Kích thước hạt và thành phần đồng vị Sr–Nd của bụi khô và ướt trong cùng một sự kiện bão bụi tại Harbin, Trung Quốc: hàm ý về nguồn gốc, chế độ vận chuyển-đọng và cơ chế động lực cũng như sự hình thành của cát eolian

Springer Science and Business Media LLC - Tập 74 - Trang 6489-6502 - 2015
Yuanyun Xie1, Yunping Chi1, Jie Meng1, Linfeng Guo1, Yanru Wang1
1College of Geographic Science, Harbin Normal University, Harbin, China

Tóm tắt

Một sự kiện bão bụi mạnh đã xảy ra tại Harbin, Trung Quốc vào ngày 11 tháng 5 năm 2011. Các mẫu bụi khô và bụi ướt từ sự kiện bão bụi này đã được nghiên cứu về kích thước hạt và thành phần đồng vị Sr–Nd, cùng với việc sử dụng kính hiển vi điện tử quét. Bụi khô có đặc điểm phân bố kích thước hạt hai đỉnh với chế độ hạt mịn là 3,6 μm và chế độ hạt thô là 28 μm, trong khi bụi ướt thể hiện chế độ kích thước hạt đơn đỉnh với chế độ hạt mịn là 6 μm. Các mẫu bụi bão này có nguồn gốc từ các nguồn xa, chẳng hạn như >1000 km từ điểm lắng bụi, bất chấp việc tồn tại thành phần thô tương đối với chế độ hạt thô ở 28 μm cho bụi khô. Thành phần đồng vị Sr–Nd của các mẫu bão bụi gợi ý rằng nguồn gốc của chúng đến từ Đất Cát Horqin và, ở một mức độ nhất định, Đất Cát Hunsandake, cho cả bụi khô và bụi ướt. Chế độ hạt mịn (<10 μm) tạo thành đuôi mịn và tính chất hai đỉnh của phân bố kích thước hạt phản ánh sự hiện diện của các hạt mịn dưới dạng tập hợp và/hoặc gắn kết vào các hạt lớn hơn, thay vì các hạt mịn có nguồn gốc khác với các hạt thô. Các hạt mịn có thể được vận chuyển và lắng đọng bằng cách hình thành tập hợp và/hoặc gắn kết vào các hạt lớn hơn ở độ cao thấp. Các hạt mịn được vận chuyển cùng với các hạt thô trong các cơn bão bụi vào mùa xuân, cho thấy các cơn bão bụi là một chế độ tuần hoàn khí quyển quan trọng cho việc vận chuyển bụi eolian. Các hạt mịn và thô trong bụi đất CLP có nguồn bụi tương đồng.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Amit R, Enzel Y, Mushkin A, Gillespie A, Batbaatar J, Crouvi O, Vandenberghe J, An ZS (2014) Linking coarse silt production in Asian sand deserts and Quaternary accretion of the Chinese Loess Plateau. Geology 42(1):23–26 An Z (2000) The history and variability of the East Asian paleomonsoon climate. Quatern Sci Rev 19:171–187. doi:10.1016/S0277-3791(99)00060-8 An Z, Kukla GJ, Porter SC, Xiao J (1991) Magnetic susceptibility evidence of monsoon variation on the Loess Plateau of central China during the last 130,000 years. Quatern Res 36:29–36. doi:10.1016/0033-5894(91)90015-W An FY, Ma HZ, Wei HC, Lai ZP (2012) Distinguishing aeolian signature from lacustrine sediments of the Qaidam Basin in northeastern Qinghai-Tibetan Plateau and its palaeoclimatic implications. Aeolian Res 4:17–30 Biscaye PE, Grousset PE, Revel M, Van der Gaast S, Zielinski GA, Vaars A, Kukla G (1997) Asian provenance of glacial dust (stage 2) in the GISP2 ice core, Summit, Greenland. J Geophys Res 102(C12):26765–26781 Che XD, Li GJ (2013) Binary sources of loess on the Chinese Loess Plateau revealed by U-Pb ages of zircon. Quatern Res 80:545–551 Chen LH, Miu X, Yu Z (1986) The applications of scanning electron microscope in geology. Science Press, Beijing Chen J, Li GJ, Yang JD, Rao WB, Lu HY, Balsam W, Sun YB, Ji JF (2007) Nd and Sr isotopic characteristics of Chinese deserts: implications for the provenances of Asian dust. Geochim Cosmochim Acta 71:3904–3914 Crouvi O, Amit R, Enzel Y, Porat N, Sandler A (2008) Sand dunes as a major proximal dust source for late Pleistocene loess in the Negev Desert, Israel. Quatern Res 70:275–282 Crouvi O, Amit R, Enzel Y, Gillespie AR (2010) Active sand seas and the formation of desert loess. Quatern Sci Rev 29:2087–2098 Crouvi O, Schepanski K, Amit R, Gillespie AR, Enzel Y (2012) Multiple dust sources in the Sahara Desert: the importance of sand dunes. Geophys Res Lett 39:L13401. doi:10.1029/2012GL052145 Derbyshire E, Meng XM, Kemp RA (1998) Provenance, transport and characteristics of modern aeolian dust in western Gansu Province, China, and interpretation of the Quaternary loess record. J Arid Environ 39:497–516 Enzel Y, Amit R, Crouvi O, Porat N (2010) Abrasion-derived sediments under intensified winds at the latest Pleistocene leading edge of the advancing Sinai–Negev erg. Quatern Res 74:121–131 Falkovich AH, Ganor E, Levin Z, Formenti P, Rudich Y (2001) Chemical and mineralogical analysis of individual mineral dust particles. J Geophys Res 106(D16):18029–18036 Feng JL, Zhu LP, Ju JT, Zhou LP, Zhen XL, Zhang W, Gao SP (2008) Heavy dust fall in Beijing, on April 16–17, 2006: geochemical properties and indications of the dust provenance. Geochem J 42:221–236 Gallet S, Jahn B, Torii M (1996) Geochemical characterization of the Luochuan loess paleosol sequence, China, and paleoclimatic implications. Chem Geol 133:67–88 Gallet S, Jahn BM, Lanoe BVV, Dia A, Rossello E (1998) Loess geochemistry and its implications for particle origin and composition of the upper continental crust. Earth Planet Sci Lett 156:157–172 Grousset FE, Biscaye PE (2005) Tracing dust sources and transport patterns using Sr, Nd and Pb isotopes. Chem Geol 222:149–167 Guo ZT, Ruddiman WF, Hao QZ, Wu HB, Qiao YS, Zhu RX, Peng SZ, Wei JJ, Yuan BY, Liu TS (2002) Onset of Asian desertification by 22 Myr ago inferred from loess deposits in China. Nature 416:159–163 Hao QZ, Guo ZT, Qiao YS, Xu B, Oldfield F (2010) Geochemical evidence for the provenance of middle Pleistocene loess deposits in southern China. Quatern Sci Rev 29:3317–3326 Honda M, Yabuki S, Shimizu H (2004) Geochemical and isotopic studies of aeolian sediments in China. Sedimentology 51(2):211–230 Jahn B, Gallet S, Han JM (2001) Geochemistry of the Xining, Xifeng and Jixian sections, Loess Plateau of China: eolian dust provenance and paleosol evolution during the last 140 ka. Chem Geol 178:71–94 Li GJ, Chen J, Ji JF, Yang JD, Conway TM (2009a) Natural and anthropogenic sources of East Asian dust. Geology 37(8):727–730. doi:10.1130/G30031A.1 Li XS, Han ZY, Chen YY, Cai YF, Yang DY (2009b) Characteristics and source of rain dust in Nanjing on March 11, 2006. Quatern Sci 29(1):43–54 (in Chinese with English abstract) Li GJ, Pettke T, Chen J (2011) Increasing Nd isotopic ratio of Asian dust indicates progressive uplift of the north Tibetan Plateau since the middle Miocene. Geology 39(3):199–202. doi:10.1130/G31734.1 Lim J, Matsumoto E (2006) Bimodal grain-size distribution of aeolian quartz in a maar of Cheju Island, Korea, during the last 6500 years: its flux variation and controlling factor. Geophys Res Lett 33:L21816. doi:10.1029/2006GL027432 Lim J, Matsumoto E (2008a) Fine aeolian quartz records in Cheju Island, Korea, during the last 6500 years and pathway change of the westerlies over east Asia. J Geophys Res 113:D08106. doi:10.1029/2007JD008501 Lim J, Matsumoto E (2008b) Estimation of aeolian dust flux on Cheju Island, Korea, during the Mid-to Late Holocene. Quatern Int 176–177:104–111 Liu TS (1985) Loess and environment. China Ocean Press, Beijing Liu CQ, Masuda A, Okada A, Yabuki S, Fan ZL (1994) Isotope geochemistry of Quaternary deposits from the arid lands in northern China. Earth Planet Sci Lett 127:25–38 Maher BA, Mutch TJ, Cunningham D (2009) Magnetic and geochemical characteristics of Gobi Desert surface sediments: implications for provenance of the Chinese Loess Plateau. Geology 37(3):279–282. doi:10.1130/G25293A.1 McTainsh GH, Nickling WG, Lynch AW (1997) Dust deposition and particle size in Mali, West Africa. Catena 29:307–322 Porter SC (2001) Chinese loess record of monsoon climate during the last glacial-interglacial cycle. Earth Sci Rev 54:115–128. doi:10.1016/S0012-8252(01)00043-5 Prins MA, Vriend M, Nugteren G, Vandenberghe J, Lu HY, Zheng H, Weltje GJ (2007) Late Quaternary Aeolian dust input variability on the Chinese Loess Plateau: inferences from unmixing of loess grain-size records. Quatern Sci Rev 26:230–242 Pullen A, Kapp P, McCallister AT, Chang H, Gehrels GE, Garzione CN, Heermance RV, Ding L (2011) Qaidam Basin and northern Tibetan Plateau as dust sources for the Chinese Loess Plateau and paleoclimatic implications. Geology 39(11):1031–1034. doi:10.1130/G32296.1 Pye K (1995) The nature, origin and accumulation of loess. Quatern Sci Rev 14:653–667 Pye K, Zhou LP (1989) Late Pleistocene and Holocene Aeolian dust deposition in North China and the Northwest Pacific Ocean. Palaeogeogr Palaeoclimatol Palaeoecol 73:11–23 Qian P, Zhou LM, Zheng XM (2014) Magnetic properties of airborne particulate matter in shanghai during dust storm events and the implications for heavy metal contaminant sources. Environ Earth Sci 72:4167–4178 Qiang M, Lang L, Wang Z (2010) Do fine-grained components of loess indicate westerlies: insights from observations of dust storm deposits at Lenghu (Qaidam Basin, China). J Arid Environ 74:1232–1239 Rea DK (1994) The paleoclimatic record provided by eolian deposition in the deep sea: the geologic history of wind. Rev Geophys 32:159–195 Rea DK, Hovan SA (1995) Grain size distribution and depositional processes of the mineral component of abyssal sediments: lessons from the North Pacific. Paleoceanography 10(2):251–258 Rea DK, Leinen M, Janecek TR (1985) Geological approach to the long term history of atmospheric circulation. Science 227:721–725 Roe G (2009) On the interpretation of Chinese loess as a paleoclimate indicator. Quatern Res 71:150–161 Singer A, Ganor E, Dultz S, Fischer W (2003) Dust deposition over the Dead Sea. J Arid Environ 53:41–59 Sun DH (2004) Monsoon and westerly circulation changes recorded in the late Cenozoic aeolian sequences of Northern China. Glob Planet Change 41:63–80 Sun DH, Lu HY, Rea D, Sun YB, Wu SG (2000) Bimode grain-size distribution of Chinese loess and its paleoclimate implication. Acta Sedimentol Sin 18(3):327–335 (in Chinese with English abstract) Sun DH, An ZS, Su RX, Wu XH, Wang SM, Sun QL (2001) Mathematical approach to sedimentary component partitioning of polymodal sediments and its applications. Prog Nat Sci 11(5):374–382 Sun DH, Bloemendal J, Rea DK, Vandenberghe J, Jiang FC, An ZS, Su RX (2002) Grain-size distribution function of polymodal sediments in hydraulic and aeolian environments, and numerical partitioning of the sedimentary components. Sediment Geol 152:263–277 Sun DH, An ZS, Su RX, Lu HY, Sun YB (2003) Eolian sedimentary records for the evolution of monsoon and westerly circulations of northern China in the last 2.6 Ma. Sci China Ser D 46(10):1049–1059 Sun DH, Bloemendal J, Rea DK, An ZS, Vandenberghe J, Lu HY, Su RX, Liu DS (2004) Bimodal grain-size distribution of Chinese loess, and its palaeoclimatic implications. Catena 55:325–340 Sun DH, Su RX, Bloemendal J, Lu HY (2008a) Grain-size and accumulation rate records from Late Cenozoic aeolian sequences in northern China: implications for variations in the East Asian winter monsoon and westerly atmospheric circulation. Paleogeogr Paleoclimatol Palaeoecol 264:39–53 Sun YB, Tada R, Chen J, Liu QS, Toyoda S, Tani A, Ji JF, Isozaki Y (2008b) Tracing the provenance of fine-grained dust deposited on the central Chinese Loess Plateau. Geophys Res Lett 35:L01804. doi:10.1029/2007GL031672 Tsoar H, Pye K (1987) Dust transport and the question of desert loess formation. Sedimentology 34:139–153 Wan DJ, Mu GJ, Jin ZD, Lei JQ (2013) The effects of oasis on aeolian deposition under different weather conditions: a case study at the southern margin of the Taklimakan desert. Environ Earth Sci 68:103–114 Xie YY, Meng J, Guo LF (2014) REE geochemistry of modern eolian dust deposits in Harbin city, Heilongjiang province, China: implications for provenance. Catena 123:70–78 Yang JD, Li GJ, Rao WB, Ji JF (2009) Isotopic evidences for provenance of East Asian Dust. Atmos Environ 43:4481–4490