遼南黃土晚更新世粒度敏感組分的古環(huán)境意義

張 威， 楊蟬玉,2

(1.遼寧師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院,遼寧 大連 116029;2.忻州師范學(xué)院 地理系,山西 忻州 034000)

沉積物粒度是古環(huán)境、古氣候重建指標(biāo)中研究較為成熟的一種指標(biāo)，被廣泛應(yīng)用于風(fēng)成沉積、河湖相等沉積中，反映物源、搬運(yùn)方式以及古氣候重建等.分析方法有很多種，有粒度參數(shù)[1-2]，敏感組分等.常用的敏感組分有：>30 μm粒徑含量[3]、SC/D值(粉砂、黏土和砂的比值)[4]、<2 μm和>63 μm粒徑含量[5]、粒度分維值[6-7]等，但在不同的地理區(qū)域，不同的地理環(huán)境，粒度的敏感組分也存在明顯的差異，哪一粒級(jí)可以更加敏感的反應(yīng)該區(qū)域古環(huán)境信息，還要因地而論.因此，提取粒度敏感組分探討其對(duì)沉積環(huán)境的意義成為古環(huán)境研究的關(guān)鍵技術(shù)問題.目前，敏感組分提取常用的方法有：(1)Weibull擬合函數(shù)[8]、粒級(jí)-標(biāo)準(zhǔn)偏差法[9-11]、主成分因子分析[12]、端元模型法[13-14].遼東半島位于我國(guó)黃土分布的最東界，其黃土記錄了與內(nèi)陸黃土不同的氣候環(huán)境信息，采用的分析方法也不在不斷改進(jìn)，主要采用主成分分析[12]、端元模型法[15-16]提取粒度敏感組分，而粒級(jí)-標(biāo)準(zhǔn)偏差法提取敏感組分在遼東半島鮮有報(bào)道.利用多種方法提取敏感組分能更好地進(jìn)行環(huán)境演化的分析.因此，本文選取位于大連市金州區(qū)北部的華農(nóng)剖面進(jìn)行高分辨采樣，嘗試用粒級(jí)-標(biāo)準(zhǔn)偏差法提取敏感，結(jié)合端元分析法探討其氣候環(huán)境意義.

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于大連市金州區(qū)北部石河街道華農(nóng)村，地理坐標(biāo)為N39°19′08.88″； E121°50′01.96″，地處遼東半島南部、渤海普蘭店灣南岸.氣候類型為暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，兼有海洋性氣候，年平均氣溫10.1 ℃，年降水量 660 mm[17].大地構(gòu)造屬中朝準(zhǔn)地臺(tái)，膠遼臺(tái)隆復(fù)州臺(tái)陷中的復(fù)州-大連凹陷[18]，地貌主要為山地丘陵，海拔百米左右.

2 材料與方法

2.1 樣品采集

2018年7月對(duì)華農(nóng)剖面(HN)進(jìn)行挖掘并采集樣品，剖面厚約14.5 m，由于高度及其他野外條件的限制，依據(jù)剖面自然堆積情況將其自上而下分為4個(gè)工作區(qū)進(jìn)行樣品的采集(圖1).對(duì)剖面自上而下采用2和3 cm間隔連續(xù)采樣，共采集樣品714個(gè)，記為HN1-HN714。

圖1 華農(nóng)剖面4個(gè)工作區(qū)

華農(nóng)剖面巖性特征為：

0～67 cm：棕黃色粉砂質(zhì)砂，結(jié)構(gòu)松散，0～20 cm有較多植物根系.

67～150 cm：黃色粉砂質(zhì)砂和砂質(zhì)粉砂，較上層緊實(shí)，有大量黑色斑點(diǎn).107～112 cm處有淺黃色砂質(zhì)透鏡體；115～120 cm處有棕黃色砂質(zhì)透晶體.

150～180 cm：較緊實(shí)的棕色粉砂質(zhì)砂，黑色斑點(diǎn)比上層少，有白色結(jié)核.

180～235 cm：緊實(shí)的紅棕色粉砂質(zhì)砂，白色結(jié)核較多.

235～382 cm：較緊實(shí)的淺黃棕色粉砂質(zhì)砂，偶見白色結(jié)核，有黑色斑塊.279～298 cm處有顆粒較粗的不規(guī)則條帶；345～365 cm處有斜長(zhǎng)形砂質(zhì)透鏡體.

382～428 cm：以較緊實(shí)的黃棕色粉砂質(zhì)砂為主，有一些連續(xù)的粉砂質(zhì)黏土條帶，偶見結(jié)核.

428～647 cm：較緊實(shí)的淺黃棕色砂質(zhì)粉砂為主，有結(jié)核.478～502 cm處有砂質(zhì)不完整條帶；540～547 cm處有較長(zhǎng)的砂質(zhì)條帶；555～625 cm處偶見黑色斑塊，結(jié)核增多.

647～893 cm：較緊實(shí)的棕黃色砂質(zhì)粉砂和粉砂質(zhì)砂.

893～1 415 cm：砂質(zhì)粉砂，膠結(jié)度較差，有黑色斑點(diǎn)，偶見灰白色結(jié)核.

1 415～1 445 cm：較為緊實(shí)的砂質(zhì)粉砂，有礫石，見底.

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)在遼寧師范大學(xué)實(shí)驗(yàn)中心進(jìn)行.

粒度測(cè)定使用美國(guó)庫爾特公司生產(chǎn)的貝克曼LS13 320型激光衍射粒度測(cè)試儀，儀器范圍為0.375～2 000 μm.具體測(cè)定步驟：首先稱取0.25～0.30 g的烘干樣品于小燒杯中，然后加入10 mL配比為 1∶1的H2O2溶液，靜置24 h后置于電熱板加熱至不再產(chǎn)生氣泡，以去除有機(jī)質(zhì)；再加入10 mL配比為1∶3的HCl溶液，靜置24 h后置于電熱板加熱至不再產(chǎn)生氣泡，以去除碳酸鹽；隨后用蒸餾水將樣品反復(fù)清洗至中性；在測(cè)試前加入10 mL體積濃度為5%(NaPO3)6的分散劑并搖勻使樣品分散；最后上機(jī)測(cè)試.每個(gè)樣品重復(fù)3次，取其平均值.

2.3 數(shù)據(jù)處理方法

粒級(jí)以Krumbein粒度(Φ)表示，轉(zhuǎn)換公式為Φ=-lb(d)，d為粒級(jí)(mm).

粒度分級(jí)采用吳正[19]的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)計(jì)參數(shù)的計(jì)算采用Folk and Wald[20]提出的計(jì)算公式.

敏感粒級(jí)的提取采用粒級(jí)-標(biāo)準(zhǔn)偏差法和端元模型法.粒級(jí)-標(biāo)準(zhǔn)偏差法[21-22]：分別以粒級(jí)和標(biāo)準(zhǔn)偏差為橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，作粒級(jí)標(biāo)準(zhǔn)偏差圖.某一粒級(jí)對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)偏差越大，說明產(chǎn)生該粒級(jí)的沉積動(dòng)力或沉積過程等環(huán)境變化越大.端元分析采用Paterson 改進(jìn)的端元分析模型[23]在Matlab軟件中運(yùn)行AnalySize Software，假定端元數(shù)為1～10 并導(dǎo)入粒級(jí)數(shù)據(jù)，采用參數(shù)化Weibull方法對(duì)粒度數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算.端元數(shù)增大，粒級(jí)復(fù)相關(guān)系數(shù)R2逐漸接近于1，角度偏差越小，說明數(shù)據(jù)擬合性隨端元數(shù)增大變好.當(dāng)R2達(dá)到0.8以上說明端元數(shù)基本滿足擬合要求.粒度數(shù)據(jù)分解出的端元表現(xiàn)為多峰形態(tài)會(huì)使端元分布跨越較寬的粒級(jí)范圍，甚至出現(xiàn)某個(gè)端元的次峰與其他端元的峰重合分布的情況，而端元分解只有在各端元充分不同的情況下才算成功[24].基于此，文章擬合4個(gè)端元組分(EM1、EM2、EM3和EM4)對(duì)該組粒度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析(圖2).

圖2 華農(nóng)剖面端元數(shù)線性相關(guān)和角度離差

3 結(jié)果與討論

3.1 粒級(jí)及其參數(shù)特征

從華農(nóng)剖面的粒級(jí)特征(圖3)來看，整個(gè)剖面以粉砂為主，平均含量50.02%，其次為砂，平均含量45.26%，黏土含量?jī)H有4.72%.中國(guó)各地黃土<5 μm的粒徑含量一般在15%～25%之間[25]，而該剖面僅4.72%，明顯低于中國(guó)黃土的一般數(shù)值，同樣低于同區(qū)域的七頂山黃土(12.04%)[26]和周家溝黃土(19.44%)[27].圖4清晰地記錄了華農(nóng)剖面黏土、粉砂和砂三者之間的比例關(guān)系及主要含量的分布特征.根據(jù)“砂粒組-粉砂組-黏粒組”三因分類法的三角圖解[25]，遼南地區(qū)黃土剖面粒度以粉砂質(zhì)砂和砂質(zhì)粉砂為主，且分布更靠近粉砂粒組的一側(cè)，說明該地區(qū)黃土屬于粉砂質(zhì)黃土.

圖3 華農(nóng)剖面粒徑組成圖

圖4 華農(nóng)剖面粒度三角圖

常用的粒度參數(shù)主要有平均粒徑(Mz)、標(biāo)準(zhǔn)差(σ)、偏度(SK)、峰態(tài)(KG)等.從圖5可以看出：華農(nóng)剖面粒徑變化較大(2.51～5.08)，均值4.14；分選系數(shù)的變化范圍為1.39～2.64，均值1.80，按照Folk and Wald(1957)判定分選性好壞的標(biāo)準(zhǔn)，華農(nóng)剖面整體分選較差，說明華農(nóng)黃土的沉積可能受到多物源和不同動(dòng)力綜合作用等因素的影響.偏度系數(shù)的變化范圍為-0.12～4.43，從負(fù)偏到正偏均有分布，均值為0.14，呈明顯的近對(duì)稱.峰態(tài)系數(shù)的變化范圍為0.77～1.49，整個(gè)剖面處于寬到窄的范圍，均值為1.14.

圖5 華農(nóng)剖面粒度參數(shù)隨深度變化

華農(nóng)黃土<5 μm和5～63 μm的百分含量與平均粒徑呈現(xiàn)顯著的負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到-0.740和-0.929(表1)，表明這兩個(gè)粒級(jí)組分對(duì)平均粒徑產(chǎn)生的是消減作用.>125 μm的粒級(jí)組分與平均粒徑均呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)，尤其250～500 μm的粒級(jí)組分，相關(guān)系數(shù)為0.879，說明其對(duì)平均粒徑起著促進(jìn)作用.5～63 μm的粒級(jí)顆粒含量與125～500 μm粒級(jí)顆粒含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(R2=-0.839)，而且達(dá)到了0.01顯著性水平，可能是因?yàn)槿A農(nóng)黃土以 5～63 μm顆粒含量為主要組成的成分(49.04%)，能夠代表該地區(qū)主要的沉積搬動(dòng)力，>125 μm的顆粒風(fēng)力不易搬動(dòng)，主要是近源物質(zhì)成分，所以二者關(guān)系顯著.

表1 華農(nóng)黃土剖面各粒級(jí)含量之間的相關(guān)性

3.2 粒級(jí)-標(biāo)準(zhǔn)偏差分析

對(duì)華農(nóng)剖面進(jìn)行了粒級(jí)-標(biāo)準(zhǔn)偏差分析(圖6).其曲線呈三峰分布，峰值分別位于57.77、256.95 μm以及1 377.2 μm，標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為1.19、1.08以及0.31.三者之間的分界線為121.84、863.88 μm.峰值越大說明該粒級(jí)對(duì)環(huán)境變化的敏感度越大，即57.77、256.95 μm為華農(nóng)剖面的敏感粒級(jí).

圖6 華農(nóng)剖面粒級(jí)-標(biāo)準(zhǔn)偏差曲線

根據(jù)華農(nóng)剖面粒級(jí)-標(biāo)準(zhǔn)偏差曲線中標(biāo)準(zhǔn)偏差峰谷值出現(xiàn)的粒徑，將該剖面粒度組分劃分為組分C1 (<121.84 μm) 、組分C2 (121.84～863.88 μm) 和組分C3 (863.88～2 000 μm).各組分的含量及其平均粒徑變化見圖7，整個(gè)剖面組分C1、組分C2、組分C3的含量依次減少，均值分別為72.53%、27.08%、0.29%.組分C2和中值粒徑的變化趨勢(shì)較為一致(圖7)，反映了該沉積物粒度的變化主要受組分C2的控制.因此組分C2 為華農(nóng)剖面沉積物粒度組成中的環(huán)境敏感粒度組分.

圖7 華農(nóng)剖面粒級(jí)-標(biāo)準(zhǔn)偏差各組分含量及其平均粒徑

此外，通過分析各組分含量與各自平均粒徑的相關(guān)性也可以有效地辨識(shí)氣候敏感組分[28]，組分C2與其平均粒徑的相關(guān)性較強(qiáng)(R2=0.747).相關(guān)性分析也說明C2組分含量變化可能對(duì)氣候變化較為敏感.因此，粗粒組分C2是對(duì)氣候變化較為敏感的組分，更能反映沉積環(huán)境的變化.

從組分C2 的變化曲線可以看出，0～4.5 m波動(dòng)明顯，說明氣候變化頻繁.且有3個(gè)主要的高值區(qū)，且在0.5 m左右、1～1.5 m和10 m左右出現(xiàn)3個(gè)明顯的高值區(qū)域，說明風(fēng)力組分的明顯增加，風(fēng)沙活動(dòng)強(qiáng)烈.在10 m上下，又出現(xiàn)一個(gè)非常明顯的峰值，說明在相對(duì)溫暖的時(shí)期氣候發(fā)生了突變.

3.3 粒度端元分析

根據(jù)Paterson 改進(jìn)的端元分析方法[23]，將華農(nóng)剖面粒度分離出4種粒度端元組分(EM)，即EM1，EM2，EM3，EM4，對(duì)應(yīng)的眾數(shù)粒徑分別為24.95，57.77，194.2，373.1 μm(圖8).各端元組分隨深度變化趨勢(shì)有所區(qū)別(圖9).EM1與EM2大致呈相反趨勢(shì)，且6.5 m為二者的分界線，6.5 m之上，EM1的含量波動(dòng)增加，EM2波動(dòng)減少，6.5 m之下呈相反趨勢(shì).2 m之上，EM3與EM4同樣呈現(xiàn)相反趨勢(shì)，EM3波動(dòng)增加，EM4波動(dòng)減少，2 m之下，EM3含量持續(xù)減少，EM4變化不太明顯.

圖8 EM1、EM2、EM3和EM4頻率分布曲線

圖9 華農(nóng)剖面粒度端元組分深度變化

EM1，眾數(shù)粒徑為24.95 μm，屬于中粉砂粒級(jí)，對(duì)應(yīng)于1.b.3組分(25～31 μm)[24]，該端元組分非原生黃土中的常見組分，且在亞洲黃土中發(fā)生的頻率較低，但在歐洲黃土發(fā)生頻率較高[29]，同時(shí)也是歐洲紅土和中國(guó)紅土的常見組分[24]，該組分被搬運(yùn)的距離一般為100 km.Sun等[30]認(rèn)為該組分為不連續(xù)沙塵事件的產(chǎn)物，在強(qiáng)風(fēng)條件下可在1 km以下的低空搬運(yùn)，距離約在1 000 km之內(nèi).推測(cè)該組分為近地面風(fēng)低空傳送的物質(zhì).有學(xué)者在黃土高原黃土分離出了16～32 μm的組分[31]，該組分被認(rèn)為是由于東亞冬季風(fēng)主導(dǎo)的春季塵暴產(chǎn)生的[30]，納錯(cuò)湖畔的陸源沉積物粒度27.4 μm是短距離懸浮的產(chǎn)物[32].綜合說明EM1可能為環(huán)流主導(dǎo)的短距離懸浮物質(zhì).

EM2，眾數(shù)粒徑為57.77 μm，對(duì)應(yīng)于1.b.1組分(51～60 μm)[24]，該組分是黃土高原黃土的典型組分，但并不是主要組分，是次生黃土中河流-風(fēng)成沉積物，該觀點(diǎn)被孫東懷等[33]認(rèn)可，是流水沉積物與風(fēng)成沉積物混合形成的次生黃土中的風(fēng)成粗粒組分.Vriend等[34]和劉浩等[35]提出該組分為塵暴組分.無論哪種觀點(diǎn)，EM2成因均為風(fēng)成的.與其他地區(qū)沉積物粒度組分相比較(表2)，發(fā)現(xiàn)EM2各組分含量與周邊海域沉積物相差甚遠(yuǎn)，因此排除水動(dòng)力條件對(duì)EM2的影響.其粉砂含量與黃土高原典型黃土含量保持一致，且眾數(shù)粒徑57.77 μm與黃土高原塵暴組分(55.3 μm)非常接近.因此，推斷EM2是西伯利亞高壓控制下的塵暴組分，與EM1相比較，距離源區(qū)更近，所受動(dòng)力更強(qiáng).而且該端元在華農(nóng)剖面的平均含量為35.04%，為各端元含量最大值，說明該區(qū)域黃土形成的主動(dòng)力條件為風(fēng)力.

EM3，眾數(shù)粒徑為194.2 μm，該組分達(dá)到了顆粒懸浮載荷的粒徑上限100 μm[40].有學(xué)者則認(rèn)為70 μm即是顆粒懸浮搬運(yùn)的上限[41]，砂粒組分以躍移的形式被搬運(yùn)[34]，且只能在厘米級(jí)或幾米的高度被搬運(yùn)到幾厘米或幾米遠(yuǎn)的距離.說明該組分的源區(qū)相對(duì)EM2應(yīng)該更近，動(dòng)力條件可能為強(qiáng)勁的地表風(fēng)[42-43].從粒度組成含量而言，EM3與周圍海域沉積物更相似(表2)，因此，簡(jiǎn)單推斷該端元與端元1相似，同樣源于冰期出露的黃渤海陸架平原.但是EM3(1.59)的分選性比EM1(2.51)好，說明其沉積動(dòng)力條件較強(qiáng)，顆粒經(jīng)過多次分選而成，磨圓更好.

表2 華農(nóng)剖面各端元粒度與其他區(qū)域相比

EM4，眾數(shù)粒徑為373.1 μm，該組分屬于河流搬運(yùn)的動(dòng)力范圍[42]，其粒徑大小取決于沉積載荷和河流流速大小[8]，是河流沖積扇沉積物中的常見組分，被視為河流搬運(yùn)的沉積物[44].EM2與EM4表現(xiàn)出了較大的反相關(guān)性(-0.669)，說明二者存在此消彼長(zhǎng)的關(guān)系，因此EM4為風(fēng)力搬運(yùn)的可能性較小.華農(nóng)剖面位于遼東灣東南，遼東灣有遼河、大凌河、小凌河等河流注入，為剖面提供了充足的河流沉積物.剖面西側(cè)地勢(shì)相比東側(cè)較低，且離海岸近，近地面風(fēng)向冬季以西北風(fēng)為主，這些氣候以及地形地勢(shì)條件都為該剖面接受冰期出露的遼東灣河流沉積物提供了有利條件.

3.4 粒度指示的氣候環(huán)境

對(duì)華農(nóng)剖面頂部與底部進(jìn)行了光釋光測(cè)年，年齡分別為22.88 ka BP和107.22 ka BP，該剖面反映了遼南地區(qū)晚更新世以來的氣候變化.深海巖心中有孔蟲介殼的δ18O是古氣候的標(biāo)記物，被廣泛應(yīng)用于第四紀(jì)古氣候的研究中，其曲線峰谷交替的變化記錄了冰期與間冰期的交替過程.將華農(nóng)剖面的粒度指標(biāo)與深海氧同位素進(jìn)行對(duì)比(圖10)，嘗試對(duì)遼南地區(qū)晚更新世以來的區(qū)域氣候變化對(duì)全球氣候變化的響應(yīng)進(jìn)行分析和探討.

圖10 華農(nóng)黃土剖面粒度曲線與深海氧同位素曲線[44]對(duì)比圖

通過圖10可以看出粒度指標(biāo)中<5 μm的粒徑百分含量與深海氧同位素曲線的變化趨勢(shì)較為相似，而>63 μm的粒徑百分含量與組分2的曲線則與深海氧同位素曲線的變化趨勢(shì)基本呈相反趨勢(shì).三者均與深海氧同位素曲線有較為一致的峰谷對(duì)應(yīng)，<5 μm的粒徑百分含量曲線的高值與深海氧同位素曲線的奇數(shù)階段相對(duì)應(yīng)，低值與偶數(shù)階段相對(duì)應(yīng)；>63 μm的粒徑百分含量與組分2的高值與深海氧同位素曲線的偶數(shù)階段相對(duì)應(yīng)，低值與奇數(shù)階段相對(duì)應(yīng).這些相似性可以反映出遼南地區(qū) MIS 5以來的氣候變化，能夠敏感的反映全球冰量的變化，與全球氣候變化具有相似性.

階段Ⅰ(12.26～14.45 m)對(duì)應(yīng)于MIS 5.粒度指標(biāo)中平均粒徑(Mz)Φ值在該階段呈現(xiàn)高值，均值為4.73，為4個(gè)階段的最高值，說明粒徑較細(xì)；>63 μm的粒徑百分含量、粒徑-標(biāo)準(zhǔn)偏差提取的組分2和EM3的含量變化的均值均為4個(gè)階段的最低值，分別為29.9%、10.26%、6.78%.前文推測(cè)EM3可能源于冰期出露的黃渤海陸架平原，其含量在該段處于低值狀態(tài)，物質(zhì)來源較少，黃渤海陸架平原出露較少，說明氣候相對(duì)溫暖濕潤(rùn).同期，遼南地區(qū)七頂山黃土的氧化度表現(xiàn)為峰值[25]，該數(shù)值偏高，氣候趨于溫?zé)幔粗畡t趨于寒冷[45].七頂山粒度分維值偏大，指示了該時(shí)期相對(duì)較為溫暖的氣候[6].遼南地區(qū)在相對(duì)溫暖濕潤(rùn)的氣候條件下有次一級(jí)的氣候出現(xiàn)，表現(xiàn)為干冷-暖濕-干冷的氣候波動(dòng)，氣候階段記為Ⅰ(a)、Ⅰ(b)、Ⅰ(c)，深度分別為13.8～14.45、12.95～13.8、12.26～12.95 m，分別對(duì)應(yīng)MIS5a、MIS5b、MIS5c.

階段Ⅱ(6.58～12.26 m)對(duì)應(yīng)于MIS 4.氣候與上一階段相比，較為寒冷干燥.該階段黃土沉積時(shí)期，平均粒徑(Mz)顯著減小，Φ值均值從4.73減小到4.20，粒徑變粗粗，說明氣候條件較差.粒徑-標(biāo)準(zhǔn)偏差提取的組分2和EM3的含量同樣表現(xiàn)為較高值，均值分別為18.45%和17.17%，比上一階段增加了8.6%和10.4%，說明黃渤海陸架平原在該階段出露較厚，為該階段黃土沉積提供了較為豐富的物質(zhì)來源，間接驗(yàn)證了該階段黃土沉積時(shí)期寒冷干燥的氣候特征.風(fēng)動(dòng)力條件下的EM2含量達(dá)到了55.16%，>63 μm的粒徑百分含量在該階段呈現(xiàn)不斷增加的趨勢(shì)，二者進(jìn)一步說明了該階段氣候相比上一階段較為寒冷干燥，植被較為稀疏，冰期特征明顯.在深度10 m上下，粒徑突然變粗，同時(shí)出現(xiàn)>63 μm的粒徑百分含量、組分2和EM3的含量則急劇增加的現(xiàn)象，細(xì)砂、中砂、粗砂含量在同步出現(xiàn)峰值(圖2)，峰態(tài)也表現(xiàn)為該階段中的最低值(圖5)，這些參數(shù)說明在該時(shí)間點(diǎn)氣候突變，更加寒冷干燥.

階段Ⅲ(2.3～6.58 m)對(duì)應(yīng)于MIS 3.該階段EM3的含量緩慢增加，代表水動(dòng)力條件的EM2相比上一階段在急劇下降(圖9)，從55.16%到13.17%，而代表低空沉積物的EM1含量卻達(dá)到了剖面最大值(46.67)，其含量遠(yuǎn)超于其他是三個(gè)端元，說明此時(shí)沉積物以近地面風(fēng)吹蝕物為主要物質(zhì)來源，這些物質(zhì)經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的搬運(yùn)堆積形成了黏土礦物，<5 μm的粒徑百分含量相比上一階段也有所增加.說明該階段氣候相比上一階段相對(duì)溫暖濕潤(rùn).此時(shí)，其他地區(qū)也經(jīng)歷了“高溫大降水事件”[46-47]遼南地區(qū)的七頂山黃土則由于氣候和地勢(shì)缺失了該時(shí)間段的沉積地層[48].該剖面較好地反映了全球氣候和局地氣候.

階段Ⅳ(0～2.3m)對(duì)應(yīng)于MIS 2.該時(shí)期平均粒徑Φ值減小，說明粒徑變粗.變化趨勢(shì)，而>63 μm的粒徑百分含量和組分2百分含量相比上一階段都呈增加的趨勢(shì)，且均為剖面最大值，而<5 μm的粒徑百分含量則出現(xiàn)了剖面最低值.EM3含量增加，說明該階段氣候條件相比上一階段寒冷干燥.與階段Ⅱ相比，EM3和組分2的百分含量更大，且砂含量達(dá)到57.86%，達(dá)到了砂黃土的范疇，氣候與同樣冷期的階段Ⅱ相比更加惡劣.

與深海氧同位素曲線(δ18O)相比，δ18O曲線在 MIS2和 MIS3階段呈現(xiàn)低頻低幅的振蕩變化過程，遼南粒度曲線表現(xiàn)為高頻低幅的氣候波動(dòng).在MIS4 階段中，遼南粒度曲線更平緩一些.在 MIS5 階段中，遼南粒度曲線頻率更高.從整體來看，華農(nóng)剖面黃土沉積物的氣候代用指標(biāo)顯示冷期持續(xù)時(shí)間較短，暖期持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，氣候呈現(xiàn)出較高頻率的波動(dòng)變化特征，受全球冰量影響.

4 結(jié) 論

(1)華農(nóng)剖面以粉砂為主，為粉砂質(zhì)黃土，分選性較差.

(2)通過端元模型提取的4個(gè)端元代表了不同的沉積動(dòng)力條件以及物質(zhì)來源，分別為低空近地面風(fēng)吹來的細(xì)小顆粒、西伯利亞高壓控制下的塵暴組分、強(qiáng)勁地表風(fēng)吹蝕來的渤海海底沉積物以及河流沖積物.說明遼南黃土物質(zhì)來源的復(fù)雜性，整體可以區(qū)分為近源物質(zhì)和遠(yuǎn)源物質(zhì).

(3)綜合分析粒度特征以及敏感組分，受全球冰量的影響，晚更新世以來遼南地區(qū)氣候經(jīng)歷了4個(gè)氣候階段，溫暖期-冷期-較弱的暖期-較為強(qiáng)烈的冷期，氣候波動(dòng)變化，在第一個(gè)暖期經(jīng)歷了短暫的較為強(qiáng)烈的風(fēng)沙活動(dòng).