我國第四紀風成沉積物研究進展

沈小曉

(西華師范大學 國土資源學院，四川 南充 637002)

1 引言

我國的風成沉積物類型多樣，分布區(qū)域十分廣泛，記錄了非常豐富的環(huán)境信息。眾多學者對第四系風成沉積物的來源、成因、時代、理化性質(zhì)、環(huán)境變化信息等特征進行了分析研究，為土壤與環(huán)境關(guān)系研究奠定了堅實的基礎(chǔ)。

2 成都黏土

成都黏土主要分布在四川盆地西部、西北部丘陵及高階地上。研究者對成都黏土的含義、成因、物源、時代及其古環(huán)境指示意義進行了大量研究。學者對成都黏土的定義有不同的看法。棱頗、戴意將上層覆蓋的成都黏土與網(wǎng)紋紅土區(qū)別開來，認為網(wǎng)紋紅土既有可能是雅安礫石層之上遭受了強烈的分化而形成的河流相沉積[1]；而馮金良等認為完整的成都黏土由最上層含有鈣質(zhì)結(jié)核的成都黏土層、中間的網(wǎng)紋紅土及最下層的紅褐色為主的褐色黏土層組成[2]。

成都黏土的成因也受到廣泛的關(guān)注。有風成說、河流沖擊成因說、冰水成因說、湖相沉積成因等說法。其中風成說占主流地位。劉東生[3]研究認為成都黏土是風成黃土。其后，研究者基于粒度、稀土元素、主量元素等指標，指出成都黏土及下伏網(wǎng)紋紅土為風成成因。

成都黏土的物源也存在很大的爭議。學者認為成都黏土的物源可能來自西北干旱和沙漠區(qū)、盆地西部的龍門山地區(qū)、四川西北部的河流沖積物、四川盆地及周邊山地的松散沉積物。還有學者認為成都黏土主要來源于青藏高原。

3 岷江上游干旱河谷土壤

前人對岷江上游干旱河谷土壤進行了大量的研究，研究主要集中在干旱河谷土壤成土特征、土壤養(yǎng)分、水分狀況及土壤地理分布及區(qū)劃。柏松[4]結(jié)合岷江上游干旱河谷的自然地理特點，在綜合分析了各種成土因素和土壤性狀的基礎(chǔ)上，探討了該區(qū)域的成土特征。文星躍[5]通過對岷江上游干旱河谷與相鄰濕潤區(qū)河谷底部以及底部位于干旱河谷的九頂山西北坡研究發(fā)現(xiàn)該區(qū)土壤發(fā)生學特征受地形、海拔等因素影響，干旱河谷土壤成壤特征與鄰近濕潤地區(qū)有顯著差異，表現(xiàn)出明顯的空間分異。伏耀龍[6]分析了該區(qū)域分形維數(shù)的空間變化特點及其與粒度組成、有機質(zhì)和土壤養(yǎng)分之間的相關(guān)性。認為土壤粒徑分形維數(shù)也可以作為表征土壤結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的重要指標。有學者[7]從土壤發(fā)生角度分析了岷江上游土壤粒徑分形維數(shù)的特點，認為粒徑分形維數(shù)可以用來比較土壤成壤強度及發(fā)育環(huán)境。

褐土是岷江上游干旱河谷的一種典型土壤類型，雖然所占面積不大，但卻是岷江上游墾殖面積最大的土類，也是人為干擾最嚴重的區(qū)域。有學者對岷江上游干旱河谷區(qū)典型地段海拔梯度上褐土的褐土剖面及養(yǎng)分特征進行研究發(fā)現(xiàn)，區(qū)域土壤潛在肥力較高，但有效肥力低，且土壤肥力隨海拔升高而降低。郭永明[8]的研究也得出了岷江上游干旱河谷褐土潛在肥力高而有效肥力低的結(jié)論，并就該區(qū)土壤特點提出了相應的合理利用土壤資源措施。

4 下蜀黃土

下蜀黃土廣泛分布于分布在長江中下游地區(qū)沿江兩岸、寧鎮(zhèn)山脈一帶，在長江三角洲平原、東海大陸架和島嶼上也很常見。其具有非常明顯的多旋回發(fā)育特征,記錄了多次全球氣候變暖的信息,對全球氣候變化有著積極的響應[9]。

學者將研究集中在下蜀黃土的成因和沉積年代上[10]。研究初期，風成說、水成說各有支持者。后來，研究者[11,12]對鎮(zhèn)江下蜀黃土和南京老虎山下蜀黃土做了較為深入粒度分析，發(fā)現(xiàn)下蜀黃土與北方黃土的粒度特征與粒度頻率分布曲線都極為相似，推測兩種黃土的物源是相同的。有研究者利用圖解和物源判別指數(shù)方法,對下蜀黃土剖面進行主量元素、微量元素的分析后發(fā)現(xiàn)，下蜀黃土的元素組成與北方黃土相似，從地球化學的角度為下蜀黃土的“風成說”提供了證據(jù)。

隨著技術(shù)的發(fā)展，更多的技術(shù)被用來進行土壤年代研究[13]。從開始的化石鑒定法推斷下蜀黃土的成土時間，發(fā)展到利用C14測年法、熱釋光、U-Pb同位素測得下蜀黃土中結(jié)核的年代，得出下蜀黃土形成于中更新世晚期，與馬蘭黃土的年齡較為接近。

5 黃土高原黃土

黃土高原是世界上分布最集中、面積最大的黃土區(qū)。其巨厚的風塵堆積序列，記錄第四紀以來亞洲內(nèi)陸的干旱化過程和東亞季風的演化歷史。

關(guān)于黃土高原風塵堆積的研究內(nèi)容涉及多個方面，如黃土成因、物源、傳輸動力和路徑、東亞季風的形成與演化及其與青藏高原的隆升和全球氣候變化之間的聯(lián)系等。在以上研究問題中，黃土的物質(zhì)來源是一個非常重要且爭議較大的問題。劉東生[3]等依據(jù)黃土高原第四紀黃土的粒度從西北往東南方向變細，宏觀上推測它們主要來自上風向地帶的西北內(nèi)陸荒漠和戈壁地區(qū)。陳駿等[14]對比了黃土高原黃土與北方各大沙漠的Sr、Nd同位素組成特征，認為黃土主要來自巴丹吉林沙漠、騰格里沙漠和柴達木沙漠。

黃土高原水土流失嚴重，其特殊的自然環(huán)境決定了其水土流失類型多樣，成因復雜，治理難度非常大[15,16]。學者們先后對坡面侵蝕、重力侵蝕、降水—植被耦合作用、壩系相對穩(wěn)定理論等方面對土壤侵蝕規(guī)律進行了研究，并通過對土壤侵蝕規(guī)律的研究建立了一系列的經(jīng)驗模型。

隨著研究工作的不斷深入，基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)的不斷積累，研究者開始進行實踐方面的研究[17]。總結(jié)出了以小流域為單元的綜合治理模式，并且在黃土丘陵溝壑區(qū)、黃土高塬溝壑區(qū)、黃土階地區(qū)、土石山區(qū)和風沙區(qū)等不同類型區(qū)采取不同的治理模式。提出了一系列的專項治理技術(shù)，如水墜法筑壩、定向爆破筑壩、機修梯田、飛播造林種草等。這些研究為黃土高原水土保持研究做出了巨大貢獻。

6 結(jié)語

我國的第四紀風成沉積物主要包括成都黏土、岷江上游干旱河谷土壤、黃土高原黃土、下蜀黃土等。研究者對其物源、成因、理化性質(zhì)、形成年代古環(huán)境指示意義等進行了探討。但現(xiàn)有的研究鮮有對我國不同區(qū)域第四紀風成沉積物的對比研究，在今后的研究中，應多進行不同區(qū)域第四紀風成沉積物性質(zhì)及其上發(fā)育的現(xiàn)代土壤的性質(zhì)研究，了解環(huán)境因素對土壤發(fā)育的影響。