蓬莱下朱潘、长岛大黑山岛、陕北延安三地马兰期黄土之对比与成因探讨

刘彭

摘 要：本文通过对蓬莱下朱潘、长岛大黑山岛、陕北延安三地马兰期黄土的粒度，磁化率，化石种类，矿物含量等对比，探讨了海岸带黄土和内陆黄土的物质来源、分布规律：蓬莱，大黑山岛黄土粒度较粗，物质来源多样，既有内陆荒漠地区的物质，也有渤海周边的近源物质;陕北内陆黄土粒度较细，物质来源主要为内陆荒漠。同时，通过对粒度和磁化率的分析，本文讨论了沉积物为悬移质时Φ值的范围，风力强盛时，Φ的最小值减小，粗颗粒增加，反映了气候转冷，季风加强，环境变得干冷;但物质达到高空悬移时，Φ值基本稳定在10.5Φ。

关键词：马兰黄土;粒度分析;磁化率;第四纪气候;环境演变

引言

黄土是指第四纪形成的尚未固结的陆相黄色粉砂质土状堆积物。我国黄土自西向东主要分布于西部干燥内陆盆地，中部高原和东部平原三大区（刘东生等，1985）。我国黄土分为早更新世的午城黄土、中更新世的离石黄土和晚更新世的马兰黄土[1]。晚更新世马兰期的内陆黄土、渤海及周围黄土、东海的岛屿黄土，它们的沉积模式和物质来源有着很大的不同。本文通过野外考察和整理实验分析数据，对蓬莱，长岛大黑山岛以及陕西延安马兰期黄土的粒度，磁性，物质成分等要素的对比，探讨我国马兰期黄土所记录的环境演变信息。

1研究区域概况及剖面特征

1.1蓬莱下朱潘黄土分布区自然概况及剖面特征

蓬莱位于山东半岛最北端，经纬度范围：37°25ˊ～37°50ˊN，120°35ˊ～121°09ˊE[2] 。下朱潘黄土分布区位于山东省烟台市蓬莱市北沟镇，北邻大海，黄土发育厚度大。样品剖面位于蓬莱下朱潘附近，厚约15～20m，整个黄土海岸带的黄土呈带状分布，有十几米高的十分壮观的黄土海蚀崖，这是本地区独特的自然景观。该剖面底部是与岸线平行，并且有波浪作用下形成的向海倾斜的海蚀平台。

（1）该剖面可明显看出两种颜色及結构不同的黄土--下部离石期黄土状土，黄土海蚀崖下部的海蚀平台为离石期黄土状土，

该层从出露的海岸底部到该层顶端约3到5m，该层夹杂大量砾石等，为快速沉积作用形成，颜色呈现棕黄色，具水平层理和斜层理，显示流水搬运的痕迹，有多个正在发育的海蚀穴、海蚀洞。

（2）离石黄土层向上为一层较薄的古土壤层，为褐色，发育程度较好，厚约0.3到0.5m。

（3）再向上为马兰期黄土状沉积，结构较为松散，该层颜色较离石黄土浅，厚约5到7m，结构较为松散，无水平层理，垂直节理发育，含有大量不规则钙质结核，为黄土中钙质在地表及地下水的淋滤转移并沉淀。此外，该层马兰黄土中含有孔虫等海相微体生物化石，化石完整或破碎。

（4）马兰向上为一层0.5到1.8m的古土壤层，该层较下一层古土壤层要厚，颜色呈现棕红色，初步推断该时期该地区的气温偏温暖湿润，此古土壤层向上为一层马兰黄土，颜色较其他层浅，呈现浅黄色，结构较致密，含有少部分砾石和钙质结核等，厚约3到5m。

（5）从马兰向上有一层很薄（约0.2到0.5m）的不连续的表土层。（见图1.1，图1.2，图1.3）

1.2长岛大黑山岛黄土分布区自然概况及剖面特征

庙岛群岛横亘胶东半岛与辽东半岛之间的渤海海峡，自海拔数米至一百多米的高度至一百多米的高度范围内，均有黄土分布[3]。本文以大黑山岛和南长山岛的王沟为例，进行分析。大黑山岛黄土大面积分布，充填了沟谷，覆盖了山坡和低平部位[3]。大黑山岛的北庄可达20m左右，黄土地貌包括黄土堆积地貌和切割地貌，其中黄土沟谷十分发育。大黑山岛的黑石沟剖面，黄土覆盖在新生代玄武岩上，自下而上，自老至新，依次为中更新世离石黄土（蓬莱黄土），古土壤层和晚更新世马兰黄土（大连黄土），其中马兰黄土中夹杂有大量钙质结核和角砾以及部分哺乳动物生物化石。在马兰黄土大规模超覆后，后期的地貌营力作用又塑造了如今的岛屿特有的黄土地貌景观。

大黑山岛土岛采样中，分别采样了泥崖子、土岛村西土崖三个剖面的马兰黄土土样，并逐层进行了分析。

1.3 陕西延安黄土分布区自然概况及剖面特征

我国西部的黄土高原地区是中国黄土的主要分布区[4]。先后堆积了午城黄土、离石黄土和马兰黄土。该地区黄土平均厚度50至100m。陕西黄土多分布于中北部，其中延安地区黄土分布十分具有代表性。本文选取洛川城东剖面（郝玉芬，2004）中马兰黄土丰富分析自然概况，洛川县位于延安地区南部，地势自东北向西南倾斜。搜集的洛川城东剖面中的马兰黄土层（L1240一264cm），灰黄色，粉沙质地，较紧实，均质块状结构，松散易成粉末，多孔隙，有微小的碳酸钙结核出现（直径约1mm）[5]。此外，本文利用老师采集的陕西延安宝塔区剖面的马兰黄土，在中科院西安黄土所进行了粒径和磁化率的数据处理和数据处理。

2三地马兰期黄土特征对比

2.1粒度测试分析与对比

（1）测试方法：在大黑山岛土岛、泥崖子、蓬莱下朱潘、陕西宝塔山分别取得马兰黄土样，分别在（见附录照片），采样间距25-30CM，采集样品21 个，样本送至西安，委托中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室进行激光粒度实验分析。

采取的激光粒度分析步骤：先通过对样本加双氧水除去黄土中的有机质、加稀盐酸除去黄土中的碳酸盐成分、加分散剂超声震荡的前期处理方法，进行黄土样品的预处理。之后用英国马尔文（Malvern）公司生产的MastersizerS型激光粒度分析仪对样本进行分析测量并得到数据记录。结合前人所做陕西洛川黄土的粒度，进行对比。

（2）参数选取：粒度运用公式Φ=-log2d（d为颗粒直径，d单位是mm）对数据进行对数运算，将?m转化成mm。利用excel统计生成粒度频率分布曲线图。粒度频率分布曲线图的横坐标用φ值表示粒级的大小，φ值越大表示黄土颗粒就越小，反之则越大， 纵坐标表示频率（%）的粒级百分比含量。这种粒度分布频率曲线图是粒度分析中比较常用的一种重要的图解形式[6]。并利用Grapher生成概率累积曲线图，求出特征值，利用相关公式：

上列各式中的φx即相应于X%处的粒径（φ值），称为百分位数。

2.1 粒度频率分布特征

据表2.1，比较可以得出：

同一地区，同一剖面中，随采样点深度的增加，平均值有减小的趋势，也就是越向下层黄土的颗粒度越细。而不同地区之间，MG系列（陕西漠古）的平均值最大，在6Φ左右，说明漠古地区较其他地区的颗粒度更细。蓬莱黄土中，马兰黄土较离石黄土的粒度更细。由内陆延安到蓬莱再到庙岛群岛中的大黑山岛的粒度分布具有复杂多源沉积的特征，这两处粒度值较大的主流部分为近源沉积。分析为渤海晚更新世气候变冷引起附近风化颗粒物和海底沉积物吹蚀和沉积。

平均偏差越小，说明粒径的波动越小，粒径的分布更加均匀。比较表2.2中的数据，从整体看，大黑山岛的标准偏差大于蓬莱下朱潘大于陕西延安的漠古和宝塔区的黄土，说明海岛地区马兰黄土的颗粒度分布较沿海地区马兰黄土的颗粒度更加不均匀，而内陆延安地区的颗粒度分布则在三地中颗粒度最为均匀。

2.1.2 粒度特征对比

（1） 大黑山岛的细砂含量明显大于蓬莱和延安，这说明大黑山岛的马兰黄土物质来源可能有近源的物质。

（2） 延安的粉砂含量占绝大部分，蓬莱的粉砂含量最高。蓬莱粘土含量较其他地方高，这说明黄土中大部分的物质可能是风吹的，并且蓬莱中细小颗粒可能是高空气流悬浮飘来的。

（3）蓬莱的粒度平均值较延安高，说明蓬莱马兰黄土较延安黄土中的粗颗粒更粗，也就是说有些不符合风的动力学沉积的颗粒，由此可推测蓬莱马兰黄土中近源沉积的物质较多。

（4）粒度特征值中三地的平均值有差异，以陕北的最细（平均6.11Φ），蓬莱居中（5.55Φ），大黑山岛最粗（5.11Φ）。说明按风成沉积规律，蓬莱和大黑山岛主要马兰黄土的物质不是来自西北内陆，而是近地为主。

2.2 古生物化石种类分析

长岛大黑山岛和蓬莱黄土剖面中见有较多底栖有孔虫化石，个体小，属种单调，分布也十分不均匀，反映了它们来源于干涸的浅海或泻湖相的沉积环境[8]。此外，还有春节小玻璃介，中华丽花介等淡水种和近岸种，这些都佐证了海岸带黄土的形成有着复杂的地质作用和复杂的沉积气候和环境。

长岛大黑山岛马兰期黄土中除挖掘出的大型哺乳动物化石，包括披毛象，猛犸象，安氏鸵鸟（安氏鸵鸟蛋），同时含有软体生物壳体。这些软体生物化石主要以陆生华蜗牛Cathaica及间齿螺Metodontia为代表，是以耐干冷为特征的种，反映了海岸带黄土形成的环境[8]。在蓬莱下朱潘也发现了来自海洋和浅海，湖相的生物化石，同时发现的还有内陆生物碎屑。同比之下，在延安洛川黄土中发现的则只有包括蜗牛等陆生生物的化石。

2.3矿物含量分析和化学成分分析

庙岛群岛中的砣矶岛和南长山岛的轻矿物主要为长石，石英，云母及碳酸盐胶结物，而在蓬莱西村中轻矿物主要是杆栏石，斜长石，碳酸盐胶结物及少量伊丁石[12]，同时比较我们发现，近海的黄土比内地的黄土含的磁铁矿等磁性矿物比内地高出很多。洛川黄土的不稳定矿物含量为20.48%，穩定矿物为32.59%，相比渤海地区不稳定矿物占到40%-70%，且由北向南递减，稳定矿物12%-36%，由北向南逐渐增多[7]。这侧面说明了沿海和内陆黄土物质来源可能存在差异性。

粘土矿物比较，庙岛群岛中的信号山剖面黄土中伊利石平均含量为61%， 蒙脱石23%，高岭石8.5%，绿泥石6.7%[10]，在黄土高原马兰黄土中的粘土的组成矿物中则以伊利石/蒙脱石的混层矿物（相对含量为60%到70%）为主[11]。

由表2.5可知，庙岛群岛的化学成分以二氧化硅居多。另外渤海地区的埋藏黄土SiO2的含量远比内陆黄土大，Si、Na、K的含量也大大高于洛川黄土[7]。通过化学成分对比的分析，我们可以为庙岛群岛的物质来源和粒度较大的原因进行进一步的推测，内陆黄土和渤海附近的黄土的矿物含量较大的差异也侧面反映了三地黄土物质来源的不同。

3结论

（1）蓬莱下朱潘，长岛大黑山岛，陕北延安的马兰黄土都为风成堆积，从黄土结构、粒度分布和钙质结核存在上看，三地黄土都为陆相沉积。

（2）从粒度分析看，蓬莱，大黑山岛黄土粒度为多峰态，主峰粒度较陕北主峰粗，说明粗粒物质来自近源;次峰较陕北主峰细，可能是西北内陆荒漠物质。

（3）蓬莱黄土与大黑山岛黄土含有陆相生物化石和微体海相生物化石，推测为冰期时吹蚀干涸的大陆架的物质，陕北延安不含微体海相生物化石，物源单一，为西北荒漠的物质。

参考文献

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