哈拉湖岩芯XRF扫描元素统计分析及其环境意义

青藏高原东北缘高山湖泊哈拉湖是位于季风与西风影响的交汇带的封闭深水湖泊,是区域环境和气候变化的良好记录载体。目前对该湖的研究还较少,缺乏对沉积物中元素环境意义的系统认识。通过高分辨率XRF岩芯扫描,用相关、聚类和因子分析的方法对哈拉湖沉积岩芯地球化学元素进行分析。结果显示Ti、K、Si、Al、Fe、Mn等元素变化一致,相关性高,归为同一类,即径流输入的陆源碎屑组分,反映了流域水文状况如径流量的变化。Sr、Zr元素相关性高,为赋存在粗颗粒沉积物中的元素,根据哈拉湖实际,应为冬季湖泊冰面风力搬运,反映了湖区冬季风力强度的变化。Ca元素既与径流输入元素总体变化一致,也与Sr、Zr元素显著相关,且在第一和第二主成分(径流和风力)上的载荷相当,表明哈拉湖沉积物中的碳酸盐既有粗颗粒的外源碎屑,也有湖泊自生的组分,这在利用碳酸盐进行地球化学研究时应重视,注意去除外源碎屑碳酸盐的影响。可溶元素S和Cl可能反映了入湖水量与蒸发对比情况,与湖泊盐度有关。     

托素湖沉积物中重金属元素分析及地球化学特征研究

首次对托素湖沉积岩芯上部沉积物的重金属元素Cr、Cd、Cu、Zn和Pb的含量进行分析测试。精确测得沉积物中Cr,Cd,Cu,Zn和Pb的平均浓度分别为32.9 mg.kg-1,2.2 mg.kg-1,19.5 mg.kg-1,188.5 mg.kg-1和32.3 mg.kg-1。与区域背景值和标准值相比,托素湖沉积物样品中Cd和Zn都偏高。研究结果表明除了Cd污染程度比较严重,托素湖当前的Cr、Cu、Zn和Pb污染程度相对较轻。各元素经Ti校正后的分析结果显示,重金属元素含量在沉积剖面的10cm处出现波动性增大的明显转折,表明托素湖沉积物中Cd、Cr、Cu、Zn和Pb主要来源于流域侵蚀的造岩矿物元素,Cd污染可能源于人类活动所致。关键词：托素湖;重金属元素;污染程度;地球化学特征     

托素湖沉积物中重金属元素及地球化学特征研究Symbol`@@

对托素湖沉积岩芯上部沉积物的重金属元素Cr、Cd、Cu、Zn和Pb的含量进行分析测试。精确测得沉积物中Cr、Cd、Cu、Zn和Pb的平均浓度分别为32.9 mg·kg-1、2.2 mg·kg-1、19.5 mg·kg-1、188.5 mg·kg-1和32.3 mg·kg-1。与区域背景值和标准值相比,托素湖沉积物样品中Cd和Zn都偏高。研究表明,除了Cd污染程度比较严重,托素湖当前的Cr、Cu、Zn和Pb污染程度相对较轻。各元素经Ti校正后的分析结果显示,重金属元素含量在沉积剖面的10 cm处出现波动性增大的明显转折,表明托素湖沉积物中Cd、Cr、Cu、Zn和Pb主要来源于流域侵蚀的造岩矿物元素,Cd污染可能源于人为活动。     

岱海近400年以来的环境变化:高分辨率XRF岩芯扫描结果的研究

岱海是东亚夏季风边缘地带的闭流型半咸水湖泊,其汇水流域降水量的变化易于引发湖泊水位和水化学变动。选用DH11-1岩芯进行1 mm分辨率XRF元素扫描分析,并对测试结果进行多元数理统计分析,旨在查明这些元素与外源碎屑、自生碳酸盐沉积以及岱海水位、水化学变化的关联。结果显示,Si、Al、Ti、K、Fe、Rb等元素相关性好,并呈现相似的变化趋势,其含量变化与主要河流带入的碎屑物的多寡有关;Ca元素主要反映沉积物中自生碳酸盐即文石和方解石矿物含量的增减。研究发现,在人类活动严重影响之前,岱海在过去~400年期间的环境特征总体可划分为4个阶段,各阶段的水位、水化学特征及水量平衡有所不同,总体受汇水盆地降水量变化的控制。此外,沉积物中Cu、Zn、Cr可能与人类活动影响有关。     

岱海近400年以来的环境变化:高分辨率XRF岩芯扫描结果的研究

岱海是东亚夏季风边缘地带的闭流型半咸水湖泊,其汇水流域降水量的变化易于引发湖泊水位和水化学变动。选用DH11-1岩芯进行1 mm分辨率XRF元素扫描分析,并对测试结果进行多元数理统计分析,旨在查明这些元素与外源碎屑、自生碳酸盐沉积以及岱海水位、水化学变化的关联。结果显示,Si、Al、Ti、K、Fe、Rb等元素相关性好,并呈现相似的变化趋势,其含量变化与主要河流带入的碎屑物的多寡有关;Ca元素主要反映沉积物中自生碳酸盐即文石和方解石矿物含量的增减。研究发现,在人类活动严重影响之前,岱海在过去~400年期间的环境特征总体可划分为4个阶段,各阶段的水位、水化学特征及水量平衡有所不同,总体受汇水盆地降水量变化的控制。此外,沉积物中Cu、Zn、Cr可能与人类活动影响有关。     

XRF岩芯扫描分析方法及其在湖泊沉积研究中的应用

XRF岩芯扫描分析方法在海洋和湖泊沉积环境变化方面的应用研究,已取得了显著的成果,但在国内尚未见到研究成果的报道。XRF岩芯扫描分析方法具有快速、无破坏性、连续测试元素和对样品制备要求不高等特点,在获取高分辨环境记录方面更具独特的优势。因此,这一分析方法具有极好的应用前景,它能提高分析的准确性和精确度,加强高分辨率湖泊沉积与环境演变的整体性研究,促进环境指标的综合运用与定量化研究。从介绍XRF岩芯扫描分析方法的原理、特点、影响因素、分析结果的校正入手,进而分析该测试方法的应用现状与远景。     

青藏高原全新世环境变化的兹格塘错元素地球化学沉积记录

兹格塘错是位于藏北高原腹地的一个封闭型湖泊,流域内没有现代冰川和永久积雪存在,其湖泊的水量平衡主要是大气降水和蒸发之间的平衡,因此其湖泊的变化过程可直接反映区域的气候变化。为了探讨该区域全新世的气候与环境变化过程,在其湖泊中心水深30m处钻取了一支深727cm的沉积岩芯,对沉积岩芯进行了元素地球化学分析,利用主成分分析得出影响沉积物化学组成的三个主要因子,主要受控于流域侵蚀因子和径流因子,区域背景作用因子所占比重很小。结合Mg/Ca的变化,其结果反映了全新世期间湖泊水体退缩与扩张,水质的浓缩与淡化的过程,揭示了兹格塘错流域气候的干湿变化,呈现暖干／冷湿气候组合模式;元素地球化学所反映出的湖面波动与环境变化得到了其他资料较好的支持,同时又显示了区域的差异性。     

我国湖泊沉积环境演变研究中元素地球化学的应用现状及发展方向

全球气候恶化,洪涝、风沙、干旱等自然灾害频繁,科学研究预测区域乃至全球环境演变趋势,并采取有效措施加以防治,成为目前全人类面临的一大课题。要科学的掌握环境变化的规律,就必须研究过去的环境变迁,沉积物无疑是最好的研究对象。而湖泊在其发生发展过程中,直接出露于地表,其沉积物则是最好记录环境变化信息的载体。近几年来元素地球化学在研究湖泊演变历史,揭示湖泊环境变迁等方面取得了很大的进展。根据目前的研究现状,今后的工作应着眼于分析研究引起源泊环境变化的原因,环境演变与人类活动的关系及其演变规律,进而对未来环境演变趋势进行预测和对自然灾害进行防治,或许是今后湖泊沉积物元素地球化学研究的主要方向。     

多元统计回归及地理加权回归方法在多尺度人口空间化研究中的应用

对统计型人口数据进行格网形式的空间化可更直观地展示人口的空间分布,但不同的人口空间化建模方法和不同的格网尺度在表达人口空间化结果方面存在差异。本文在人口特征分区的基础上,引入DMSP/OLS夜间灯光对城镇用地进行再分类,采用多元统计回归和地理加权回归方法(GWR),开展人口统计数据空间化多尺度模型研究,生成1 km、5 km和10 km等3个尺度的2010年安徽省人口空间数据,并对3个尺度下2个模型结果进行精度评价与比较。结果表明：人口空间数据精度不仅与建模所用方法关系密切,还受到建模格网尺度大小的影响。基于多元统计回归方法的模型估计人口数与实际人口的平均相对误差值随着尺度的增加而降低,而基于GWR方法获得的人口空间数据误差值随着尺度的增加而升高。整体来看,基于GWR方法的1 km研究尺度的人口空间数据平均相对误差最低(22.31%)。区域地形地貌条件与人口空间数据误差有较强的关联,地貌类型复杂的山区人口空间数据误差较大。     

藏南羊卓雍错沉积物元素地球化学记录的过去2000年环境变化

以青藏高原南部的羊卓雍错（简称羊湖）沉积岩芯为研究对象,以较可靠的年代数据（ ²¹⁰Pb和AMS ¹⁴C交叉定年）为框架,基于高分辨率的元素地球化学记录,通过数理统计分析方法提取环境信息,结合粒度和磁化率,重建该地区过去2000年来的环境变化。结果显示,该区黑暗时代冷期（DCAP）和小冰期（LIA）气候较为寒冷,降水量较高;而中世纪暖期（MWP）和现代暖期（CWP）气候较为温暖,降水量较低,气候具有冷湿—暖干的特征。其中,重建的温度显示,中世纪暖期的温暖程度似乎持平甚至超过20世纪暖期;小冰期期间可能存在一次百年尺度的温暖事件,而17世纪和18世纪可能是过去2000中最寒冷的一段时期。分析发现,过去2000年以来青藏高原南部存在着冷湿—暖干的气候模式;过去2000年青藏高原南部地区温度的变化可能主要受到太阳辐射的影响,而小冰期期间西风环流的南移和增强可能是导致区域降水增加的重要因素。另外,该时期羊湖的湖泊水位的变化受温度和降水共同控制：当温度降低,降水增加时,湖泊水位上升,反之亦然。     

青海湖南岸全新世黄土地球化学特征及气候环境意义

位于青藏高原东北部的青海湖是我国最大的内陆湖泊，通过湖相沉积进行湖区全新世环境演变研究已取得诸多成果。作者选择青海湖南岸黑马河有绝对年代控制的全新世黄土剖面，利用CaCO2、CaO、MgO和Sr元素组分以及氧、碳同位素等较为可靠的地球化学指标，尝试进行了湖区全新世黄土的分层，探讨了黄土堆积过程中的气候环境演变。结果表明，青海湖南岸的黄土按成土作用强度的不同可分为两层：上部为成土化较弱的黄土层；下部为成土化较高的古土壤层，其仍可进一步分为两个亚层。全新世湖区气候环境的波动在地球化学分布特征中有较强表现。     

天山荒漠景观内土壤机械地球化学垒的研究

天山荒漠景观内土壤中存在两种形式的机械地球化学垒,即由水流流速变化形成的机械地球化学垒和由于空气流速变化形成的机械地球化学垒。由于地球化学垒内土壤中粘粒的聚集,使得铁族元素Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ及Ｌｉ、Ｋ、Ｂ、Ｆ等元素在其内聚集。Ｂ、Ｃｕ、Ｆｅ等元素的有效性随其全理的增加而增加,Ｆ元素的有效性除与全量有关外,还受其它因素影响,变化效复杂。     

硼同位素分馏及其在环境研究中的应用

二十世纪八十年代以来 ,由于硼同位素的测量技术的创新和改进 ,硼同位素地球化学的研究领域不断拓宽。研究表明 ,自然界中δ11B值的变化范围为 -3 7‰～ +5 8‰ ,不同地质体中δ11B值明显不同 ,反之 ,硼同位素组成与生成环境密切相关 ,可以反映其地质成因环境或地质作用过程。近年来 ,硼同位素在研究海水入侵 ,示踪古海洋和古气候条件 ,和判断污染源区等方面取得初步成效。     

Mineral magnetic signatures in a long core from Lake Qarun, Middle Egypt

The analysis and interpretation of changes in mineral magnetic signatures from a long (ca. 8.2 m) sedimentary sequence recovered from Lake Qarun, Middle Egypt in 2003 spanning a timescale of approximately the last 2,000 years is reported. A suite of mass specific susceptibility and magnetic remanence measurements were made at irregular intervals downcore on 39 samples. These samples were selected on the basis of trends and abrupt changes in whole-core magnetic susceptibility measured using a Bartington^® MS2E sensor and were analysed for low and high temperature loss on ignition and their particle size distribution. Trends in all mineral magnetic concentration parameters are remarkably similar and were initially used to divide the core into three magnetically distinct zones. The upper and lower sections of the core (0–119 cm and 445–822 cm depth) are characterised by low values for all magnetic concentration parameters. Between 153 and 380 cm depth, concentration parameters are considerably higher, although somewhat variable. The S ratio and percentage loss of remanence after 24 h (IRM_loss) follow a different trend and are inversely related to each other. A low S ratio (<0.7) is associated with a loss of remanence of >4%. On the basis of these parameters, the core can be divided into four zones, and differences in magnetic mineralogy between these four zones were confirmed by measurement of IRM acquisition curves. The major difference between concentration parameters and ratios or percentage loss of IRM lies in the identification of an additional zone below 619 cm depth where the S ratio is high and IRM_loss is low. There is little evidence to suggest that the magnetic signatures are controlled by particle size or by trends in organic matter and/or carbonate content. The signatures appear to be predominantly detrital and show little evidence of post-depositional alteration through dissolution or authigenic addition of bacterial magnetite or greigite. Analysis of Saharan dust deposition rates in Northern Egypt suggests that atmospheric fallout is likely to make only a very minor contribution (<1%) to sedimentation rates in Lake Qarun. The downcore trends therefore appear to reflect major changes in fluvial sediment sources over the ca. 2,000 year time period spanned by this ～8 m core. Preliminary mineral magnetic characterisations of potential local sources suggest that these cannot account for the range of signatures recorded in the Qarun sediments and it is hypothesised that these sediments are derived from Nile river floods.     

戈壁表层沉积物地球化学元素组成及其沉积意义

作为干旱、半干旱区的一类重要荒漠景观,戈壁在中国分布面积较广,其独特的物质组成和沉积特征对解释它的物源和发生过程有重要的意义.本文通过筛分处理对戈壁表层不同粒径沉积物地球化学元素组成进行了分析.结果表明:各类戈壁表层沉积物的主要元素组成特征基本相似,但不同粒级沉积物主要元素的含量略有差异.与UCC的平均化学组成相比,戈壁表层沉积物中主要元素除Si基本与UCC保持一致外,其余各主要元素均在不同程度上表现出了富集和淋失特征,微量元素在两大类型戈壁中随沉积物粒径的变化与主要元素基本一致.在极端干旱的气候条件下戈壁表层沉积物缺少有效的化学风化过程,基本处在未受或较弱的大陆化学风化的初、中级阶段.各个粒级的沉积物在经历侵蚀和风化过程中较好的继承关系表明,戈壁砾石层下伏的细粒沉积层不是外源搬运沉淀,而是局地岩屑通过就地风化和成壤作用形成.     

中国湖泊与环境演变研究的回顾与展望

我国70～80年代中期,湖泊沉积研究受油田开发的带动而得以兴起;80年代中期之后,科研力量不断壮大,研究的内容侧重气候变化,研究区域不断扩大,方法不断完善,测年手段更趋精确;近几年来又特别注重研究云贵高原和青藏高原的湖泊,强化短时间尺度研究,注重人为因素对湖泊沉积环境的影响。今后该领域研究应注意加强环境指标的综合运用与定量化研究,强化分析环境演变中人为因素的影响,尽快建立中国第四纪湖泊数据库,积极开展极地地区湖泊的相关研究。     

青藏高原大湖期

青藏高原湖盆中古湖岸线分布广泛,从最高湖岸线的分布确定的大湖期湖泊面积,一般比现代湖泊面积大数倍至十多倍。据高原不同地区的十多个湖泊沉积测年数据分析,大湖期的年代大致相近,在４０￣２４ｋａ ＢＰ居多,有的可能延续至２０ｋａ ＢＰ,与深海氧同位素３阶段、末次冰期间冰段相当。时期高原环境特别湿润。大湖期的形成与该时期亚洲夏季风特别强盛有关。