利用210Pb、137Cs和241Am计年法测算云南抚仙湖现代沉积速率

通过对云南抚仙湖沉积物柱芯样品的210Pb、137Cs和241Am测试表明,柱芯剖面上有明显的1963年和1986年137Cs蓄积峰,验证了1975年次级蓄积峰存在的可能性,这些峰形完好的蓄积峰对抚仙湖的现代沉积环境有明显的时标意义。利用137Cs计年法得到抚仙湖沉积物自1963年、1975年及1986年以来到2007年的平均沉积速率分别为0.063g/(cm2·a)、0.052g/(cm2·a)和0.039g/(cm2·a),说明了过去近五十年抚仙湖沉积速率整体上经历了一个由快到慢的过程。借助于241Am 的1963年蓄积峰可以提高137Cs计年的准确性。根据210PbCRS计年模式,计算出每个样品深度所对应的年代,与137Cs计年法比较存在一定的偏差,分析了两种计年方法存在差异性的原因。通过质量深度和年代分析,抚仙湖的沉积速率变化幅度比较大,表明抚仙湖近129年来的沉积环境不稳定,可能与相应历史时期的人类活动有密切的关系。     

137Cs和241Am在滇池、剑湖沉积孔柱中的蓄积分布及时标意义

自70年代以来,对湖泊沉积物中核试验散落核素的研究已成为研究现代湖泊沉积过程和沉积年代及沉积速率的一个重要方面,本文通过对分别采自云南省滇池、剑湖的两个沉积孔柱中~(137)Cs和~(241)Am蓄积分布的研究,测定了它们60、70年代以来的沉积速率分别是42.1和28.7mg/(cm~2·a)。研究发现,虽然~(241)Am的含量远低于~(137)Cs,但~(241)Am具有沉积后迁移能力较小,半衰期长等特点,因而随着时间的推移,在未来湖泊现代沉积作用的研究中将会显示出越来越重要的作用。     

137Cs质量平衡法测算青海湖现代沉积速率的尝试

本文是~(137)Cs质量平衡法测算青海湖现代沉积速率的尝试.青海湖和其他低沉积速率湖泊沉积物剖面中,深度数cm处的~(137)Cs蓄积峰,也可能是沉降到底泥表面的~(137)Cs尘埃,以扩散和迁移的方式向下入渗形成.因此,将沉积剖面中的~(137)Cs蓄积峰解释为1963年的沉积,并据此计算沉积速率,未必合理.青海湖湖滨草地测得的2005年~(137)Cs本底值为1 17.7mBq/cm~2.湖泊中部海心山到东南部渔场一线的6个孔的~(137）Cs面积活度介于92.9-325.0mBq/cm~2,其中青海湖东南部两个孔的~(137)Cs面积活度较高,分别为本底值的155%和270%;湖泊中部4个孔的~(137)Cs面积活度略高于或低于本底值.显然,湖泊东南部有明显沉积发生,特别是位于江西沟冲积扇前缘水下部分的QHH02孔,沉积强烈,水深也最小;湖泊中部沉积轻微.根据表层底泥样品的~(137)Cs浓度,入湖河流泥沙的~(137)Cs浓度和流域内草地表层土壤~(137)Cs浓度的分析,初步确定C=30mBq/g,为1963年以来青海湖沉积泥沙的平均~(137)Cs浓度.利用~(137)Cs质量平衡模型求得的湖泊中部的平均沉积速率为0.020cm/a,和根据布哈河输沙模数求算出的青海湖平均沉积速率0.018cm/a吻合,远低于已报导的断代法测定的青海湖沉积速率.湖泊东南部的沉积速率大于湖泊中部,QHH02孔的沉积速率高达0.229cm/a,是已报导的青海湖沉积速率的两倍.     

210PBex沉积通量突发增大对湖泊生产力的指示--以程海为例

210Pb沉积计年的基本假设是大气沉降并经由湖水转入沉积物的210Pbex通量稳定.当沉积速率相对稳定时,沉积物中210Pbex的比活度将随沉积年代呈指数衰减.湖泊水体中的210Pbex主要随有机微粒的沉降而进入沉积物.如果湖泊水体中有机质沉积通量出现突发增大时,则可能显著地增大210Pbex被清洗而转入沉积物的通量.这种突发性清洗效应,一方面显然不符合210Pb沉积计年的基本前提; 另一方面可能指示湖泊水体初级生产力的明显变化.根据云南程海近代沉积物210Pbex垂直剖面的特殊变化,对这一问题进行讨论.沉积物柱芯于1997年6月采自程海深水湖区.137Cs比活度垂直剖面呈现出3峰特征,给出了可靠的计年结果并显示出近几十年间沉积物堆积的稳定性.而210Pbex比活度垂直剖面呈现出特异的峰值分布,并与Corg垂直剖面相似.这一现象可能与制约210Pbex转入沉积物的机制有关.程海沉积物中Horg/Corg和Corg/Norg原子比平均值分别为5.51和7.04,表明其有机质主要源于内生藻类残骸.根据沉积物有机质"沉降-降解-堆积"的3阶段特征,模拟计算出1970年以来有机碳Corg的沉积通量(F(Corg)).不同年代210Pbex的沉积通量(F(210Pbex))与F(Corg)显示出很好的同步关系.特别是1972～1974年和1986～1989年的两个时段,二者同步增大.F(Corg)的变化导致F(210Pbex)的变化; F (210Pbex)的变化在一定程度上反映出湖泊生产力的历史变化.     

南极阿德雷岛湖泊沉积210Pb、137Cs定年及其环境意义

测试了南极阿德雷岛两个湖泊 (Y2和G)沉积物的2 10 Pb和137Cs比度 .根据2 10 Pb和137Cs比度垂向变化特征 ,采用CRS模式对G湖进行了定年 ,年龄跨度大约为 134± 43年 ,并据此计算了G湖的沉积速率 .近大约 10 0年来G湖呈增长变化的沉积速率以及沉积物2 10 Pb ,137Cs蓄积量和沉降通量远大于大气直接沉降 ,可能是温度升高引起该地区大量冰雪 (盖 )融水携带补充的结果 .     

210Pb和137Cs定年技术在湖泊沉积物中的应用与问题

湖泊沉积记录研究对了解流域侵蚀、揭示区域气候环境变化及人类活动影响、建立外生地球化学循环模式等均具有重要意义.放射性同位素~(210)Pb和~(137)Cs组合定年法是百年尺度湖泊沉积记录研究的首选方法,在过去几十年中得到了广泛应用,大力推动了湖泊沉积记录的高分辨率气候环境变化研究的开展.然而,如何理解和选择适用的计算模式来尽可能地提高定年准确度目前仍存在争议,这在一定程度上限制了该方法的应用.鉴于上述问题,本文基于本实验室近年来从青藏高原获取的若干支代表性湖芯的定年结果,从样品前处理、仪器及测试、数据分析及计算等全过程对~(210)Pb、~(137)Cs定年原理和方法进行了较为系统的阐述;在此基础上,提出了~(210)Pb定年样品封装原则,探讨了高纯锗γ谱仪在放射性活度测量中的影响因素,并建立了准确有效的比活度校正方法;明确指出了恒定初始浓度模式(constant initial concentration,CIC)可用于计算沉积物每层的年龄,而不是部分研究中认为的平均沉积速率,这对于深刻理解该定年模式并提供准确的定年结果具有重要的参考意义.同时,通过对比两种放射性核素的分布特征发现,相对于~(210)Pb而言,~(137)Cs更容易发生垂向迁移进而影响其时标准确性,这需引起研究者的充分重视,因此,当二者定年结果出现明显差异时,建议以~(210)Pb定年结果为准.     

泸沽湖近代沉积环境时空变化特征及原因分析

通过对泸沽湖沉积岩芯粒度、磁化率(χ_(lf))、化学蚀变指数(CIA)等沉积指标的分析,结合~(210)Pb和~(137)Cs定年结果以及区域降水和人类活动等资料,研究了近150年来泸沽湖沉积环境的时空变化特征与主要影响因素.泸沽湖沉积物粒度组成以黏土与细粉砂为主(80%),细颗粒组分(如黏土)含量与χ_(lf)、CIA之间具有显著相关性.各岩芯沉积指标垂向变化规律相似,1920s之前,沉积指标较为稳定,为人类活动影响较弱的准自然沉积阶段;1920s以来,χ_(lf)、CIA值与黏土含量逐渐升高,反映了风化与成壤作用较强的细颗粒表土物质侵蚀开始加强,可能与流域农业发展及森林砍伐等人类活动影响有关;约1970年以来,χ_(lf)、CIA值与黏土含量进一步升高,指示了流域内表土侵蚀与上述人类活动影响的进一步增强,与文献记录的1970s—1980s两次大规模的森林砍伐吻合;约2002年以来,χ_(lf)、CIA值与黏土含量降低,反映了表土侵蚀减弱,与近年来流域植被逐渐恢复及降水减少有关.与器测资料对比研究表明,降水等气候因素对近代泸沽湖沉积环境演变的影响相对较弱.空间上,各沉积指标表现出一定的异质性.黏土含量在南部和北部湖区两侧靠近洪积扇及冲积平原的湖区沉积物中较高;近50年以来,各沉积岩芯所反映的平均沉积通量为0.020~0.043 g/(cm~2·a),南部湖区高于北部湖区,主要受入湖水系分布及流域南部地区高强度人类活动导致的土壤侵蚀的影响.     

干旱区湖泊沉积物中过剩210Pb的沉积特征与风沙活动初探

过剩~(210)Pb不仅是沉积物年龄测定的重要手段,而且是环境示踪的一种主要方法,干旱区湖泊主要为封闭湖泊,其沉积物所接受的过剩~(210)pb沉积在大气沉降背景外,主要受风沙侵蚀来源的影响.因此,较高的过剩~(210)Pb沉积通量有可能与区域风沙活动有关.本文在对比分析近几年来发表在各期刊中的湖泊~(210)Pb数据的基础上,计算各个湖泊多年平均过剩~(210)Pb的沉积通量并与大气过剩~(210)Pb沉降背景比较,从而初步确定中国北方干旱区风沙活动的可能区域.然后对所确定的典型风沙多发区,利用过剩~(210)Pb模式(PF-CRS)计算沉积物沉积速率,并与相应区域的"尘暴"记录对比,进而论证该方法在指示风沙活动方面的可靠程度.     

近百年来新疆博斯腾湖初级生产力的变化

本研究选择新疆博斯腾湖不同区域进行沉积岩芯采集.在210Pb、137Cs定年的基础上,利用漫反射光谱分析了湖泊沉积物中叶绿素a的含量,结合沉积速率、烧失量以及开都河的径流量记录等,探讨近百年来湖泊初级生产力的变化.结果表明:开都河的径流量变化对博斯腾湖沉积速率与生产力演化有一定影响,而人类活动干扰则是影响湖泊初级生产力演化的主要原因.1950s开始的新疆第一次大规模开垦活动导致了湖泊的沉积速率及初级生产力开始上升.沉积物的沉积速率以及叶绿素a的沉积通量在1970年左右出现最高值后下降,这与新疆的第二次大规模垦荒有关,同时,周边地区盐碱地除盐方式的改变对湖泊的生态环境变化也有很大影响.从1980s至今,由于流域内人类活动干扰增强,沉积物中的叶绿素a浓度逐渐增加,湖泊初级生产力呈上升的趋势.     

近百年来洞庭湖粒度指示的沉积环境演变特征

湖泊沉积物储存着长时期的流域环境信息,是百年尺度湖泊环境演变研究的高分辨率记录器。本文通过²¹⁰Pb_ex、¹³⁷Cs组合定年法,分析放射性核素剖面特征,研究沉积速率时空变化规律,并解析沉积物粒度指示的环境信息,揭示百年尺度湖泊沉积环境演变。结果表明:洞庭湖²¹⁰ Pb_ex剖面分布呈现多段衰变型、混合—衰变—平衡型、衰变—本底型和无沉积型4种类型。3大湖体200 cm的沉积深度对应的年代跨度为127～162年,构建了洞庭湖沉积物深度—年代关系。洞庭湖平均质量沉积速率为1.47～3.11 g/(cm²·a),整体上呈现南洞庭湖>西洞庭湖>东洞庭湖的空间特征;自1900年后,质量沉积速率增加了3～7倍,呈时序增加趋势。沉积年代上,沉积物粒度特征表明洞庭湖沉积环境呈3个阶段2个过渡期的演变特征,与同时期区域内毁林开荒、水利建设、植树造林等人为活动有较好的对应关系,说明近百年来人为活动是洞庭湖泥沙沉积的重要因素。本研究结果可为强化湖泊及其流域生态环境保护...     

Comparison of 14C and 210Pb - 137Cs - 241Am dating methods of a recent bat guano deposit (Lot,SW France)

Bat guano deposits are increasingly used as records of past environmental changes, an approach that requires a precise chronology of the guano layers. This paper presents a comparison between the well-established ¹⁴C dating method and methods based on natural ²¹⁰Pb excesses, (²¹⁰Pb)_ex, and artificial radionuclides ¹³⁷Cs and ²⁴¹Am. The studied example is a bat guano deposit from a cave in SW France (the Brantites III cave), which is currently investigated for paleo-environmental reconstructions using stable isotopes. ¹⁴C data show that the upper part of the guano deposit accumulated during the last 150 years with a marked increase in accumulation rates after around 1960 AD. While the incorporation of atmospheric ¹⁴C in guano is a well-understood process, the origin of ²¹⁰Pb excesses is more complex. Based on consideration of ¹³⁷Cs and (²¹⁰Pb)_ex inventories recorded in undisturbed soils in France, and the measured inventories in the guano deposit, we suggest that most of the ²¹⁰Pb excess is produced by ²²²Rn decay in the cave air and then adsorbed onto the guano. As Radon concentrations in caves can vary significantly on both short and long-term timescales, one needs to be cautious before applying the often-used CRS (constant rate of supply of ²¹⁰Pb excess) model to guano dating. Our (²¹⁰Pb)_ex data are best interpreted by two successive periods of roughly constant, but widely different accumulation rates (0.3 cm/y and 2.6 cm/y before and after 1960, respectively) and (²¹⁰Pb)_ex fluxes. We suggest that these relatively abrupt variations result from a change in cave ventilation leading to a more favourable shelter for bats after 1960. The upper 40 cm of the deposit shows evidence of ²¹⁰Pb mobility, adding a further complexity to the interpretation of (²¹⁰Pb)_ex profiles in guano deposits. However, the existence of well-defined ¹³⁷Cs and ²⁴¹Am peaks allows a precise identification of the year of maximum atmospheric fallouts (∼1963–1964). When the ages provided by artificial radionuclides are combined with the ²¹⁰Pb-derived accumulation rates, an age model can be built, which is in good agreement with the ¹⁴C age model. This example shows that the (²¹⁰Pb)_ex method, when associated with ¹³⁷Cs (²⁴¹Am) data, can be used to date recent guano deposit, although its application is not as straightforward as the ¹⁴C method.     

兴凯湖沉积物粒度特征揭示的27.7kaBP以来区域古气候演化

结合孢粉分析,对兴凯湖一根长269cm的沉积岩芯研究表明:沉积物粒度分布特征可以较好地反映区域气候变化,即粗粉砂和砂增多对应于降水减少的低湖面时期,细粉砂增多对应于降水增加的高湖面时期,而粘土增加则对应于气候干燥的静水沉积环境。约27740-25540cal aBP时期,沉积物颗粒较粗,湖区处于低湖面的冷干气候;而随后25540-23650 cal aBP时期,中粉砂增加,粘土较少,分选性较好,湖区处于冷湿气候环境23650-19940cal aBP阶段,湖面封冻期长,沉积物粘土较多,湖区气候冷干,对应于末次盛冰期。19940-14510cal aBP阶段,细粉砂增加,比前期降水增多,温度也有所升高。14510-10800cal aBP时期,本地区进入晚冰期,沉积物粒径波动频繁,依次出现较高含量的细粉砂-粗粉砂-粘土阶段,反映了暖湿到干燥的气候变化,对应于北欧的B(o|¨)lling/Older Dryas/Aller(o|¨)d/Younger Dryas气候波动期。10800-1050cal aBP,总体上沉积物粒径变化不大,中粗粉砂含量基本保持低值,细粉砂逐渐增加,粘土逐渐减少,显示深水稳定沉积环境,降水逐渐增多,处于全新世暖湿期;其中8330-7000cal aBP阶段,粗颗粒迅速增加较多,对应于8.2 cal kaBP冷事件。约1050cal aBP以来,沉积物中值粒径大幅度增加,湖面水位下降幅度较大,气候变凉干,也反映了人类活动增强造成水土流失加剧。     

2.5ka来新疆吉力湖湖泊沉积记录的气候环境变化

选择位于西风区的吉力湖为研究对象,利用~(210)Pb、~(137)Cs和AMS~(14)C测年手段,建立了吉力湖沉积岩芯2.5ka以来的时间序列。对湖泊沉积物的粒度、总有机碳、总氮以及有机碳同位素等多环境指标的综合分析,重建了吉力湖2.5ka以来的气候环境演化特征。2.5ka以来吉力湖气候环境变化大致经历了5个阶段:500BC-50BC,暖干;50BC-650AD,冷湿,气候不稳定,冷暖波动较大;650-1350AD,暖干,对应于中世纪暖期(MWP),1350-1850AD,冷干,对应于小冰期(LIA);1850AD以来,温干,其中20世纪20年代后,尤其是70年代以来,气候变暖。吉力湖多环境指标记录的气候环境变化与其它地质记录以及历史文献记录均具有较好的一致性。     

青海湖表层底泥中放射性同位素137Cs的来源

青海湖是我国环境研究中的一个热点地区,近年来137Cs计年技术已在这一地区得到广泛的应用.已报道的青海湖沉积物中137Cs垂直分布曲线显示,剖面最表层0-1 cm泥沙的137Cs浓度约60 Bq/kg,大致为峰值浓度的2/3,远超过近年来大气沉降137Cs所应带来的沉积水平为查明青海湖表层底泥中放射性同位素137Cs的来源,深入理解湖泊沉积过程,本文对青海湖沉积剖面的137Cs面积活度与137Cs本底值、湖泊表层底泥的137Cs浓度与入湖河流洪水沉积泥沙开展了比对研究.结果表明核爆期间的大气直接沉降是青海湖东南湖湾表层沉积物中的137Cs主要来源,约占4/5,风沙和入湖径流河沙的间接输入的137Cs仅占1/5而最表层0-1 cm的沉积物中137Cs很可能主要来源于底泥扰动,在这样的情况下,利用沉积岩芯开展青海湖环境研究时,分辨率的选取需要慎重考虑这一因素.     

Sudden enhancement of sedimentation flux of~(210)Pb_(ex) as anindicator of lake productivity as exemplified by Lake Chenghai

Recent sediments in lakes and gulfs are a sensi-tive recorder of the information about environmentalchanges in the catchment areas during recent geologi-cal history. Precise determination of the ages of sedi-ments is the key to deciphering the environmental re-cords. The 210Pb dating technique and the markertechnique based on fallout radionuclide 137Cs havefound wide applications in sedimentation rate on atime scale of several tens to one hundred years, as wellas the varve chron…     

Elevated sedimentation in lake records linked to agricultural activities in the Ishikari River floodplain,northern Japan

The purpose of this study was to examine the historical change in sedimentation rates in lakes that have been impacted by river regulation and agricultural activities in the Ishikari River floodplain. We dated sediment cores using caesium‐137 (¹³⁷Cs) dating and tephrochronology, and we estimated sediment sources from ¹³⁷Cs concentrations in the topsoil of representative land covers. We found that, between 1739 and 1963, the distance between the lake and the main river channel and whether or not the lake was connected to the river affected the sedimentation rates. After 1963, agricultural drainage systems were established in the Ishikari River floodplain. The average sedimentation rate before and after the construction of drainage ditches varied between 1–66 and 87–301 mg cm^–2 a^–1, respectively. The increase in the sedimentation rate after 1963 was caused by the construction of a number of drainage networks, as well as extensive cultivation activity and/or fragmentation of the swamp buffers surrounding the lakes. The ¹³⁷Cs activities at the surfaces of the lake as well as the catchment‐derived ¹³⁷Cs contributions and ¹³⁷Cs inventory in the lake profiles were used to examine the sediment influx from the various drainage areas after the establishment of the drainage system. Our results indicate that the majority of the lake sediments were derived from cultivated areas, and therefore the catchment‐derived ¹³⁷Cs contribution in the lakes was strongly correlated with the sedimentation rate. The ¹³⁷Cs inventory across all of the lake profiles was also significantly greater than the atmospheric fallout. We identified a negative correlation between the ¹³⁷Cs lake profile inventory and the sedimentation rate. This is because the sediment originating from the drainage areas contained low ¹³⁷Cs concentrations, which diluted the overall concentration of ¹³⁷Cs in the lake sediment. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.