渭河流域全新世古洪水滞流沉积物地球化学特征

对渭河流域野外实地详细调查,在渭河中游发现了具有典型古洪水滞流沉积物(SWD)的全新世黄土-古土壤沉积剖面。根据地层学对比和OSL测年,确定渭河流域在3200-2800aB.P.发生了特大古洪水事件。对沉积物地球化学特征分析表明,SWD为典型的古洪水滞流沉积物,各化学元素和氧化物的变异系数大,元素数据分布较为分散;Fe2O3、Al2O3、Ba、Cr、Cu、V、Rb含量高于S0和L0,SiO2、Zr含量低于S0和L0;化学元素粒度效应表明,SWD粒径小、粘粒强,是在滞流环境的水动力条件下沉积而成;通过气候指标Rb/Sr和Ba/Sr分析,认为古洪水滞流沉积物(SWD)记录的3200-2800aB.P.的特大古洪水事件,是在全新世大暖期结束之际,因夏季风减弱、气候系统不稳定、降水变率较大所导致的。

长江宜都段全新世古洪水滞流沉积物研究

对长江中游地区进行详细的野外调查,在长江宜都段剖面发现3层古洪水滞流沉积物(SWD)。综合全新世地层关系对比、文化遗物和光释光(OSL)技术测年结果,确定这三期古洪水事件分别发生在950～850aB.P.,750～650aB.P.,550～350aB.P.。结合野外宏观特征和粒度成分以及地球化学元素的测定分析,结果表明:现代土壤、近代黄土和古土壤的沉积物性质是粘土质粉沙,而古洪水SWD是沙质粉沙。古洪水SWD的峰值集中,分选性好,中值粒径和平均粒径偏粗且沙级颗粒含量偏大。古洪水SWD的Fe2O3、MnO、Rb/Sr和残积指数明显偏低,这与其粘粒含量少有关;而Na2O、CaO、Sr含量和残积指数偏高,这与其很少受到风化成壤影响,且沙粒含量高有关。

黄河上游靖远金坪段全新世古洪水沉积物特征

通过对黄河上游靖远-景泰峡谷段进行系统地全新世古洪水沉积学和水文学考察,确定金坪村剖面含有一组14层古洪水滞流沉积层。同时在该河段多处发现2012年大洪水洪痕和滞流沉积物的尖灭点。对两种沉积物进行采样和分析测试,结果表明古洪水滞流沉积物粒度成分分类为粘土质粉沙和细沙质粉沙。其粒度分布集中,分选性良好,与现代大洪水滞流沉积物完全相同,明显不同于晚更新世马兰黄土和全新世中期古土壤。这些特征表面他们是黄河上游古洪水悬移质泥沙在高水位滞流环境下缓慢沉积的产物,记录了黄河上游靖远-景泰峡谷段一期14次特大古洪水事件。该剖面全新世古洪水滞流沉积物的磁化率很低、烧失量小、Ca CO3含量低,与现代洪水滞流沉积物对应指标相似。说明这组古洪水滞流沉积物在沉积之后很快被坡积石渣土覆盖保存,没有受到地表风化成壤作用的影响。并且经过OSL测年,本期特大古洪水事件发生在3 200—3 000 a B.P.,这些研究结果对于揭示黄河上游特大洪水沉积物性质和泥沙来源、开展黄河流域全新世古洪水水文学研究,揭示黄河上游洪水水文泥沙过程对于全球变化的响应规律具有重要的意义。

汉江旬阳至白河段万年尺度洪水流量恢复比较研究

对汉江上游旬阳至白河段基岩峡谷进行了详细的野外调查,在全新世黄土地层中发现了古洪水滞流沉积层。综合野外宏观特征和粒度分析,并与现代洪水滞流沉积物的对比,判定是典型的古洪水滞流沉积物。通过全新世地层关系对比和光释光(OSL)测年表明,古洪水事件发生年代距今为1800~1700 a(A.D.200-300)。汉江上游旬阳至白河段万年尺度流量恢复比较发现,由古洪水SWD厚度与含沙量关系法恢复的洪水水位和流量更为合理。这些成果为汉江上游水资源开发与重大水利工程的安全校核提供了重要的科学依据。

淮河上游卢庄段全新世古洪水水文恢复研究

通过沿淮河上游野外考察,在毛集河口卢庄找到了一典型全新世古洪水滞流沉积物剖面,进行了系统采样和沉积学粒度分析及水文学恢复的研究工作。粒度分析表明,古洪水滞流沉积物(SWD)与上下层黄土—古土壤区别明显,粒度参数Q型聚类层次分明,其粒级组分以砂质为主,而黄土古土壤粒度以粗粉砂为主,SWD其粒度分形维数明显偏低,各沉积单元粒级组分端元特征明显,通过粒度特征能够很好地鉴别古洪水滞流沉积物层。水文学研究结果表明,自8 500 a以来,在淮和上游至少发生了6次特大洪水,根据各层SWD的厚度和产状关系推求出了其最大可能的洪峰水位,高于水平位10.03～14.36 m之间,据滞流回水环境状态下淮河河道相应的洪峰水位,采用恒定均匀流比降—面积法求得各期洪峰流量介于7 062.18～16 040.94 m^3·s^(-1)之间。研究结果对古洪水滞流沉积物鉴别和古洪水洪峰水位的恢复提供新的思路和方法,同时有效地延长了淮河上游洪水数据序列,可为淮河上游卢庄段全新世时间尺度上洪水流量—频率关系的建立提供参考数据。这对于淮河上游水利水电工程洪水设计和洪水资源化开发管理具有重要的现实意义。

汉江上游黄坪村段古洪水滞流沉积物研究及意义

古洪水滞流沉积物是古洪水事件的直接产物,蕴含古洪水的重要信息。以汉江上游郧县黄坪村剖面为研究对象,对其粒度、磁化率、烧失量及碳酸钙等进行了分析。结果表明:古洪水滞流沉积物的粒度具有粉砂含量】砂级颗粒】黏粒含量的特征;磁化率值在78×10-8~81.2×10-8m3kg-1之间;烧失量值较低为23.9~27.7 g kg-1,碳酸钙为2.72%~3.20%。其宏观特征和上述参数与黄土和古土壤有明显的区别。沉积物的粒度组成特征及粒度参数、磁化率、烧失量、碳酸钙等对于鉴别古洪水滞流沉积层有重要的参考价值。

淮河上游全新世古洪水沉积学特征及古洪水事件气候背景

通过详细的野外调查,在淮河上游的毛集河口发现了夹有一套淮河古洪水滞流沉积物层的黄土-古土壤剖面。对剖面进行详细观察、分层和取样,并对样品做粒度和化学元素分析,通过OSL测年进行控制点断代,进一步对该流域洪水事件与全球厄尔尼诺现象进行对比。结果认为:自8500a以来,在淮干上游至少发生了6次特大洪水,与厄尔尼诺现象有明显的响应关系。通过对沉积物不同粒级的组分含量对比,认为SWD在粗粒级范围为优势组分,而黄土古土壤在细粒级范围为优势组分,据此可以有效地对古洪水沉积物层加以识别。地球化学分析表明,剖面不同沉积单元上化学元素呈现出鲜明差异,表现为在SWD中SiO_2和Th明显贫化,Fe_2O_3、CaO、MgO、P、V、Sr、Nb富集,Al_2O_3、Na_2O、K_2O、Cr、Zn、Rb在剖面各地层单元中没有表现出明显的区别,通过地球化学元素的富集或贫化特征亦可以很好地识别古洪水滞流沉积物层。通过对古洪水沉积物的识别得到了全新世以来淮河上游特大洪水信息,也一定程度上能够从沉积学角度佐证在该流域特大洪水的发生与全球厄尔尼诺现象密切相关。

宝鸡固川盆地全新世黄土-土壤剖面元素地球化学特征

通过考察，在渭河上游固川盆地发现了含有典型古洪水滞流沉积层的全新世黄土-古土壤剖面．根据地层学对比和光释光（OSL）测年，确定渭河上游流域在3200～3000aB．P．发生了特大古洪水事件．通过测定该剖面中的元素含量，获得了一系列的地球化学参数指标，结果显示：地层剖面中古洪水滞流沉积层与其下部的古土壤层和黄土层具有显著的差异，这说明古洪水沉积层与黄土层的物质来源不同；黄土是沙尘暴的直接沉积物，古洪水滞流沉积层则是地表土壤和风化层被流水搬运和沉积过程中发生了二次分选，且其未经过明显的风化成壤改造，因而它又与古土壤的理化性质有明显的区别．全新世气候变化规律的综合分析显示，在万年尺度内的特大洪水一般发生在气候突变转折时期．由于气候波动变化，降水变率增大，特大洪水事件的发生比较频繁．

淮河上游桐柏县卢庄SWD粒度端元分析

通过沿着淮河上游详细的野外调查,在桐柏县卢庄村附近淮河北岸发现了全新世黄土-古土壤剖面夹有古洪水滞流沉积层.对剖面进行详细观察和分层采样,在实验室内进行粒度分析.对所获得的分析数据,应用端元分析模型分离出4个端元,以识别沉积动力环境,鉴别特大洪水事件的沉积学记录.不同的地层单元具有不同的端元组合特征,各个端元皆能够很好地指示沉积动力环境和物源特征.其中端元1可能指示了沉积物在沉积后受到次生风化作用强度特征;端元2可能指示了生物成壤过程和农业耕作活动等对沉积物的后期影响;端元3可能代表了沉积过程中受到风成动力作用的特征;端元4比较明确地指示了特定物源条件下流水动力环境.将端元分析与野外沉积学宏观特征相结合,在此全新世地层剖面鉴别出6次特大古洪水事件.通过沉积物粒度端元分析,表明该模型在鉴别沉积动力环境和物源特征方面具有很好的作用,对于从河谷黄土古土壤剖面鉴别古洪水滞流沉积物具有很好的效果.