本项目拟通过多种方法对黄土高原地区秦安中新世风尘堆积的粘土矿物组成进行系统研究,并与晚中新世-上新世的三趾马红土和第四纪黄土-古土壤序列进行对比,揭示中新世期间风尘堆积中的粘土矿物在不同时期的组成及其差异;根据粘土矿物组合和结晶度等参数,建立中新世风尘堆积中粘土矿物演化的时间序列;并在上述基础上,探讨中新世期间粘土矿物演化所反映的重大环境事件及其与古全球变化之间的联系。
本项目使用X射线、透射电镜和土壤化学的分析方法和手段对秦安中新世黄土-古土壤的粘土矿物组成进行了系统研究,并与第四纪黄土-古土壤和三趾马红土进行了对比。结果表明,中新世黄土-古土壤的粘土矿物主要以伊利石为主,其次是绿泥石、蒙脱石和高岭石,以及少量的膨胀性混层矿物,该组成与第四纪黄土-古土壤和三趾马红土是一致的。不同时代风成沉积中,粘土矿物在黄土层和风化成壤较强的古土壤中并没有显著差异,伊利石和绿泥石化学成分亦呈现相似特征。本研究结合其它证据认为沉积后的风化成壤作用并没有改变粘土矿物组成,22 Ma以来黄土高原风尘堆积的粘土矿物主要取决于原始的风尘颗粒组成,进一步支持黄土高原风尘物质具有相似的物质源区,并且在源区和沉积过程中经历高度混合。风尘堆积沉积后发生的变化主要是绿泥石的相对含量和伊利石结晶度。绿泥石相对含量和伊利石结晶度显示中新世以来黄土高原化学风化作用总体上呈现降低的趋势;中新世化学风化作用显著强于后来的时段,这可能与此时段全球较高的温度背景有关。根据土壤粘土矿物在全球尺度的分布规律,22Ma以来风尘堆积呈现以伊利石为主的组合说明黄土高原始终处于温带-半湿润/半干旱气候。