外,对西宁黄土[12],灵台黄土[13],巫山黄土[14]等的研究也说明CIA指数具有指示气候变化的意义。

1.注重学生的思想教育。学生要在学校的帮助与教育下培养并加强自身的职业道德,在充分充分了解服务行业的基础上,加强专业知识与实际工作的结合,爱岗敬业,诚实守信,始终以积极的态度面对实习工作;加强纪律观念,严格遵守酒店的管理规章制度,改进自身在工作时的缺陷与不足,使自己在顶岗实习的过程中不断成长,最终成为合格的酒店管理工作人员。

尽管CIA指数在古气候研究中得到广泛应用,但其存也存在一定的局限性。Eynatten et al.[15]的研究发现,碎屑沉积物在产生过程中元素组成受物理与化学过程控制,物理风化过程产生的粗细颗粒会对沉积物的矿物组成产生影响(粒度效应),造成粗细颗粒中不同元素的富集,使得CIA等化学风化指数不能指示其真实的化学风化程度;Borges et al.[16]在研究青藏高原东部和俄罗斯远东河床沉积物物源及风化作用时,发现沉积作用的不断循环以及对前一个沉积旋回物质的继承性,会对化学风化指标的应用产生较大影响;Garzanti et al.[17]认为悬浮筛选以及选择性夹带等水力学作用,会对沉积物中的元素组成产生较大影响,进而CIA等化学风化指标失去了指示化学风化程度的意义;Buggle et al.[18]认为准确地将硅酸盐中的CaO与碳酸盐,磷酸盐中的CaO区分开是十分困难的,这也是导致风化指标不能反映真实化学风化程度的原因之一;此外,各种成岩作用,如不稳定矿物的分解、碳酸盐的矿物的沉淀以及沉积后K2O的富集作用等也会对化学风化指标的正确性产生较大干扰[4-5,19]

综上所述,化学蚀变指数(CIA)在揭示沉积地层化学风化程度进而研究气候变化方面已得到广泛应用,但也存在诸多干扰其指示意义的因素和条件,其在研究气候变化方面的应用是存在一定的适用性问题的。同一剖面的不同沉积相在堆积过程中因作用条件存在差异,可能会受到不同干扰因素的影响(如物源差异、粒度效应、碳酸盐沉积、水动力等),是否化学蚀变指数(CIA)能够指示同一剖面出现的不同沉积相的相对化学风化强度,进而揭示该地区古沉积环境及气候变化?该问题值得研究与探讨。笔者在研究位于甘肃省古浪县土门镇的一处黄土—古土壤—湖相沉积—沙丘砂沉积旋回的地球化学特征时,发现该剖面末次冰消期层段各沉积相的CIA指数与各沉积相粒度成分揭示的该时期气候变化[20]相矛盾,怀疑CIA指数应用在不同沉积相指示气候变化时存在一定的适用性,故撰写此文探讨化学蚀变指数在不同沉积相中的适用性问题。

1 土门剖面末次冰消期层段概述及实验材料与方法

1.1 土门剖面末次冰消期层段概述

研究剖面(以下称为土门剖面)位于甘肃省武威市古浪县土门镇的大土沟,地理坐标为:37°38′ N,103°09′ E,地貌为南部祁连山支脉的山前倾斜平原与腾格里沙漠南缘过渡的沟壑区,土门剖面顶部海拔1 730 m[20](图1)。据古浪县气象资料[21]:该地区年气温4.9℃,最冷最热分别出现在1月与7月,月均气温分别为-9.8 ℃与17.5 ℃,极端气温分别为均-26.4 ℃与33 ℃;年均降水307 mm,且集中于4~10月,年均蒸发2 800 mm。该地受东亚季风环境影响明显,冬季受东亚冬季风控制,风沙天气频繁,夏季受东亚夏季风控制,降水较多,易出现集中降水现象。

第四阶段是学习分之语言,通过分支语言来实现对行为的选择可以调节,通过传感器返回的数据,对机器人进行命令的下达,从而让机器人在不同的环境下作出不同的反应。比如可以设计让机器人遇到阻碍物自己绕道而行。

图1 土门剖面位置示意图 Fig.1 The sketch-map of location of Tumen section

土门剖面出露总厚度约32 m。本文涉及的末次冰消期层段——LDS(the Last Deglaciation Segment,以下简称“LDS”)位于剖面深度7.36~9.02 m处,地层为41FD-52L(图2):3层风成沙丘砂,以灰黄色粉砂质极细砂为主,松散,无层理,厚8~30 cm不等,分布于剖面7.38~7.44 m(41FD)、7.52~7.71 m(43FD)、7.86~8.17 m(46FD);2层湖相沉积,以浅灰黄色—青灰色极细砂质粉砂为主,略显水平层理,紧实,厚6~36 cm,分布于剖面8.33~8.39 m(48LS)、8.62~8.94 m(51LS);2层古土壤,母质为湖相或黄土,以浅棕色黏土质粉砂为主,质地较黏重,厚10~12 cm,分布于剖面7.77~7.87 m(45S)、8.50~8.60 m(50S);5层黄土,浅灰黄色,粉砂为主,分选较均匀,块状,厚4~14 cm,分布于剖面7.46~7.50 m(42L)、7.73~7.75 m(44L)、8.19~8.31 m(47L)、8.41~8.48 m(49L)、8.98~9.02 m(52L)。

1.2 实验方法

对7.36~9.02 m深度地层及以上相关层位(35L)进行了年代学研究,共采集14C同位素测年样品5个,测年实验由美国BETA实验室完成,年代数据采用Calib.7.0[22]中IntCal13程序进行校正,误差为±2σ。

对LDS以2 cm间距采集83个样品,使用偏振能量色散X射线荧光光谱仪(型号:Epsilon 5)测试硅、铝、铁、钙、钾、钠、镁和钛8种主量元素,结果以氧化物表示。试样制备过程如下:1)每个样品(共83个)分别取50 g低温(40 ℃)烘干,去除水分后过孔径2 mm筛滤掉杂物;2)将试样放入振动磨样机(ZHM-1A型)研磨90 s,研磨结束将样品过200目(<74 μm)筛去除大颗粒;3)从研磨并筛分好的样品中取6.0 g样品以硼酸镶边垫底,使用压样机在30 T压力下压制30 s,制作成直径3.2 cm圆饼后放入偏振能量色散X射线荧光光谱仪中进行测试。测试仪器校正曲线使用27个国家土壤成分分析标准物质(GSS2-GSS28)、6个水系沉积物成分分析标准物质(GSD2a、GSD7a、GSD9-GSD12)和6个岩石成分分析标准物质(GSR1-GSR6)。实验过程中加入GSS17标准样品进行控制,实验误差±5%[23]

2 结果分析

2.1 年代测试结果

5个AMS14C样品测试结果标示在图2之上。剖面深度6.84 m (35L底部) 和7.48 m (42L底部)的年代分别为9 960±200 cal a B.P.和11 900±170 cal a B.P.,据此按沉积速率(0.034 m/a)可推算得41LD顶部即深度7.38 m处年龄为11 600 cal a B.P.;深度9.02 m (52L底部)的年代为14 930±240 cal a B.P.[20]。显然,41FD-52L层段的年代与格陵兰冰芯的末次冰消期年代15 070~11 650 a B.P.相近[24]

课堂教学设计是根据课程标准的要求和教学对象的特点,将教学诸要素合理安排与优化组合,确定合适而有效的教学方案的设想和计划,它对课堂教学具有定向作用。一般主要包括教学内容(或课题)、教学目标、教学重点、教学难点、教学方法、教学过程等。在课堂教学设计中,要重视“四个围绕”:要围绕技能形成,能力培养、素养提升设计过程;要围绕知识系统优化整体设计;要围绕转变学习方式改进教学组织;要围绕效益提升整合教学策略。

图2 土门剖面LDS及相关地层层序、年代及堆积速率 Fig.2 The sequence, age and accumulation rate of the last deglaciation and related layers of Tumen section

2.2 主量元素测试结果

土门剖面LDS的8种主量元素氧化物(表1)中以SiO2的百分含量最高,分布于41.43%~67.72%,平均值为54.73%;其次为Al2O3,百分含量为10.17%~14.46%,平均值为11.96%;第三为CaO,百分含量为3.75%~9.17%,平均值为6.20%;第四为TFe(Fe2O3+FeO),百分含量为3.30%~6.50%,平均值为4.85%;其余元素氧化物K2O、MgO、Na2O、Ti2O百分含量依次降低,分布范围分别为2.18%~3.16%、1.50%~3.83%、1.46%~2.43%、0.36%~0.68%,平均值分别为2.63%、2.53%、1.92%和0.51%。

表1 LDS不同沉积相的主量元素氧化物含量(%) Table 1 Concentrations of major element oxides in differentsedimentary facies of the Tumen section duringthe last deglaciation(%)

沉积相编号SiO2Al2O3TFeCaOMgOK2ONa2OTiO2沙丘砂41FD⁃0163.7611.094.304.582.052.321.680.4741FD⁃0263.6411.124.404.472.012.331.620.4641FD⁃0363.3710.844.204.281.972.241.600.4241FD⁃0463.5310.934.304.201.952.271.580.4243FD⁃0163.6610.413.804.251.782.381.630.4543FD⁃0265.3810.213.403.831.622.281.540.3843FD⁃0366.7710.173.303.751.502.291.530.3743FD⁃0463.2210.654.104.341.842.341.620.3643FD⁃0563.3510.684.004.411.892.351.740.4043FD⁃0664.6010.523.503.921.722.321.580.3943FD⁃0763.9910.403.503.971.802.311.510.3843FD⁃0864.0110.563.604.311.732.361.600.4143FD⁃0962.8410.673.704.371.872.381.610.4343FD⁃1063.5110.703.804.431.862.391.640.4343FD⁃1164.1810.463.504.081.672.311.530.3946FD⁃0162.1311.254.704.752.152.311.650.4646FD⁃0264.3710.623.704.251.842.371.580.4446FD⁃0366.4410.513.504.101.602.241.470.4046FD⁃0466.2310.423.604.161.632.251.480.4046FD⁃0563.1410.714.204.591.952.351.640.4546FD⁃0663.8910.653.804.311.772.281.470.4346FD⁃0767.3110.283.303.771.512.181.460.3846FD⁃0867.7210.313.303.781.532.191.500.3746FD⁃0963.0510.694.104.631.862.401.660.4746FD⁃1063.4110.674.004.511.942.371.640.4446FD⁃1165.9610.213.604.151.692.301.510.4146FD⁃1263.5311.194.104.561.912.381.690.4646FD⁃1363.8011.084.204.581.922.391.650.4646FD⁃1465.7410.983.704.141.742.241.480.4746FD⁃1562.7711.124.404.762.022.451.680.48均值64.3110.673.854.211.812.311.590.42黄土42L⁃0152.1012.254.906.682.422.731.970.5242L⁃0253.7712.094.805.972.432.641.940.5142L⁃0351.4312.955.105.612.842.832.060.5644L⁃0152.7812.365.106.793.012.521.910.5344L⁃0253.0412.415.206.672.982.501.950.5447L⁃0155.8311.324.906.062.212.631.890.4947L⁃0253.4212.195.106.532.052.671.960.5347L⁃0353.6212.075.006.612.672.641.940.5147L⁃0452.9112.185.106.792.602.691.980.5347L⁃0555.4011.334.706.062.012.511.950.5347L⁃0653.5411.874.806.652.352.531.890.4947L⁃0754.7711.624.506.582.462.511.780.5049L⁃0155.7211.674.605.862.312.541.970.5149L⁃0253.1812.364.907.052.632.782.010.5449L⁃0352.3712.184.906.322.662.762.030.5449L⁃0454.1811.814.706.642.312.621.960.4952L⁃0152.7512.564.906.262.582.621.980.4852L⁃0249.8412.785.207.552.942.761.940.5352L⁃0352.3912.624.906.972.752.642.000.48均值53.3112.144.916.502.542.641.980.52古土壤45S⁃0251.7012.745.406.923.082.822.040.5545S⁃0351.9712.235.306.882.952.842.000.5645S⁃0452.8811.885.206.012.862.802.000.5245S⁃0552.6812.295.206.292.722.822.060.52

沉积相编号SiO2Al2O3TFeCaOMgOK2ONa2OTiO245S⁃0650.0112.285.406.902.872.932.170.5550S⁃0145.1813.825.607.223.132.892.240.6050S⁃0242.9414.015.808.123.542.992.350.6250S⁃0341.4314.466.509.143.833.162.430.6850S⁃0443.7113.846.008.303.462.962.330.6350S⁃0543.3114.136.309.173.593.122.380.6750S⁃0645.9613.775.707.883.232.862.340.60均值47.3613.225.667.543.212.932.210.59湖相沉积48LS⁃0149.0912.795.707.312.862.882.060.5748LS⁃0248.1512.965.607.792.992.952.140.5948LS⁃0348.3613.135.407.812.862.792.060.5848LS⁃0446.7613.335.907.353.112.912.200.5951LS⁃0147.5212.535.507.633.062.792.180.5951LS⁃0248.1612.755.607.593.192.842.130.5451LS⁃0347.2813.135.507.973.172.872.110.5851LS⁃0444.4613.055.708.623.192.972.340.6251LS⁃0543.0213.116.208.743.493.072.380.6551LS⁃0643.2913.236.208.413.563.052.380.6551LS⁃0744.3313.095.908.133.222.962.170.6051LS⁃0844.9913.126.108.153.243.012.310.6451LS⁃0944.9613.116.108.133.312.992.260.6151LS⁃1045.5512.835.808.223.152.932.280.5651LS⁃1145.9612.535.707.523.082.792.250.5651LS⁃1246.5712.925.608.013.213.062.300.5951LS⁃1344.4113.086.007.693.332.972.260.6051LS⁃1446.8312.785.607.993.072.872.140.6051LS⁃1547.4312.615.508.242.992.822.260.5851LS⁃1652.1212.135.007.252.792.702.090.5451LS⁃1750.4012.395.307.592.942.772.130.5751LS⁃1848.8112.815.706.563.242.992.220.61均值46.7412.885.717.853.142.912.210.60

[11] 徐树建,倪志超,丁新潮. 山东平阴黄土剖面常量元素地球化学特征[J]. 矿物岩石地球化学通报,2016,35(2):353-359. [Xu Shujian, Ni Zhichao, Ding Xinchao. Geochemical characteristics of major elements of the Pingyin loess in Shandong province[J]. Bulletin of Mineralogy, Petrology and Geochemistry, 2016, 35(2): 353-359.]

根据单因素实验结果设计Box-Behnken Design实验,设定不同漂烫温度、漂烫时间、切片厚度和冷冻时间实验设计结果如表4所示。根据表4试验结果进行主成分分析。

2.3 LDS不同沉积相的物源追踪

图3显示,LDS的古土壤、湖相沉积、黄土的主量元素分布形态与蓟县黄土、西峰黄土、武威黄土的分布模式极为相似,而LDS沙丘砂主量元素的分布模式明显有别于LDS其余3种沉积相,各主量元素百分含量介于蓟县黄土、西峰黄土、武威黄土与腾格里沙漠现代沙丘砂主量元素含量的过度带。LDS的古土壤、湖相沉积、黄土以及蓟县黄土、西峰黄土、西宁黄土、武威黄土SiO2含量相对UCC明显亏损,LDS沙丘砂SiO2含量与UCC接近,腾格里沙漠现代沙丘砂SiO2含量相对UCC明显富集;LDS各沉积相、蓟县黄土、西峰黄土、西宁黄土、武威黄土、腾格里沙漠现代沙丘砂Al2O3含量相对UCC明显亏损,腾格里沙漠现代沙丘砂亏损最多,LDS沙丘砂次之,其余含量接近;LDS古土壤及湖相沉积TFe的含量较UCC轻度富集,LDS黄土、蓟县黄土、西峰黄土、西宁黄土、武威黄土TFe含量与UCC接近,LDS沙丘砂与腾格里沙漠现代沙丘砂相对UCC显著亏损;LDS的古土壤、湖相、黄土、蓟县黄土、西峰黄土、西宁黄土、武威黄土的CaO含量相对UCC显著富集,这可能是因测量时未进行醋酸前处理,样品中含有较多碳酸盐所致,LDS沙丘砂CaO含量与UCC接近,说明LDS沙丘砂在堆积过程中没有太多碳酸盐矿物的聚集,腾格里沙漠现代沙丘砂CaO含量相对UCC显著亏损;LDS各沉积相、蓟县黄土、西峰黄土、武威黄土以及腾格里沙漠现代沙丘砂的K2O、Na2O含量相对UCC均表现亏损。

LDS古土壤、LDS黄土、LDS湖相沉积、蓟县黄土、西峰黄土、武威黄土等的主量元素含量分布形态的相似性似乎暗示着LDS古土壤、LDS黄土、LDS湖相沉积物质来源相似,并且这三种沉积相与其东南方向的蓟县黄土、西峰黄土存在密切联系,可能沉积物质源于这些地区;而LDS沙丘砂主量元素含量分布形态与LDS其余三种沉积相的明显差别及其在图3中的所处位置,似乎可以判断其物质来源有别于LDS其余三种沉积相,并且与其西北一侧的腾格里沙漠存在联系。

为进一步证实上述推断,绘制了用于追踪物源的K2O/Al2O3-TiO2/Al2O3散点图,由图4可以判断,LDS沙丘砂与LDS古土壤、湖相沉积、黄土明显存在物质来源的差异;LDS古土壤、湖相沉积、黄土三者在图4中分布区域重合,表明三者有着相似的物质来源;同时LDS古土壤、湖相沉积、黄土与蓟县黄土、西峰黄土、西宁黄土的散点位置接近,表明这些沉积相存在物质来源上的密切联系,似乎可以认为LDS古土壤、湖相沉积、黄土的物质来自其东南方向的黄土高原。

3 化学风化程度判别

3.1 CIA指数和Na/K

化学蚀变系数(CIA)可以指示长石风化成黏土矿物的程度,是衡量沉积物来源物质的风化作用和沉积后风化作用的代用指标[3,28-30],CIA=[Al2O3/( Al2O3+CaO*+Na2O+K2O)]×100(式中氧化物为分子摩尔数,CaO*为硅酸盐中的含量,采用McLennan提出的方法修正),其主要反映硅酸盐的风化,若不存在元素迁移后再次沉积的情况,其可以很好地反映沉积物形成时的化学风化情况[11]

图3 LDS不同沉积相、西宁黄土[12]、蓟县黄土[12]、西峰黄土[12]、武威黄土[25]、腾格里沙漠现代沙丘砂[26]与上部陆壳(UCC)[27]主量元素特征的对比 Fig.3 Comparison among major element contents of the different sedimentary facies of the Tumen section during the last deglaciation, Xining loess, Wuwei loess, Jixian loess, Xifeng loess, modern dune sand of Tengger desert and the UCC

图4 LDS各沉积相与西宁黄土、蓟县黄土、西峰黄土K2O/Al2O3-TiO2/Al2O3散点图 Fig.4 The scatter diagram of K2O/Al2O3-TiO2/Al2O3 in different sedimentary facies of the Tumen section during the last deglaciation, Xining loess, Jixian loess, Xifeng loess

Na/K(Na,K分别为氧化物摩尔分子数)值可以很好指示风化物质中斜长石的分解程度[28-29]

利用(3)式将矩阵B进行化简发现它的行和与列和都为零,因此矩阵B总有特征向量(1,1,1,...),其对应的特征值为0,这是拉普拉斯图矩阵的性质〔7〕,也是图分割的基础。

图5 LDS不同沉积相CIA-Na/K散点图 Fig.5 The scatter diagram of CIA-Na/K in different sedimentary facies of the Tumen section during the last deglaciation

3.2 A-CN-K三角图解

Nesbitt和Young提出了大陆风化趋势预测的A-CN-K(Al2O3-CaO*+Na2O-K2O)三角模型图,用来反映沉积物化学风化趋势及主矿物成分变化[18]

现实中,草根和精英的界限很清晰,向上流动的空间很拥挤,成功的标准也颇为单一。在社会的标签下,甘相伟无疑是个小人物。但他从心底想要读书、想要学习,所做的一切都有着明确的意义。在这个急功近利的时代,他的坚持让人感动。

据LDS各沉积相的粒度组成研究结果[20],如图7所示,平均粒径由大到小依次为LDS沙丘砂>LDS黄土>LDS古土壤>LDS湖相沉积,指示LDS沙丘砂主要是受冬季风控制的寒冷干燥气候条件下沙漠扩张形成的沉积相,而LDS黄土、古土壤、湖相沉积则主要是受夏季风控制的相对温暖湿润的气候条件下形成的沉积相。基于上述对CIA 指示气候环境的认识及本文对LDS各沉积相CIA指数研究的结果,本研究所得到的LDS各沉积相的CIA值与各沉积相平均粒径所代表的气候环境呈现矛盾现象。

4 讨论

[19] Morton A C, Hallsworth C. Chapter 7 stability of detrital heavy minerals during burial diagenesis[J]. Developments in Sedimentology, 2007, 58: 215-245.

如图6所示,LDS各沉积相与西宁黄土、武威黄土在A-CN-K三角图解上位置较接近,而蓟县黄土、西峰黄土较LDS各沉积相长石矿物风化程度有所增强,腾格里沙漠现代沙丘砂与上述沉积相分布位置有所差别,风化程度相对偏低。LDS各沉积相、蓟县黄土、西峰黄土、西宁黄土、武威黄土、腾格里沙漠现代沙丘砂处于去K、Na的同一风化路径上,与典型大陆风化趋势一致[18],其物质源于广阔的上部陆壳,在搬运与沉积过程中逐渐风化。LDS各沉积相的数据点大致与CN-A连线平行,Na、Ca的含量减少,K及Al含量基本不变,说明斜长石开始风化分解,Ca、Na淋滤迁移,钾长石含量相对稳定[11]。整体而言,LDS各沉积相较靠近UCC,说明其整体风化强度较弱,但进一步比较发现,LDS各沉积相中沙丘砂距离UCC最远,黄土次之,古土壤第三,湖相沉积最靠近UCC,西峰黄土、武威黄土与LDS黄土位置近乎重合,蓟县黄土、西峰黄土距离UCC最远,腾格里沙漠现代沙丘砂最靠近UCC。三角图解似乎可以说明,LDS各沉积相、西宁黄土、武威黄土、腾格里沙漠现代沙丘砂均处于较低的风化强度,但也存在差别,蓟县黄土>西峰黄土>LDS沙丘砂>LDS黄土>武威黄土>LDS古土壤>LDS湖相沉积>腾格里沙漠现代沙丘砂。

图6 LDS各沉积相与蓟县黄土、西峰黄土、西宁黄土、武威黄土、上部陆壳及腾格里沙漠现代沙丘砂A-CN-K三角图解 Fig.6 Triangle diagram of A-CN-K of the different sedimentary facies of the Tumen section during the last deglaciation, Xining loess, Wuwei loess, Jixian loess, Xifeng loess, dune sand of Tengger desert and the UCC

图7  LDS各沉积相的CIA指数与平均粒径(Mz/φ)指示的气候变化[20]对比图 Fig.7 The comparison between CIA of the different sedimentary facies of the Tumen section during the last deglaciation with the climate change indicated by the average size(Mz/φ)

4.1 物质来源的影响

据已有研究结果[20]及本文3.3节对其物质成分的分析,认为造成上述矛盾的原因之一为:LDS中沙丘砂主要是末次冰消期偏北的冬季风搬运其北部腾格里沙漠的沉积物堆积而成,而LDS的古土壤、湖相沉积、黄土则主要是由偏南的夏季风搬运黄土高原的沉积物质堆积而成,沉积物质的来源的不同,导致不同沉积相在堆积初始阶段主量元素便存在差异,所以不同物源的不同沉积相计算的CIA指数失去了对比的前提,CIA应用在不同物源的沉积相用来指示气候变化是存在先天性的不足的。

根据本次检测的实际情况(上行下行一一对应),结合统计学原理,各路段上、下行和直、弯道的裂缝情况可看作为一一配对的样本,因此可通过假设检验[7]对对应变量进行比较,看其是否存在显著性差异。

为探究LDS各沉积相的CIA指数与各沉积相形成气候环境矛盾的现象,做了CIA与CaO的散点图。如图8所示,LDS各沉积相中CaO与CIA呈现负相关关系(R2=0.58),随着CaO含量的增加CIA值逐渐减小。究其原因,可能是由于实验样品未做醋酸前处理,样品中的碳酸盐矿物对CIA值产生了影响。由图3可知,LDS的古土壤、湖相沉积、黄土、蓟县黄土、武威黄土等的CaO相对UCC富集程度很高,而LDS沙丘砂则与UCC持平。LDS不同沉积相南北物源区的碳酸盐矿物含量的差异可能是造成CIA值与实际气候环境矛盾的原因之一。

图8 LDS各沉积相CaO-CIA散点图 Fig.8 The scatter diagram of CaO-CIA in different sedimentary facies of the Tumen section during the last deglaciation

4.2 沉积环境的影响

为更进一步探讨CIA指数与沉积相形成的气候环境产生矛盾的原因,做了直接参与CIA值计算的Na2O、K2O、CaO*、Al2O3与CIA的对比图。如图9所示,LDS不同沉积相的Na2O、K2O、CaO*均与CIA值呈现负相关关系(R2分别为0.71、0.68、0.71),而Al2O3与CIA相关性较差。由此可以判断,CIA值大小主要由各沉积相中的Na2O、K2O、CaO*的含量控制,结合CIA与CaO的负相关关系(图8),可以判断CIA值大小变化主要受易迁移元素钙、钠、钾的影响。研究表明,自晚更新世以来土门剖面地貌上处于南部祁连山支脉的山前倾斜平原与腾格里沙漠南缘过渡的沟壑区[21],地势相对低洼(如图1所示)周围高地的降水易汇聚于此。当夏季风增强,降水相应增加,水携带着周围高地易迁移的钙、钠、钾等元素汇聚于此,造成了LDS湖相、古土壤、黄土中Na2O、K2O、CaO的相对富集;当沉积沙丘砂时,Na2O、K2O、CaO因降水汇聚作用减弱也是是造成其相对较低含量的原因之一,所以地形也是造成研究中CIA指数与地层实际形成的气候环境存在矛盾的重要原因。

综上分析,认为LDS各沉积相形成气候环境与CIA指数的矛盾关系可以得到如下解释:首先,构成LDS四种沉积相的物质来源存在差别,源自黄土高原的沉积物的钙、钠、钾含量相对较高,LDS的古土壤、湖相沉积、黄土对物源区的物质成分有了较好的继承(图3),LDS沙丘砂主量元素对物源区主量元素也有较好的继承性;其次,剖面所处位置地形的影响,由于LDS古土壤、湖相沉积、黄土物源本身高含量的Na2O、K2O、CaO加上夏季风控制作用下降水携带Na2O、K2O、CaO等易迁移元素的汇聚作用,造成了古土壤、湖相沉积、黄土的Na2O、K2O、CaO富集,使得CIA相对偏低,而LDS沙丘砂则由于物源的低Na2O、K2O、CaO含量及不强的降水汇聚作用,造成其Na2O、K2O、CaO含量偏低,从而使CIA偏高。从这个角度出发,认为LDS古土壤、湖相沉积、黄土的CIA值并不能代表其真实的风化程度。

CIA指数应用在不同沉积相指示风化程度(进一步指示气候变化)是存在一定的适用性问题的,物源物质的化学元素成分差异,沉积环境的不同会对CIA值造成较强烈的影响,故在应用CIA作为古气候替代指标时应综合考虑上述因素对指示结果的影响。

(2)随着反应温度的升高,甲烷水合物生成后30 min内的反应速率R 30逐渐减小,这是因为温度越低,越有利于促进水合物晶核的快速形成。

5 结论

土门剖面末次冰消期层段(LDS)的各沉积相CIA指数从大到小依次为LDS沙丘砂> LDS黄土> LDS古土壤>LDS湖相沉积,其CIA指示的各沉积相风化作用强度(气候环境)与已有的研究结论是矛盾的,通过对CIA在不同沉积相的适用性的探讨可以得到以下结论:

图9 LDS各沉积相CIA-Na2O(a)、CIA-K2O(b),CIA-CaO*(c),CIA-Al2O3(d)散点图 Fig.9 The scatter diagram of CIA-Na2O(a),CIA-K2O(b),CIA-CaO*(c),CIA-Al2O3(d) in different sedimentary facies of the Tumen section during the last deglaciation

(1) LDS古土壤、湖相沉积、黄土的沉积物质可能来源于土门剖面东南一侧的黄土高原,LDS沙丘砂物质源受西北侧的腾格里沙漠强烈影响,LDS各沉积相的物源化学元素存在差别,从而使得不同沉积相CIA指数的对比存在先天性不足。

(2) 土门剖面所在位置的低洼地形会产生降水汇聚作用,使易迁移的钙、钠、钾等元素随降水迁移而汇聚于此,对不同沉积相的CIA指数产生干扰,导致CIA值偏小,其不能反映真实风化作用强度。

(3) 应用CIA指数作为古气候变化的替代指标需综合考虑沉积相物源差异及沉积环境的影响,CIA指数在用于指示古气候变化中存在一定的适用性问题。

参考文献(References)

[1] 李徐生,杨达源,鹿化煜. 皖南风尘堆积序列氧化物地球化学特征与古气候记录[J]. 海洋地质与第四纪地质,1999,19(4):75-82. [Li Xusheng, Yang Dayuan, Lu Huayu. Oxide-geochemistry features and paleoclimatic record of the aeolian-dust depositional sequence in southern Anhui[J]. Marine Geology & Quaternary Geology, 1999, 19(4): 75-82.]

[2] Chen Y Y, Li X S, Han Z Y, et al. Chemical weathering intensity and element migration features of the Xiashu loess profile in Zhenjiang, Jiangsu province[J]. Journal of Geographical Sciences, 2008, 18(3): 341-352.

[3] Nesbitt H M, Young G M. Early Proterozoic climates and plate motions inferred from major element chemistry of lutites[J]. Nature, 1982, 299(5885): 715-717.

据清康熙《金庭王氏族谱》载:北宋宣和年间(1119-1125),二十六世孙王弘(宏)基(1068-1126)从金庭观迁居卧猊山麓之岩头(今华堂村)为华堂派始祖。高氏著《剡录》时(1214),古金庭遗迹仍在的情况下,华堂王氏又在自己的居住地新建了金庭观。

[4] Fedo C M, Nesbitt H W, Young G M. Unraveling the effects of potassium metasomatism in sedimentary rocks and paleosols, with implications for paleoweathering conditions and provenance[J]. Geology, 1995, 23(10): 921-924.

[5] Goldberg K, Humayun M. The applicability of the Chemical Index of Alteration as a paleoclimatic indicator: An example from the Permian of the Paraná Basin, Brazil[J]. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2010, 293(1/2): 175-183.

[6] 王自强,尹崇玉,高林志,等. 宜昌三斗坪地区南华系化学蚀变指数特征及南华系划分、对比的讨论[J]. 地质论评,2006,52(5):577-585. [Wang Ziqiang, Yin Chongyu, Gao Linzhi, et al. The character of the chemical index of alteration and discussion of subdivision and correlation of the Nanhua system in Yichang area[J]. Geological Review, 2006, 52(5): 577-585.]

[7] 孙娇鹏,陈世悦,彭渊,等. 欧龙布鲁克地块新元古代早期冰川事件:来自CIA指数的证据[J]. 地质论评,2016,62(1):29-36. [Sun Jiaopeng, Chen Shiyue, Peng Yuan, et al. Early Neoproterozoic glacier event in Oulongbuluke block: Evidence from CIA index[J]. Geological Review, 2016, 62(1): 29-36.]

[8] 陈旸,陈骏,刘连文. 甘肃西峰晚第三纪红粘土的化学组成及化学风化特征[J]. 地质力学学报,2001,7(2):167-175. [Chen Yang, Chen Jun, Liu Lianwen. Chemical composition and characterization of chemical weathering of late Tertiary red clay in Xifeng, Gansu province[J]. Journal of Geomechanics, 2001, 7(2): 167-175.]

[9] 陈骏,安芷生,刘连文,等. 最近2.5Ma以来黄土高原风尘化学组成的变化与亚洲内陆的化学风化[J]. 中国科学:地球科学,2001,31(2):136-145. [Chen Jun, An Zhisheng, Liu Lianwen, et al. Variations in chemical compositions of the eolian dust in Chinese Loess Plateau over the past 2.5 Ma and chemical weathering in the Asian inland[J]. Science in China Series D: Earth Sciences, 2001, 31(2): 136-145.]

[10] 吴艳宏,李世杰,夏威岚. 可可西里苟仁错湖泊沉积物元素地球化学特征及其环境意义[J]. 地球科学与环境学报,2004,26(3):64-68. [Wu Yanhong, Li Shijie, Xia Weilan. Element geochemistry of lake sediment from Gourenco Lake, Kekexili, Qinghai-Xizang plateau and its significance for climate variation[J]. Journal of Earth Sciences and Environment, 2004, 26(3): 64-68.]

由表1可以看出,LDS不同沉积相氧化物含量存明显差异,阐述如下:SiO2含量在沙丘砂中最高,在黄土、古土壤和湖相沉积中相对于沙丘砂显著降低(达11%~17.57%),在后三者中黄土含量最高,古土壤和湖相沉积含量接近。Al2O3、CaO、TFe、K2O、MgO、Na2O、Ti2O含量在沙丘砂中相对较低,而在黄土、古土壤和湖相沉积中相对较高。其中,古土壤和湖相中Al2O3等7种氧化物含量接近(如其平均值显示的那样)但又高于黄土(表1)。

[12] Jahn B M, Gallet S, Han J M. Geochemistry of the Xining, Xifeng and Jixian sections, Loess Plateau of China: eolian dust provenance and paleosol evolution during the last 140 ka[J]. Chemical Geology, 2001, 178(1/2/3/4): 71-94.

[13] Yang S L, Ding F, Ding Z L. Pleistocene chemical weathering history of Asian arid and semi-arid regions recorded in loess deposits of China and Tajikistan[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2006, 70(7): 1695-1709.

[14] 张玉芬,邵磊,熊德强. “巫山黄土”元素地球化学特征及成因和物源意义[J]. 沉积学报,2014,32(1):78-84. [Zhang Yufen, Shao Lei, Xiong Deqiang. Elemental compositions of the "Wushan Loess": Implications for origin and sediment source[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2014, 32(1): 78-84.]

[15] von Eynatten H, Tolosana-Delgado R, Karius V. Sediment generation in modern glacial settings: Grain-size and source-rock control on sediment composition[J]. Sedimentary Geology, 2012, 280: 80-92.

[16] Borges J B, Huh Y, Moon S, et al. Provenance and weathering control on river bed sediments of the eastern Tibetan Plateau and the Russian Far East[J]. Chemical Geology, 2008, 254(1/2): 52-72.

[17] Garzanti E, Andó S, France-Lanord C, et al. Mineralogical and chemical variability of fluvial sediments 2. Suspended-load silt (Ganga-Brahmaputra, Bangladesh)[J]. Earth and Planetary Science Letters, 2011, 302(1/2): 107-120.

[18] Buggle B, Glaser B, Hambach U, et al. An evaluation of geochemical weathering indices in loess-paleosol studies[J]. Quaternary International, 2011, 240(1/2): 12-21.

研究表明,CIA指数在指示风化强度的同时可作为气候变化的替代指标:上部陆壳UCC的CIA平均值为47.92,处于基本未受风化的阶段[27];伊犁盆地黄土[30]、西宁黄土、西峰黄土[12]CIA平均值分别为53.84、59.39、61.45指示其处于寒冷干燥气候条件下的低等风化阶段;而辽南周家沟黄土[31]、西峰红黏土[8] 、 洛川古土壤[9]CIA平均值分别为66.09、69.11、67.36指示其处于温暖、湿润条件下中等风化阶段;宣城风成红土[32]CIA平均值为88.78指示其处于炎热潮湿气候环境下强烈的高等风化。可见,CIA值越大其指示的气候条件越相对温暖湿润,反之则相对寒冷干燥。

[20] 孟洁,温小浩,李保生,等. 腾格里沙漠南缘土门剖面末次冰消期层段粒度特征及其反映的古气候[J]. 海洋地质与第四纪地质,2016,36(1):165-176.[Meng Jie, Wen Xiaohao, Li Baosheng, et al. Grain-size distribution along the Tumen section of southern Tengger Desert, northwestern China and its paleoclimatic implications during the last deglacial[J]. Marine Geology & Quaternary Geology, 2016, 36(1): 165-176.]

[21] 古浪县地方志编辑委员会. 古浪县志[M]. 兰州:甘肃文化出版社,2000:45-142. [Committees of Gulang County Chorography. Gulang chorography[M]. Lanzhou: Gansu Culture Press, 2000: 45-142.]

治疗后,两组的炎症反应有明显的缓解,但观察组患者的hs-CRP水平均低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。 见表 2。

[22] Stuiver M, Reimer P, Braziunas T. High-precision radiocarbon age calibration for terrestrial and marine samples[J]. Radiocarbon, 1998, 40(3): 1127-1151.

研究发现LDS不同沉积相的CIA值分布范围为56.91~62.70,沿剖面变化如图7所示,LDS湖相沉积CIA指数分布范围为:56.91~60.05,均值为:58.15;LDS古土壤分布范围为:57.19~59.67,均值为:58.66;黄土分布范围为:58.23~60.62,均值为:59.46;LDS沙丘砂分布范围为:59.46~62.70,均值为:60.70。各沉积相平均CIA指数依次为沙丘砂>黄土>古土壤>湖相沉积,若从CIA指数数值上看,全部沉积相的风化程度变化不大,均处于低等风化阶段。同时,LDS各沉积相的Na/K大小依次为湖相沉积>古土壤>黄土>沙丘砂,指示各沉积相的风化强度依次增加,如图5所示,Na/K与CIA指数呈现负相关关系(R2=0.53),与CIA指数所指示的化学风化强度相吻合。

[23] 孟洁,温小浩,李保生,等. 腾格里沙漠南缘末次间冰期5e亚段的微量元素特征及其反映的古气候[J]. 中国沙漠,2015,35(3):592-601. [Meng Jie, Wen Xiaohao, Li Baosheng, et al. Trace element characteristics and indicative paleoclimate during Marine Isotope Stage 5e (MIS5e) in the southern Tengger Desert, northwestern China[J]. Journal of Desert Research, 2015, 35(3): 592-601.]

[24] Karpuz N K, Jansen E A. A high-resolution diatom record of the last deglaciation from the SE Norwegian Sea: Documentation of rapid climatic changes[J]. Paleoceanography, 1992, 7(4): 499-520.

[25] 张虎才,李吉均,马玉贞,等. 腾格里沙漠南缘武威黄土沉积元素地球化学特征[J]. 沉积学报,1997,15(4):153-158. [Zhang Hucai, Li Jijun, Ma Yuzhen, et al. A study on elemental geochemical characters of the Wuwei loess section in the south vicinity of Tengger Desert[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 1997, 15(4): 153-158.]

[26] 李恩菊. 巴丹吉林沙漠与腾格里沙漠沉积物特征的对比研究[D]. 西安:陕西师范大学,2011:126-131. [Li Enju. Comparative study on the characters of sediment in Badain Jaran Desert and Tengger Desert [D]. Xi’an: Shanxi Normal University, 2011: 126-131.]

[27] Taylor S R, Mclenna S M. The continental crust: its composition and evolution: an examination of the geochemical record preserved in sedimentary rocks[J]. Journal of Geology, 1985,94(4):632-633.

社会网络是由作为节点的社会行动者(social actor)及其间的关系构成的集合[15]。在一个社会网络中,节点指代社会行动者,节点间连线寓含行动者间的关系。社会网络分析(social network analysis)是以行动者及其间的关系为“原材料”,利用制图、数量统计分析等技术可视化行动者间的社会关系结构。社会网络分析方法广泛被运用于文献计量学进行共词网络分析、合著网络分析、引文网络分析以期了解某学科或领域的研究现状而受到研究者们的喜爱,笔者借鉴该方法将正念疗法高频关键词共现矩阵导入Ucinet 6.0构建社会网络图谱,而后分析,见图3。

[28] 张玉柱,黄春长,庞奖励,等. 泾河下游古洪水滞流沉积物地球化学特征研究[J]. 沉积学报,2012,30(5):900-908. [Zhang Yuzhu, Huang Chunchang, Pang Jiangli, et al. Geochemical characteristics of the Holocene flood slackwater deposits in the lower reaches of the Jinghe River[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2012, 30(5): 900-908.]

[29] 郭媛媛,莫多闻,毛龙江,等. 澧阳平原岩板垱剖面地球化学特征与风化强度研究[J]. 地理科学,2013,33(3):335-341. [Guo Yuanyuan, Mo Duowen, Mao Longjiang, et al. Geochemical characteristics and weathering intensity of the Yanbandang profile in Liyang Plain, the middle reach of the Changjiang River[J]. Scientia Geographica Sinica, 2013, 33(3): 335-341.]

武成龙独自到厢房告诉她们隔壁的厢房也归她们使用,但要谨记安分守己,更不可以擅入中院,否则休怪把她们重新囚禁斗室。

[30] Song Y G, Chen X L, Qian L B, et al. Distribution and composition of loess sediments in the Ili Basin, Central Asia[J]. Quaternary International, 2014, 334-335: 61-73.

[31] 张威,董应巍,于洋,等. 辽南黄土化学风化特点及其环境意义[J]. 海洋地质与第四纪地质,2013,33(5):163-171. [Zhang Wei, Dong Yingwei, Yu Yang, et al. Chemical weathering of the loess in the south of Liaoning province and its implications for environmental change[J]. Marine Geology & Quaternary Geology, 2013, 33(5): 163-171.]

[32] Hong H L, Wang C W, Zeng K F, et al. Geochemical constraints on provenance of the mid-Pleistocene red earth sediments in subtropical China[J]. Sedimentary Geology, 2013, 290: 97-108.

当前,企业根据新型的财务管理系统更新、重组了管理工作的结构,使得工作流程更加的快捷与便利。首先需要将企业内部原定的分界线取消,对业务的流程进行相应的重新规划与组合,促进财务与决策的统一,形成信息、资金、产品三者的循环流通,将次流程与企业的生产供应链相适应。减少多余的环节,实现整个财务管理与产品生产流程的重组,提高企业的经济效益。

赵占仑,温小浩,汤连生,李保生,牛东风,孟洁,杨庆江
《沉积学报》 2018年第2期
《沉积学报》2018年第2期文献

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