西安地区S4古土壤剖面中古水分指标与水环境研究

通过野外调查和实验分析，在西安蓝田安村黄土剖面S4古土壤剖面中首次发现了具有指示当时土壤水分含量、地下水富集、水分循环和古气候的铁锰结核、针铁矿(α-FeO(OH)，在西安地区还发现了风化淋滤黄土层和显著迁出了土壤黏化层的CaCO3结核淀积层。针铁矿呈褐黄色薄膜分布于土体表面，含量可达3.3%。铁锰结核呈黑褐色球形，电镜下多呈结晶粒状，铁锰成分含量很高。针铁矿和铁锰结核富集层位含有还原性的灰绿色斑点，厚约0.6m，形成于地下水位的位置。针铁矿和铁锰结核的物质组成来自S4古土壤黏化层中铁锰氧化物的迁移。通过研究提出了铁锰结核和风化淋滤黄土层及CaCO3结核淀积层可作为恢复土壤古水分的重要指标。针铁矿、铁锰结核和风化淋滤黄土层的形成以及CaCO3结核与红色铁质胶膜的迁移深度指示，在S4古土壤发育时期，西安地区为亚热带气候，当时年平均气温为15~16oC，年平均降水量在900~1000mm之间。那时秦岭失去了亚热带与温带气候分界线的作用。在S4古土壤发育时期，西安地区土壤重力水分布深度达到了3.3m，当时在土壤水蒸发与蒸腾消耗之后，3.3m深度范围内剩余的土壤平均含水量一般为25%左右，在针铁矿和与铁锰结核发育层位含水量接近饱和（45%左右）。当时土壤水分非常充足，水分循环正常，水分平衡为正，有较多水分补给地下水，适于茂盛森林植被发育。本文的研究拓宽了第四纪研究的新内容和新方向，所确定的古含水量指标为国内外第四纪土壤含水量、水分存在形式与水循环研究提供了标准和方法