九江市蓼花剖面末次冰期中晚期沉积物的地球化学特征及环境意义

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2026.00061

摘要/Abstract

摘要：

鄱阳湖地区晚第四纪风沙沉积物分布广泛，存在多种沉积相叠覆堆积的地层序列，详细记载了环境演变过程。本文选取九江市星子县蓼花剖面（LH）的沙丘砂-古土壤-湖相沉积序列为研究对象，分析了地质年代、粒度、化学元素含量等指标，探讨了该区域末次冰期中晚期的环境变化特征。结果显示：（1）蓼花剖面常量化学元素以SiO₂、Al₂O₃为主，各沉积相存在较大差异。SiO₂含量在沙丘砂层最高，Al₂O₃、Fe₂O₃含量在古土壤层最高，CaO、MgO、Na₂O含量在湖相层最高。（2）化学蚀变指数（CIA）和A-CN-K三角图指示蓼花剖面整体处于中等化学风化阶段，硅铝铁率（Saf）、淋溶系数（ba）、CIA和Rb/Sr值揭示各沉积相的风化程度为古土壤层>湖相层>沙丘砂层。（3）蓼花剖面形成于末次冰期中晚期（51.7~15.1 ka），气候特征呈阶段性变化：LH11（51.7~42.1 ka）为寒冷干燥期，冬季风增强，对应深海氧同位素MIS3b阶段；LH10-LH6（42.1~27.0 ka）转为温暖湿润期，夏季风增强，对应MIS3a阶段；LH5-LH2（27.0~15.1 ka）再次进入寒冷干燥期，冬季风增强，但存在短暂的暖湿波动，对应MIS2阶段。这些变化与Yangzi洞石笋δ¹⁸O、洛川剖面>32 μm颗粒含量记录的冬季风强度和6月30°N太阳辐射总量具有较好的对比性，为探索亚热带季风气候区的环境演变提供了参考价值。

关键词: 蓼花剖面, 沙丘砂-古土壤-湖相沉积序列, 地球化学, 风化程度, 环境演变

Abstract:

Late Quaternary aeolian deposits are widely distributed in the Poyang Lake region， forming multilayer stratigraphic sequences with interbedded sedimentary facies that provide detailed archives of environmental evolution. This study focuses on the dune sand-paleosol-lacustrine sedimentary sequence from the Liaohua section in Xingzi County， Jiujiang City. By analyzing geochronology， grain size， and chemical element content， this research investigates the environmental evolution during the mid-late of the Last Glacial Period in the region. The results show that：（1） Major chemical elements in the Liaohua section are dominated by SiO₂ and Al₂O₃， with significant variations among different sedimentary facies. SiO₂ content is highest in the dune sand layer； Al₂O₃ and Fe₂O₃ contents peak in the paleosol layer； CaO， MgO， and Na₂O are most abundant in the lacustrine layer. （2） The Chemical Index of Alteration （CIA） and A-CN-K ternary diagram indicate that the overall moderate chemical weathering stage of the Liaohua section. The silica-alumina-iron ratio （Saf）， leaching coefficient （ba）， CIA， and Rb/Sr ratio further indicate that the weathering intensity of different sedimentary facies follows the sequence： paleosol > lacustrine > dune sand. （3） The Liaohua section was formed during the mid-late of the Last Glacial Period （51.7-15.1 ka）， with climate conditions displaying phased variations： LH11 （51.7-42.1 ka） was a cold and dry phase with enhanced winter monsoon， corresponding to MIS3b in marine oxygen isotope records； LH10-LH6 （42.1-27.0 ka） transitioned to a warm and humid phase with enhanced summer monsoon， corresponding to MIS3a； LH5-LH2 （27.0-15.1 ka） returned to a cold and dry climate with reinforced winter monsoon， though intermittent warm and moist fluctuations occurred， corresponding to MIS2. These variations show good consistency with winter monsoon intensity inferred from the δ¹⁸O of Yangzi Cave stalagmites， the >32 μm grain-size fraction in the Luochuan section， and June solar radiation at 30°N， providing valuable references for exploring environmental evolution in the subtropical monsoon region.

Key words: Liaohua section, dune sand-paleosol-lacustrine sedimentary sequence, geochemistry, chemical weathering degree, environmental evolution

中图分类号:

P532

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图/表 11

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地层	深度/m	沉积特征	测年样品
LH1	0~2.92	浅黄色，沙丘砂层，局部分布有雨痕面，有明显层理	OSL（顶）
LH2	2.93~3.42	浅棕红色，沙丘砂层，可见钙质结核体，未见明显层理	OSL（顶）
LH3	3.43~3.62	灰黄色，古土壤层，细砂质颗粒，含有黏土矿物	OSL（顶）
LH4	3.63~4.74	浅黑色，湖相层，粉砂淤泥质地，无明显层理	—
LH5	4.75~5.04	浅黄色，沙丘砂层，顶部发育有铁盘层	OSL（顶/底）
LH6	5.05~5.78	深黄色，古土壤层，散布有黄红色砂质体	—
LH7	5.79~6.08	灰白色，湖相层，粉砂质地，未见明显层理	—
LH8	6.09~6.48	深灰色，湖相层，粉砂质为主，质地均匀，无层理	—
LH9	6.49~7.37	浅黑色，湖相层，粉砂淤泥质地，未见层理	AMS-¹⁴C（底）
LH10	7.38~7.94	棕黄色，古土壤层，散布有灰黄色钙质斑块	—
LH11	7.95~9.90	棕红色，沙丘砂层，中砂质颗粒，未见底	OSL（下部）

地层	深度/m	沉积特征	测年样品
LH1	0~2.92	浅黄色，沙丘砂层，局部分布有雨痕面，有明显层理	OSL（顶）
LH2	2.93~3.42	浅棕红色，沙丘砂层，可见钙质结核体，未见明显层理	OSL（顶）
LH3	3.43~3.62	灰黄色，古土壤层，细砂质颗粒，含有黏土矿物	OSL（顶）
LH4	3.63~4.74	浅黑色，湖相层，粉砂淤泥质地，无明显层理	—
LH5	4.75~5.04	浅黄色，沙丘砂层，顶部发育有铁盘层	OSL（顶/底）
LH6	5.05~5.78	深黄色，古土壤层，散布有黄红色砂质体	—
LH7	5.79~6.08	灰白色，湖相层，粉砂质地，未见明显层理	—
LH8	6.09~6.48	深灰色，湖相层，粉砂质为主，质地均匀，无层理	—
LH9	6.49~7.37	浅黑色，湖相层，粉砂淤泥质地，未见层理	AMS-¹⁴C（底）
LH10	7.38~7.94	棕黄色，古土壤层，散布有灰黄色钙质斑块	—
LH11	7.95~9.90	棕红色，沙丘砂层，中砂质颗粒，未见底	OSL（下部）

样品位置	深度/m	U/10^-6	Th/10^-6	K/%	等效剂量/Gy	剂量率/(Gy·ka^-1)	年龄/ka
LH1顶	0.10	0.76	3.41	2.25	2.31±0.10	3.09±012	0.7±0.0
LH2顶	2.93	1.55	5.37	2.20	49.90±2.45	3.45±0.14	14.5±0.9
LH3顶	3.43	2.53±0.04	11.67±0.29	2.16±0.02	71.60±3.10	4.18±0.17	17.1±1.0
LH5顶	4.75	2.27±0.09	10.48±0.33	2.31±0.03	105.53±4.86	4.22±0.17	25.0±1.5
LH5底	5.04	1.22±0.07	4.85±0.15	2.31±0.02	91.52±1.86	3.25±0.13	28.1±1.3
LH11下部	9.42	0.95	4.27	2.18	142.96±8.48	3.04±0.12	47.0±3.4

样品位置	深度/m	U/10^-6	Th/10^-6	K/%	等效剂量/Gy	剂量率/(Gy·ka^-1)	年龄/ka
LH1顶	0.10	0.76	3.41	2.25	2.31±0.10	3.09±012	0.7±0.0
LH2顶	2.93	1.55	5.37	2.20	49.90±2.45	3.45±0.14	14.5±0.9
LH3顶	3.43	2.53±0.04	11.67±0.29	2.16±0.02	71.60±3.10	4.18±0.17	17.1±1.0
LH5顶	4.75	2.27±0.09	10.48±0.33	2.31±0.03	105.53±4.86	4.22±0.17	25.0±1.5
LH5底	5.04	1.22±0.07	4.85±0.15	2.31±0.02	91.52±1.86	3.25±0.13	28.1±1.3
LH11下部	9.42	0.95	4.27	2.18	142.96±8.48	3.04±0.12	47.0±3.4

地层	M_z范围（平均值）	<2 μm范围（平均值）	地层	M_z范围（平均值）	<2 μm范围（平均值）
LH2	1.28~1.76（1.49）	0.22~1.68（1.01）	LH8	4.17~5.27（4.85）	5.90~9.08（7.67）
LH3	2.90~6.30（5.15）	3.49~13.52（10.32）	LH9	4.26~5.28（4.73）	6.09~9.03（7.18）
LH4	3.97~6.21（5.35）	5.55~10.22（8.36）	LH10	3.83~5.16（4.62）	6.47~9.56（7.98）
LH5	2.75~4.47（3.28）	3.16~7.24（4.77）	LH11	0.90~4.36（2.65）	0.88~8.65（4.02）
LH6	3.52~6.47（4.86）	6.32~11.82（8.86）	全剖面	0.90~6.47（4.18）	0.22~13.52（6.63）
LH7	3.11~5.06（4.42）	4.08~9.08（6.77）