1960年以来青海湖沉积物粒度的时空分布及其控制因素

对大型湖泊盆地沉积物粒度组成进行研究，有助于解读全球致密油气和页岩油气勘探开发与其记录的古气候信息。 文章对青海湖沉积物粒度时空分布进行了详细的研究，通过采集覆盖大部分湖区的27根近现代沉积岩芯，并对湖心的三根 典型沉积岩芯进行了137Cs测定获取沉积岩芯的年龄；基于磁化率地层年龄模式，建立了整个湖区沉积岩芯的年代框架。粒 度分析结果显示，青海湖岩芯沉积物的粒度分布呈多峰，以细颗粒沉积为主，其中粉砂含量60%~70%，粘粒组分为10%~ 35%，砂粒组分低于20%。青海湖沉积物的粒度变化在空间上相对较复杂，中值粒径呈现明显的砂岛附近、西部和西南湖 区高，其他湖区低的特征。在时间上，大体上自1960年到2017年呈现变粗的趋势，砂粒组分增多，粘粒组分减少。这些粒 度的时空变化可能是受风砂活动、流域土壤侵蚀、河流径流变化、湖平面变化和人类活动共同作用而成。     

达里湖沉积粒度组分-湖面状况定量模型

湖泊碎屑沉积物的粒度分布可以提供与区域气候变化相关的湖泊水文变化信息。然而, 由于湖泊沉积物多峰分布固有的复杂性, 其粒度组分成因的解释仍存在很大的不确定性。本文利用对数正态分布函数对内蒙古达里湖36个表层沉积物样品的粒度组分进行了分离, 并探讨了各组分特性与特定沉积环境(包括每个采样点位的离岸距离和水深)之间的关系。结果表明, 达里湖现代碎屑沉积物包含5个截然不同的单峰粒度分布, 分别代表5个不同的粒度组分。虽然其相对百分含量随湖泊水动力条件而变化, 但每个组分均保留着各自的众数粒径、搬运方式、沉积环境等特性。这些组分自细而粗可分为: 长期悬移粘土组分、离岸带悬移细粉砂组分、离岸带悬移中粗粉砂组分、近岸带悬移细砂组分、近岸带跃移中砂组分。近岸带环境两个组分的百分含量与现今湖泊水深呈负相关, 揭示出沉积岩芯近岸带组分与地质历史时期湖面状况相关联的数值模型。该模型在达里湖沉积岩芯中的应用显示, 近岸带组分百分含量增加与同岩芯孢粉序列重建的区域降水减少相对应。两种独立的代用指标在时间上的一致性, 不仅展示了对数正态分布函数分离多峰沉积物的有效性, 而且揭示出利用粒度组分-湖面状况模型重建湖泊古水文的潜力。     

湖泊沉积物粒度分析方法在古气候环境研究中的应用

沉积物的粒度是衡量沉积介质能量和沉积盆地能量的一种重要代用指标,与沉积环境的关系非常密切,在古气候古环境研究中,湖泊沉积物的粒度指标发挥着重要的作用。刘兴起等人利用全样粒度分析方法对青海湖QH-2000钻孔的沉积物粒度特征进行了详细研究,结果表明冷干和暖湿气候条件下沉积物的粗颗粒组分增多,介于二者之间的气候条件下,沉积物的粒径变化相对比较平缓。Xiao Jule等利用正态函数分布拟合法,将Dali湖沉积岩心的粒度组分划分为6种,通过对各组分峰值粒径等粒度参数的分析研究,得出各组分含量及其峰值粒径等的变化与湖泊水位关系密切。根据建立起的湖泊沉积物粒度参数与气候环境之间的耦合关系,最后将达里湖1.2kaBP以来的水位波动划分为不同的5个阶段。     

陕北红碱淖沉积物粒度特征所揭示的环境变化

通过沉积物粒度参数,对陕西红碱淖近几十年以来的湖泊演化和区域环境变化进行了探讨。沉积岩芯下部样品粒度组成呈双峰特征,据此可以分辨沉积物中湖相和风成组分。结果表明红碱淖形成于1928年,成湖初期流域风沙发育,其中1936年、1939年和1941年发生了三次强沙尘暴事件;1952~1960年为湖泊快速扩张时期,系人为改造使入湖地表径流在短时间内快速增强所致;1960年以后,红碱淖演化为稳定深湖环境,湖区降水增多,风沙发生的频率和强度大大降低,沉积物粒度频率分布曲线也演变为单峰形态。20世纪90年代中期以来,该湖水面有下降趋势。红碱淖粒度参数特征较好地反映了湖泊演化历史、区域风沙强度变化以及人类活动特征。      

青藏高原北部可可西里库赛湖沉积物及风成物的粒度特征

对青藏高原北部可可西里地区库赛湖钻孔沉积物、冰面风成物和流域风成物粒度特征进行了研究,结果表明: 库赛湖冰面风成物的粒度特征同流域风成物的粒度特征具有明显的区别,而钻孔沉积物的粒度分布特征却和流域风成物的粒度分布特征相似。对库赛湖钻孔沉积物端元组分的分析表明,库赛湖沉积物的来源主要有径流搬运、风力和冰川搬运组分构成,所占的平均比例分别为55.5 ％ ,35.9 ％ 和8.5 ％ 。库赛湖沉积物风成物端元组分的粒度分布特征,得到了冰面风成物粒度特征的验证。尽管没有获得径流搬运组分的样品,但钻孔沉积物的粒度分布特征同流域风成物的粒度分布特征具有的相似性,可能说明,由于库赛湖地区降水较少,湖区径流不发育,流域的风化作用很弱,流域风成物通过流水汇入径流,成为径流搬运的主要物质来源。     

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。      

云南抚仙湖沉积物有机质来源与时空变化特征

为揭示抚仙湖沉积物总有机碳(TOC)和总氮(TN)的时空分布特征及其主要来源,对抚仙湖表层沉积物和沉积物柱芯的TOC、TN和有机碳同位素组成(δ13Corg)进行了分析。结果表明,表层沉积物的TOC和TN含量分别为2.02%~3.40%和0.16%~0.36%;沉积物柱芯的TOC和TN含量分别为0.41%~6.63%和0.08%~0.77%,呈现出北湖高南湖低、表层高底部低的分布特征。内源有机质是抚仙湖沉积物中有机质的主要来源,不同湖区外源有机质的输入差异明显,其中南湖沉积物有机质中陆源比例较高。沉积物柱芯C/N值从底部到表层逐步增大,表明抚仙湖沉积物有机质中陆源有机质所占比例持续增加。与内源有机质相比,外源有机质输入增加更快,指示流域内人为活动增强导致流域侵蚀和水土流失加剧。     

云南星云湖表层沉积物粒度空间分布特征及其影响因素

本文以滇中地区星云湖为研究对象,对湖区84个表层沉积物样品进行了粒度测定,并进行了参数计算和空间分布特征分析,进而探讨了星云湖表层沉积物粒度的环境及人类活动指示意义。结果表明：星云湖表层沉积物平均粒径在8.82~57.71 μm之间,粉砂为该研究区的优势粒级,平均含量达到62.48%,粘土和砂含量的平均值分别为30.68%和7.04%。研究区北部受入湖河流的影响,砂含量较高;南部由于受到盛行风、湖流和湿地的影响,呈现为舌状细粒沉积为主;在其东部螺蛳铺河入湖区,由于受到湖流的顶托作用和人类农耕和河道改造的影响,粉砂和粘土含量较高。星云湖表层沉积物除海门村附近外普遍较细、整体分选极差,而在北部湖区表现为正偏态。河流入湖口沉积物粒度参数表现出不同特征,其中北部入湖口呈单主峰和多峰态的组合特征,东部入湖口呈双峰态,西南各入湖口呈单、双峰组合特征。星云湖现代沉积物与沉积环境和物源的变化紧密相关,是研究湖泊沉积和环境变化的理想场所。

     

云南异龙湖沉积物粒度空间变化特征及其环境指示意义

文章以滇东南浅水湖泊异龙湖作为研究对象,通过对湖泊不同位置的40个表层沉积物样品进行粒度测试,结合流域自然地理要素和人类活动特征,分析了异龙湖表层沉积物粒度空间分布特征,并探讨了其影响因素。结果表明,异龙湖表层沉积物沉积类型主要有粘土质粉砂、粉砂质粘土以及砂-粉砂-粘土3种,其中以粘土质粉砂类型为主,其次为粉砂质粘土。粉砂（4~63 μm）为异龙湖表层沉积物优势粒径成分,其含量介于57.08%~82.41%,其次为粘土（小于4 μm）,介于11.22%~35.58%,砂组分（大于63 μm）含量最低,含量介于0.16%~25.80%。异龙湖表层沉积物具有明显的空间分布特征,其中粉砂类似同心圆的空间分布特征,其含量由湖区的中间地带分别向西北、西南、东南3个方向递增;而粘土含量则呈现出相反的趋势。由于受断层影响,异龙湖表层沉积物各粒度组分形成了西北、东南两个相对对称的区域;西北湖区沉积物粒度分布特征同时受自然环境与人类活动的影响,沉积物类型主要有粘土质粉砂和粉砂质粘土,其中以粘土质粉砂为主;而东南深水湖区由于受人为干扰因素较弱,可以视为认识自然状态下物质搬运过程、探讨水动力特征以及研究自然湖泊沉积和气候变化的理想场所。

     

更尕海现代碎屑物质粒度组成空间分异及其输入过程

文章分析了更尕海表层沉积、流域地表沉积、湖泊水体沉积以及岩芯沉积等的粒度组成,并比较了不同沉积类型之间有关的沉积动力联系。更尕海表层沉积具有4种类型的粒度分布模式,其粒度组成由两个端元组分(粗、细颗粒组分)或者二者的混合构成。湖泊现代沉积物表现出自西北向东南逐渐变细的趋势。粗颗粒组分主要由风力输入,反映了流域风场状况或风沙活动的强度(如尘暴事件); 而细颗粒组分输入过程复杂,其环境意义需要进一步理解。更尕海沉积岩芯样品具有类似于湖泊表层沉积的粒度组成特征,然而其粗颗粒组分的变化可能还受控于湖泊水域面积的分异作用。未来的工作拟将在合理评价湖泊水位变化的基础上,进一步明确湖泊沉积岩芯中粗颗粒的环境意义。     

青海湖底沉积物的矿物物相及有机质保存研究

盐湖沉积环境是烃源岩发育的重要地质环境。本文以青海湖湖底沉积物为例，根据有机质与粘土矿物含最及矿物表面积的关系，分析了矿物学因素对盐湖相富有机质沉积物中有机质保存的影响。研究发现：湖底沉积物中有机质丰富，为上层水中的浮游生物和南河流携带束的陆地高等植物两种来源。矿物物相分析发现沉积物中粘土矿物含量达到32．4％，以伊利石为主。沉积物经密度分离后测试发现，有机碳含量与粘土矿物含量及矿物表面积之间具有很好的正相关性，说明粘土矿物吸附是青海湖底沉积物中有机质的主要赋存形式。     

The link between grain‐size components and depositional processes in a modern clastic lake

It is widely recognized that lake sediment grain‐size distributions tend to be polymodal and consist of two or more grain‐size components. However, for specific cases, the genesis of each component usually is poorly understood. In this study, the grain‐size components of the surface sediments of Hulun Lake, Inner Mongolia, were partitioned using the log‐normal distribution function method and the relationship between the identity of each grain‐size component and the hydraulic condition of the lake was investigated in order to relate the constituent components to specific depositional processes in the lake. The data indicate that the modern clastic sediments of Hulun Lake contain six distinct unimodal grain‐size distributions representing six grain‐size components. Each of the components retains its identity including modal size, manner of transportation and environment of deposition, although the relative percentage varies with the hydraulic conditions throughout the lake. These components are specified from fine to coarse modes as long‐term suspension clay, offshore‐suspension fine silt and medium to coarse silt, and nearshore‐suspension fine sand, saltation medium sand and traction coarse sand. The percentage contribution of several grain‐size components interpreted as being indicative of nearshore environments is shown to be correlated negatively with water depth across the modern lake bed; this suggests that the proportion of these components in core data might be useful as a proxy for water depth. This possibility was tested using a sediment core from Hulun Lake where high percentages of the nearshore grain‐size components were found to be correlated with low regional precipitation reconstructed from the pollen profile of the same core. The coincidence of two independent proxies does not only demonstrate the validity of log‐normal distribution function in partitioning polymodal sediments but reveals the potential of lake sediment grain‐size components for the research of lake‐level fluctuations during the geological past.     

泸沽湖表层沉积物粒度空间分布特征及其影响因素

选择位于青藏高原和云贵高原过渡区的泸沽湖作为研究对象,对南部主湖区70个表层沉积物样品进行了粒度分析,结合湖泊周围自然地理要素,探讨了粒度各组分在空间上的分布特征及其影响因素。结果表明:泸沽湖南部主湖区表层沉积物沉积类型以黏土质粉砂为主,少数样品为砂质粉砂、砂,砾石主要分布在研究区南部和北部湖滨带,其中粉砂是该研究区的优势粒级。另外,南部主湖区表层沉积物粒度各组分分布具有明显的空间差异性,其中研究区东南侧及西南侧由于受入湖河流（山跨河、三家村河）的影响,导致黏土组分呈舌状分别向北、向东北方向延伸,但东南侧由于受湖水外流形成的定向湖流顶托作用,对研究区物源的贡献较弱;研究区西北部砂组分由于受到悬移作用和定向湖流影响,由西北向东南方向凸出;由于受反时针环流作用的影响,大量细粒物质由研究区北部和西南侧悬移至研究区南部并沉积下来,使得此处有大量细物质沉积。同时指出,泸沽湖南湖表层沉积物粒度空间分布的差异性特征受控于湖泊沉积动力过程及沉积物对环境变化响应敏感程度的差异,研究湖泊表层沉积物粒度组成不仅对于认识湖泊水动力及物质输入状况有很大的促进作用,对合理选择钻孔岩芯位置、开展湖泊沉积古气候环境变化研究具有一定的参考意义。     

Spatial and temporal variations of Rb/Sr ratios of the bulk surface sediments in Lake Qinghai

The Rb/Sr ratios of lake sediments have been suggested as indicators of weathering intensity by increasing work. However, the geochemistry of Rb/Sr ratios of lake sediments is variable between different lakes. In this study, we investigated the spatial and temporal patterns of Rb/Sr ratios, as well as those of other major elements in surface sediments of Lake Qinghai. We find that the spatial pattern of Rb/Sr ratios of the bulk sediments correlates well with that of the mass accumulation rate, and those of the terrigenous fractions, e.g., SiO₂, Ti, and Fe. The temporal variations of Rb/Sr ratios also synchronize with those of SiO₂, Ti, and Fe of each individual core. These suggest that Rb/Sr ratios of the surface sediments are closely related to terrigenous input from the catchment. Two out of eight cores show similar trends between Rb/Sr ratios and precipitation indices on decadal scales; however, the other cores do not show such relationship. The result of this study suggests that physical weathering and chemical weathering in Lake Qinghai catchment have opposite influence on Rb/Sr ratios of the bulk sediments, and they compete in dominating the Rb/Sr ratios of lake sediments on different spatial and temporal scales. Therefore, it is necessary to study the geochemistry of Rb/Sr ratio of lake sediments (especially that on short term timescales) particularly before it is used as an indicator of weathering intensity of the catchment.     

程海表层沉积物粒度空间分布特征及其影响因素

由于受湖泊动力条件和物质来源的影响,湖泊表层沉积物的各粒度组分表现出不同的空间分布特征。选择滇西北程海作为研究对象,通过测试程海表层沉积物的粒度,分析了其不同粒度组分的空间分布特征,对影响程海表层沉积物粒度空间分布的因素进行探讨。研究结果表明:程海表层沉积物的优势粒级为粉砂,各样品沉积类型为黏土质粉砂。粒度组分及其参数的空间分布特征变化差异明显,黏土组分含量呈现出由南向北逐渐增加的趋势,而粉砂、中值粒级则呈现出相反的变化趋势,表明程海沉积物粒径受盛行南风的控制与影响,表现为湖泊水动力由南向北逐渐减弱。程海表层沉积物的粒度空间分布特征表明,其表层沉积物易受盛行风的影响向北扩散,因此,应加强该地区沿岸,特别是南岸人类活动的管理,有效控制人为物质的输入,减少污染物的扩散。     

乌梁素海湖泊沉积物粒度特征及其环境指示意义

结合放射性同位素测年,在对乌梁素海湖泊沉积物粒度的分析基础上,结合黄河以及河套地区相关文献资料,探讨乌梁素海在自然和人类活动共同作用下的演变过程。乌梁素海沉积物中黏土（<4 μm）平均含量28.7%、细粉砂（4～16 μm）平均含量34.4%、中粉砂（16～32 μm）平均含量17.3%、粗粉砂（32～64 μm）组分平均含量14.1%、砂质组分（>64 μm）含量整体较低,平均含量为5.5%。沉积物不同粒级范围颗粒含量的相关性分析表明,在1965年左右（岩芯深度20 cm）乌梁素海沉积物组分特征发生了明显变化。基于此,结合前期对湖泊沉积物中元素含量特征的分析,利用粒径-标准偏差方法,通过对比黄河泥沙以及流域沉积物的粒度特征,研究了约1965年前后两个时段的沉积物来源。尽管乌梁素海湖泊沉积物主要来源于黄河携带的泥沙以及河套平原灌溉退水携带的大量流域表土侵蚀物质,但同一物源组分在1965年前后这两个不同的演化阶段具有不同的粒级特征。1965年之前,<19.95 μm的粒级组分反映了河套平原灌溉退水携带的流域表层侵蚀物质组分特征,而19.95～181.97 μm的粗颗粒组分反映了黄河径流携带的泥沙,后者决定了乌梁素海沉积物的粒级特征。1965年以来,这两种不同来源组分的粒级变细,灌溉退水携带的流域表土侵蚀物质（<5.71 μm组分）控制了湖泊沉积物的粒度特征,并与总排干入乌梁素海的水量变化、围湖建堤以及扬水站的修建等人类活动强度密切相关。总体来看,上世纪六十年代以来,乌梁素海湖泊沉积物的粒度组成受人类施加的影响已经超越了自然作用的影响。     

云南程海沉积物粒度对水深的指示意义

不同湖泊盆地构造以及流域水文过程的差异导致湖泊沉积物粒度的指示意义有所不同。文章以云南程海表层岩芯为研究对象,分析取自不同水深的表层岩芯沉积物粒度（1 cm、5 cm以及137Cs-峰层位）和碳酸盐含量（2cm、5cm以及137Cs-峰层位）,探讨其与水深的空间相关性;通过对垂直钻孔岩芯粒度的分析,并结合过去50余年来的湖泊水位记录,探讨沉积物"粒度-水深"在时间尺度上的关系。结果表明：1）在空间分布上,沉积物平均粒径和水深呈显著反相关关系,即程海沉积物平均粒径随水深增加（减小）而变细（变粗）,且该"粒度-水深"空间分布模式得到沉积物碳酸盐含量空间分布规律的支持;2）在时间尺度上,水深的时段沉积物粒度细,水浅的时段沉积物粒度粗;与"粒度-水深"的空间关系一致。我们推测上述"粒度-水深"的时空变化关系与湖泊面积变化导致的采样点与岸边/河口的距离有关。在此基础上,进一步分析了程海近千年的沉积物粒度与水位变化关系：中世纪暖期和现代暖期粒度偏粗,程海处于低湖面;小冰期程海沉积物平均粒度偏细,对应于高湖面。上述基于"粒度-水深"关系推导的水位变化与我们前期基于岸边地质证据得出的水位变化,以及历史文献记载的水位变化一致,验证了本文获得的"粒度-水深"关系的可靠性。