基于黄土粒度估算粉尘源区.pdf

中国科学: 地球科学 2016 年 第46 卷 第10 期: 1406 ~ 1412 《中国科学》杂志社 SCIENTIA SINICA Terrae SCIENCE CHINA PRESS 论 文 基于黄土粒度估算粉尘源区-沉积区距离的新方法 * 董欣欣 , 杨石岭, 唐自华, 丁仲礼 中国科学院地质与地球物理研究所新生代地质与环境重点实验室, 北京 100029 * E-mail: xxdong@ 收稿日期: 2016-03-28; 接受日期: 2016-05-23; 网络版发表日期: 2016-09-18 国家自然科学基金项目(批准号:和国家重大科学研究计划项目(编号: 2015CB953804)资助 摘要 黄土的粒度分析是重建古气候的常用手段之一. 基于 Tsoar 和 Pye(1987)提出的粉尘搬运模型, 通过沿 风力搬运方向的两个黄土剖面的粒度变化, 构建了定量估算粉尘源区-沉积区距离的模型. 采集环县和白马铺古 土壤S2 以上(250ka 以来) 的粒度数据, 运用该模型得出了粉尘源区-沉积区的距离. 结果表明, 间冰期古土壤发育 时期, 源区-沉积区距离较远, 沙漠南缘至环县剖面距离约为 340km; 冰期黄土堆积时期, 源区-沉积区距离较近, 沙漠南缘至环县剖面距离约为100km. 该定量重建结果表明, 250ka 以来的冰期- 间冰期旋回中, 沙漠南缘的进退 变化距离约为240km, 验证了东亚夏季风降水控制沙漠进退从而影响黄土-古土壤粒度变化的机制. 关键词 中国黄土, 粒度, 东亚夏季风, 源区-沉积区距离, 定量模型 1 引言 哪一个主导黄土-古土壤的粒度变化, 依然存在争议. 有学者曾尝试用不同模型将样品的粒度分布曲线分 黄土高原的第四纪风成黄土-古土壤序列以其厚 解成不同粒级的组分(Lu 等, 1999b; Sun等, 2002; 度大、时间跨度长、连续性好等优点成为亚洲季风系 Vandenberghe, 2013; 秦小光等, 2009), 然后把不同 统演化的重要载体(Liu和Ding, 1998). 在重建该季风 粒径区间(或分布)与粉尘搬运过程联系起来, 重建季 气候的研究中, 黄土的粒度组成是应用最早和最广 风系统大气环流要素的变化. 但是, 这些模型主要集 泛的环境指标之一. 半个世纪以来, 研究者从黄土高 中在黄土粒度记录时间序列上的古大气环流要素重 原地区获得了大量不同时间尺度的粒度序列, 构建 建, 如何运用数学模型通过空间粒度变化来提取源 了多条粒度集成曲线(Ding等, 2002; Yang和Ding, 区范围变化信息亟需深入研究. 2014)和时间标尺(Ding等, 1994; Lu等, 1999a; Han等, Tsoar 和Pye 的粉尘动力学模型( 以下简称TP 模 2011; Sun等, 2006), 定性或半定量地重建了冬季风 型)显示, 粉尘沉积物的粒度既受空气流动状态影响, 强度变化或沙漠边缘进退历史, 但这两个环境要素 也与粉尘搬运距离有关(Pye, 1987; Tsoar 和Pye, 中文引用格式: 董欣欣, 杨石岭