پژوهش‌های تغییرات آب و هوایی

پژوهش‌های تغییرات آب و هوایی

نقش توزیع عناصر اصلی و ارزیابی شاخص های هوازدگی لس ها دربازسازی تغییرات اقلیمی دیرینه استان گلستان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده
آرش امینی
گروه زمین شناسی - دانشگاه گلستان - گرگان - ایران
10.30488/ccr.2024.468797.1229
چکیده
لس ها از مهمترین شاخص های تغییرات آب و هوایی کواترنری به شمار می روند و  استان گلستان به‌عنوان یکی از گسترده‌ترین پهنه‌های لسی ایران، حلقه ارتباطی بین لس‌های آسیای مرکزی و اوراسیا محسوب و در شمال شرق ایران گسترده شده است. در این مطالعه ترکیب ژئوشمیایی لس‌های استان گلستان (عناصر اصلی) و میزان هوازدگی این لس‌ها به‌صورت مقایسه‌ای در 16  ایستگاه پراکنده در 3 ناحیه اصلی مختلف مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد. ارزیابی ژئوشیمیایی لس‌های گلستان نشان می دهد در ترکیب شیمیایی لس‌های استان گلستان اکسیدهای,SiO2,Al2O3,Fe2O3 CaO، MgO، Na2O و K2O با درصدهای متفاوتی وجود دارد که SiO2 فراوان‌ترین اکسید است. مقدار SiO2 با افزایش Al2O3 افزایش می‌یابد که حاکی از حضور فراوان کانی‌های آلومینوسیلیکاته مانند فلدسپارها و میکاهاست. محاسبه شاخص‌های هوازدگی لس‌های گلستان با 5 شاخص مختلف اندازه گیری شده و  نشان می‌دهد از منطقه  3(شرق و شمال شرقی) به منطقه 1 (غرب) میزان هوازدگی رسوبات بیشتر می‌شود که می‌توان آن را به آب‌وهوای مرطوب‌تر ناحیه 1 نسبت داد. همچنین این شاخص‌ها نشان‌دهنده دگرسانی شیمیایی متوسط در لس‌های استان گلستان است. ارزیابی تغییرات اکسیدهای اصلی و میزان همبستگی آنها با شاخص های هوازدگی، به صورت مستقیم نشان دهنده رصد تغییرات اقلیمی دیرینه در منطقه است. بررسی های مقایسه ای و تطبیقی در بین شاخص های پنجگانه نشان می‌دهد در لس‌های گلستان استفاده از شاخص CPA به‌عنوان مناسب ترین شاخص پیشنهادی با کمترین خطا قابل توصیه می‌باشد.
کلیدواژه‌ها
لس
باز سازی تغییرات اقلیمی
ژئوشیمی
شاخص هوازدگی
گلستان
موضوعات

عنوان مقاله English

The role of main elements distribution and evaluation of loess weathering indexes in reconstruction of ancient climatic changes in Golestan province

نویسنده English

Arash Amini
Department of Geology - Golestan University- Gorgan - Iran
چکیده English

Loesses are one of the most important indicators of Quaternary climate changes. Golestan province, as one of the most extended loess areas in the northeast of Iran, links the loess of Central Asia with the loess of Eurasia. In this study, the geochemical composition (main elements) and the weathering rate of the loess of Golestan province were comparatively analyzed in 16 stations scattered throughout three main areas. Geochemical evaluation of the Golestan loess showed different percentages of SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO, Na2O and K2O oxides in its chemical composition. SiO2, which was the most abundant oxide, increased with the increase of Al2O3, indicating the abundance of aluminosilicate minerals such as feldspars and mica. The loess weathering rate was measured using 5 different indices. The results showed that the sediment weathering rate increased from Region 3 (east and northeast) to Region 1 (west), which could be attributed to the wetter climate of Region 1. These indices also indicated an average chemical change in the loess of Golestan province. Evaluation of the main oxides changes and their correlation with the weathering indices directly illustrated the ancient climatic changes in the study area. Comparative analyses of the five indices revealed that the use of CPA index, as the most suitable index with the least error, could be recommended for the Golestan loess.

کلیدواژه‌ها English

Loess
Climate change reconstruction
Geochemistry
Weathering index
Golestan
  1. الماسی، عباس.، پاشایی اول، عباس.، جلالیان، احمد و ایوبی، شمس اله .(۱۳۸۵) بررسی کانی‌های رسی و تحول آن‌ها در رسوبات لسی و پارینه خاک‌ها منطقه قپان استان گلستان. مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی،13( 3 ).
  2. امیری، زانیار.، خرمالی، فرهاد.،فرشن، مانفرد.و کهل، مارتین. ( 1401). بررسی میکرومورفولوژی و براورد بارندگی گذشته در توالی لس – پالئوسل شرق استان گلستان، فصلنامه کواترنری ایران، دوره ، شماره 3و 4 ، 430- 414.
  3. امینی جهرمی حسن، ناصری محمد یوسف، خرمالی، فرهاد، موحدی نائینی سید علیرضا. (1387). کانی شناسی خاک های با مواد مادری لس در دو منطقه از استان گلستان (هوتن،گرگان). مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی،15(5)، 18 –
  4. پورمعافی، م. (1387). ژئوشیمی. انتشارات آرین زمین. تهران، 211 ص.
  5. خواجه، منصور، غیومیان، ج، فیض نیا، سادات. (۱۳۸۳). بررسی تغییرات جانبی اندازه ذرات و کانی‌شناسی به‌منظور تعیین جهت بادهای غالب در تشکیل رسوبات لسی استان گلستان. نشریه بیابان جلد 9 (۲)، 249 - ۳۰۶.
  6. رضایی، حامد. (۱۳۹۲). بررسی اثر تراکم دینامیکی و بارهای استاتیکی بر مقاومت برشی خاک‌های لسی استان گلستان. پایان‌نامه دکترا رشته زمین‌شناسی مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد.
  7. سالنامه آماری استان گلستان. ( 1395). سازمان مدیریت و برنامه ریزی استان گلستان. .amar.org.ir.
  8. فیضی، وحید، عزیزی، قاسم، علیمحمدیان، حبیب، ملاشاهی، مریم. (1396) .تحلیل اقلیم دیرینة برش رسوبی نوده (استان گلستان) با استفاده از ژئوشیمی عناصر. فصلنامه کواترنری ایران(علمی- پژوهشی)، 3(1) ، 26-29.
  9. قندهاری، سمیه. (1398). مطالعه رسوب‌شناسی و تحلیل هندسه فراکتالی تغییرات بافت لس‌های استان گلستان. پایان نامه دکترای رسوب­شناسی و سنگ­های رسوبی، دانشگاه آزاد واحد علوم و تحقیقات تهران ، 277 صفحه.
  10. کریمی، علیرضا، خادمی، حسین، جلالیان، احمد. (1390). لس: ویژگی‌ها و کاربردها برای مطالعات اقلیم گذشته، پژوهش‌های جغرافیایی طبیعی، 43 (76)، 1-20
  11. مهدی پورحسکوئی، فرشته، علیمحمدیان، حبیب، صبوری، جعفر. (1392). بازسازی آب و هوای کواترنر پسین در بخشی از شمال ایران( لس های نکا) با استفاده از داده های مغناطیسی و شیمیایی، فصلنامه علوم زمین، 23 ( 89)، 97 –
  12. Adel, I.M., Akarish, B., Amr M. El-Gohary, N. (2008(. Petrography and geochemistry of Lower Paleozoic sandstones, East Sinai, Egypt: Implications for provenance and tectonic setting. Journal of African Earth Sciences 52: 43-54.
  13. Ahmad, A., Chandra, R.) 2013(. Geochemistry of loess-paleosol sediments of Kashmir Valley, India: Provenance and weathering. J. Asi. Earth Sci. 66: 73-89.
  14. Batumike, I.L., Cailteux, H., Kumpunzu, A.B)2006(. Lithostratigraply, basin devolopoment, base metal deposits and regeional conelathions of the Neoprotrozic Ngoba and Kondelvngu rock Successions, Central Atican. Gondwana Research 11:432-447.
  15. Brady, N. (1990(. The nature and propertics of soils. 10 the edition. Macmillan publishing company. 570p.
  16. Buggle, B., Glaser, B., Hambach, U., Gerasimenko, N., Markovic, S.)2011(. An evaluation of geochemical weathering indices in loessepaleosol studies. Quaternary International 240: 12-21.
  17. Condie, K.C., Des Marais, D.J., Abbott, D.)2001(. Precambrian superplumes and supercontinents: a record in black shales, carbon isotopes, and paleoclimates. Precambrian Res. 106 (3–4):239–260.
  18. Cox, R., Lower, D.R., and Cullers, R.L.)1995(. The influence of sediment recycling and basement composition on evolution of mudrock chemistry in the southwestern United States. Geochim. Cosmochim. Acta. 59: 2919-2940.
  19. Cullers, R.L. )2000(.The geochemistry of shales, siltstones and sandstones of Pennsylvanian-Permian age, Colorado, U.S.A implications for provenance and metamorphic studies. Lithos 51: 305-327.
  20. Ding, Z.L., Sun, J.M., Yang, S.L. and Liu, T.S. )2001(. Geochemistry of the Pliocene red clay formation in the Chinese Loess Plateau and implications for its origin, source provenance and paleoclimate change. Geochimica et Cosmochimica Acta, 65(6):.901-913.
  21. Duzgoren-Aydin N. S., Aydin, A., and Malpas, J.)2002(. Re-assessment of chemicalweathering indices: case study on pyroclastic rocks of Hong Kong.Engineering Geology, 63(1-2): 99-119.
  22. Fedo, C.M., Nesbitt, H.W., and Young, G.M.)1995(. Unraveling the effects of potassium metasomatism in sedimentary rocks and paleosols, with implications for paleoweathering conditions and provenance. Geology, 23: 921-924.
  23. Gallet, S., Jahn, B., Van Vilet Lanoë, B., Dia, A., Rossello, E. )1998(. Loess geochemistry and its implication for particle origin and composition of the upper continental crust. Earth and Planetary Science Letters. 156:157-172.
  24. Harnois, L.(1988). The CIW index: a new chemical index of weathering. Sedimentary Geology, 55: 319-322.
  25. Hirst, D.M.)1962(. The geochemistry of modern sediments from the Gulf of Paria II. The location and distribution of trace elements. Geochemical et Cosmochimica Acta. 26: 1174-1187.
  26. Ji, H.B., Ouyang, Z.Y., and Wang, S.J.)2000(. Element geochemistry of weathering profile of dolomite and its implications for the average chemical composition of the upper-continental crust, case studies from the Xinpu profile, northern Guizhou Province, China. Science in China, Series D: Earth Sciences, 43: 23- 35.
  27. Jin, Z.D., Cao, J.J., Wu, J.L., and Wang, S.M.)2006(. A Rb/Sr record of catchment weathering response to Holocene climate change in Inner Mongolia. Earth Surface Processes and Landforms, 31: 285-291.
  28. Khanehbad, M., Moussavi_Harami, R., Mahboubi, A., Nadjafi, A.)2012(. Geochemistry of Carboniferous Shales of the Sardar Formation, East Central Iran: Implication for Provenance, Paleoclimate and Paleo-oxygenation conditions at a passive continental margin. Geochemistry International 50: 777-790.
  29. McLennan, S.M., Hemming, S., Mcdaniel, D.K., and Hanson, G.N.)1993(. Geochemical approaches to sedimentation, provenance and tectonics. In: Johnsson, J.M., Basu, A. (Eds.), Processes Controlling the Composition of Clastic Sediments. Geol. Soc. Am., Spec. Paper. 284: 21-40.
  30. Moosavirad, S.M., Janardhana, M.R., Sethumadhav, M.S., Moghadam, M.R., Shankara, M. )2010(. Geochemistry of lower Jurassic shales of the Shemshak Formation, Kerman Province, Central Iran: Provenance, source weathering and tectonicsetting. Chemie der Erde-Geochemistry 71, 279–288.
  31. Nesbitt, H.W., and Young, G.M. )1982(. Early Proterozoic climates and plate motions inferred from major element chemistry of lutites. Nature. 299: 715-717.
  32. Nesbitt, H.W., and Young, G.M. (1989). Formation and diagenesis of weathering profiles. The Journal of Geology. 97 (2): 129-147.
  33. Price, J. R., Velbel, M.A) .2003(. Chemical weathering indices applied toweathering Profiles developed on heterogeneous felsic metamorphic parent rocks. Chemical Geology, 202(3-4): 397-416.
  34. Suttner, L.J., and Dutta, P.K.)1986(. Alluvial sandstone composition and palaeoclimate. Framework mineralogy. J. Sed. Pet. 56(3):329-345.
  35. Roser, B.P., Korsch, R.J.)1988(. Provenance signatures of sandstone mudstone suites determined using discriminant function analysis of major-element data. Chem. Geol. 67: 119-139.
  36. Roy, M., P. U. Clark, R. W. Barendregt, J, R, Glasmann, R., Enkin, J. )2004(. Glacial stratigraphy and paleomanetism of late Cenozoic deposits of the north-central United States. Geological Society of America Bulletin. 116:30-41.
  37. Selvaraj, K., Chen, C.T.A.)2006(. Moderate chemical weathering of subtropical Taiwan: constraints from solid-phase geochemistry of sediments and sedimentary rocks. J. Geol. 114: 101-116.
  38. Sheng, X., JJi, T.chen, G.Li and H. H.Teng. )2008(. Morphological characters and multi-elemnt isotopic signatures of carbonates from Chinese loess- paleosol sequences. Geochimica et Cosmochimica Acta. 72:4323-4337.
  39. Sugitani, K., Horiuchi, Y., Adachi, M., and Sugisaki, R. )1996(. Anomalously low Al2O3/TiO2 values for Archean cherts from the Pilbara Block, Western Australia: possible evidence for extensive chemical weathering on the early Precam. Res. 80: 49-76.
  40. Tao, J., Chen, M.T., and Xu, S.)2006(. A Holocene environmental record from the southern Yangtze River delta, eastern China. Palaeogeography, Palaeoclimatology Palaeoecology, 230(3): 204-229.
  41. Zand-Moghadam, H., Moussavi-Harami, R., Mahboubi, A., Bavi, H.)2013(. Comparison of tidalites in silicicastic, carbonate, and mixed siicicastic-carbonate System: examples from Cambrian and Devonian deposits of East-Central Iran. ISRN Geoogy.1-21.
  42. Wronkiewicz, D.J., and Condie, K.C.)1987(. Geochemistry of Archean shales from the Wit-watersrand Supergroup, South Africa: source-area weathering and Geochem. Cosmochem. Acta. 51: 2401-2416.
  43. Zhang, G.L., Pan, J.H., Huang, C.M., and Gong, Z.T.)2007(. Geochemical features of a soil chronosequence developed on basalt in Hainan Island, China. Revista Mexicana de Ciencias Geologicos. 24: 261-269.