渭河中游全新世黄土剖面光释光测年及记录的古洪水事件

通过对渭河流域进行广泛的考察,在中游咸阳附近一处阶地发现保存完好的全新世黄土-古土壤剖面里夹有古洪水滞流沉积层,对其进行了年代学和沉积学研究。对于采集的全新世地层样品,进行粒度、磁化率测量分析,证明所夹沉积物是典型的古洪水滞流沉积物,该层记录了古洪水事件发生的气候水文信息。应用红外后蓝光的SAR光释光测年技术,获得该剖面9个OSL年龄值,确定渭河在距今3.2～2.8ka之间为一个洪水多发时期,并建立了渭河古洪水事件的年代序列。这一结果揭示了古洪水的频发与全新世中期向晚期过渡的转折时期,气候由温湿向干旱化发展,大气系统失稳,气候变化剧烈,降水量异常变化,变率增大,是导致渭河流域特大古洪水多发的主要原因。

全新世古洪水事件光释光测年研究——以渭河下游临潼段为例

通过对渭河下游河谷进行深入的考察,在临潼段发现全新世黄土-古土壤层里夹有古洪水滞流沉积层。在剖面系统采样并进行磁化率和粒度成分分析,从沉积学角度证明该地层记录了全新世以来古洪水事件的信息。同时,在剖面采集OSL测年样品,应用单片再生剂量法(SAR)进行红外后蓝光(Post-IROSL)释光测量,获得了7个OSL绝对年龄值,建立了全新世剖面年代深度关系曲线,确定渭河在3200～3000aB.P.之间发生特大洪水事件。综合地层学对比以及剖面磁化率和粒度等气候替代性指标分析,揭示了全新世中期向晚期转折过渡时期,气候向干旱化转折,气候不稳定,频繁波动,降水变率大,是造成渭河流域特大洪水事件发生的主要原因。

渭河咸阳段全新世古洪水事件光释光测年研究

古洪水水文学研究是全球气候变化研究的前沿课题,确定古洪水事件的年代是古洪水研究的重要内容之一。对渭河流域进行深入的野外考察,在中游咸阳段阶地发现全新世黄土—古土壤层里夹有古洪水滞流沉积层,表明该地层记录了古洪水事件发生的信息。在该剖面采集光释光样品,分离提取40～63μm石英颗粒成分,应用单片再生剂量法(SAR)进行红外后蓝光(Post—IR OSL)释光测量,获得了9个OSL年龄值。结果表明由古洪水滞流沉积层记录的特大古洪水事件发生在3 200～2 800 a B.P.之间。结合沉积样品系列的磁化率和粒度成分等气候替代性指标分析,揭示了在全新世中期向晚期转折过渡时期,渭河流域处于气候向干旱化发展的转型期,气候变化剧烈,大气系统不稳定,降水变率增大等,是导致特大洪水多发的主要原因。这也是渭河流域气候水文系统对于全球性气候恶化响应的结果。

成都平原马街遗址古洪水事件遗存考古发现与研究

2014年5月,对四川成都郫县马街遗址古洪水事件做了调查,该遗址经度为103°55′39″E,纬度为30°53′37.1″N,遗址海拔为黄海高程499.758 m,遗址的2014CPMT1-T2探方中有古代生长在地下的树根1处、冲刷带来的独木舟1处、古树干9处。经光学方法鉴定,其中的古树根和古树木主要是秋枫树(Bischafia javanica)。这些木质沉积物平面倾向大都沿NW-NE-SW平面沉积,反映出这些沉积物被水流冲来的方向主要是郫县西北都江堰地区。测得T1-T2探方树干2、3、5和木椽9这4个AMS 14 C年代数据年龄为(2420±70)~(2566±78)a BP,由于都江堰是战国时期太守李冰于公元前256年率众修建,从马街遗址T1-T2探方出土的古洪水木质沉积物年代分析看,其应是公元前405年-公元前551年都江堰工程尚未开始前的周代(公元前1122年-公元前256年)由古岷江洪水从北向南冲刷到此沉积所致。整个剖面锆石形态鉴定分析结果表明,随着深度的不同,其形态组成有所差异,尤其在约2.6~2.4 ka BP时段的锆石微形态组合中,浑圆柱状比例较大,而四方双锥所占比例略小,表明这段时期可能经历了洪水事件,其大量浑圆状锆石是经过长距离搬运到此的沉积物证据。

汉江上游全新世特大古洪水事件光释光测年研究

古洪水事件对中国古代文明的演变进程产生过重大影响,古洪水水文学研究是全球变化研究的前沿课题。通过野外深入考察,在汉江上游河谷阶地上,发现典型的全新世剖面中赋存古洪水滞流沉积层,记录了古洪水事件的气候水文信息。选择三个剖面系统采样,应用SAR法的Post-IR OSL技术对样品进行测年研究,获得了14个OSL年龄数据。结合样品的粒度成分和磁化率等气候替代指标测定分析,获得了全新世洪水事件与气候变化关系的记录。证明在距今9.5~8.5 ka和3.2~2.8 ka前,汉江上游经历了2个特大洪水期。该流域黄土—古土壤剖面记录了全新世早期气温回升增湿的气候,由于大气波动失稳,出现了9~8 ka前的全球降温事件;中期土壤成壤强烈,记录了温暖湿润的气候;晚期形成的现代黄土和表土层,记录了相对干旱的气候。由此揭示了在全新世早期气候波动失稳和中期向晚期过渡的气候转折时期,气候变化剧烈,降水变率增大,是导致特大古洪水事件频发的主要原因,这也是该区域气候水文事件对全球气候变化响应规律的具体表现。

长沙新开铺剖面纹层沉积序列及其反映的古洪水事件

对湘江下游新开铺ESR年代为24.1～32.4kaBP河流沉积剖面140个纹层中264个样品进行了粒度组成分析,C-M图显示:样品主要落入 、 、 与 区,远离河流、浊流与远洋悬浮沉积区.粒度组成接近于洪水平流层沉积,沉积环境可能为边滩、心滩等河漫滩.基于河漫滩平流沉积发育特点与剖面沉积物粘土含量稳定,砂与粉砂的含量呈负相关及纹层内部粒度变化等特点,认为出现在各纹层内部(包括低部)而不是顶部的"砂"含量增加与C值(粒度组成达到1%含量的Φ值)变小事件,可以作为划分洪水期次的标准;在140个纹层中识别出了128次古洪水沉积事件和16次明显的坡面径流冲刷蚀余事件.

汉江上游尚家河段全新世古洪水事件光释光测年研究

汉江上游是南水北调中线工程重要的水源区。通过对汉江上游河谷的详细调查,在郧县尚家河段全新世黄土—古土壤剖面上部发现一层典型古洪水滞流沉积物,对其进行了年代学和沉积学的研究。对于系统采集的样品,进行粒度分析测定,证明其为典型的古洪水滞流沉积物(SWD),记录了古洪水事件发生的气候水文信息。采用古洪水水文学方法恢复推算出这次特大古洪水事件的洪峰流量为63 720 m3/s,其规模大于实测最大洪水。应用光释光测年(OSL)技术中的单片再生剂量法(SAR),测得样品的年龄在940±140~3 190±100 a之间,确定古洪水SWD是汉江上游发生在1 000~900 a B.P.期间的特大洪水事件的沉积物。这期古洪水事件的发生年代对应于我国北宋/辽时期的气候恶化阶段,由于东亚夏季风环流异常变化,降水变率大,气候处于不稳定期,出现旱涝灾害频繁发生的现象。研究结果对于深入揭示河流水文系统对于全球变化的响应规律提供了新的证据。

汉江上游沉积记录的北宋时期古洪水事件文献考证

基于对近年来汉江上游古洪水水文学研究成果的整理和分析,结合文献记载和气候背景分析,对汉江上游5个沉积剖面记录的北宋时期古洪水事件进行了文献考证.研究结果表明,北宋时期为洪水频发期;洪水灾害的影响范围、灾情的严重性以及洪痕沉积规律等表明,汉江上游5个沉积剖面记录的古洪水事件可能是北宋太平兴国七年(982年)六月的一次特大洪水事件.依据树轮、冰芯、石笋等气候代用性指标及历史文献记载,北宋太平兴国七年(982年)正处于北宋980年代气候突变时期,此次古洪水事件可能是对当时气候异常多变的瞬时响应.该研究结果可为汉江上游防洪减灾和水利工程建设提供科学依据.

淮河流域上游晚商—西周时期古洪水事件考证研究

基于对近年来淮河流域上游古洪水沉积学及水文学研究成果的整理与分析,结合文史资料记载,对淮河上游沉积剖面记录的晚商—西周时期古洪水事件进行了文献考证。研究结果表明:淮河流域沉积剖面中洪泛沉积物中记录的晚商—西周时期古洪水事件可能是周孝王七年冬(前886年)的一次水灾事件。

淮河流域上游南北朝时期古洪水事件考证研究

古洪水作为水文过程对极端气候事件的瞬时响应,含有丰富的历史水文数据资料信息,对于区域灾害史和古气候研究具有重大意义。文章在整理与分析淮河流域上游古洪水沉积记录等水文学资料的基础上,结合历史文献及史料记录,利用现代洪灾等级划分标准及历史洪灾等级划分先例,对淮河流域上游南北朝时期洪灾进行等级划分并考证。研究表明,淮河流域上游卢庄剖面滞留沉积物所记录的距今1320~1680年的古洪水灾害应属重灾等级,具体事件可能对应于南北朝孝文帝太和九年(485年)九月的一次特大洪水灾害。

黄河源玛曲段末次冰消期以来古洪水事件与冻融褶皱现象研究

通过对黄河源玛曲段开展广泛细致的野外考察,在黄河左岸第二级阶地前缘达尔琼东(DEQ-E)地点发现了两组漫滩相古洪水泛滥沉积层(OFD1和OFD2)。剖面厚448.5 cm,层次分明,未经人为扰动,沉积学特征显著。结合野外宏观特征与室内磁化率和粒度指标分析结果,确定这两组OFD(245.0~448.5 cm)为典型的黄河大洪水溢出河槽形成的泛滥沉积物,共记录了两期11次古洪水事件。基于光释光(OSL)测年数据,确定了这些古洪水事件的发生时段以及OFD1上部(270.0~330.5 cm)冻融褶皱现象的发育年代。这两期古洪水事件分别发生在14900±1010~12800±1130 a和11060±880~9820±390 a,在时间坐标上分别对应于末次冰消期中的B?lling-Aller?d暖期和早全新世气候逐渐转暖阶段。由于青藏高原冰川对气温变化响应敏感,在B?lling-Aller?d暖期和早全新世气候逐渐转暖的大背景下,此时黄河源区发育的大规模冰川积雪会加速消融,抑或叠加区域暴雨的影响,进而导致了该河段大洪水事件的频发。另外,根据沉积地层的先后顺序及其发育特征,确定OFD1上部冻融褶皱发育年代为12500~11500 a,在时间坐标上与末次冰消期中的新仙女木寒冷事件(YD)对应。由于此时青藏高原整体以急剧降温为特征,使得该研究河段的沉积地层受到显著的冻融作用,进而形成了典型的冻融褶皱/冻融泥流等冰缘地貌类型。该研究成果有助于深入理解黄河源流域水文系统和地貌发育过程对全球气候变化的响应规律。

汉江上游沉积记录的东汉时期古洪水事件考证研究

总结近年来在汉江上游古洪水研究成果的基础之上,采用文献资料分析和洪水模拟计算方法,对汉江上游6个沉积剖面纪录的东汉时期古洪水事件进行了年代考证和洪水模拟计算。结果表明,通过分析文献记载的汉江上游东汉时期洪水影响范围、强度和程度,以及结合洪痕沉积规律,在时间上考证认为这6个沉积剖面记录的东汉时期古洪水事件可能是东汉建安二年(197年)九月的一次特大洪水事件。选取合适的河槽横断面和糙率系数,采用HEC-RAS模型对距离较近的4个沉积面记录的东汉时期古洪水事件进行洪水模拟计算,模拟洪水位与各剖面依据古洪水SWD恢复的洪水位误差在-0.18%~0.25%,而且模拟的1983年洪水位与剖面及其附近发现的1983年洪痕水位误差小于0.25%,说明洪水模拟计算选取的河槽横断面和水文参数准确、可靠,从洪水模拟计算的角度也说明了汉江上游沉积记录的东汉时期古洪水事件可能为一次特大洪水事件。该研究结果不仅延长了汉江上游洪水序列,而且也为汉江上游水利工程建设、水资源管理和防洪减灾等提供重要的水文资料。

汉江上游晚冰期以来古洪水事件发生的气候背景分析

古洪水事件是地表水文系统对极端性气候突变的响应。通过收集和整理汉江上游古洪水水文学研究成果,发现汉江上游T1阶地前沿的黄土-古土壤沉积剖面中记录了晚冰期以来10期古洪水事件,分别发生在12600~12400、11500~11400、9000~8500、8500~8400、7500~7000、5500~5000、4200~4000、3200~2800、1900~1700和1000~900 a BP。与国内外气候变化研究的成果对比分析,表明汉江上游发生的这10期古洪水发生时期,正好对应末次冰期晚冰期以来全球气候突变或转折期,说明汉江上游古洪水事件是对气候突变的响应。此研究结果对深入了解我国半湿润地区河流水文系统与气候变化的相互作用具有重要意义。

汉江上游郧县尚家河段全新世古洪水水文学研究

通过对汉江上游实地调查,在郧县尚家河一级阶地前沿发现了含有4个古洪水滞流沉积层的典型全新世黄土-古土壤剖面,对采集的沉积物样品进行磁化率、粒度和烧失量等沉积特征分析,并与现代洪水沉积物特征比较,判定该剖面中的洪水沉积物为典型的古洪水滞流沉积物,记录了汉江上游全新世4期古洪水事件。通过地层对比和OSL测年,确定这4期古洪水事件分别发生在12600-12400aB.P.,11600-11400aB.P.,5500-5000aB.P.和1000-900aB.P.。在确定了古洪水洪峰水位和相关水文参数的基础上,采用比降法恢复了这4期古洪水最大洪峰流量在46 280～63 720m3/s之间,符合流域面积与洪水洪峰流量关系;同时采用相同的河流断面和水文参数,计算了剖面附近的2010年7月18日洪痕流量,与实测流量相比,误差为1.74%,说明古洪水水文参数选择与洪峰流量计算结果是合理的。

湖北弥陀寺汉江段北宋时期古洪水研究

对湖北汉江郧县弥陀寺河段的地貌进行了考察,在该河段一级阶地上发现了黄土-古土壤剖面。对剖面进行了样品采集和详细的分析。结果表明,剖面中记录了一期古洪水事件。通过OSL断代及地层对比,确定此期古洪水事件发生于北宋时期(公元900-1000年)。用两种方法确定了古洪水的水位高程,并对两种方法所得的结果进行了对比。这次古洪水事件的洪峰流量在58620~64270 m3/s之间。研究结果可供汉江上游的防洪工程建设参考。

便携式XRF在自贡青龙山恐龙赋存地层古气候环境研究中的应用

近年来,XRF岩心扫描是一种新兴研究方法和手段,具有快速、无损、高分辨率以及不需要样品的预处理等特点,能快速无损获得高分辨率的分析结果,选择具有代表意义及指示意义的元素含量和比值等参数,可进行沉积物物源分析、古洪水事件研究、区域降水量重建、海洋古生产力的估算、流域土壤侵蚀历史及风化状况研究、标志性气候事件的研究等各方面,从而帮助重建古环境或古气候,并取得了十分显著的成果。

长江三峡库区全新世环境考古研究进展

充分利用长江三峡工程文物抢救性发掘的宝贵机会,通过对重庆市忠县中坝遗址、丰都县玉溪遗址等典型遗址和神农架大九湖泥炭地层环境考古研究,摸索出了一套利用年代学、沉积学、重矿物组分鉴定、锆石形态统计、地球化学和环境磁学方法辨别考古遗址地层中古洪水沉积的方法;建立了该区地表孢粉-气候的转换函数,并将其用于对神农架大九湖泥炭地层的研究,弄清了该区全新世以来环境演变的背景,并将自然沉积地层环境演变记录与典型考古遗址地层古洪水事件作了对比分析。遗址时空分布研究表明:长江三峡库区旧石器时代至宋代677处遗址时空分布总趋势是从西往东、从高往低逐渐增加的,遗址多沿江河分布,且在河流交汇处呈聚集状态,这与人类多选择河流1～2级阶地为生、河流交汇处鱼类资源丰富有关。研究表明:中坝遗址能延续5000a的原因一方面与其盐业遗址的属性有关,另一方面与其长期具有良好生态环境有关。从该遗址T0202探方出土近20万件动物骨骼的分类统计证明了这一点。7.6kaBP以来,水位在吴淞高程147.024m以上的古洪水至少在玉溪遗址T0403探方中留下了16次沉积记录。神农架大九湖297cm厚的泥炭及其148个孢粉样品和10个AMS14C测年数据表明,该泥炭地层为本项目提供了理想的全新世自然环境演变背景,尤其8.2kaBP前后的降温事件很明显,6.7～4.2kaBP为中全新世最适宜期,4.2kaBP前后由暖湿转为凉干,3.5～0.9kaBP季风降水整体较弱,0.9kaBP前后转为较凉湿。根据对中坝和玉溪两处遗址地层的研究,在8.2～6.7kaBP期间出现有10个古洪水层;在6.7～4.2kaBP全新世最适宜期遗址地层中出现有8个古洪水层;在3.5～0.9kaBP降水减少的时期,中坝遗址中仅出现2个洪水层(即西周时期的37-1和战国早期的第21层);在0.9kaBP以来降水较多的时期,中坝遗址中存在3个洪水层(即宋代中期的11C-1层、清代的5-1层和1981年的2B-2层)。这表明,8.2～6.7kaBP的洪水在三峡地区次数是最多的,6.7～4.2kaBP的洪水数量次之。长江三峡库区的这一古洪水发生规律或许可以解释长江中游的江汉平原在7.8～5.1kaBP期间遗址数量偏少的原因。

“寒亭组”是山东唐宋时期两期洪水的产物——基于沭河沙带调查及光释光测年研究

对分布于临沂一带沂河与沭河沿岸沙带的展布形态与沉积层理进行研究,认为该沙带属于古洪水期滞留沉积物(SWD),并非以往认为的风沙成因(寒亭组)。为了获取滞留沉积物的形成年龄,采用光释光测年(OSL)方法,首次获得对应沉积物年龄为0.8ka,1.2ka,结合相关历史时段的洪水记录,综合分析后,认为该滞留沉积物记录了发生在唐宋时期的两次历史洪水。

四川广汉三星堆土台壕沟沉积特征研究

四川省文物考古研究院2020年对掩埋坑周边区域展开了考古勘探,发现在靠近三星堆土台的南侧,存在有建造在二级阶地之上的壕沟,其古水流自西北流向东南沟通马牧河河曲段,壕沟沉积物主要形成时代推测为三星堆文化的第3期—第4期。通过对壕沟剖面样品进行薄片鉴定、扫描电镜观测和粒度分析研究,发现该壕沟主体由近源搬运的河流相沉积物组成,仅在个别地层富集陶片等遗物,壕沟以自然沉积为主,未发现大规模的人为倾填活动。生土及不同阶段的壕沟沉积物中岩屑等成分没有显著差异,表明自晚更新世以来,发源于龙门山构造带的湔江及其支流马牧河没有发生过明显的改道作用。壕沟至少经历了3次“挖沟—充填”的过程:第1阶段沉积物主要为黏土及粉砂,水动力较弱,沉积环境比较稳定,古人活动频繁;第2阶段沉积物主要为中粗砂,水动力较强,此时可能洪水频发,可见沟岸被明显切割并有大面积分布的越岸砂质沉积;第3阶段沉积物水动力波动显著,后期逐渐稳定,古人重新回到壕沟区域。壕沟形态存在有多阶段人为修筑的痕迹,体现了古人对气候变化及自然作用的应对能力。

渭河中游全新世晚期古洪水沉积物特征

通过野外实地调查,在渭河中游咸阳市南寺村一级阶地的全新世黄土-古土壤剖面,发现了含有波状水平层理的古洪水滞流沉积层,对所采集的全新世地层样品进行了粒度、磁化率、烧失量、CaCO3和石英颗粒微结构表面特征分析,表明古洪水滞流沉积物(SWD)平均粒径小,磁化率值低,CaCO3含量高,石英颗粒表面"V"形坑和三角痕明显等特征,与风成黄土和古土壤差别显著,判定为典型的古洪水滞流沉积物。通过OSL(光释光)测年及地层学对比,确定古洪水SWD记录了渭河中游3 200～2 800 aBP发生的一组3次古洪水事件,正处于全新世大暖期向晚期转变的过渡时期,气候不稳定,降水变率大,引发了连续的特大洪水事件。此研究成果对于揭示区域水文变化对全球气候变化的响应规律具有重要科学意义。