2024年, 第26卷, 第06期　
刊出日期：2024-12-01

  

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  人类世的多角度透视

  方修琦

  古地理学报. 2024, 26(06): 1287-1304.

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  人类世被认为是一个由人类活动主导的独特地质时代。从人类世概念提出至今的20多年中，其使用不仅在地球科学之内急剧增长，而且迅速扩展到社会和人文等诸多学科领域。文中从3个学科视角对人类世进行了综述，概括有关人类世认识的异同及彼此关联。1950年代被确定为人类世的开始，对应于人类活动大加速及其造成的地球系统功能性变化。地球系统科学的人类世关注人类活动驱动的新地球系统状态，地质学视角的人类世关注其作为新地质时代的地质记录，社会学科与人文学科视角的人类世侧重对工业文明的反思批判与对未来发展的期许。不论未来人类世是否能真正成为一个新地质年代，其都将是地球科学和社会科学长期关注的研究主题。
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  扬子西南缘滇中成冰系南沱组沉积特征及其上红层归属讨论

  祁柯宁, 旷红伟, 柳永清, 彭楠, 王玉冲, 陈骁帅

  古地理学报. 2024, 26(06): 1305-1324.

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  扬子克拉通滇中地区新元古界南沱组与陡山沱组之间过渡段“红层”不同学者认识尚有分歧。以扬子克拉通西南缘昆明晋宁鲁纳村剖面和飞大田剖面为主，对其成冰系南沱组开展了详细的地层学、沉积学研究。南沱组砾岩段及其上覆红层泥岩段具擦痕、坠石、韵律性纹层等典型冰川沉积特征，据此划分出4个沉积亚相，即冰下滞积亚相、冰缘河道亚相、冰前三角洲前缘亚相和滨岸亚相，反映了冰期演化的不同阶段。红层段顶部最年轻碎屑锆石年龄为636 Ma,表明南沱组上段紫红色粉细砂岩顶部沉积时限可能晚于636 Ma。区域地层对比发现，平面上，滇中地区南沱组砾岩段和泥岩段分布稳定；垂向上，自下而上为冰川冰下堆积砾岩，向上过渡为冰缘河道砾岩，再向上为冰前三角洲前缘泥岩和滨岸细砂岩，表现为冰川逐渐融化并逐步海侵的规律。研究认为南沱组应当二分：下段杂砾岩段，上段紫红色泥岩段，即南沱组—陡山沱组界限置于红层段顶部。论文深化了对扬子西南缘成冰纪沉积古地理的理解，为完善四川盆地周缘成冰纪—埃迪卡拉纪等时地层格架和四川盆地及周缘深层油气勘探提供了沉积学新资料。
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  中国北方侏罗系烧变岩露头区白色砂岩特征与成因分析

  董燕, 王美玲, 陈彬, 时志强

  古地理学报. 2024, 26(06): 1325-1337.

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  中国北方烧变岩广泛发育，常见侏罗系煤层于中生代、新生代自燃形成的烧变岩。在烧变岩露头区，白色砂岩常与红色烘烤岩伴生，但国内外对其关注不够，成因不明。本次研究对伊犁、准噶尔、吐哈、鄂尔多斯等盆地周缘烧变岩区野外露头进行了观察，采集白色砂岩样品进行薄片鉴定、扫描电镜及能谱等测试与分析，对白色砂岩岩石学、矿物学特征进行观察和描述，认为中国北方侏罗系白色砂岩常分布在烧变岩的上覆、下伏或侧边位置，颜色多以灰白为主，结构疏松，孔隙发育，碎屑颗粒以石英、长石矿物为主，填隙物主要为高岭石，发育特殊的流体流动所致的孔洞构造；据其与烧变岩的空间相关性，推测白色砂岩的形成与煤层自燃有密切联系，煤层自燃导致高岭石大量生成、有色金属矿物或金属离子含量变化，这是砂岩呈现白色的主要诱因，因此烧变岩区所见白色砂岩为特殊类型的低温烘烤岩，其形成模式有3种：河谷下切型、裂隙下切型和山丘下渗型。
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  河控浅水三角洲前缘树枝状沙坝沉积构型与形成机理

  徐振华, 邓航, 吴胜和, 岳大力, 刘钰铭, 李庆

  古地理学报. 2024, 26(06): 1338-1351.

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  河控浅水三角洲前缘砂体可分为分流沙坝型和指状沙坝型2类河-坝组合类型，前人多关注扇状的分流沙坝型与鸟足状的指状沙坝型的前缘砂体，而对多个指状沙坝组成的树枝状沙坝关注不足，其沉积构型与形成机理尚不清楚。以鄱阳湖日帽洲三角洲为例，综合卫星地图、探地雷达、浅钻孔、沉积数值模拟数据，揭示了河控浅水三角洲前缘树枝状沙坝的沉积构型与形成机理。研究认为，树枝状沙坝是由多个相互分叉、交汇的指状沙坝拼接而成，呈现“河在坝上走”的河-坝组合关系，其间发育分流间湾。根据规模差异，树枝状沙坝内的分流河道可分为主支分流河道与侧支分流河道，主支分流河道的宽度大、数量少，多发育于近源端并延伸至沙坝末端，分布于沙坝中部；侧支分流河道的宽度小、数量多，多分布于前缘两侧与末端。树枝状沙坝的形成与细粒、黏性、高排量河流供给相关，细粒与黏性沉积物促进了稳定天然堤的加积与指状沙坝的形成，高排量导致了分流河道的分流与决口，从而形成树枝状的指状沙坝。河控浅水三角洲前缘树枝状沙坝储集层的侧向连通性较差，优势储集层位于指状沙坝中部，为分流河道砂体与近岸河口坝砂体。
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  基于沉积过程分析的扇三角洲沉积模式研究：以滦平盆地桑园剖面下白垩统西瓜园组为例

  张文淼, 鲜本忠, 季汉成, 马国福, 肖文华, 田荣恒, 陈思芮, 杨百智

  古地理学报. 2024, 26(06): 1352-1371.

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  洪水类型与流量变化是影响扇三角洲地貌形态与沉积特征的主要因素，但不同类型洪水作用下扇三角洲沉积单元发育规律研究薄弱。论文以滦平盆地桑园剖面下白垩统西瓜园组为例，通过剖面测量和岩相划分，恢复了沉积流体类型、沉积过程及其沉积响应单元，建立了不同洪水作用下扇三角洲沉积模式。根据岩相组合将该剖面的主控沉积过程解释为碎屑流、洪流与片流3种洪水，分别对应于碎屑流建造期、洪流建造期与片流建造期。结合沉积过程与砂砾岩沉积形态特征，将目的层解释为8种沉积单元，具体包括扇三角洲平原环境的陆上碎屑流舌状体、洪流主控辫状河道和扇三角洲前缘的水下碎屑流舌状体、高密度浊流水道、牵引流水下分流河道、高密度浊流朵体、水下片流朵体及滑塌体。在扇三角洲碎屑流建造期，发育多期垂向上叠置的、向湖盆进积的碎屑流舌状体；在洪流建造期，平原中形成洪流主控辫状河道，而进入湖盆后洪流转化为高密度浊流，发育高密度浊流水道与朵体；在片流建造期，则以水下快速沉积形成的水下片流朵体为特征。洪水期扇三角洲前缘沉积物快速沉积和沉积物坡失稳易于形成滑塌体，而间洪期则以平原上辫状河道和前缘中低流态水下分流河道的发育为特征。基于洪水类型及其沉积过程的扇三角洲沉积规律的研究，深化了对其砂体形态与结构规律的认识。
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  华南腹地茶永盆地白垩系古沙漠床沙构型定量重建与启示

  黄乐清, 胡能勇, 文春华, 孟繁星, 陈旭, 向轲, 曾广乾, 焦鹏, 王灵珏

  古地理学报. 2024, 26(06): 1372-1395.

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  华南腹地茶永盆地白垩系发育古沙漠沉积，其沙丘构型特征多样，是构造活动、地下水文条件和古气候演变等多因素的综合结果，然而目前在该方面的研究却近乎空白，制约了对华南腹地古沙漠环境演变规律的认识。本研究将粒度端元分析(EMMA)新方法和沙丘构型分析传统方法相结合，开展古沙漠形态学研究及床沙构型定量重建工作。结果表明，华南腹地茶永盆地白垩纪沙漠沙丘规模较大，各项沙丘形态参数均远超全球典型断陷盆地的古沙丘均值，可以类比鄂尔多斯盆地白垩系古沙丘或塔克拉玛干沙漠的现代沙丘，指示茶永盆地的初始状态可能为一个大型干旱或沙漠盆地；通过粒度端元四组分识别出风成沙丘、沙席和潮湿丘间(泥滩)等沉积环境类型。基于沙丘构型重建，恢复古风向为N-NE向，受北半球西风带控制，且该沉积构型记录了复合新月形沙丘、复杂(爬升)横向沙丘等多种形态类型。茶永盆地南部风成序列为干燥—潮湿型丘间风成体系，表现为内部干旱—潮湿丘间沉积与小—中型新月形沙丘的叠置；盆地北部风成序列发育干燥型丘间风成体系，发育巨型(爬升)叠加复合沙丘。茶永盆地周缘地区的构造隆升与水系发育，为盆地带来大量沉积物源，并在风力作用下发生二次侵蚀、迁移和堆积；断—拗陷盆地基底下沉、潜水面的升降，为风成沉积物的累积和保存创造了可容纳空间。该研究从风成沉积地质记录分析出发，提出了茶永盆地白垩纪沙漠沙丘规模可能较大的新见解，加深了对华南腹地风成/水成沉积—盆地构造—古气候等多要素耦合过程的理解。
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  藏东贡觉盆地白垩纪末期风成沉积组合及其古气候和古地理意义

  杜研, 许欢, 丁家翔, 何柯衡, 赵潇然, 夏磊, 苑婷媛, 张毕辉, 刘高政

  古地理学报. 2024, 26(06): 1396-1419.

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  晚白垩世，东亚地区风成沉积分布广泛，具有显著的纬向分带特征，然而，与华南地区处于相同古纬度的青藏高原中部地区却鲜有风成沉积的报道。近年来，前人依据磁性地层学研究结果将藏东贡觉盆地原古近纪风成沉积时代重新厘定为白垩纪末期，这为研究该时期青藏高原隆升前的古地理和古气候条件创造了新的契机。通过野外剖面考察/实测、样品薄片偏光显微镜岩矿鉴定、扫描电子显微镜观察和能谱分析等，本研究对贡觉盆地贡觉组风成沉积序列、风成界面和沉积体系开展了详细研究。研究结果表明，贡觉盆地风成沉积组合主要位于贡觉组底部，集中分布在盆地西缘，主体由沙漠、冲积扇与河流沉积组成。其中，风成沉积以大型槽状层理、楔状层理和高角度板状交错层理为特征，层系中可见典型的颗粒流层、颗粒飘落层和风成沙波层，层面上可见风成波痕。风成砂岩中的碎屑颗粒以中、细砂为主，普遍表现出高结构成熟度和高成分成熟度特征，石英颗粒边缘具有“沙漠漆”结构。扫描电镜下，石英颗粒表面发育典型的新月形和碟形撞击坑，很好地指示了风成沉积成因。垂向上，风成沉积组合中显示出明显的下部风成与水成沉积交互、中部风成沉积主导、上部水成沉积增多的沉积序列特征，反映了干旱气候背景下突发性的降水/洪水引发地下水位的波动。认为贡觉盆地白垩纪末期风成沉积的形成演化与冈底斯山晚白垩世隆升形成的“雨影”效应密切相关，同时也与全球马斯特里赫特中期升温事件存在着一定联系。研究结果对于理解白垩纪末期青藏高原隆升前的古地理格局和古气候条件具有重要意义。
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  河南平顶山矿区含煤地层沉积环境及其对煤系气成藏的控制

  李延河, 王保玉, 刘顺喜, 倪小明, 王娟, 胡斌

  古地理学报. 2024, 26(06): 1420-1434.

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  近几年来，河南省平顶山矿区煤系气勘探开发取得了新突破，采动井、采空井和预抽井的单井日抽采量分别达到40 500 m³、20 000 m³和4 500 m³。为了查明煤系气生成与赋存的沉积背景，本次工作采用地层学与沉积学的研究方法，开展了精细的地层、沉积特征和沉积序列以及气测录井资料分析，从而揭示出本区主要含煤地层山西组和下石盒子组中煤系气（煤层气、页岩气和致密砂岩气）生成与赋存的沉积环境，也就是潮坪上的泥炭沼泽（泥炭坪）、三角洲分流间湾沼泽和分流河道沉积环境控制了煤系气的成藏。基于地层沉积特征在垂向上的变化规律，划分出9种不同沉积环境的沉积序列类型，并在综合分析的基础上，提出了平顶山矿区山西组—下石盒子组煤系气赋存的沉积环境模式。研究还表明，区内煤系气含量变化及区域分布特征不仅与滨岸潮坪沼泽、三角洲分流河道砂体和分流间湾沼泽的时空变化密切相关，而且还与储集层厚度变化相关。该成果可为今后平顶山地区煤系气勘探开发井的设计、部署与施工提供科学依据。同时，对华北地区相同含煤地层的煤系气开发也具有重要借鉴意义。
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  古老深层致密砂岩储集层孔隙形成与保存机制：以鄂尔多斯盆地长城系为例

  刘恒宇, 刘明洁, 郝志磊, 任茵, 吴恩郁, 许晗, 钟寿康, 谭秀成, 曾伟, 连承波, 戴鸿鸣

  古地理学报. 2024, 26(06): 1435-1451.

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  为探讨古老深层致密砂岩储集层孔隙的形成与保存机制，综合运用岩心、薄片、扫描电镜、X衍射及流体包裹体等多种分析测试手段，系统分析了鄂尔多斯盆地中东部长城系深层砂岩储集层的沉积环境、岩石学、储集空间等特征，进而阐明孔隙形成与保存机制。研究发现长城系主要发育潮道沉积环境的石英砂岩和岩屑石英砂岩，具有中等结构成熟度和高成分成熟度特征，储集空间以剩余粒间孔和岩屑粒内溶孔为主，平均孔隙度为6.6%;长城系砂岩压实作用普遍较强，胶结作用主要以石英和伊利石胶结为主，溶蚀作用以岩屑颗粒的酸性溶蚀最为发育，其次为石英的碱性溶蚀。研究表明：强水动力条件下形成的长城系潮道砂岩粒度粗、分选较好、杂基含量少且成分成熟度高，是其原生孔隙发育的主要原因；早期大气淡水的淋滤溶蚀、中期有机酸的溶蚀以及晚期的硅质碱性溶蚀为长城系次生孔隙的形成提供有利条件。长城系砂岩储集层刚性石英颗粒含量较高，粒度较粗和分选较好，早期黏土包膜抑制石英次生加大边的形成，早期长时间浅埋、后期快速深埋的埋藏过程等因素有利于孔隙的保存。
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  川中—川西须家河组三段致密砂岩储集层分类及成因

  金惠, 崔俊峰, 杨桂茹, 杨威, 肖佃师, 王志宏, 王民, 武雪琼, 薄冬梅

  古地理学报. 2024, 26(06): 1452-1466.

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  四川盆地中部和西部(川中—川西)上三叠统须家河组岩石组分复杂、孔喉结构非均质强，含气和产能平面变化快，亟需明确储集层分类标准、发育机制及分布规律。以须家河组三段致密砂岩为对象，通过薄片、物性、压汞和核磁共振等实验，分析微观孔隙结构，建立储集层分类评价标准，揭示岩石组分、成岩作用对储集层类型的控制。研究表明，须三段发育微裂缝、原生粒间孔、残留粒间孔、溶蚀孔和晶间孔5类储集空间，粒间孔喉发育程度是决定储集层品质的关键；基于分形特征，将孔喉系统划分为5个区间，结合中大孔喉占比、主流喉道等参数，实现4类致密储集层的精细划分；I类储集层具有“弱压实强溶蚀”特征，高石英颗粒、低泥岩和碳酸盐岩岩屑、适量火山岩岩屑是形成的关键，Ⅱ类储集层具有“强压实强溶蚀”特征，较多杂基、低泥岩岩屑、高长石颗粒是形成的物质基础，Ⅲ类和Ⅳ类储集层均具有强胶结特征，其中Ⅲ类储集层中钙质岩屑含量高，方解石胶结发育，Ⅳ类储集层杂基减孔明显。研究成果可指导该区致密储集层形成机制研究，也为致密储集层分类和成因关联分析提供一定借鉴。
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  塔河油田西北部奥陶系古水系结构特征及演化

  汪彦, 王诺宇, 杨德彬, 张恒, 张娟, 张长建, 张晓

  古地理学报. 2024, 26(06): 1467-1482.

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  塔里木盆地塔河油田西北部中下奥陶统发育深切的地表水系结构，对水系两侧岩溶缝洞的发育影响显著，因此，对水系结构的定量描述及其演化模式的研究至关重要。基于三维地震资料，通过地震属性提取技术，对古岩溶台面和古岩溶地表水系进行了识别。同时，对水系的平面和垂向形态学结构参数进行了量化表征，据此探讨了古岩溶地表水系的形成与演化模式，剖析了水系演化与古岩溶缝洞发育的关系。研究结果表明：(1)塔河油田西北部自东向西发育3个岩溶台面和一个深切曲峡型地表流域结构。该流域的主干水系南北向汇流、分支水系东西向汇流，呈不对称分布。(2)水系单河曲弯曲率均大于1.5,超过了定义蛇曲的弯曲率临界值，具有典型的蛇曲特征。东西向河曲带弯曲率为2.42,南北向河曲带弯曲率为1.78。(3)东西向水系形态以单一“V”字形为主，南北向水系具有复合“V”字形，水系下切深度可达100～200 m。自东向西3个岩溶台面中水系的下切深度逐渐加大，水系宽深比平均值分别为4.06、3.52、3.03。(4)研究区古岩溶地表水系经历了自由曲流和深切曲流2个阶段，分别反映了水系的侧向侵蚀和垂向侵蚀作用过程。其中，水系的垂向侵蚀是逐步发生的，与3个岩溶台面的逐级抬升相适应。(5)深切曲流是区域性的最低排泄基准面，控制了河流两侧大型岩溶暗河的发育。每个岩溶台面具备独立的水循环结构，岩溶台面的逐级抬升促进了水系的差异演化，进而控制了岩溶暗河的规模和类型的差异性。对研究区古水系结构及其演化的认识对于古岩溶缝洞储集空间发育特征与分布规律的研究提供了重要的参考依据。
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  末次冰消期以来东海内陆架沉积物活性铁命运及其环境响应

  孔凡兴, 张哲远, 徐方建, 董江, 李安春, 谷玉, 胡利民, 陈天宇, 刘喜停

  古地理学报. 2024, 26(06): 1483-1497.

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  陆架沉积物活性铁在海洋铁生物地球化学循环中扮演着重要角色，但是其对陆架沉积环境演化的响应机制还不明确。本研究以东海内陆架EC2005岩心沉积物为例，探讨末次冰消期以来沉积环境演化对东海内陆架活性铁命运的影响。EC2005岩心沉积物总铁/铝（Fe_T/Al）比值平均为0.54,活性铁/总铁(Fe_HR/Fe_T)比值平均为0.29,表明长江输入的陆源细粒沉积物是研究区主要的颗粒铁来源。活性铁组分的平均含量由高到低依次为易还原的（氢）氧化物铁(Fe_ox1,0.64%)、黄铁矿铁(Fe_py,0.32%)、可还原的（氢）氧化物铁(Fe_ox2,0.23%)、碳酸盐铁(Fe_carb,0.09%)。其中，Fe_py和Fe_carb含量随深度变化呈现出此消彼长的趋势，这是碳酸（氢）根离子和硫化物竞争亚铁离子的结果，受末次冰消期以来沉积环境和氧化还原状态的控制。Fe_ox1与有机碳含量的变化密切相关，并对Fe_py和Fe_carb含量的变化起着重要的控制作用。在陆相沉积环境中（17.3～13.1 ka）,Fe_ox1主要转化为Fe_carb,Fe_py含量几乎为0;在海陆过渡环境中（13.1～7.3 ka）,Fe_carb含量减少，Fe_py含量增加；在海相沉积环境中（7.3 ka至今）,Fe_py含量达到最大值，Fe_carb含量在表层显著增加。本研究强调了沉积环境演化对陆架活性铁命运的控制，为研究现代和深时海洋的C-S-Fe生物地球化学循环提供了新的视角。
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  南海不同沉积环境黄铁矿的矿物学及原位微区地球化学研究

  张雅茹, 张广璐, 杨俊, 赵彦彦, 管红香, 刘盛

  古地理学报. 2024, 26(06): 1498-1515.

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  黄铁矿是沉积物和沉积岩中的常见矿物，其地球化学特征能够明确指示周围的沉积环境。然而，黄铁矿地球化学特征的差异性及形成过程中的控制因素尚不清楚。本研究利用扫描电镜和激光剥蚀电感耦合等离子体质谱对南海不同沉积环境黄铁矿形貌和原位微区主微量元素特征进行了研究。结果表明，SH-CL38站位黄铁矿含量与δ³⁴S值呈镜像关系，代表了正常海洋沉积环境下形成的黄铁矿受有机碎屑硫酸盐还原作用的控制；而F站位碳酸盐颗粒极低的δ¹³C值（-45.55‰）表明该站位发育甲烷渗漏，黄铁矿的形成与硫酸盐驱动的甲烷厌氧氧化过程有关。2个站位黄铁矿微区的地球化学分布明显存在差异：SH-CL38站位黄铁矿的Mn、Co、Ni、Mo和Sb含量相对于F站位含量高，可能是铁锰（氢）氧化物的还原性溶解导致的；而F站位黄铁矿的Cu、V、As和Cd含量相对于SH-CL38站位高，可能是受到有机质矿化作用的影响。黄铁矿颗粒的Ca和Mg含量表明F站位的甲烷渗漏条件下由于优先沉淀了低Mg高Ca的自生方解石，导致后期沉淀的黄铁矿具有高Mg低Ca特征。2种不同沉积环境中黄铁矿的形貌特征和微量元素含量的差异表明黄铁矿的矿物学和地球化学特征可以用来识别甲烷渗漏。
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  洛阳盆地古洪水剖面地球化学指标的古气候指示意义

  李松翰, 张俊娜, 张小虎, 赵海涛, 赵伯伦, 韩子楠

  古地理学报. 2024, 26(06): 1516-1530.

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  地球化学指标在古气候研究中多用于黄土、湖泊等沉积物的分析，河流沉积物由于沉积水动力变化大，对其化学元素及其古气候指示意义的研究较少。文中对洛阳盆地4～3.8 ka BP龙山晚期古洪水(SQ)剖面地球化学指标的古气候指示意义进行了探讨。分析显示，古洪水剖面的化学元素含量与中值粒径相关性显著。在排除物源、沉积再旋回和成岩钾交代作用对于化学元素的影响后，根据各化学元素与中值粒径的相关系数进行分组，并在同组内按照元素迁移强弱建立化学元素参数指标，其结果与CIA粒度效应校正结果具有一致性，均在距今4 000年前后的古洪水层呈低值，指示相对干凉的气候。结合该剖面孢粉的分析结果，认为洛阳盆地温凉的气候条件是距今4 000年前后古洪水事件发生的重要环境背景。虽然河流沉积过程的复杂性导致本研究具有一定的局限性，但是通过相关系数分组建立比值参数的方法，为探讨河流沉积物化学元素指标的古气候指示意义提供了新的思路。