بررسی تغییرات اندازه ذرات با استفاده از روش نوین پراش لیزری و کانی‌شناسی رسی خاک‌های مدرن لسی در طول گرادیان اقلیمی در شمال ایران

آب و خاک

مقاله 3، دوره 32، شماره 4 - شماره پیاپی 60، مهر 1397، صفحه 723-736   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v32i4.67072

نویسندگان

جعفر شریفی گرم دره¹؛ فرهاد خرمالی^{* 1}؛ کریستین رلف²؛ مارتین کهل³؛ علی شهریاری⁴؛ مانفرد فرشن⁵

¹دانشگاه کشاورزی ومنابع طبیعی گرگان

²موسسه لیاگ هانوفر

³کلن

⁴دانشگاه زابل

⁵موسسه لیاگ- هانوفر

چکیده

مطالعه لس‌های شمال ایران به دلیل قرار گرفتن در میانه کمربند لسی آسیا و اروپا دارای اهمیت بسزایی است. علاوه بر این لس ها به دلیل قرار گرفتن در یک شیب اقلیمی که از شمال به جنوب و از غرب به شرق میزان بارندگی در آن افزایش می‌یابد و تقریباً دما در آن ثابت است برای بررسی تغییرات اقلیمی و شرایط محیطی بسیار مناسب است. هدف از این مطالعه بررسی روند تغییرات اندازه ذرات در این شیب اقلیمی و استفاده از اندازه ذرات و کانی‌شناسی رسی و پذیرفتاری مغناطیسی برای تعیین منشا رسوبات خاک‌های مدرن بود. از این‌رو، 6 خاکرخ در طول گرادیان اقلیمی با بارندگی‌های مختلف از حدود 200 تا 700 میلی‌متر در نظر گرفته شد و آنالیزهای اندازه ذرات و کانی‌شناسی رسی بر روی آنها انجام شد. نتایج نشان داد که میانه اندازه ذرات و U-ratio به سمت مناطق با بارندگی بیشتر کاهش و مقدار رس و سیلت ریز افزایش یافت. میکا و کلریت وکائولینیت کانی‌های بخش رس و کوارتز و پلاژیوکلاز کانی‌های بخش سیلت مواد مادری در طول گرادیان اقلیمی مقدارشان ثابت بود. تغییرات اندازه ذرات نشان داد که با دور شدن از منطقه با بارش کمتر در شمال منطقه از منبع اصلی دور شده و روند کانی‌شناسی رسی نشان دهنده وجود منبع مشترک بین خاکهای مدرن بود؛ با این تفاوت که اقلیم تغییراتی در مقدار برخی کانی‌ها در سولوم خاک ایجاد کرده است.

کلیدواژه‌ها

بارندگی؛ پذیرفتاری مغناطیسی؛ کانی‌های سیلتی و رسی؛ منشا رسوبات لسی

مراجع

1- Buggle B., Hambach U., Glaser B., Gerasimenko N., Markovic S.B., Glaser I., and Zöller L. 2009. Stratigraphy and spatial and temporal paleoclimatic trends in Southeastern/Eastern European loess paleosol sequences. Quaternary International, 196(1-2): 86-106.

2- Chen T., Xu H., Xie Q., Chen J., Ji J., and Lu H. 2005. Characteristics and genesis of maghemite in Chinese loess and paleosols: mechanism for magnetic susceptibility enhancement in paleosols. Earth and Planetary Science Letters, 240(3-4): 790-802.

3- Evans M., and Heller F. 2001. Magnetism of loess/palaeosol sequences: recent developments. Earth-Science Reviews, 54(1-3): 129-144.

4- Fanning D.S., Keramidas V.S., and El-Desoky M.A. 1989. Micas. In: Dixon, J.B., Weed, S.B. (ed.), Minerals in Soil Environments. 2nd ed. Soil Science Society of America Journal Madison, WI

5- Frechen M., Kehl M., Rolf C., Sarvati R., and Skowronek A. 2009. Loess chronology of the Caspian Lowland in Northern Iran. Quaternary International, 198(1-2): 220-223.

6- Glaccum R.A. and Prospero J.M. 1980. Saharan aerosols over the tropical North Atlantic-Mineralogy. Marine geology, 37(3-4): 295-321.

7- Gylesjö S., and Arnold E. 2006. Clay mineralogy of a red clay–loess sequence from Lingtai, the Chinese Loess Plateau. Global and Planetary Change, 51: 181-194.

8- Hartge K. 1978. Structural stability as a function of some soil properties. p. 217-223. In Modification of Soil Structure. Emerson, W.W. et al., (ed). J.W. Wiley, New York.

9- Jackson M.L. 1975. Soil Chemical Analysis. Advanced Course. University of Wisconsin, College of Agriculture, Department of Soils, Madison, Wisconsin

10- Johns W.D., Grim R.E., and Bradley W.F. 1954. Quantitative estimations of clay minerals by diffraction methods. Journal of Sedimentary Research, 24(4).

11- Karimi A., Khademi H., and Ayoubi S. 2013. Magnetic susceptibility and morphological characteristics of a loess–paleosol sequence in northeastern Iran. Catena, 101: 56-60.

12- Kehl M. 2010. Quaternary loesses, loess-like sediments, soils and climate change in Iran, Gebrüder Borntraeger Verlagsbuchhandlung. Stuttgart.

13- Kehl M., Sarvati R., Ahmadi H., Frechen M., and Skowronek A. 2005. Loess paleosoil-sequences along a climatic gradient in Northern Iran. E and G- Quaternary Science Journal, 55(1).

14- Khormali F., Ghergherechi S., Kehl M., and Ayoubi S. 2012. Soil formation in loess-derived soils along a subhumid to humid climate gradient, Northeastern Iran. Geoderma, 179: 113-122.

15- Khormali F. and Kehl M. 2011. Micromorphology and development of loess-derived surface and buried soils along a precipitation gradient in Northern Iran. Quaternary International, 234(1-2): 109-123.

16- Kittrick J. and Hope E. 1963. A procedure for particle size separation of soils for X-ray diffraction analysis. Soil Science, 96(5): 319-325.

17- Kravchinsky V.A., Valentina S.Z., and Vladimir S.Z. 2008. Magnetic indicator of global paleoclimate cycles in Siberian loess–paleosol sequences. Earth and Planetary Science Letters, 265(3-4): 498-514.

18- Lateef A. 1988. Distribution, provenance, age and paleoclimatic record of the loess in Central North Iran. p. 93-101. Loess-Its Distribution, Geology and Soil. Rotterdam, Balkema.

19- Lauer T., Vlaminck S., Frechen M., Rolf C., Kehl M., Sharifi J., and Khormali F. 2017. The Agh Band loess-palaeosol sequence- A terrestrial archive for climatic shifts during the last and penultimate glacial-interglacial cycles in a semiarid region in northern Iran. Quaternary International, 429: 13-30.

20- Liu X.M., Rolph T., Bloemendal J., Shaw J., and Liu T.S. 1995. Quantitative estimates of palaeoprecipitation at Xifeng, in the Loess Plateau of China. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 113(2-4): 243-248.

21- Machalett B., Oches E.A., Frechen M., Zöller L., Hambach U., Mavlyanova N.G., Markovic S., and Endlicher W. 2008. Aeolian dust dynamics in central Asia during the Pleistocene: Driven by the long‐term migration, seasonality, and permanency of the Asiatic polar front. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 9(8).

22- Maher B.A., Alekseev A., and Alekseeva T. 2003. Magnetic mineralogy of soils across the Russian Steppe: climatic dependence of pedogenic magnetite formation. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 201(3-4): 321-341.

23- Maher B.A., Thompson R., and Zhou L.P. 1994. Spatial and temporal reconstructions of changes in the Asian palaeomonsoon: a new mineral magnetic approach. Earth and Planetary Science Letters, 125(1-4): 461-471.

24- Mahjoory R.A. 1975. Clay Mineralogy, Physical, and Chemical Properties of Some Soils in Arid Regions of Iran. Soil Science Society of America Journal, 39(6): 1157-1164.

25- Mehra O. and Jackson M. 1960. Iron oxide removal from soils and clays by a dithionite-citrate system buffered with sodium bicarbonate. Clays and clay minerals: proceedings of the Seventh National Conference, Elsevier.

26- Middleton, N. 1986. A geography of dust storms in South‐west Asia. International Journal of Climatology, 6(2): 183-196.

27- Novothny Á., Frechen M., Horvath E., Wacha L., and Rolf C. 2011. Investigating the penultimate and last glacial cycles of the Süttő loess section (Hungary) using luminescence dating, high-resolution grain size, and magnetic susceptibility data. Quaternary International, 234(1-2): 75-85.

28- Pye K. 1987. Aeolian Dust and Dust Deposits, Academic Press, Geographie physique et Quaternaire, 42(2): 205-206.

29- Rolf C., Hambach U., Novothny A., Horvath E., and Schnepp E. 2014. Dating of a Last Glacial loess sequence by relative geomagnetic palaeointensity: a case study from the Middle Danube Basin (Süttő, Hungary). Quaternary International, 319: 99-108.

30- Soil Survey Staff. 2014. Keys to soil Taxonomy, 12th ed. U.S. department Department of agricultureAgriculture, Natural resources Resources conservation Conservation serviceService.

31- Sun D.H., Su R.X., Li Z.J., and Lu H.Y. 2011. The ultrafine component in Chinese loess and its variation over the past 7· 6 Ma: implications for the history of pedogenesis. Sedimentology, 58(4): 916-935.

32- Tsoar H. and K. Pye. 1987. "Dust transport and the question of desert loess formation." Sedimentology 34(1): 139-153.

33- Valaee M., Ayoubi S., Khormali F., Lu S.G., and Karimzadeh, H.R. 2016. Using magnetic susceptibility to discriminate between soil moisture regimes in selected loess and loess-like soils in northern Iran. Journal of Applied Geophysics, 127: 23-30.

34- Vandenberghe J. 2013. Grain size of fine-grained windblown sediment: A powerful proxy for process identification. Earth-Science Reviews, 121: 18-30.

35- Vlaminck S., Kehl M., Lauer T., Shahriari A., Sharifi J., Eckmeier E., Lehndorff E., Khormali F., and Frechen M. 2016. Loess-soil sequence at Toshan (Northern Iran): Insights into late Pleistocene climate change. Quaternary International, 399: 122-135.

36- Wang X., Wei H., Khormali F., Taheri M., Kehl M., Frechen M., Lauer T., and Chen F. 2017. Grain-size distribution of Pleistocene loess deposits in northern Iran and its palaeoclimatic implications. Quaternary International, 429: 41-51.

37- Wilson, M. 1999. The origin and formation of clay minerals in soils: past, present and future perspectivesd. Clay Minerals, 34(1): 7-25.

38- Windom, H. L. 1975. Eolian contributions to marine sediments. Journal of Sedimentary Research, 45(2).