摘要
黄土作为第四纪沉积物的典型代表，其分布的连续性和广泛性是揭示第四纪古沉积环境演变信息的良好载体。黄土-古土壤序列的化学风化特征对于理解亚洲内陆干旱化、东亚季风演化以及全球碳循环等具有重要意义。 哈尔滨黄土位于欧亚黄土带的最东端，位于亚洲内陆干旱化进程向东推进的最前缘，黄土-古土壤化学风化特征的研究有助于解读该区域黄土、古土壤形成过程中的气候环境。风化特征在中国南方地区研究体系较为完整，气候湿热，发育环境较好，分布范围较广，类型全面。中国北方地区水热配置不利于风化，风化程度较弱，导致对我国北方研究较少，对哈尔滨黄土-古土壤序列的化学风化特征一无所知，研究体系不完善。本文对哈尔滨荒山岩芯的黄土-古土壤序列进行了元素地球化学、磁化率和重矿物分析。 荒山岩芯黄土层的主量元素以SiO2(61.02%)、Al2O3(19.51%)、Fe2O3(4.19%)和K2O(3.03%)为主，四者平均含量之和可达87.75%；古土壤层的主量元素以SiO2(65.85%)、Al2O3(19.33%)和Fe2O3(4.23%)为主，三者之和可达89.41%。 荒山岩芯古土壤层中喜湿性元素含量Sc、Cr、Co、Rb高于黄土层；古土壤层中喜干性元素含量Zn、Sr低于黄土层，喜暖性元素V，及喜冷性元素Ba在古土壤层和黄土层中的含量差异较小，由于哈尔滨所处纬度较高，由此推测古土壤及黄土层均为寒冷气候条件下的产物，黄土层形成环境较为干燥，古土壤形成环境较为湿润。 哈尔滨古土壤的颜色为灰褐色-灰黑色，不同于其它地区的棕红色。黄土-古土壤序列的CIA值为68～74(平均值为72)，表明了哈尔滨荒山岩心黄土-古土壤序列经历了中等程度的化学风化。然而，相对于黄土层，古土壤层并没有表现更高的化学风化程度，而是与黄土层相近甚至更低的化学风化程度，S1和S3古土壤层的CIA值甚至达到黄土-古土壤序列的最低值。 在化学元素迁移上，表征元素迁移能力的αAl指数在黄土-古土壤序列中的排序依次为αAlCa(6.2)＞αAlNa(2.8)＞αAlSr(2.0)＞αAlFe(1.53)＞αAlMg(1.51)＞αAlK(1.46)＞αAlBa(1.28)＞αAlRb(1.23)＞αAlTi(0.91)＞αAlCs(0.75)，表明了化学风化过程中Ca、Na、Sr、Fe、Mg、K、Ba和Rb元素的相对亏损，Ti和Cs元素的相对富集。 磁化率和重矿物结果显示，古土壤的磁化率明显低于黄土，铁磁性矿物为磁赤褐铁矿，不含磁铁矿，铁磁性矿物含量明显低于黄土，而黄土的铁磁性矿物为 磁铁矿。因此我们认为，尽管哈尔滨古土壤是间冰期气候的产物，但其成壤过程中的气候条件为冷湿环境，导致古土壤层的化学风化甚至低于黄土层。冷湿的成壤环境也使得古土壤层的磁铁矿还原分解，导致古土壤层相对于黄土层有更低的磁化率。哈尔滨古土壤的形成环境和现在的黑龙江黑土相似，可称之为古黑土。
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