岷江上游叠溪古堰塞湖沉积物粒度特征及环境意义

利用古堰塞湖沉积物中连续的地质记录来研究区域过去气候变化规律,这一方法是继通过深海沉积、极地与高山冰芯、黄土、湖泊、洞穴石笋、珊瑚等沉积物中的地质记录来研究全球气候变化途径之后的又一新途径。反映沉积物中环境信息的代用指标有多种,其中粒度特征就是其中一种,它可以反映沉积过程中的古环境、古气候特征。通过该项研究可以建立青藏高原东部边缘(岷江上游叠溪地区)2万年以来的古环境古气候演化规律以及地质环境的演化规律,找到气候环境变化与地质环境演化的相关性。本文采用精细粒度分析和系统粒度分析等方法提取了堰塞湖相沉积物的粒度特征资料,并与已有的冰川湖沉积物的研究成果进行了对比分析。通过精细分析得到了堰塞湖相沉积物多为粉土和黏土;深色沉积物与粗颗粒相对应,浅色沉积物与细颗粒相对应的关系;并结合有机质测试发现:深色沉积物有机质含量多于浅色沉积物,表明粗颗粒土代表的是雨水充沛水动力条件好且植被相对茂盛的气候环境特征,细颗粒土则与其相反;沉积物中深浅交替的纹层厚度约为2～5 cm;这些特征与冰川湖沉积物特征差别很大,因此其代表的气候环境意义也完全不同。通过整个剖面的系统粒度分析得到了整个沉积过程的粒度变化特征,并据此结合年代测试结果将整个沉积剖面划分了7个粒度变化周期,揭示了该沉积过程中该地区经历了7次气候环境的变迁。     

湖泊沉积物粒度的气候指示意义--以江汉平原江陵剖面为例

在湖泊沉积的古气候研究中,沉积物粒度的气候指示意义常被解释为,粗粒沉积物指示低水位时期的干旱气候,而细粒沉积物则反映高水位时期的湿润气候。通过对江汉平原江陵剖面湖泊沉积物多环境指标的综合对比及相互印证,揭示出湖泊沉积物粒度的另一种气候解释,粗粒沉积物指示降水量较大的湿润气候,而细粒沉积物则对应降水量相对较少的干旱气候。由于湖泊沉积环境的复杂性,湖泊沉积物的粒度指标存在多解性,因此,在利用粒度组成判别气候环境的演化时,必须考虑湖泊自身的环境因素,同时结合其它指标来综合判识。     

浑善达克沙地近50年来风沙活动的湖泊记录

干旱、半干旱地区湖泊沉积物能否有效地记录大气粉尘源区的风沙活动历史对理解沙尘暴发生的气候和环境背景具有重要的意义。对于位于内蒙古浑善达克沙地南缘的夏日淖(湖)近代沉积物进行 137Cs/210Pb定年和沉积学分析显示,碎屑沉积物具有两个明显的粒度组分,其一是与当地沙丘砂粒度分布相同的中细砂组分; 另一为与大气降尘粒度相似的粉砂组分,自1957年以来反映这两个粒度组分相对变化的中值粒径和>63μm砂的含量都具有显著的变化。与浑善达克地区和中国北方气象记录对比发现,沉积物中值粒径和>63μm砂的含量分别与沙尘暴和6m/s风速(或大风)发生频次呈正相关,与温度呈负相关; 最近50年来这些沉积和气候参数具有总体一致的变化。这样的事实说明,夏日淖沉积物主要由风力搬运沉积的,其粒度与风沙活动存在内在联系,粗粒沉积物增加是风沙活动加强的结果。因此,干旱、半干旱地区湖泊中风力搬运的沉积物粒度受风沙活动强度控制,可以成为重建过去风沙活动历史的重要标志。     

柴达木盆地察尔汗古湖贝壳堤剖面粒度特征及其沉积环境

通过对柴达木察尔汗盐湖贝壳堤剖面沉积物粒度、碳酸盐和磁化率的对比,结合沉积物粒度频率曲线与多种粒度参数分析,详细讨论了研究剖面形成过程中物质搬运和沉积作用以及所反映的环境变化。结果表明沉积物粒度特征指示了湖泊水位的相对变化。在距今约38.2 ka BP（14-C年代,未校正。下同）左右,沉积记录指示古湖泊的范围和水位已达到剖面位置,之后湖泊继续扩张、水位波动上升;在距今约35.5 ka BP,粒径有一突然变细又变粗的过程,可能为一次较快速的湖面波动;在距今约35.5 ～ 33.3 ka BP之间,沉积物颗粒较粗,碳酸盐含量和磁化率值低,揭示湖泊水位较低。距今约33.3 ～ 27.1 ka BP之间,沉积物颗粒较细,碳酸盐含量较前一阶段高,表明此阶段湖泊水位相对较深,但粒度、碳酸盐和磁化率等指标也记录了三次较明显的湖泊快速但短暂的退缩过程;在距今约29.7～28.3 ka BP,沉积物颗粒最细,指示了此时期可能为湖泊水位最高期。从距今约27.1 ka BP开始,沉积积物颗粒明显变粗,揭示湖泊进入到退缩期,距今约18.1 ka BP,粒度指标的变化和上层的盐壳指示湖泊进入快速盐化阶段,之后湖泊退出剖面所在的位置,此后研究区湖泊水位再也没有达到这个高度。     

新疆柴窝堡湖沉积物中环境敏感粒度组分揭示的环境信息

通过对柴窝堡湖沉积物剖面和流域表层沉积物进行粒度分析,结合沉积剖面年代序列,研究了柴窝堡地区的环境演变与沙尘暴事件。首先通过主成分因子分析,对柴窝堡湖沉积物剖面粒度不同粒级组分含量进行了研究,探讨了湖泊沉积物的物质来源,获得了两个主控因子F1和F2,它们控制了湖泊沉积物近97.7%的粒度变化特征。研究表明,F2代表了以57 μm为众数粒径的次总体,主要来源于地表风沙侵蚀;而F1为以7 μm为众数粒径的次总体,主要受流水作用控制。进而通过粒径-标准偏差法,提取了湖泊沉积物中环境敏感粒度组分,风成组分C2（20~209 μm）反映了区域风沙活动的历史,并揭示了1910-1930年和1980-2000年为百年来的两个沙尘暴相对活动强烈的时期。沉积物中记录的1980年和2000年左右的沙尘事件与器测记录及历史文献记载具有很好的一致性。最后利用均值突变诊断分析,发现柴窝堡湖地区1910年前后存在近百年来最强的沙尘事件,揭示了近百年来该地区一次最强的环境突变事件。      

青藏高原兹格塘错沉积物粒度组成及其环境记录的研究 *

兹格塘错是位于藏北高原腹地的一个封闭型湖泊,对其沉积物的粒度组成、粒度参数等粒度特征进行分析,揭示了湖面水位变化,水动力、风动力搬运强度等。并结合其他环境代用指标进行比较,探讨环境变化,揭示了兹格塘错区域全新世初期气候湿润、中期气候偏干、晚期干湿交替的气候变化特征。粒度参数所反映出的湖面波动与环境变化得到了其他环境代用指标较好的支持。     

晚第四纪湖泊沉积物盐类与碎屑矿物反相关关系的沉积学解释

湖泊沉积物中矿物组合是古气候环境研究的敏感性指标之一, 充分认识湖泊沉积物中各类矿物组合类型、沉积过程, 对正确解释矿物学指标有重要意义. 我国晚第四纪湖泊沉积记录中, 盐类矿物与碎屑矿物含量普遍存在反相关关系, 影响了矿物组合作为气候指标的解释和应用. 从地球科学的角度正确理解这种关系, 可以为湖泊动力学以及古气候环境定量研究提供重要的科学依据. 选择甘肃民勤盆地石羊河下游终端湖猪野泽不同位置5个全新世剖面, 在明确湖泊沉积物来源、搬运方式和沉积动力机制的基础上, 研究了以碳酸盐矿物为主的盐类矿物含量与粒度指标之间的关系. 结果表明:猪野泽各剖面砂层富含的中砂、细砂沉积物主要是来自于巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠的风成砂; 水动力作用主导了湖相沉积层200 μm以下沉积物的沉积, 风力作用对20~70 μm粉砂组分沉积也有所贡献. 同时, 猪野泽湖相沉积层中高含量的碳酸盐主要来自于流水搬运, 湖相沉积层位200 μm以下的粉砂和极细砂是碳酸盐的主要富集区. 综上所述, 干旱区湖泊沉积物中盐类矿物含量与其沉积过程密切相关, 盐类矿物在全球变化研究中的应用要建立在充分研究其沉积动力机制的基础上.     

新疆干旱区柴窝堡湖沉积记录的150年来气候环境特征

通过乌鲁木齐附近柴窝堡湖钻孔岩芯的粒度、有机质含量、化学元素以及同位素等多项分析,开展了研究区近150年来的气候环境演化研究.通过沉积记录与器测气象资料比较,认为沉积物的有机质含量反映了流域降水的变化,而有机质碳同位素的变化则与温度相关.在运用有序样品最优聚类分析对沉积物地球化学元素序列进行阶段划分的基础上,综合粒度、有机质含量以及同位素等多环境代用指标的分析,恢复了不同阶段的气候环境信息.结果表明,1860～1910A.D.,各环境指标显示当时湖泊水位较高,湖水较深,显示偏冷、偏湿的气候环境特征.1910～1950A.D.,粒度、地球化学元素、有机质、磁化率等指标波动明显,虽然有机碳同位素值有所升高,但仍然总体偏负,显示该阶段湖泊环境总体上波动强烈,气候不稳定.其中约1920A.D.左右,粒度显示突然变化,有机碳同位索、烧失量、元素含量等也均发生了显著的波动,指示明显气候环境事件的存在.1950A.D.以来,钻孔岩芯的磁化率升高,重金属元素含量以及总磷含量呈现明显富集,而有机质及其碳同位素变化却与器测温度和降水变化一致,指示了近期气候和人类活动对湖泊环境的影响.     

新疆乌伦古湖沉积物粒度特征揭示的环境信息

在放射性同位素210Pb、137Cs定年的基础上,通过对沉积物粒度参数的分析,探讨了近200年来乌伦古湖沉积物粒度敏感组分特征及其环境意义。研究表明,乌伦古湖WL孔沉积物以黏土和细粉砂为主,但在1970 AD前后,粒度参数发生了突变,其中>16 μm组分所占含量迅速升高,在约1830~1842 AD及1910 AD前后这两个时期,沉积物的粒度参数也有较显著的变化。对沉积物粒度频率分布曲线的分析表明,在对应时期内,沉积物的搬运介质或搬运动力发生了变化。基于此,首先通过粒径-标准偏差方法提取了粒度中的敏感组分C2（7~25 μm）,进而通过粒度敏感组分与器测气象数据的相关性分析,明确了组分C2含量的环境指示意义。结果表明,组分C2含量的大小与研究区冬、春季温度和冬季降水量大小有关,反映了积雪融水入湖的强度。在约1830~1842 AD、1910 AD前后,组分C2含量偏高,反映入湖水量较大、湖泊水位较高。而20世纪60年代到70年代,沉积物粒度参数的显著变化与流域人类活动的影响有关。     

冀中坳陷HS1钻孔沉积物粒度及其沉积环境

对冀中坳陷HS1钻孔沉积物进行粒度分析,综合岩性、年代、生物标志等,探讨了3.5 Ma BP以来以冀中坳陷为代表的华北平原坳陷区的岩相古地理演化过程。结果表明,在新构造运动长期震荡式下降和气候不断变化的条件下,经流水作用改造依次经历了河流相与不稳定浅湖洼地相交替(上新世晚期)、河流相(早更新世)、河流相-片流相-短时洪泛相(中更新世)、河流相和泛滥平原相交替(晚更新世)、泛滥平原相(全新世)5个沉积演化阶段,且沉积物所处环境的水动力条件不断减弱,细颗粒组分不断增加。沉积物粒度颗粒组分含量与碳、氧同位素和孢粉所记录的气候变化具有同趋性,在寒冷干旱气候条件下细颗粒组分含量增加,而在温暖湿润的气候条件下粗颗粒组分含量增加;介于二者之间的气候条件下,沉积物的粒径变化较平缓,粒径区间范围较宽。粒度曲线反映的沉积环境的旋回性变化与孢粉、碳、氧同位素记录所划分的气候冷暖演化阶段耦合性较好,也与华北地区其他钻孔同时期相关记录较一致,这对重建区域古地理环境具有重要意义。     

湖泊沉积物中风成和水成组分定量判据的初步研究———以青海湖为例

对青海湖沉积物进行物质来源进行聚类分析, 并对周边风成黄土与现代湖泊表层沉积物进行粒度分析, 在此基础上, 以青海湖周边典型风成黄土作为风成组分端元, 以青海湖表层沉积物作为水成组分端元, 首次利用已知端元的粒度分布特征对青海湖沉积物中典型粒度分布进行拟合, 进而估算了其中风成和水成组分的比例。结果表明, 青海湖沉积物粒度分布特征可分为三大类:1.水成组分占主导; 2.风成组分占主导(风成黄土主导); 3.两者以不同比例混合。希望此方法能成为未来湖泊沉积物中不同组分的定量判据和古环境的解读提供新途径。      

辽南大莲泡沉积物的沉积特征及古环境变化

辽南大莲泡是形成于冰后期的一个现已干涸的小型山间湖泊。对大莲泡沉积物粒度作一般分析，并用对应因子分析法作了计算分析，结果表明：大莲泡沉积物粒度分布主要受入湖的沟谷泥石流、河流和湖泊沉积作用控制。即下层以泥石流沉积为主；中层以湖泊沉积为主；上层以河流作用为主。据此并结合孢粉分析资料（主要以湿生沼生和旱生、盐生草本孢粉带更替为依据），初步恢复了大莲泡沉积环境的演变过程。全新世高海面在辽南地区是存在的，大莲泡与海相通的特殊位置及地层特征和孢粉特点揭示在全新世气候最适宜期海水在涨潮时曾作过短暂的停留，高海面在渤海沿岸出现位置不超过现代海面之上５ｍ。     

湖泊沉积物纤维素氧同位素研究进展

纤维素作为湖泊沉积物有机质的重要组成部分,其氧同位素组成已逐渐应用在古气候、古环境重建中。本文综述了湖泊沉积物纤维素氧同位素在古气候研究中的进展,包括纤维素的实验提取方法、纤维素及其寄宿水体之间的氧同位素分馏系数,以及纤维素氧碳同位素在定量古气候参数方面的应用,并展望了未来的研究趋势。研究表明,纤维素结合碳酸盐氧同位素组成可能是一种潜在的定量古温度指示剂,可能在未来的湖泊沉积中发挥极大作用。因此,今后的有关研究可能集中在定量古气候参数上的应用。     

计算机在碎屑岩粒度及岩矿成分数据定量分析中的应用

碎屑岩的粒度特征和岩石矿物学特征是判别沉积时的自然地理环境、水动力条件、物源和母岩区性质的良好标志,因此,粒度分析和岩矿数据分析是碎屑岩沉积学研究中的一个重要方面。本文在建立粒度和岩矿成分数据库的基础上,设计了编绘粒度分析直方图、累积曲线图、概率图和C-M图以及岩矿成分图解的程序,同时计算统计参数,给出了利用粒度参数建立判别函数,自动判别沉积环境的方法。     

西藏札达盆地上新世—早更新世气候变迁与湖泊演化

通过孢粉组合分析, 结合河湖相地层岩性特征和古地磁及电子自旋共振(ESR)法年龄测定结果, 探讨了西藏札达盆地上新世—早更新世的古气候变迁与札达古湖泊演化的关系.研究表明, 札达盆地古湖泊演化可划分为早(湖泊形成期)、中(稳定发展期)、晚(湖泊消亡期)三期.早期(距今5.41~4.40 Ma), 札达盆地为温凉而干旱的疏林草原植被气候, 随后转变为温暖稍湿的森林草原植被气候, 最后转变为温暖潮湿的亚热带针阔叶混交林气候, 这一时期古湖开始形成; 中期(距今4.40~2.57 Ma), 古气候进入寒温期, 古植被表现为先由暖温带针阔叶混交林带向山地寒温带暗针叶林带过渡, 再由山地暖温带针阔叶混交林→山地寒温带暗针叶林交替出现的过程, 古湖泊进入发育期; 晚期(距今2.57~1.36 Ma), 湖区古气候环境进入寒冷期, 古植被为山地寒温带暗针叶林→山地暗针叶林向低矮灌木→干冷草原的变化, 古湖泊进入消亡阶段.古湖泊演化与古植被、古气候演变有很好的相关性, 高原隆升控制了古气候环境的变化, 进而影响湖泊水量的变化.      

基于粒度小波变换分析的四川盐源盆地沉积特征及其对盆地形成演化的指示意义

新生代期间的印度-亚欧板块碰撞及青藏高原隆升一直是国内外学者研究的热点。四川盐源盆地位于红河断裂带和鲜水河-小江断裂带之间的川滇地块,是板块碰撞过程中形成的构造逸出盆地,其形成演化对揭示板块碰撞及高原隆升的历史具有重要意义。系统测试了盐源盆地上新世-早更新世沉积地层的粒度,并对测试数据进行了小波变换分析,结果表明,小波变换能够直观地反映粒度变化的潜在周期,为沉积界面的定量划分提供了一种有效方式。依据粒度数据的小波变换分析结果,盐源盆地上新世-早更新世沉积地层可以划分出2个一级突变、6个二级突变和6个三级突变,这些突变反映了不同时间尺度构造、沉积环境的变化。对不同时段典型样品粒度分布特征的进一步分析表明,该序列为一套以湖泊、河流相沉积为主的地层,结合粒度小波变换的一级突变,将盐源盆地的形成演化划分为三个阶段:5.4~4.7 Ma是盆地的形成阶段,沉积类型主要为浅湖亚相,在粒度小波变换曲线中表现为高幅震荡特征;4.7~3.6 Ma是盆地的扩张阶段,沉积类型主要为深湖、半深湖亚相,粒度小波变换曲线表现为低幅震荡特征;3.6~1.8 Ma对应于盆地的萎缩、充填阶段,其沉积相和小波变化曲线特征与盆地的形成阶段相似。上新世早期的盆地形成（5.4~4.7 Ma）与印度-亚欧板块在此时期的一次碰撞事件密切相关,而发生于3.6 Ma的盐源盆地沉积环境巨变则对应于青藏高原的一个重要隆升期。     

龙街粉砂层形成时代及其古环境

本文从龙街粉砂层的颜色、岩性、沉积构造、相变关系及层序等多方面确认,龙街粉砂层足在元谋组上部洪积相的基础上发育起来的断陷湖盆沉积。依据龙街粉砂层的地貌位置、¹⁴C等方法确定其时间上限为10 000 a B.P.左右。依据元谋组与龙街粉砂层局部连续沉积关系,确定龙街粉砂层下限年龄为0.85 Ma B.P.左右（据古地磁测定的元谋组形成的上限年龄）。从而确定龙街粉砂层形成的时代为中更新世初到晚更新世末,地质年龄850 000—10 000a B.P.左右。     

苏北淮安盐盆杨槐区块浦二段盐韵律特征及其古气候意义

盐湖沉积因具有成盐多期性和连续完整性的特点,是恢复成盐期古环境的重要研究对象,形成的不同级次盐韵律记录了不同尺度周期下古气候的干湿变化。上白垩统浦口组是淮安盐盆的主要含盐层系,对含盐层段盐韵律的研究有助于恢复该地区成盐期的古气候特征。在对资料井A1井取心段岩心精细观察和岩样矿物成分分析的基础上,分析资料井岩性的垂向变化,对浦口组盐韵律特征进行识别并划分。根据盐韵律对古气候的指示作用研究成盐期区块短尺度气候周期下的古气候变化。将淮安盐盆杨槐区块浦口组划分出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级韵律,识别出完整的盐韵律组合,即泥岩—钙芒硝质盐岩—盐岩—钙芒硝质盐岩。含盐段中广泛发育暖温相矿物钙芒硝,指示气候特征为炎热的暖旱型。在Ⅳ级韵律尺度下建立了气候干湿性变化曲线,表明区块气候干湿性波动频繁,但仍以干旱为主,韵律厚度大致反映了气候波动频率大小。     

太原盆地洪山第四纪剖面的发现

洪山剖面是太原盆地东南边缘一湖积台地上的第四纪中晚期沉积剖面 ,该剖面中的湖相层典型特征是 :质地均一的灰绿、黄绿色粉砂粘土层与含碳酸钙结晶体的沉积层呈互层分布。利用地层连续追踪及铀系测年法分析 ,剖面中的湖相层是在 S5古土壤发育晚期至 S1 古土壤发育早期这一时间段内沉积而成的 ,剖面当时所处的位置正位于太原古湖盆的湖岸地带 ,沉积环境受着气候干湿变化的强烈影响。当气候湿润时 ,湖面升高 ,湖盆扩大 ,剖面点被湖水淹没 ,接受着湖相粉砂粘土层的沉积 ;干旱时 ,湖盆变化则相反 ,剖面点出露气下 ,并因地下水毛管作用的结果在沉积层表面产生碳酸钙结晶体。该剖面的研究结果同时还表明 :由第四纪气候的干湿变化对太原盆地这样大的湖盆 ,只能产生数米的湖面升降波动 ;与构造因素引起的湖盆变化相比 ,这种波动是小幅度的     

西昆仑山南侧甜水海湖岩芯铁变化的环境记录

阐述了青藏高原西昆仑山南侧甜水海湖岩芯沉积物中氧化铁的丰度、频率分布和富集系数的变化规律。其丰度值范围FeO0．39％-3.95％，平均值为1．25％；Fe2O30．44％－8．09％，平均值为2．60％；Fe2O3／FeO0．21－3．60，平均比值1．12。说明该彻岩芯沉积物中铁平均丰度值较低，但其变化幅度较宽且清楚，在一定程度上反映了古气候环境具有较大幅度的波动。变异系数值表明，该湖岩芯沉积物中FeO的离散程度较Fe2O3大。大约距今23万年来氧化铁的沉积地球化学特征可划分出7个环境演化阶段，并基本上可与深海氧同位索阶段对比。揭示了甜水海湖演化与青藏高原强烈隆升引起的气候环境改变的密切关系。在距今23一15万年，沉积以河流相或冲积、洪积相为主，沉积环境以氧化环境为主导，气候以温干型波动；在距今15－7．4万年，沉积以湖相为主，沉积环境以还原环境为主导，气候以温湿型为主；在距今74万年以来，湖盆沉积环境多样化，沉积物以湖相和近源冲积、洪积相交替出现。气候出现冷湿、冷干、温湿和温干多种波动模式。这些资料分析初步认为甜水海古湖大约形成于距今15万年，即青藏高原第三成湖期，这也与青藏高原在距今15万年左右的再次构造隆升有关。