西安地区第5层古土壤中铁质薄膜类型与水文特征

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1、土壤学报ActaPedologicaSinicaDOI:10.11766/trxb201603280072西安地区第5层古土壤中的铁质薄膜类型与水文特征*陕西省自然科学基金项目（2015JM4135）、中国地质调查局西安地质调查中心项目（水[2016]4）、国家自然科学基金国际合作项目（41210002）资助SupportedbytheNaturalScienceFoundationResearchProjectofShaanxiProvince（No.2015JM4135）,Xi'anGeologicalSurveyCenterProjectofChinaGeologicalSu

2、rvey（No.Water[2016]4）,NationalNaturalScienceFoundationofChina（No.41210002）†通讯作者:赵景波，博士，教授，主要从事第四纪研究。E-mail:zhaojb@snnu.edu.cn作者简介：罗小庆（1989-），女，汉族，陕西岐山人，硕士研究生，主要从事自然地理研究。Ｅ-mail:luoxq0815@126.com收稿日期：2016-03-28；收到修改稿日期：2016-08-10；优先数字出版日期（www.cnki.net）：2016-09-19罗小庆1赵景波1,2†马延东1周旗3邵天杰1（1陕西师范大学旅游与

3、环境学院，西安710062）（2黄土与第四纪地质国家重点实验室（中国科学院地球环境研究所），西安710061）（3宝鸡文理学院，陕西省灾害监测与模拟重点实验室，陕西宝鸡721013）摘要揭示西安地区第5层古土壤中还原层的类型和水分平衡，对认识西安地区S5古土壤发育时的气候和植被以及地下水补给来源具有重要科学意义。通过对西安地区第5层古土壤（S5）的调查和多个剖面的观察，在西安东郊任家坡剖面、南郊双竹村剖面和蓝田田家坡剖面首次发现该层古土壤黏化层中含有1~5mm大小的低价氧化铁的灰绿色斑点。低价铁的灰绿色斑点是在地势较高和地下水位较深的还原作用下形成的，属于高位还原层，不同于以往认识

4、的潴育化类型。灰绿色斑点指示S5古土壤发育时土壤中上部出现了雨季积水并处于还原环境，当时雨季还原层含水量达到了饱和状态，土壤中上部含水量为42%左右，土壤水分非常充足。该层古土壤的红色铁质胶膜迁移到了上部古土壤黏化层顶界之下6.3m深的黄土中，表明当时高含量重力水分布达到了6.3m左右深度，至少出现过较长时期适于茂盛森林植被发育的气候。在西安地区S5古土壤发育时，土壤水分的收入量大于支出量，土壤水分为显著正平衡。当时大气降水在经过蒸发、蒸腾与地表径流损失之后，还有较多剩余的水分通过入渗补给深部土层水。S5古土壤发育时降水较丰富是导致该层古土壤出现高位还原层的主要因素。关键词第5层古

5、土壤；铁质薄膜；高位还原层；古含水量；水分平衡；西安地区中图分类号X14文献标识码A国内外研究者对中国黄土与环境变化进行了大量研究，取得了举世瞩目的重要成果。现已认识到中国黄土比较完整地记录了约250万年来陆地生物、气候等环境的变化[1-3]，可作为全球陆地环境变化对比的重要标准[4-6]。过去的研究还认识到，黄土代表冬季风加强的冷干气候，红色古土壤代表夏季风加强的相对温湿气候[1-5]。过去对洛川黄土剖面的研究表明，洛川第5层古土壤（S5）为棕褐土[5]。近10余年来的研究揭示，黄土高原南部第5层古土壤发育时为亚热带气候,甚至较北亚热带更温暖[7]。虽然过去对黄土中的古土壤进行了

6、许多研究，但到目前为止尚未发现对当时土壤含水量和水循环有重要指示作用的低价铁斑点的存在。在中亚和欧洲黄土中，也未发现古土壤中存在还原层的报道[8-9]。本文根据新发现的含灰绿色低价铁斑点的还原层和红色铁质胶膜的强烈迁移，探讨西安地区第5层古土壤发育时的土壤含水量和水分平衡等问题。1材料与方法1.1研究区概况http://pedologica.issas.ac.cn土壤学报ActaPedologicaSinica西安市位于关中盆地中部，处在33°42′～34°44′N，107°40′～109°49′E。西安地区属暖温带半湿润季风气候，年平均气温为13.1oC，年平均降水量约为600m

7、m[10]，四季冷暖干湿分明。西安地区黄土与黄土地貌发育较好，东郊和南郊分别有黄土构成的白鹿塬和少陵塬，白鹿塬黄土发育齐全，第四纪黄土与古土壤发育齐全，黄土剖面厚度约120m。通过调查，在西安地区的西安东郊任家坡、南郊双竹村和蓝田田家坡S5土壤中发现了灰绿色低价铁斑点。任家坡剖面属于西安市灞桥区，位于白鹿塬西端，距西安市东约8km。双竹村剖面位于长安区少陵塬近北端，距长安区韦曲镇南约2km。田家坡属于蓝田县安村乡，田家坡剖面位于白鹿塬东端，距蓝田县城西3km左右。1.