湖北梁子湖近代沉积记录对人类活动的响应

为了研究人类活动背景下的湖泊生态响应过程和机制, 分析人类活动对湖泊富营养化的贡献, 在210Pb计年和历史事件记载基础上, 通过梁子湖沉积物水生生物遗存和色素分析重建了梁子湖地区过去100多年来湖泊生态系统演化过程.沉积物色素和水生生物遗存组合带的变化表明梁子湖营养演化具有5个阶段: 过去100多年梁子湖地区经历了生态环境良好的贫营养化期(1885-1902A.D.)、轻度富营养化期(1902-1964A.D.)、中度富营养化期(1964-1988A.D.)、富营养化期(1988-1998A.D.)、中度富营养化期(1998-2003A.D.).水生生物遗存随着湖泊富营养化的发生而呈现一定的分布特征, 对富营养化敏感的奥古茨藻、荇菜、角果藻、纹沼螺、表壳虫等逐步减少.通过湖泊演化阶段与区域人类活动重大阶段的联合对比研究发现随着人类活动的增强及对湖泊生态的持续干扰, 湖泊生态演化呈现明显的阶段性, 湖泊富营养化的发生与流域强烈的人类活动如围垦与农业活动带来的营养物质输入有着直接联系, 湖泊生态环境演化对重大人类活动事件具有响应性.本研究对于认识湖泊生态环境演化与人类活动的关系、整治湖泊环境具有重要的指导意义.      

黄河源地区优云湖相地层环境代用指标反映的古环境变化

通过对黄河源地区优云湖相地层剖面的研究,综合分析了剖面的粒度、碳酸盐含量、磁化率、TOC、N和C/N比值环境代用指标,获得了这一地区中更新世中晚期古湖泊环境变化记录。结果显示该古湖泊465～219 kaB.P.期间可能经历了深湖-滨浅湖-深湖-浅湖-深湖5个湖泊演化过程。465～435.2 kaB.P.期间,降水量较多,入湖径流多,气候比较冷湿,为深湖环境;435.2～367.3 kaB.P.期间,入湖径流减少,湖水水动力减弱,环境温度较低,湖泊营养状态较差,有机物主要是陆源物质,为浅湖环境;367.3～284.6 kaB.P.期间,环境温度逐渐增高,湖泊的营养状态好转,湖泊水体体积逐渐增大,为深湖环境;284.6～228.2 kaB.P.期间湖泊为浅水环境,但环境温度低,湖泊的营养状态差,湖泊水体体积逐渐增加,后期向深湖转变;228.2～219.0 kaB.P.期间,环境温度低,湖泊的营养状态差,湖泊水体体积逐渐增加,为深湖环境。优云地区中更新世中晚期的环境代用指标在约370 kaB.P.和约250 kaB.P.发生突变,这两次突变分别与深海氧同位素曲线MIS11向MIS10转变时期和MIS8向MIS7转变时期相对应,反映该区及青藏高原东北部的气候环境演变特征具有全球变化特征。     

江汉盆地第四纪地质研究现状

从第四纪地层、环境、构造活动、现代湖群成因等方面,介绍了江汉盆地第四纪地质研究现状。针对江汉盆地及其周缘地区已分别建立了覆盖区和露头区第四纪地层系统,其中覆盖区第四系下限年龄达3 Ma左右。不同研究者对第四纪气候与环境演化的认识存在程度不一的差异。基于江汉盆地周老镇钻孔第四纪沉积的砾石特征、重矿物组成及磁学特征的研究表明,长江贯通三峡的时间为1.1 Ma左右。对盆地构造活动存在断陷、坳陷以及其他不同观点。对全新世暨近现代区域主压应力有NE-NNE向和NW向2种不同认识。对于现代湖泊或湖群的成因,或强调非构造因素,或强调构造因素,或认为构造与非构造因素均起到重要作用。最后提出江汉盆地第四纪地质今后研究的主要内容是第四纪气候与环境演化、盆地凹陷区边缘第四系厚度变化特征、覆盖区晚更新世-全新世沉积物的精细调查以及现代江汉盆地升降特征的GPS监测。     

沉湖湿地近50年退化过程识别

沉湖湿地作为长江中下游平原典型湖泊湿地,1960s以来退化严重.收集1964、1975、1987、1997、1998、2007、2016、2018年8期航拍照片或遥感影像,运用遥感技术、动态度模型和转移矩阵模型分析,揭示武汉市沉湖湿地近50年退化过程及机理.结果表明,1964~2018年沉湖湿地由北向南退缩为鱼塘及耕地,总湿地面积缩小77%;湿地退化过程可分为3个阶段,1964~1975年围湖活动主导湿地湖泊向耕地退化,耕地面积以141%的年变幅扩张,1975~1997年湖泊改造工程迫使湖泊向沼泽退化,1997~2018年由湖泊退化而来的沼泽被进一步开垦为耕地或鱼塘;人口数量的增加及土地利用政策改变导致湿地生态服务功能退化,包括洪水调蓄、自净化功能衰退及生物多样性锐减,其退化模式可为长江中下游平原乃至全国湖泊湿地的退化提供类比参考.      

山东小清河流域湖泊的环境变迁

小清河流域为西起济南,东至渤海湾,南缘泰鲁沂山地北麓,北界黄河之间的区域。在史前及历史时期,小清河流域湖泊广布,在地层沉积记录和古文献记载中均得以证明。这些湖泊形成于早全新世,在中全新世达到鼎盛,晚全新世以来湖泊逐渐衰退与消亡,如原来存在的鹊山湖、浒山湖、清水泊等湖泊,这在古文献中也多有记载,现已在平原上消失。本文着重对麻大湖、锦秋湖、白云湖等的历史演变进行了探讨。通过查阅历史文献、地层剖面分析、地名考证等多种途径和方法对小清河流域的湖泊消失的原因进行了研究和分析。认为在气候变干的大背景下,湖泊消失的原因主要有两个：一是黄河泛滥所造成的小清河流域的泥沙淤积;二是疏浚河道、围湖造田、过渡利用水资源等人类活动的影响。研究本区湖泊的形成与消亡,对恢复古环境、探讨其演变过程有着重要的意义。     

当代生物多样性剧减与古-中生代之交生物绝灭的对比

18世纪以来人类活动对环境造成了强烈破坏,给生物多样性带来了巨大损失.为了了解生物多样性的变化趋势,利用"绝灭物种统计法"、"种-区曲线法"和化石记录对400年以来的生物多样性和古-中生代之交的生物绝灭进行了分析.当代生物多样性剧减表现为物种的快速绝灭(从8×104种/Ma增大到1.2×106种/Ma),而属的绝灭几乎为0;古-中生代之交生物绝灭的初始阶段也表现为物种的快速绝灭(从40种/Ma增大到150种/Ma),并且这个阶段的属的绝灭速率远低于绝灭高峰阶段的相应值(即66属/Ma远小于465属/Ma),可见当代生物多样性剧减相当于二叠-三叠系之交生物绝灭的初始阶段.     

西北地区近年来内陆湖泊变化反映的气候问题

内陆湖泊是气候变化敏感的指示器,高山湖泊处于自然状态,受人类活动影响较小,能够较真实地反映气候状况,而内陆河尾闾湖变化是自然和人类活动共同作用的结果.利用NOAA/AVHRR、EOS/MODIS卫星资料和相关文献资料研究分析了祁连山哈拉湖和大、小苏干湖,黑河下游东居延海、新疆博斯腾湖、塞里木湖和艾比湖面积变化.结果表明,近年来祁连山哈拉湖面积呈逐渐扩大趋势,大、小苏干湖面积变化稳定;2002年是黑河流域降水较多的年份;2002年新疆内陆和高山湖泊面积显著增加,预示着这些地区降水增多,冰雪融化加快.内陆湖泊变化应引起人们的关注.     

松辽盆地松科1井晚白垩世沉积时期古湖泊生产力

通过对松科1井不同层位泥岩样品的地球化学分析,利用有机碳法计算古海洋生产力公式定量恢复了白垩纪时期松辽古湖泊生产力,探讨了湖泊演化过程中生物发育、水体环境的变化及生产力与优质烃源岩关系.结果显示:青山口组一段和嫩江组一段时期生产力最高,最大值达到3 000g/(m2·a),生物标志化合物指标反映了该时期以藻类为主要贡献,水体具有盐度分层,湖底为厌氧环境,可能与海侵作用有关,此时湖泊为超富营养或富营养湖,反映出高生产力与湖泊中藻类勃发、水体分层、湖底厌氧等条件有关;青二、三段早期继承了青一段时期湖泊特点,具有相对较高的生产力,为中至富养湖;之后生产力逐渐下降,到晚期时生产力又有增大,为中养湖.姚家组一段沉积时期湖泊生产力平均为365 g/(m2·a),为中养湖;姚家组二、三段沉积早期和晚期时生产力均较低,一般低于100 g/(m2·a),属贫养湖;而在沉积中期生产力有明显增大,为中养湖.生产力、泥岩中生物标志物的变化反映了湖泊在白垩纪沉积时期生物发育、水体环境出现振荡变化.超养湖和富养湖的高生产力是形成优质源岩的基础.     

特约主题:湖泊环境与地球化学研究

正编者按语:湖泊是陆地水圈的重要组成部分,也是重要的国土资源。然而,近几十年来,随着全球气候变暖及其不稳定性和人类活动,造成湖泊生态与环境的恶化,湖泊环境已成为当前区域自然环境变化和人与自然相互作用最为敏感、影响最为深刻、治理难度最大的地理单元。另外,湖泊是以水为纽带,将地理学、地质学、构造学、沉积学、生物生态学、气象气候学、地球化学等多学科交叉在一起的一个     

辽西地区早白垩世义县组大康堡层沉积特征及沉积环境演化

辽西义县盆地下白垩统义县组大康堡沉积层分布范围广,为"热河生物群"的重要产出层位。通过对王家沟西山典型剖面的沉积学研究,识别出11种岩相类型,包括基质支撑砾岩相、凝灰质中-粗粒砂岩相、平行层理中-细砂岩相等,并将该时期的湖泊沉积划分为滨浅湖和深-半深湖环境。分析大康堡层垂向序列特征及纹泥特征,将该时期的湖泊演化划分为4个阶段:早期浅水湖泊沉积,见大量浅水生物化石;中期深-半深湖沉积,处于相对封闭-半封闭的状态,盐度增加;晚期湖泊水体变浅,水文动力条件增强,盐度降低;末期深-半深湖环境,纹泥指示陆源碎屑供给极少,降水较少。湖泊的演化过程受古气候控制明显。     

依—舒地堑方正断陷古近系构造演化与沉积相带展布特征

方正断陷由南向北划分为南部斜坡、南部凹陷、中部凸起、北部凹陷和北部斜坡共5个二级构造单元。古近系是方正断陷形成、发育、演化的主要阶段,乌云组和新安村组沉积时期为强烈断陷期,达连河组沉积时期为持续断陷期,宝泉岭组一段沉积时期为断凹转化期,宝泉岭组二段沉积时期为断陷萎缩期。乌云—新安村组和宝二段沉积时期,盆地总体构成了水系发育的扇三角洲-滨浅湖沉积体系;达连河组和宝一段沉积时期,盆地总体构成了横向水系发育的扇三角洲-半深湖沉积体系。从乌云—新安村组到宝泉岭组二段,沉积中心由北到南再到北,湖泊面积由小变大再到小,湖泊水体由浅变深再变浅。     

洞庭湖历史时期环境研究

洞庭湖在晚冰期以来经历了多次变化过程.晚更新世末至早全新世呈现深切河谷与零星洼地湖泊共存的河湖切割平原景观. 进入全新世暖期, 人类活动开始在洞庭湖平原地区频繁出现, 新石器时代皂市文化分布表明人类活动主要在洞庭湖周边地区; 大溪文化时期人类已在平原湖区中部开始渔猎活动; 屈家岭文化时期气候转暖, 洪水开始泛滥, 人类活动从洞庭湖平原中部退出; 至龙山文化时期, 气候干燥偏凉, 降水减少, 人类文化活动遗址向湖中推进, 湖泊三角洲有所发展, 湖面缩小.在以后的几千年里, 洞庭湖也同样经历了扩张与萎缩的变化.      

滇中星云湖地区200年来的环境演化

在对星云湖的近现代沉积物进行粒度、稳定同位素等测试分析的基础上,综合对比了多项环境指标,并从自然变化和人为影响2个方面揭示湖泊环境演化的动态过程和动力学机制以及各环境要素的内在联系.研究表明该地区近200 a来环境及生态演化具有以下区域性特点:19世纪初期气候较为温暖干旱,之后向温凉湿润转变,20世纪80年代开始,湖泊出现富营养化,1998年以来气温处于回升状态,现在正处于暖干气候阶段,人类活动正在日益深刻地影响着湖泊的环境演化.     

两千年来黑河流域水资源平衡估算与下游水环境演变驱动分析

利用地方史志、历史地理、树木年轮和近代器测记录相关的黑河流域历史时期人口变动、水土资源开发利用、下游湖泊变化、流域水资源和气候变化等资料, 通过对比上游出山水资源量、中游人类活动水资源利用量和下游湖泊面积变化, 在千年-百年时间尺度上对流域水资源平衡进行了估算, 并分析了历史时期各阶段下游湖泊水环境和天然绿洲演变过程和驱动机制. 研究结果表明: 在黑河流域, 气候变化条件下的上游山区水资源总量和中游走廊平原区绿洲人类活动用水后下泄的水资源量, 决定了下游水环境演变过程;在两千年来显现出不同历史阶段的流域水资源平衡模式和下游水环境演变特征, 以及气候变化和人类活动在不同历史时期的耦合驱动机制.     

基于河湖地质过程的武汉市湖泊的成因划分

武汉市位于长江中游,长江与汉江在此交汇,城区河网纵横,湖泊众多,素有"江城"和"百湖之市"之称.湖泊对于武汉城市的可持续发展及宜居城市建设有着特别重要的意义.关于武汉市的湖泊前人曾开展了大量的研究,但对于湖泊的成因则研究较少.湖泊的成因不仅对武汉市近代地质环境演化具有重要意义,同时也是湖泊保护的基础科学问题.在地质地貌调查上,通过江湖古地理演变分析,结合历史文献记录等综合研究,认为武汉湖泊的形成与河流地质作用过程密切相关,据此将武汉市湖泊的成因类型划分为:河道遗迹湖（又分河道废弃湖和河道洲滩夹湖）、河堤溃口湖、河间洼地湖和沟谷壅塞湖四种类型.分析了各类湖泊的特征、地貌分布及形成过程.其中沟谷壅塞湖是现存湖泊的主要类型,其形成演化与区域气候变化背景下的河海相互作用密切相关,分别经历了湖盆形成期（20~14 ka）、湖泊形成期（14~7 ka）和湖泊发展期（7 ka以来）3个阶段.此外,武汉的城市与湖泊经历了由"湖中城"到"城中湖"的发展历程,围湖造地是武汉市最重要人为改造自然工程,依湖泊类型的不同采取了不同的围湖发展方式,汉口地区以河间洼地湖为主,主要以"筑堤-排水-造地"填湖发展;武昌和汉阳地区以沟谷壅塞湖为主,采取的是"堵塞湖汊造地"的环湖发展方式.在未来的城市建设中,有计划地实施湖-湖连通和河-湖连通工程是十分必要的.      

西藏纳木错末次间冰期以来的气候变迁与湖面变化

在西藏纳木错沿岸,发育了6级湖岸阶地及拔湖48～139.2m的高位湖相沉积.根据湖相沉积的U系法测年和孢粉分析结果,本文探讨了纳木错及邻区末次间冰期(MIS5)以来的古植被、古气候与湖面变化.研究表明,纳木错与邻区的湖面变化可以划分为116～37kaB.P.间的古大湖--"羌塘东湖"期、37～30kaB.P.间的"古纳木错"外流湖-残余古大湖期和30kaB.P.以来的纳木错-藏北湖群期等3大阶段.在MIS5的古大湖阶段,包括纳木错、色林错等藏北高原东南部的众多大、中型湖泊,是互相连通的一个大湖,其范围可能超过了现代的藏北内、外流(怒江)水系的分水岭.在MIS5e末的最高湖面时期,湖面面积可达78800km²,它或许还与藏北高原西南部和中南部的其他古大湖相连,成为面积巨大的网格状深水大湖--"羌塘湖".通过纳木错湖面变化曲线与西昆仑古里雅、格陵兰、南极等冰芯和深海岩芯的氧同位素变化曲线的对比可以发现,全球MIS5的气温要高于末次冰期间冰阶(MIS3),此时藏北高原为气候温和轻爽与湖面最高的大湖期;在末次冰期的两个冰阶(MIS4和MIS2)中,湖面明显下降,邻近的念青唐古拉山发育了小型山谷冰川;而在间冰阶MIS3中,其气候波动的幅度,要比世界其他地区更加明显,湖面波动也较大,特别是36～35kaB.P.间,气温和湿度都较今略高或较高,但不及MIS1中的全新世气候最宜时期的暖湿程度.总之,MIS5和MIS3是亚洲夏季风强烈时期,但前者的强烈程度应大于后者.     

内蒙古中东部达里湖湖岸堤记录的12.5 cal ka BP以来湖面波动过程*

内蒙古中东部位于东亚夏季风过渡区,对气候变化响应敏感。广泛发育的湖泊沉积物提供了全新世以来的环境变化的理想材料。湖岸沉积物直接记录的古水位,与高分辨率的湖心钻孔记录相结合,有助于全面认识古气候的变化历史和湖面波动的定量重建。运用AMS¹⁴C测年和GPS、DEM及1︰5万地形图等相结合的方法确定了达里湖北侧湖岸堤的年代和高程,并结合湖岸堤剖面的沉积序列指示的湖面变化过程,重建了12.5 cal ka BP以来达里湖的波动历史。12.5 cal ka BP,达里湖湖面海拔高度约为1253,m,至12.3 cal ka BP湖面经历短暂上升,至海拔1266,m左右;之后湖面下降,至全新世早期(11.2 cal ka BP),水位降至1254,m左右;随后湖面开始逐步上升,10.7 cal ka BP湖面水位稳定在1274,m左右;全新世中期湖面继续上升至某一高度(至少在1291,m)后,于全新世晚期4.8 calka BP 湖面高度降至1279,m,并于4.6 cal ka BP湖面继续下降至1275,m的高度。通过对比湖心钻孔记录的湖泊波动历史以及区域湖泊沉积记录,认为达里湖的水位波动受东亚季风活动的影响,具有区域的一致性。达里湖的水位变化较区域内的其他湖泊更为强烈,认为除了受区域气候变化的影响外,达里湖全新世晚期的湖面下降可能还与区域内强烈的构造活动和西拉木伦河溯源侵蚀导致区域水系的改变有关。     

94–9ka察尔汗盐湖的气候环境演化过程

本文依托柴达木盆地中东部察尔汗盐湖沉积中心102 m长钻孔(ISL1A)岩芯,应用AMS14C和不平衡U系测年方法建立了年龄-深度框架,对岩芯开展了元素地球化学分析,利用主成分分析提取影响察尔汗盐湖沉积物化学组成的2个主控因子:入湖径流量因子和湖泊蒸发量因子,结合孢粉、粒度、沉积物中石盐含量等环境代用指标,分析讨论察尔汗盐湖晚更新世湖泊波动与环境变化过程。结果表明:察尔汗古湖在晚更新世经历多次淡化期和咸化期,94–52 ka期间察尔汗古湖为微咸水-半咸水湖,湖泊入湖径流量较大,湖区植被为草原/荒漠草原植被;约52 ka各指标均反映了察尔汗古湖环境发生了显著变化,湖泊入湖径流量减小,蒸发量增加,湖泊由咸水湖退缩演化为盐湖,湖区植被由草原/荒漠草原演替为荒漠草原/荒漠。34–24 ka期间察尔汗盐湖入湖径流量增加,湖泊有所扩张,但湖水盐度较高;24–9 ka期间在冷干气候背景下,湖泊退缩演化为干盐湖。环境指标所指示的察尔汗盐湖波动演化过程得到了柴达木盆地及其周边地区其他环境变化记录的支持。     

云南星云湖沉积物正构烷烃记录的近代环境变化

为探讨气候变化与人类活动对湖泊环境影响在湖泊沉积中的记录,在云南星云湖水深8.2m处采集1支85cm长的柱状沉积岩芯,利用气相色谱-质谱联用仪（GC-MS）对沉积岩芯中的类脂物分子进行分析,揭示了近160年以来星云湖地区环境演变过程。分析结果表明沉积岩芯中的正构烷烃碳数分布C15～C35呈有规律变化:85～60cm深度表现为低碳数相对优势,60～32cm逐步变为以高碳数为优势,32～10cm高碳数较前阶段降低,10～0cm深度低碳数显现明显优势。同时,平均碳链长度（ACL）、高碳数同系物与低碳数同系物比值（H/L）以及C27/C31等结果还揭示出:近160年来湖泊沉积中有机物输入经历了内源低碳（1920s前）、外源高碳（1920s～1980s初）和内源低碳（1980s初～2004年）为优势的演变过程;在人类活动干扰较小状况下,H/L变化与气候的冷暖变化具有显著的对应关系,即H/L低值段明显对应于气候的相对寒冷期,H/L高值段明显对应于气候的温暖期。在1990年代以后,尽管气候持续变暖,但由于人类活动影响加剧,湖泊富营养化快速发展,H/L值却随之急剧降低,反映出沉积岩芯中的类脂物可敏感记录人类活动对湖泊环境变化的影响。     

敦密断裂带盆地群油页岩特征及成矿差异分析

古近纪敦密断裂带上分布一系列的含油页岩盆地群。根据盆地间构造-沉积充填、岩石组合和油页岩赋存特征,初步确认盆地群中油页岩沉积于湖盆鼎盛阶段,均形成于古近系始新统路特阶。盆地群间油页岩矿床特征存在明显的差别,由西南向东北,油页岩厚度逐渐变小,其沉积环境由深湖到半深湖,再到湖沼,而有机质来源则由湖泊生物为主,到湖泊生物和陆源有机质双向来源,过渡为以陆源高等植物为主。结合含油页岩层系形成于同一时期和相似的古气候背景下,盆地沉降和沉积充填作用是影响油页岩矿床差异的关键因素。长期处于欠补偿环境,可容纳空间大的湖盆利于巨厚油页岩的形成,随着可容纳空间的减少、陆源碎屑供给的增多,油页岩厚度减薄,分布也变得相对局限。深湖和湖沼成因油页岩品质较好,半深湖油页岩品质较差。