Climatic Evolution Characteristics in the Upper Hanjiang River Since the Late Pleistocene: Evidence from Soil Geochemistry of the Zhujia Village Section

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2024.056

Abstract

Abstract:

The Quaternary is a period of rapid climatic fluctuations, and loess records abundant paleoclimatic information. To explore the process of climate change in the Upper Hanjiang River since the Late Pleistocene, this study investigated the sedimentary characteristics, distribution of major elements, geochemical parameters, and formation age of the Zhujia Village section, which is located on the first river terrace of the Hanjiang River in Yang County, upper reaches of the Hanjiang River. The results indicate that the first river terrace in the upper reaches of the Hanjiang River formed around 50 ka BP; the section has a typical stratigraphic sequence from bottom to top: loess (L₁)→paleosol (S₀)→Holocene loess (L₀)→topsoil (TS); the main chemical components of the section are SiO₂, Al₂O₃, and Fe₂O₃; during chemical weathering, Ca and Na elements are more strongly leached and migrated, while K and Mg elements are relatively weakly leached and migrated; the degree of chemical weathering in the section gradually increases from typical loess (L₁) to paleosol (S₀), and slightly decreases in the Holocene loess (L₀) layer, recording the regional climatic evolution process: dry and cold during 50~11 ka BP, gradually warming and wetting since 11.00 ka BP, reaching the warmest and wettest at 2.50 ka BP, and continuously cooling and drying during 2.50~0 ka BP. The research results can provide data reference for the reconstruction of paleoclimate in the northern subtropical zone of China.

Key words: Upper Hanjiang River, sediments, major elements, chemical weathering, climate change, OSL dating

CLC Number:

P532

ZHAO Chao, WEI Xiang, SUN Jianwei, GONG Wenqiang, ZHAO Hao, LI Xiaoming, ZHENG Jianfeng, ZHAO Lilei. Climatic Evolution Characteristics in the Upper Hanjiang River Since the Late Pleistocene: Evidence from Soil Geochemistry of the Zhujia Village Section[J]. Geoscience, 2025, 39(04): 1059-1067.

Figures/Tables 8

References 44

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样品编号	深度(cm)	U(10^-6)	Th(10^-6)	K(%)	环境剂量(Gy/ka)	等效剂量(Gy)	实测年龄(ka)
GSG-1	450~460	1.40±0.17	13.00±1.04	2.16±0.11	3.65±0.17	174.35±4.37	47.75±2.47
GSG-2	330~340	1.39±0.16	13.86±0.97	2.28±0.09	3.86±0.16	143.61±4.90	37.21±2.02
GSG-3	270~280	1.50±0.18	14.74±1.18	2.19±0.04	3.92±0.16	80.53±2.27	20.53±1.01
GSG-4	140~150	1.90±0.25	13.60±0.82	1.82±0.10	3.68±0.16	7.70±0.09	2.09±0.10

样品编号	深度(cm)	U(10^-6)	Th(10^-6)	K(%)	环境剂量(Gy/ka)	等效剂量(Gy)	实测年龄(ka)
GSG-1	450~460	1.40±0.17	13.00±1.04	2.16±0.11	3.65±0.17	174.35±4.37	47.75±2.47
GSG-2	330~340	1.39±0.16	13.86±0.97	2.28±0.09	3.86±0.16	143.61±4.90	37.21±2.02
GSG-3	270~280	1.50±0.18	14.74±1.18	2.19±0.04	3.92±0.16	80.53±2.27	20.53±1.01
GSG-4	140~150	1.90±0.25	13.60±0.82	1.82±0.10	3.68±0.16	7.70±0.09	2.09±0.10

样品编号	地层单元	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	K₂O	Na₂O	P₂O₅	MnO
ZJC-1	TS	71.35	11.78	5.05	0.62	1.05	2.23	1.07	0.07	0.07
ZJC-2		72.59	11.95	3.64	0.56	1.00	2.38	1.13	0.06	0.04
ZJC-3		74.69	12.32	3.87	0.45	0.82	1.90	0.97	0.06	0.03
ZJC-4		70.14	13.15	5.55	0.52	0.95	2.22	0.99	0.13	0.04
ZJC-5	L₀	62.33	14.77	6.23	0.73	1.46	2.67	0.95	0.11	0.17
ZJC-6	L₀	63.34	14.99	5.96	0.73	1.44	2.52	0.96	0.11	0.12
ZJC-7	S₀	62.95	15.20	6.02	0.77	1.60	2.61	0.88	0.11	0.12
ZJC-8		63.28	15.07	5.90	0.77	1.62	2.63	0.89	0.12	0.12
ZJC-9		63.48	14.45	5.96	0.81	1.52	2.73	1.03	0.11	0.13
ZJC-10		64.40	15.08	5.75	0.74	1.56	2.51	0.88	0.11	0.12
ZJC-11	L₁	63.56	14.57	6.03	0.80	1.50	2.74	1.04	0.11	0.13
ZJC-12		63.90	14.43	5.93	0.79	1.47	2.68	1.00	0.11	0.12
ZJC-13		63.48	14.87	6.06	0.80	1.52	2.70	0.99	0.12	0.11
ZJC-14		64.48	14.53	5.90	0.83	1.46	2.66	0.99	0.11	0.09
ZJC-15		64.11	14.58	5.65	0.85	1.51	2.78	1.12	0.11	0.13
ZJC-16		64.72	14.18	5.78	0.85	1.40	2.69	1.07	0.10	0.14
ZJC-17		66.07	14.12	5.08	0.84	1.30	2.73	1.16	0.08	0.11
ZJC-18		67.45	14.75	5.19	0.70	1.15	2.29	0.97	0.08	0.11
ZJC-19		67.16	14.82	5.11	0.72	1.17	2.29	0.98	0.08	0.10
ZJC-20		66.13	14.87	5.43	0.73	1.25	2.33	0.95	0.08	0.11
ZJC-21		65.89	14.12	5.34	0.88	1.20	2.67	1.20	0.08	0.11
ZJC-22		66.03	14.82	5.50	0.86	1.19	2.48	1.15	0.09	0.09
ZJC-23		66.42	15.00	5.43	0.86	1.18	2.40	1.13	0.09	0.09
平均值		66.00	14.28	5.49	0.75	1.32	2.52	1.02	0.10	0.11
变异系数(CV)		0.02	0.02	0.06	0.07	0.11	0.06	0.10	0.15	0.16
上陆壳(UCC)^[33]		66.00	15.20	5.00	4.20	2.20	3.40	3.90	0.50	0.06

样品编号	地层单元	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	K₂O	Na₂O	P₂O₅	MnO
ZJC-1	TS	71.35	11.78	5.05	0.62	1.05	2.23	1.07	0.07	0.07
ZJC-2		72.59	11.95	3.64	0.56	1.00	2.38	1.13	0.06	0.04
ZJC-3		74.69	12.32	3.87	0.45	0.82	1.90	0.97	0.06	0.03
ZJC-4		70.14	13.15	5.55	0.52	0.95	2.22	0.99	0.13	0.04
ZJC-5	L₀	62.33	14.77	6.23	0.73	1.46	2.67	0.95	0.11	0.17
ZJC-6	L₀	63.34	14.99	5.96	0.73	1.44	2.52	0.96	0.11	0.12
ZJC-7	S₀	62.95	15.20	6.02	0.77	1.60	2.61	0.88	0.11	0.12
ZJC-8		63.28	15.07	5.90	0.77	1.62	2.63	0.89	0.12	0.12
ZJC-9		63.48	14.45	5.96	0.81	1.52	2.73	1.03	0.11	0.13
ZJC-10		64.40	15.08	5.75	0.74	1.56	2.51	0.88	0.11	0.12
ZJC-11	L₁	63.56	14.57	6.03	0.80	1.50	2.74	1.04	0.11	0.13
ZJC-12		63.90	14.43	5.93	0.79	1.47	2.68	1.00	0.11	0.12
ZJC-13		63.48	14.87	6.06	0.80	1.52	2.70	0.99	0.12	0.11
ZJC-14		64.48	14.53	5.90	0.83	1.46	2.66	0.99	0.11	0.09
ZJC-15		64.11	14.58	5.65	0.85	1.51	2.78	1.12	0.11	0.13
ZJC-16		64.72	14.18	5.78	0.85	1.40	2.69	1.07	0.10	0.14
ZJC-17		66.07	14.12	5.08	0.84	1.30	2.73	1.16	0.08	0.11
ZJC-18		67.45	14.75	5.19	0.70	1.15	2.29	0.97	0.08	0.11
ZJC-19		67.16	14.82	5.11	0.72	1.17	2.29	0.98	0.08	0.10
ZJC-20		66.13	14.87	5.43	0.73	1.25	2.33	0.95	0.08	0.11
ZJC-21		65.89	14.12	5.34	0.88	1.20	2.67	1.20	0.08	0.11
ZJC-22		66.03	14.82	5.50	0.86	1.19	2.48	1.15	0.09	0.09
ZJC-23		66.42	15.00	5.43	0.86	1.18	2.40	1.13	0.09	0.09
平均值		66.00	14.28	5.49	0.75	1.32	2.52	1.02	0.10	0.11
变异系数(CV)		0.02	0.02	0.06	0.07	0.11	0.06	0.10	0.15	0.16
上陆壳(UCC)^[33]		66.00	15.20	5.00	4.20	2.20	3.40	3.90	0.50	0.06