中国南方晚第四纪风尘沉积的物质联系

近20年来中国南方陆续发现多类型的第四纪风尘沉积，包括风成红土、滨海风成沙丘和内陆第四纪风成砂等，它们是中低纬地区季风格局建立过程中的产物。关于这些风积物的来源研究，成果远不如沙漠黄土区丰富，且有不少争议，各类风尘沉积之间物质联系的研究尚属空白。本项目拟在广泛野外调查和典型剖面选择的基础上，利用粒度、磁化率、矿物、化学组成、Sr、Nd、Os、Re同位素、石英颗粒表面形态等物源示踪指标，开展各类风积物之间以及风积物与风化壳残留物、北方风尘、滨海相、河湖相沉积物之间理化特征对比研究，通过古风沙沉积中前积层的确认，沙丘内部构造和层理产状测量，风成沉积磁化率各向异性的测量，风成沉积粒度空间变化等复原中国南方晚第四纪古风场信息，从而进一步探讨南方各类风积物之间的时空联系、动力联系、物质联系和可能的物源区。为青藏高原隆起对中低纬度近地面大气环流调整提供直接证据。

中国南方广泛分布着不同类型的第四纪风成沉积，包括风成红土、下蜀黄土和内陆第四纪风成砂等。关于这些风积物的物质来源仍然存在争论。在国家自科学基金的资助下，本项目进行了广泛野外调查，选择了一些典型剖面采样，利用粒度、磁学参数、化学组成、色度、网纹形态和石英颗粒表面形态等指标，开展了各类风积物之间物质联系的研究。研究结果表明：（1）中国南方加积型红土的磁学参数具有明确的环境含义。黄棕色土与均质红土磁化率高与成壤作用有关，磁性颗粒以细小的亚铁磁性矿物磁铁矿和磁赤铁矿为主，而网纹红土磁化率低与土壤水分的季节变化有关，磁性矿物含量低，磁性颗粒粒径较黄棕色土粗，矿物类型以反铁性磁性矿物赤铁矿为主，黄棕色土与网纹红土可能具有不完全相同的物质来源。（2）典型加积红土剖面粒度频谱分析表明，九江JL剖面记录了准100ka、41ka和30ka的地球轨道要素变化周期，并在734-784kaBP期间，气候周期发生了转型，由之前的准41ka和准30ka地轴倾斜率周期变成之后的准100ka地球轨道偏心率周期，这一信号指示了区域环境对全球范围内中更新世气候转型事件的响应。（3）在鄱阳湖和洞庭湖地区，沿着冬季风方向存在风尘沉积的粒度分异。在洞庭湖地区，沿冬季风主导风向（偏北风）， 洞庭湖周边地区红土的Mφ、 Md值（φ值）自北向南增大，说明沉积物粒度组成变细， 风成组分（10-63 μm）百分含量随之减少， <2 μm组分百分含量自北向南略有增加；在鄱阳湖地区，沿着冬季风优势风向—东北风通道沉积物平均粒径由6.22φ过渡到7.16φ； 细粉砂组分（4-10μm）、风尘挟带组分（10-15μm）含量逐渐增加。（4）神经网络和主成分分析等研究显示，第四纪加积红土的物质来源并不单一，既有近源河湖相组分，也有远源粉尘的加入。（5）长江中下游的“砂山”砂的表面形态反映了风沙沉积过程中机械作用和化学作用的共同影响，部分红土石英颗粒表面具有明显的风成特征。（6）红土的色度和网纹形态揭示了沉积环境的差异。网纹红土的色差值越大，网纹结构越清晰；色差值越小，网纹结构则越模糊。色差值由大变小的过程指示网纹发育程度由强变弱的过程。（7）现代城市灰尘理化特征证明，无论人类活动干扰是否强烈，自然来源始终是城市灰尘元素的重要来源。