南洛河流域位于中国南北分区的过渡地带,气候受亚洲季风环流控制。第四纪以来,南洛河的河流阶地等地貌位置上堆积了大量较为连续的黄土-古土壤沉积物,记录了更新世该流域的环境变化过程。以往对该区域黄土-古土壤的研究主要集中在磁性地层、碳同位素及粒度分析等方面,而对黄土-古土壤的环境矿物学特征研究较为匮乏。本文对南洛河上游洛南盆地上白川黄土-古土壤剖面沉积物中粘土矿物、铁矿物进行提纯与处理,综合运用X射线衍射测试技术(XRD)、扫描电子显微技术(SEM)、漫反射光谱测试技术(DRS)、X荧光光谱测试技术、等离子质谱测试技术(ICP-MS)等现代测试手段,对该剖面的环境矿物学特征进行了深入系统的研究,综合探究古气候演化过程。 黄土-古土壤的成因和物源分析是黄土-古土壤沉积序列重建环境演变过程的基础。扫描电镜结合地球化学特征表明,研究区黄土-古土壤是上地壳物质经过多次搬运、充分混合沉积形成,为典型的风成沉积,成土风化前黄土层和古土壤层具有相同的物源。 X射线衍射测试分析结果表明,上白川剖面黄土-古土壤的黄土层沉积物中,粘土矿物主要为伊利石,其次是蒙脱石,微量高岭石。较黄土高原洛川剖面伊利石相对含量低,蒙脱石含量高,说明气候整体较黄土高原温暖潮湿。蒙脱石、伊利石尽管大部分来自物源碎屑,少部分源于成土风化,但仍然可以作为反应古气候变化的有效证据。 古土壤沉积物层中铁矿物(尤其是赤铁矿与针铁矿)的种类与含量是沉积物颜色变化的主要根源,其形成与转换敏感地响应于周围的环境状态而成为灵敏的古气候替代指标。漫反射光谱测试分析的结果显示整个剖面中都稳定存在赤铁矿和针铁矿,赤铁矿的一阶导数峰出现在 550 到 580 nm,随着赤铁矿含量的增加,其波长与峰高都会增长。针铁矿具有两个一阶导数峰,分别出现在 425 nm和 500 nm,在500 nm的峰由于赤铁矿峰的存在而并不显著。二阶导数定量估算整个剖面赤铁矿与针铁矿含量,针铁矿含量普遍多于赤铁矿。晚第四纪南洛河流域气候相对温暖潮湿有利于古人类的迁徙与定居,频繁的古人类迁徙证实气候是人类活动的一个重要因素。粘土矿物及化学风化指标指示粉尘源区强烈的冬季风和干旱化增强是由于中更新世气候转型所致。基于风化强度变化与全球气候变化模式和区域构造在时间上的耦合性,我们认为秦岭构造隆升减弱东亚冬季风,增强东亚夏季风,促使洛南盆地向温暖潮湿的气候条件转变,对当地的气候和风化条件产生重要的影响。