全新世岱海流域化学风化及其对气候事件的响应

通过对岱海 12.08 m沉积岩芯 210Pb和 AMS- 14C精确定年及地球化学、物理指标的综合分析,重建了包括 8.2 ka冷期、中世纪暖期 (MWP)和小冰期 (LIA)等典型气候事件在内的全新世以来所经历的化学风化及其环境演化过程.全新世早-中期 (9.0～ 3.5 ka),岱海流域处于温暖湿润气候环境,主要环境特征表现为流域化学风化显著增强、生物生产力逐步提高、湖泊水位大幅度抬升.在 7.90～ 8.25 ka期间存在一次冷气候事件,其发生时间与来自湖沼、海洋、生物组合和极地冰芯等在内的全球环境记录基本一致,具体表现为流域化学风化减弱、湖泊生产力降低以及湖泊水位下降. 2.5 ka以来,岱海沉积物中环境指标的显著变化,表明进入气候波动更频繁的新冰期.岱海沉积物中的指标变化也展示了本世纪以来的气候增暖过程,但其化学风化强度还没有达到 MWP的程度.     

近千年来内蒙古岱海气候环境演变的湖泊沉积记录

内陆封闭湖泊是气候环境变化的敏感指示计。通过对内蒙古岱海湖泊岩芯的有机碳同位素、总有机碳、碳酸盐含量和磁化率等多环境指标的综合分析,结合Ｐｂ－２１０测定的沉积速率,讨论了岱海地区近千年来的气候环境演化过程。揭示了本区现代小冰期的前期冷湿,后期冷干的气候特征。记录的最后两次冷期与根据冰芯、树轮、历史文献重建的１０年平均温度推得的１４５０’ｓ～１５１０’ｓ、１７９０’ｓ～１８９０’ｓ两次冷期极相吻合。     

Quantitative reconstruction of the lake water paleotemperature of Daihai Lake, Inner Mongolia, China and its significance in paleoclimate

By measuring Sr/Ca ratios of the ostracod shells (Limnocthere cf. inopinata) in sediments of the Daihai Lake, and combined with Sr²⁺/Ca²⁺ ratios of the lake water, this paper obtained paleosalinity of the lake water. Vaporizing experiment of the lake water in laboratory showed that there was a quantitative relationship between salinity and oxygen isotope. Using this relationship, oxygen isotope values of the paleo-lake water were calculated. By measuring the oxygen isotope of the authigenic carbonate in the lake’s sediments, and in combination with the oxygen isotope values of the paleo-lake water, the paleotemperature of the lake water was calculated. Finally, based on these proxies, the paleoclimate in the lake basin was explored.     

西太湖沉积物污染的地球化学记录及对比研究

通过对西太湖MS、DLS沉积短岩芯中金属元素、营养指标的对比分析,讨论了西太湖近80年来的元素地球化学演化特征。结果表明,20世纪40年代以前,西太湖沉积物中元素为自然来源;40~70年代末期,除北部Hg、TP受到人为污染之外,其余元素仍主要为自然来源;70年代末期以来,重金属元素人为污染逐渐加重,湖泊营养程度升高。西太湖北部沉积物中Pb、Zn、Mn、Ni、As污染开始于20世纪70年代末期,Hg污染开始于40年代初期;与北部相比,南部沉积物重金属污染历史较短,Pb、Zn污染开始于70年代末期,As、Mn、Ni、Hg污染开始于80年代中期~末期。西太湖北部、南部沉积物中TN、TOC含量70年代末期以来开始增加,C/N比值增大,有机质外源输入比例增加。西太湖北部沉积物中TP含量自40年代初期以来逐渐增加,受到人为污染;南部TP含量在40~70年代略高,但无明显的人为污染特征。     

湖泊沉积物中元素相态的连续提取分析—以岱海为例

如何利用湖泊/海洋沉积物地球化学代用指标有效地指示环境很大程度取决于元素的来源及其在沉积物中赋存形态的确定.对位于半干旱区的内蒙古岱海14个沉积物样品的连续提取实验及18个元素在水可溶态、可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物结合态及残留态等六种赋存相态中含量变化进行了测试和研究,结合沉积物的矿物组成,结果表明在岱海流域内只经历了较弱的化学风化过程,除了Ca和Sr外,其他元素主要赋存于残留态中,只发生了很小程度的活化溶解.受元素亲合性和湖水物理化学状态的制约,出溶的Sr与Ca的赋存相态基本一致,而出溶的Pb、Be、Co、Cu、K、Mn、Fe等元素则与自生碳酸盐、有机质表现出一定的亲合性.元素在不同赋存相态中分布为地球化学环境代用指标的提取和解释提供了机理性的实验依据.     

兴凯湖沉积物磁化率和色度反映的28kaBP以来区域古气候环境演化

对兴凯湖长269 cm的沉积岩心的研究结果显示:沉积物的色度和磁化率特征可以较好地反映区域气候环境变化。沉积物明度分别与红度、磁化率、黏土和有机质含量之间及磁化率与黏土之间有很好的相关性;红度高值与明度低值对应暖湿气候环境,磁化率低值反映沉积物较粗的较低湖面,对应冷干气候。28480~26160 cal.aBP,湖区处于温湿气候时期;22880~18170 cal.aBP,岩心孢粉浓度很低,流域处于末次盛冰期疏桦林草原环境;18170~12650 cal.aBP处于Bφlling/Older Dryas/Allerφd暖期。岩心深度90~78 cm段,对应于新仙女木期;11500~4570 cal.aBP,进入全新世暖期,其中8000~5000 cal.aBP,本区处于全新世大暖期(气候适宜期);4570~1470 cal.aBP气候变为凉干;1470 cal.aBP以来,流域又变为暖湿气候环境,同时,人类活动逐渐增强造成水土流失加剧。     

青海湖湖底构造及沉积物分布的地球物理勘探研究

青海湖高密度地球物理勘探揭示了湖底沉积物的埋藏深度及其分布特征. 结果表明, 青海湖湖底沉积物存在三个重要界面: T₁是全湖均一的界面, 其上超覆沉积物全湖均有分布, 且大致等厚; T₅是一个新构造沉积旋回开始的界面, 其上沉积物的沉积环境相对稳定; T_g是青海湖湖盆的基底面. 湖盆内自北向南分布的五条断裂带控制了青海湖盆地的构造格架, 形成以海心山为主体的中央隆起带和南北两个拗陷盆地. 湖底沉积物的厚度各处有较大差异, 其中最厚沉积分布于南北两个拗陷盆地内, 就本次电火花系统所能达到的深度, 北部拗陷内沉积物厚度超过560 m, 南部拗陷内沉积物厚度超过700 m. 根据地震层序地层与湖岸钻孔揭示的岩性地层对比, 青海湖沉积物的岩性主要为泥质粉沙、黏土质粉沙、粉沙质黏土和含砾粉沙质黏土等.     

泸沽湖沉积物中磷累积的时空变化及其环境意义

湖泊沉积物中磷累积特征反映了流域人类活动影响下的磷入湖通量的变化,与湖泊生态环境密切相关。本研究分析了泸沽湖15根长17~27cm沉积短岩芯中磷的含量,评估了自然源与人为源磷的贡献,探讨了近140年来不同来源磷累积的时空变化特征及其与流域人类活动和湖泊生态环境的关系。结果表明,不同湖区沉积物中磷含量垂向变化趋势总体一致。以南部湖心区LGS岩芯为例,1960年前,沉积物中磷的含量与累积通量较低,为人类活动干扰较弱的准自然沉积;1960~2000年,自然源与人为源磷的含量和累积通量均逐渐增加,其中1960~1980年和1980~2000年人为源磷累积通量平均分别为4.9mg/(m²·a)和39.1mg/(m²·a)。2000年以来,沉积物中自然源磷的累积通量略有降低,但人为源磷的累积通量持续升高,平均为109mg/(m²·a)。空间上,南部湖区自然和人为源磷的累积通量总体上高于北部湖区,不同时期自然源磷的累积通量高值区均位于南部湖区东部,而沿岸居民点密集分布的南北湖区连接处和西北部湖区人为源磷的累积通量相对较高。不同来源磷累积通量的时空变化主要与农业和旅游业发展导致的土壤侵蚀和污染排放输入有关。沉积物中磷累积通量与硅藻、摇蚊等水生生物属种呈同步的历史变化趋势,指示了磷输入对湖泊生态环境变化的重要影响。

     

抚仙湖沉积物重金属时空变化与人为污染评价

分析了抚仙湖表层沉积物及沉积短岩芯中10种金属元素含量,结合沉积年代学,定量研究了Cr、Cu、Ni、Pb、Zn的污染特征及时空变化规律;参考沉积物质量基准与潜在生态风险指数法探讨了表层沉积物重金属的潜在生态风险.结果表明,表层沉积物中重金属含量具有一定的空间差异性,近岸地区重金属含量总体上高于湖心区;Pb、Zn含量自1980s中期以来逐渐增加,而Cr、Cu、Ni含量呈下降趋势.重金属富集系数与聚类分析结果表明,抚仙湖沉积物主要重金属污染元素为Pb、Zn,污染开始于1980s中期,并逐渐加重.表层沉积物中Pb、Zn富集系数分别为1.6~4.1和1.4~2.6,已达到弱—中等污染程度,北部湖区污染程度略高于南部湖区;除此之外,北部湖区近岸区域Cr污染程度也略高于其他湖区.除了大气沉降来源之外,抚仙湖沉积物重金属污染还可能与入湖河流输入有关.单因子生态风险指数表明,表层沉积物中Cr、Cu、Ni、Pb、Zn具有较低的潜在生态风险;而综合潜在生态风险指数表明,表层沉积物中重金属具有中等程度的潜在生态风险,这与根据沉积物质量基准所获得的评价结果一致.     

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.