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通过对黄土粉尘重力沉降过程的动力学分析,给出了黄土粉尘粒度分布的数学表达,讨论了粉尘沉积通量随搬运距离、粒径变化的物理过程,首次确定了估算粉尘搬运距离和风力强度的计算方法,为区分粉尘搬运距离和风力强度对粒度的影响及其它们在冰期间冰期中的差异提供了物理学的判别依据。分析结果表明： 1)在重力沉降作用下,粉尘沉降通量随搬运距离的变化服从几何分布,具有沉降通量随搬运距离的增加迅速减小,越粗的粉尘颗粒其沉降通量初值越大,同时下降速度也越迅速的特点; 2)如果用携粉尘气流的水平通量作代表风力强度,则粉尘搬运距离与粒度分布曲线上重力沉降部分最高点的粉尘沉降通量成反比,风力强度与该点对应粒径的平方和粉尘搬运距离成正比。因此,根据该点的粉尘沉降通量和对应粒径,可以估算粉尘的搬运距离和风力强度。根据上述理论对渭南阳郭中学S0～L1黄土－古土壤剖面进行了粉尘搬运距离和风力强度的估算： 首先,从粒度分布中提取出3个对数正态分布的独立组份; 然后利用粗粒组份的参数计算粉尘搬运距离和风力强度。分析结果表明粉尘搬运距离具有冰期近、间冰期远的特点,风力强度的变化则具有冰期弱、间冰期强的特点,LGM时段的风力强度比MIS 3阶段大,但小于全新世适宜期,而LGM时期粉尘搬运距离并未明显减小,因此,可能黄土粒度的变化并非反映了冬季风的变化,而是反映了夏季风的变化,夏季风是通过影响粉尘源区来影响粉尘粒度的变化。 相似文献
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基于新疆伊犁盆地肖尔布拉克黄土剖面粒度数据,以贝叶斯粒度端元模型法为主,粒级标准偏差法为辅探寻对气候变化响应敏感的粒级组分及其对粉尘来源示踪和古气候重建的意义。研究结果表明粒度端元组分EM1（众数粒径:21.22 μm）代表大气粉尘中较为稳定的背景值,其含量的变化与高空西风环流强度有关。EM2（75.29 μm）主要代表了近源河流沉积物的悬移搬运组分,可视为较敏感的古气候指标。EM3（47.5 μm）也代表了近距离的悬移搬运组分,可能主要由较粗颗粒对地表的碰撞磨蚀作用而产生。EM2记录了深海氧同位素2阶段（MIS2）以来的北大西洋气候波动事件,如Heinrich事件、YD事件等。贝叶斯粒度端元模型能够区分不同的沉积动力过程,在新疆黄土古气候研究中具有广泛的应用前景。 相似文献
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中国北方部分地区黄土、沙漠沙、湖泊、河流细粒沉积物粒度多组分分布特征研究 总被引：12，自引：0，他引：12
通过对我国北方部分地区的黄土、沙漠沙、湖泊、河流细粒沉积物的粒度多组分分布特征系统研究后总结了其粒度分布特征及组分间差异,并提出了风成、水成沉积物成因类型的判别依据。认为:1)细粒沉积物粒度一般由多个组分叠加构成,表现为多组分粒度分布特征。2)黄土粉尘粒径以<70 μm的悬浮颗粒为主,粒度由粗、中、细三个组分构成。粗粒组分含量最高,其中值粒径与源区距离呈负相关,中粒组分百分含量与源区距离呈正相关。3)沙漠沙粒度由一个极其明显的粗粒跳跃组分构成,中值粒径一般位于100~300 μm,分选性极好。4)湖泊沉积物粒度分布最多可有6个组分(中值粒径:<1 μm,2~10 μm,10~70 μm,70~150 μm,150~700 μm,>700 μm),前4个组分属悬浮组分,⑤为跳跃组分,⑥为滚动组分,分选性差。5)河流沉积物粒度分布曲线较复杂,其分布特征蕴含了水动力强弱信息。6)沙漠沙→黄土与河流沙→湖泊沉积物其优势组分的粒径均逐渐变细,但水成相对应组分比风成组分粒径要粗. 相似文献
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利用高分辨率激光粒度仪MS2000对安固里淖、三台河以及长江等多个地点湖泊和河流沉积物样品细粒部分的粒度多组分分布特征进行了系统、深入研究。总结了其粒度分布特征及组分间差异并讨论了其成因机制。研究认为:1)湖泊沉积物粒度一般由多个组分叠加构成,表现为多组分粒度分布特征,其受控于水动力强度和搬运方式等因素。2)粒度分布最多可有6个组分（中值粒径范围分别为①<1μm,②2～10μm,③10～70μm,④70～>150μm,⑤150～700μm,⑥>700μm）,其中前4个组分属悬浮组分（③组分是流域内风成作用强弱的判别标志）,⑤为跳跃组分,⑥为滚动组分,整体分选性差。3)据粒度分布特征可分为湖滨、过渡和湖心三相,三相间粒度分布特征有明显差异,同时又存在此消彼长的良好过渡关系。湖滨相以④组分为优势组分,该组分含量越高,指示沉积物越靠近湖滨;过渡相④组分含量随距湖心距离靠近而减小,但②组分含量却在逐渐增加;湖心相以②组分占主导优势,该组分含量越高,指示沉积物越靠近湖心。4)湖相沉积物受湖滨拍岸浪和湖心波浪的影响而产生了明显的粒度分异规律。 相似文献
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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0.4μm,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。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。 相似文献
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中亚干旱区不仅是全球主要的风尘源区之一,也是气候变化的敏感区域之一。重建中亚干旱区风尘历史、解释其驱动机制对治理现代沙尘天气和改善人类生存环境至关重要。然而,关于中亚干旱区风尘驱动机制的问题仍存在不同观点。本研究采用参数化粒度端元分析方法对哈萨克斯坦南部的Shayan黄土剖面(厚度约650 cm)进行了分析。结果表明：1)Shayan剖面沉积物粒度组分分为4个端元,EM1代表高空西风远距离搬运和以团聚体的形式被粗颗粒携带的粘土组分,EM2代表沉积时期大气粉尘的背景,以浮尘的形式存在的细粉砂组分,EM3代表低空短距离搬运的近源粗粉砂组分,EM4代表较强风力条件下被搬运的局地砂粒组分;2)EM3+EM4含量指示的风尘历史显示,14.4 cal.ka B. P.至早全新世阶段(14.4～8.2 cal.ka B. P.)风力较强,中全新世(8.2～4.2 cal.ka B. P.)风力较弱,晚全新世(4.2～0 cal.ka B. P.)再次增强;3)西伯利亚高压强度变化是中亚干旱区过去风尘活动变化的主要驱动力。 相似文献
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源区距离对黄土粒度多组分分布特征的影响 总被引：4，自引：2，他引：2
利用高分辨率激光粒度仪MS2000对陕西渭南、北京灵山、河南邙山等地大量黄土样品的粒度多组分分布特征进行了系统研究,总结了其多组分粒度分布及组分间差异特征并讨论了源区距离对黄土粒度多组分分布特征的影响。取得了以下认识：（1）黄土粉尘粒径以〈70μm的悬浮组分为主,其粒度由细、中、粗3个组分（中值粒径范围分别为〈1μm、1～10μm、10～70μm）构成,表现为多组分粒度特征。粗粒组分含量最高,峰形最明显。粗粒与中粒组分粒径与百分含量变化很大程度受控于源区距离变化。（2）不同地区黄土粉尘粒度差异明显,粗粒组分中值粒径随源区距离增加而减小,二者负相关;中粒组分百分含量随源区距离增加而增加,二者正相关。（3）粒度组分分离方法能够反映同一源区粒度的细微差异,显示其粒度组分分离的优越性。（4）理论推导了黄土粗粒组分的中值粒径与源区距离的关系并用实际拟合函数验证了其正确性。 相似文献
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为反演阿尔金新近纪红黏土记录的古气候、古环境信息,在已有的磁性地层学约束基础之上对剖面的粒度指标进行了系统的分析,并利用粒度端元模型(EMM)进行分解。结果表明,可分为三个粒度端元:端元1(众数粒径5.2μm)众数粒径集中分布于2～6μm,与北太平洋西风带粒度分布和中国黄土细粒组分的粒度分布相似;端元2(众数粒径20μm)呈负偏态非对称分布,众数粒径在32～16μm之间,为低空西风所搬运短距离做跃移运动的粉尘物质;端元3为双主峰分布,众数粒径57μm和2.5μm,代表着尘暴事件中风动力近源变化强度,反映混合沉积特征。其中在10.8～10.3 Ma、8～6 Ma、5.2～4.3 Ma、3.6～2.8 Ma端元1粒度含量呈减小趋势,端元2粒度百分含量呈逐渐增加趋势,中值粒径增大。13～2.6 Ma阿尔金红黏土记录显示内陆干旱化加剧事件经历了10.8～10.3 Ma、8～6 Ma、5.2～4.3 Ma、3.6～2.8 Ma四个阶段,结合前人对该剖面及邻区其他地质环境记录研究表明,亚洲内陆干旱化可能的起始时间为11 Ma左右,西风环流在本区占主导地位。全球变冷是内陆干旱化加剧的主导要素,青藏高原的阶段性隆升起着推动作用。 相似文献
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《地球科学进展》2016,(3)
对菲律宾海西北部奄美三角盆地U1438A孔约350 ka以来沉积物中碎屑组分的粒度组成进行了分析,结果表明,沉积物中碎屑组分的平均粒径为13.1μm,粒径变化范围为0.04~160μm,粒度频率分布呈四峰正偏态分布。利用Weibull分布函数将沉积物碎屑组分的粒度组成分离出4个相对独立的组分。其中超细组分众数约0.3μm,粒度分布范围为0.04~0.9μm,可能是海洋自生黏土。细粒端元众数粒径约3.5μm,粒度分布范围为0.2~32μm,比北太平洋中部风尘略粗,推测主要为来源于亚洲大陆的风尘。粗粒端元众数粒径约10μm,粒度分布范围为0.3~90μm;超粗粒端元众数粒径约40μm,粒度分布范围为3~160μm。粗粒组分和超粗粒组分均主要来自于周围海脊和岛弧的火山物质。细粒和粗粒敏感粒级组分的比值(1.3~2.2μm/28~40μm)与细粒风尘组分和粗粒火山组分的比值(0.9~3μm/10μm)类似,表现为冰期高、间冰期低,与北太平洋风尘通量、亚洲大陆黄土堆积速率,以及黄土粒径所指示的冰期干旱和东亚季风/西风环流增强的气候变化是一致的,表明冰期由于亚洲大陆的干旱和季风/西风的增强,使得奄美三角盆地中细粒亚洲风尘组分的输入相对增加。因此细粒风尘和粗粒火山物质的比值可以作为亚洲大陆干旱化和大气环流增强的示踪指标。这些研究结果表明奄美三角盆地沉积物的粒度组成可用于重建东亚大陆干旱和大气环流演化历史。 相似文献
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黄土是地质时期沙尘天气形成的粉尘堆积物,其粒度特征记录了粉尘搬运过程中的古大气环流格局和古环境演化信息。本文对昆仑山北坡克里雅河支流的第5级阶地羊场黄土剖面进行了系统的粒度分析,结果表明,黄土粒度组成主要以粗粉砂和砂砾为主,分选较好;羊场黄土为塔克拉玛干沙漠的近源风成堆积,粒度指标主要指示沙漠范围和源区气候干旱程度;粒度结果的详细分析及其与全球其他记录的对比表明,塔里木盆地南缘气候在8.5~3.6 ka B.P.较为湿润稳定,3.6 ka B.P.以来气候急剧变干并出现大幅度波动的千年尺度突变事件,与其他地区古气候记录有较好的一致性。塔里木盆地南缘8.5 ka B.P.以来的气候变化具有季风模式和千年尺度气候振荡的双重特点,可能同时受低纬度亚洲季风和北半球高纬度地区气候的影响;太阳辐射减弱引起的亚洲夏季风衰退可能导致了3.6 ka B.P.以来盆地的干旱化,同时,受太阳辐射驱动的北半球高纬度地区的气候变化,可能通过增加西风环流的强度及其波动幅度,进一步加剧了3.6 ka B.P.以来塔里木盆地南缘气候的干旱化和不稳定性。 相似文献
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通过测定沉积物粒度来获取环境信息已经成为环境变化研究的常规手段之一,多组分分离的方法也逐渐被广泛采用,但对于粒度分布中不同组分的成因存在着不同的看法。Alfaro的碰撞理论认为当母质所遭受的碰撞能量大于母质中集合体的内聚力时,能够产生与之对应的特征组分,即特定的风速能量决定了特定组分的形成。为了对Alfaro碰撞理论进行论证检验,研究选择屏蔽了搬运分选过程、纯经机械碰撞形成的岩石碎屑和粮食表面附着物,进行粒度分析。分析发现:1)不论无机质组成的岩石还是有机质组成的粮食,其颗粒粒径主要受控于母质成分,且粒度分布均具有与种类密切相关的特征。2)虽然少部分物质的粒度分布也存在Alfaro风洞实验中出现的中值粒径较稳定的组分,但其碰撞理论很难解释大量的不相符现象和各种物质种内差异小于种间差异等现象。证明了粉尘颗粒的粒径与其物质成分特点存在密切联系,而与外界碰撞过程没有直接对应关系,能量碰撞作用并不能直接导致粉尘颗粒优势组分的形成。因此,本研究认为形成粉尘不同粒度组分的影响因素是多方面的,其中风力(能量)只是其中之一,起尘区和降尘区的大气动力条件、粉尘在搬运过程中的分选作用以及粉尘的形成母质性质和环境都是影响粉尘粒径多组分特征的重要因素。 相似文献
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根据粉尘搬运的动力学原理,利用温湿度组合、风力强度变化和粉尘源区收扩演变特点,分析了青藏高原东北缘循化-官亭地区黄土的粒度、磁化率特征及其反映2.6万年以来的气候波动、区域环境变化以及冬夏季风关系等,划分了主要气候演化阶段,取得了以下重要认识:1)山脉阻挡是造成循化-官亭盆地黄土剖面记录气候波动差异的主要影响因素,拉脊山东南段是亚洲冬季风和高原冬季风系统的重要分割线;2)循化盆地和官亭盆地约26kaB.P.气候变化主要分为2个阶段,每个阶段又可分为若干个亚阶段;3)青藏高原东北缘官亭-循化地区全新世适宜期时间可能为6.0~3.7kaB.P.,官亭盆地和循化盆地黄土粒度磁化率明显差异的原因可能主要受风场的控制。 相似文献
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中国黄土的物质来源及其粉尘的产生机制与搬运过程 总被引：34，自引：10，他引：24
长期以来,黄土高原的物质来源被笼统认为来自包括西北三大内陆盆地(准噶尔、塔里木、柴达木)在内的广阔的沙漠、戈壁地区,而且中国黄土被看作“沙漠”黄土的典型代表。但我们最新的研究揭示出,源自准噶尔和柴达木盆地的粉尘主要由低空气流搬运,受下风方向的山脉阻挡,就近堆积成山麓黄土。源自塔里木盆地的粉尘如果被近地面风搬运,则不可能移出盆地,而是堆积在昆仑山北麓,但如果被飙升到高空,则被西风急流携带,移出盆地而降落在北太平洋地区,无论哪种情况,该盆地的粉尘都不可能对黄土高原有重要贡献。因此,西北三大内陆盆地并非黄土高原的重要物源,而蒙古国南部及与之相邻的包括巴旦吉林、腾格里、乌兰布和、库布其、毛乌素等在内的戈壁、沙漠地区才是黄土高原的主要物质来源区,且主要由近地面风(基本在3000m以下)从上述戈壁、沙漠地区搬运而来。中国黄土并不能简单看作“沙漠”黄土,包括冰川研磨作用、山体剥蚀作用、山前冲洪积作用等在内的“高山过程”,才是产生大量粉土级物质的原因,戈壁、沙漠、黄土的带状分布,只不过是近地面风对山前冲、洪积物质的风力分异而已。 相似文献
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本文对哈尔滨尘暴事件（2011年5月11日）的干沉降和湿沉降粉尘进行了粒度、REE和Sr-Nd同位素组成分析。同时,为了限制尘暴粉尘的源区,还对东北沙地（科尔沁沙地和呼伦贝尔沙地）进行了表土采样。结果显示,干沉降粉尘呈双峰态粒度分布,众数值分别为3.6 μm和28 μm,而湿沉降呈单峰态粒度分布,众数值为6 μm。哈尔滨尘暴事件粉尘的粒度分布模式可与黄土高原黄土、红黏土及世界上其他地区的长距离搬运粉尘相对比。这些尘暴粉尘来自遥远的源区。干沉降和湿沉降粉尘表现出相同的REE模式和Sr-Nd同位素组成,它们来自科尔沁沙地和浑善达克沙地。现代尘暴事件的干沉降与湿沉降粉尘相同的物质来源暗示了黄土高原黄土的细颗粒和粗颗粒组分有相同的风尘源区。 相似文献
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基于河南新郑县的一套完整晚更新世—全新世黄土古土壤剖面(格大张剖面),应用端元分析模型,对75个沉积样品的粒度分析数据进行分析,并对各端元组分在地层深度对应的时间尺度上做了小波变换。结果认为,从格大张剖面沉积物粒级组分中可以分离出三个沉积端元,端元1可能指示了东亚夏季风作用动力特征,夏季风的强弱引起的温湿变化造成相应时期内沉积物的古土壤化的强弱;端元2可能指示了东亚冬季风作用下沙尘暴沉积动力作用特征,代表了典型风成黄土的粗颗粒组分特征;端元3粒级组分更粗,代表了更强搬运动力条件,应属于东北风搬运黄泛平原粗颗粒而来的近源沉积物,距今3100 a以来尤为显著。根据小波分析结果,认为各端元组分在不同的时间尺度上具有周期性特点。端元分析法在指示沉积物沉积动力环境和物源特征上具有很好的效果,各端元组合特征能够敏感地反映出沉积动力组合特征,很好地反映晚更新世以来各动力变化特征。采用小波分析方法对识别各端元组的周期性特征以及根据目前状态推断未来可能的趋势具有参考意义。 相似文献
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晚更新世末期出露了的陆架平原成为北半球沙漠带的最东端,并在那里出现了面积不等的沙漠一黄土堆积系列。许多研究者已经发现陆架沙漠－黄土堆积群中普遍含有有孔虫、放射虫、海绿石和粒度组成较粗等特点,大多数黄土沉积都属于近源沉积,真正能随高空气流进行洲际输送的黄土物质,是一些非常细粒的尘埃。中更新世期间,苏北宿迁一带的第三纪紫红一红色粘土就已经出露地表,并经常受到风暴的侵蚀。当紫红－红色粘土被搬运到丘陵一带时,就形成了下蜀土沉积;当它落在湖相环境时,就形成了岩芯中所见到的杂色粘土。因此,下蜀土也属于近源沉积。 相似文献
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山东青州地区黄土的粒度组成及成因分析 总被引：1，自引：0，他引：1
在鲁中山地北侧的山间谷地及山麓地带广泛发育厚度不一的黄土堆积。对该区青州傅家庄黄土剖面进行了系统的粒度分析, 并与黄土高原的第四纪黄土-古土壤、北京现代降尘、剖面附近的河流相样品进行了对比。结果表明, 青州黄土的粒度分布特征与北京现代降尘、黄土高原黄土非常相似, 与河流相样品则有很大的不同; 在整个序列中, 青州黄土粒度变化与黄土高原典型的风成黄土、古土壤一致, 黄土层颗粒粗, 古土壤层颗粒细。上述结果从沉积学的角度为青州黄土风成成因提供了证据。青州黄土的粒度组成特征及前人的研究表明, 青州黄土主要来源于沉积区以北的黄泛平原和莱州弯等地出露的海相地层, 其次是高空气流携带的西北内陆的远缘粉尘。 相似文献
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风尘堆积全岩和石英粒度变化对风化成壤强度的指示 总被引：1，自引：1，他引：0
已有研究表明,黄土中的石英组分在黄土区的气候条件下基本不受风化作用的影响.文章对西峰剖面新近纪风成三趾马红土和第四纪黄土-古土壤序列样品进行全岩和石英粒度测试,并计算了不同风化成壤强度样品的全岩-石英粒度中值粒径差值.结果显示,与石英粒度相比,全岩样品含有更多的细粒组分,表明全岩粒度是风尘原始粒度与后期风化成壤作用共同的产物.根据此原理,用二者中值粒径差值定义一个风化指数(Gw),风化强度愈强,Gw愈大,可作为反映风化成壤强度的有效指标.该指标在西峰剖面6.2Ma以来风成堆积序列的应用显示,晚中新世-上新世期间风化强度较强,第四纪以来风化强度呈总体减弱趋势,其趋势与不断增大的全球冰量和粉尘沉积速率相吻合.我们认为,全球变冷和亚洲内陆干旱化程度的加剧是导致风化成壤强度降低的主要原因. 相似文献