长江中下游湖泊沉积速率的测定及环境意义——以洪湖、巢湖、太湖为例

对长江中下游洪湖、巢湖和太湖沉积物采用^210Pb和^137Cs相结合的方法测定沉积速率。洪湖钻孔中^210Pb、随深度的增加没有呈现指数衰减分布，因此获得的平均沉积速率并不可靠；而根据^137Cs蓄积峰计算得出洪湖钻孔在1963-1986年沉积速率最大，这可能是因为当时大规模开垦导致湖区周围水土流失，大量的侵蚀物质被带入湖中，从而导致沉积速率上升。对巢湖钻孔用^210Pb法和^137Cs得到的沉积速率具有可比性，研究发现20世纪70年代以来随着深度的减少，巢湖钻孔中沉积通量在增加，说明巢湖流域内水土流失逐步加重，可能与土地开发、植被破坏等人为活动有关。对太湖钻孔利用^137Cs 1963年对应的蓄积峰进行校正，采用^210Pb计年的CRS模式获得不同时段的沉积速率发现在80年代末尾沉积物堆积通量最高，达到0．6g·cm^-2·a^-1。两种计年方法的结合有助于认识沉积速率的变化情况。

洪湖历史时期人类活动的湖泊沉积环境响应

以洪湖北部和南部两个短柱钻孔(HN和HS)研究湖泊沉积,采用137Cs定年,沉积速率为0.155cm/a。沉积物的总有机碳、总氮、磷以及元素和磁化率等指标分析表明:1840年前洪湖地区人类活动较弱,在湖泊沉积物中基本没有早期的人类活动信号的记录;1840年以后由于人口大量增加,人类活动增强,湖泊的营养水平有所增加,尤其是1950年以来沉积物中营养元素急剧增加;近50年来的湖泊营养程度的加重主要与流域内大量营养物质进入湖泊,以及大面积的围垦造成湖泊面积减小、自我调节能力降低有关。洪湖两孔的对比研究表明,不同区域之间存在着差异,可能与洪湖湖流作用及人类活动的影响差异有关。

青藏高原中部2.8Ma以来的化学风化与环境演化的湖泊沉积记录

对采自青藏高原中部错鄂湖泊钻孔近 2 0 0m以上深处、形成于 2 .8Ma以来的沉积岩岩芯中Sr ,Rb ,Zr含量变化及Rb/Sr ,Zr/Rb比进行了研究 ,并结合其岩性、粒度、粘土矿物组成 ,分析了该地区 2 .8Ma来化学风化的相对强度和古环境演化过程。研究表明 ,2 .8Ma来青藏高原中部的环境经历了 3个演化阶段 :在深约 197～ 170m(2 .8～ 2 .5Ma)岩性段 ,低Sr含量 ,高Rb/Sr和Zr/Rb比揭示的是较弱的化学风化过程 ,反映了与当时强烈的高原隆升运动有关 ;在约 170～ 38.5m(约 2 .5～ 0 .8Ma)段 ,高Sr含量 ,低Rb/Sr和Zr/Rb比记录的是该流域较强的化学风化阶段 ,与高原在稳定期中部总体处于温湿或凉湿的环境下的结论吻合 ;在 38.5～ 0m(约 0 .8～ 0Ma)段 ,总体Sr含量处于相对低值 ,Rb/Sr比相对较高 ,化学风化相对较弱 ,表明高原中部处于较寒冷的环境之中 ,高原整体已隆升到 4 0 0

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.

长江中下游不同类型湖泊沉积物营养盐蓄积变化过程及其原因分析

在长江中下游的洪湖、太湖、巢湖采集了沉积柱样,测定了总有机碳、总氮、磷,并采用210Pb和137Cs定年。洪湖1950年以来沉积物中营养元素急剧增加,巢湖在20世纪70年代以来营养元素开始增加,而在太湖中则为80年代。结果表明草型湖中有机质增加比藻型湖迅速,洪湖湖泊沉积物有机质迅速增加与围垦活动开始时间一致。沉积物中总磷的变化不如总有机碳、总氮的变化规律性明显。洪湖两钻孔总磷背景值为0.7～0.8g/kg,太湖钻孔其总磷本底为0.6g/kg,梅梁湾大量钻孔表明总磷本底在0.5g/kg;巢湖的则更低。对比湖泊类型来看,目前为藻型湖的沉积本底磷偏低,而目前为草型湖的沉积本底磷偏高,这可能与不同生态类型湖泊营养元素的生物地球化学循环与积累的方式有关。

早全新世降温事件的湖泊沉积证据

我国华北干旱—半干旱区封闭湖泊流域化学风化历史记录了全新世以来次级的气候环境波动过程。高精度的沉积物地球化学、物理及生物参数变化表明 ,在全新世早 -中期过渡阶段存在一次强降温气候事件 ,具体表现为流域化学风化减弱 (高Rb/Sr比 )、湖泊产生力减弱 (低有机碳 )以及湖泊水位下降。虽然该事件的寒冷程度比YoungerDryas弱 ,但是其与来自湖沼 (包括北极、非洲、北美、西欧、青藏高原、祁连山等 )、海洋 (如北大西洋、地中海、加勒比海等 )、欧 -美大陆生物组合、极地冰芯等在内的环境记录的冷事件发生时间基本一致 ,集中发生于 8.0～ 8.5kaB .P .

岱海湖泊沉积岩芯高分辨率磁性测量——U型槽与常规方法之比较

对岱海西南部湖滨地区（40°32．127′N，112°37．802′E）钻取的一根长79．16m的高取芯率（98．8％）沉积岩芯（DH06A）进行了高分辨率的湖泊沉积物磁学性质测量。对U型槽法和常规散样方法得到的磁化率和非磁滞剩余磁化强度测量结果进行了系统的比较。U型槽法得到的低场体积磁化率（κlf）变化范围为1．09×10^-5-283．00×10^-5SI，常规散样法得到的κlf变化范围是2．23×10^-5～319．37×10^-5SI；U型槽法得到的非磁滞剩余磁化强度（ARM）的变化范围为0～33．33×10^-3A／m，常规散样法得到的ARM值变化范围是0～1070×10^-3A／m。尽管两种方法获得的κlf和ARM在数值上存在差别，其随深度的变化却显示出相同的趋势，Spearman相关系数分别达0．873和0．834，表明两种方法具有很好的相关性和可比性。对高分辨率的湖泊长岩芯磁学研究而言，U型槽法较常规散样法具有可靠、高效、便捷的特点，是一种具有广泛应用前景的磁性测量方法。磁化率对比研究表明，用常规散样法获得的质量频率磁化率（χfd）能够更为敏感地揭示次一级的高频波动特征，而百分比频率磁化率（χfd％）主要集中在1％～5％范围内，其变化趋势与其他磁化率参数变化趋势有明显差异，其原因尚需进一步研究。

近8ka来云南洱海湖泊沉积记录的气候变化与夏季印度季风强弱变化的关系

根据洱海湖泊沉积物有机碳稳定同位素、元素、磁化率记录,近8 ka来西南季风区洱海古气候演化可以分为9个阶段,气候变化以暖干-冷湿交替为主,暖干气候阶段西太平洋副热带高压控制西南地区的频率增加,夏季印度季风路径偏向西亚、中亚和青藏高原西部,包括洱海在内在云南高原气候暖干明显;冷湿气候阶段,副热带高压偏弱向东撤退,印度季风路径移向中国西南地区,降水增加,造成气候冷湿.湖泊沉积物记录的洱海流域人类耕作农业历史最早出现在5 ka BP左右.

湖泊沉积物Rb/Sr比值的古气候含义

由于 Rb、Sr 在表生过程中地球化学性质的明显差异,不同的封闭湖盆接纳的各种气候条件下形成的连续沉积物具有明显不同含量的 Rb、Sr,沉积物 Rb/Sr 比值的变化序列可以反映流域经历的化学风化及气候演变历程。利用湖泊沉积物记录的 Rb/Sr 比值反演流域古环境变迁比利用海洋沉积物、黄土-古土壤更直接,减少了不确定性,优势明显。

太湖THS孔现代沉积物^(137)Cs和^(210)Pb的分布及计年

太湖THS沉积物柱状岩心中存在3个明显的137Cs蓄积峰,高含水率和有机质含量是前苏联切尔诺贝利核电站核泄漏对应的137Cs蓄积峰向表层迁移的一个可能的原因。利用137Cs核素1963年和1975年对应的蓄积峰计算出沉积速率为0.34 cm/a。利用137Cs核素1963年对应的蓄积峰进行校正,采用210Pb计年的CRS模式获得不同时段的沉积速率,发现在80年代末沉积物堆积通量最高,达到0.6 g/(cm2.a)。两种计年方法的结合有助于认识沉积速率的变化情况。

长江下游巢湖9870cal.aB.P.以来孢粉记录的环境演变

根据对巢湖490cm湖泊沉积物柱样7个AMS14C年龄的测定以及98个孢粉样品的分析，植物种类分属于86个（科）属，可以划分为6个孢粉组合带：孢粉带I（9870～6040cal．aB．P．）代表了末次冰期之后全新世温暖气候到来之前气候转暖的早全新世过渡时期，气候呈现温和略干的特点，其中亚带Ⅰ-1（9870—7700cal．aB．P．），Ⅰ-2（7700—6250cal．aB．P．）和Ⅰ-3（6250～6040cal．aB．P．）分别对应温暖湿润-温暖较湿-温和干燥的气候波动；孢粉带Ⅱ（6040～4860cal．aB．P．）代表中全新世温暖湿润期，水热配置条件最佳；孢粉带m（4860～2170cal．aB．P．）体现中全新世后期温和干燥的气候，约2170cal．aB．P．干旱程度达到最高；孢粉带Ⅳ（2170—1040cal．aB．P．）反映巢湖流域由干燥向湿润气候的转型，气候总体上温和湿润；孢粉带V（1040～200cal．aB．P．）反映了晚全新世巢湖流域温凉稍湿的气候；孢粉带Ⅵ（200cal．aB．P．至今）则体现巢湖流域处在相对温暖湿润的时期。植被类型演替大体为：以壳斗科的落叶、常绿属种为主的落叶阔叶、常绿阔叶混交林-以落叶栎类、栗属、青冈属和栲／石栎属为主的落叶阔叶、常绿阔叶混交林-以落叶栎类占绝对优势的落叶阔叶、常绿阔叶混交林-以禾本科为主的草地-以禾本科、蒿属和蓼属等为主的草丛。

太湖梅梁湾沉积物中重金属的赋存相态及其对污染历史的示踪

本文以梅梁湾沉积物中的重金属元素为研究对象,利用五步连续提取的方法将梅梁湾沉积物中的重金属元素分水溶态、可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物结合态和残留态六种相态．应用^(210)Pb、^(137)Cs定年法相结合,通过对百年沉积物的连续提取及元素富集系数的分析,得到重金属元素在不同相态中的含量随时间的变化．与历史时期人类活动相比较,重建了自19世纪末期到2000年的人类活动影响流域环境的历史,证实了重金属元素含量变化主要受人类活动的强度和方式制约．具明显影响的人类活动分三个时段,其中最为严重的时段是自1977年至今．与无锡历年工业产值变化的对比分析表明,各相态中重金属含量的相似变化记录了梅梁湾受湖湾沿岸居民的经济生产活动影响,污染程度日益加剧,且工业废污水中重金属主要以铁锰氧化物结合态进入太湖生态系统中．

全新世以来江苏固城湖沉积模式初探

在江苏固城湖湖心采集了连续岩芯,进行了137Cs,210Pb,14C和光释光分析以研究全新世以来固城湖湖泊沉积年代序列,同时进行了粒度、有机质、总氮以及元素的分析,以辅助研究固城湖的沉积模式。137Cs和210Pb的分析表明,固城湖百年来的沉积是持续的,近20年平均沉积速率约在0.066cm/a。从0.5m深度到1.78m深度的AMS14C的树轮校正年龄在8000～6500BC之间,而光释光数据表明同等深度其绝对年龄在7～8ka之间。AMS14C的校正年龄与光释光年龄结果有较好的一致性。从多环境代用指标的剖面来看,在钻孔30cm深度出现了大的转折。结合现代沉积物平均沉积速率及对比历史文献得出上部30cm岩芯代表了约450年以来的沉积,这与公元1556年下坝的建成使得固城湖彻底与太湖隔绝时间相符。因此,固城湖地区可能的沉积模式是固城湖彻底与太湖隔绝后才出现持续沉积,在此之前一段时间内沉积物由于侵蚀或者人类活动如围垦导致缺失,而在约6～8ka之间沉积速率比较高。

龙感湖沉积物中人类活动导致的营养盐累积通量估算

通过LL-4孔沉积环境指标研究表明，近100年来龙感湖地区人类活动加强，导致营养元素磷、碳、氮以及铁在沉积物中的浓度均呈增长趋势，特别是1950年以来，随着大量人口的迁入，围湖造田、破坏湖滨湿地等造成水土流失加剧，沉积物质量累积速率加快，同时营养元素累积量急剧增加。根据营养元素与参比元素Al，Fe和Ti之间的关系，以及不同营养元素之间的相互关系，人类活动引起的累积量得以从自然背景上区分出来，结合沉积物质量累积速率计算，人类活动引起的磷、有机碳和氮的累积通量分别在151．0～889．4mg／m^2a，4．3—149．0g／m^2a和0．5～18．6g／m^2a间变化。碎屑物质的累积稀释了沉积物中营养盐的富集浓度，龙感湖草型湖泊的特点，使湖泊沉积环境易于呈氧化环境，生物和地球化学作用，也削弱了人类活动累积营养盐的变化幅度，使沉积中营养盐呈平稳上升的趋势。

16ka以来青海湖沉积物有机碳同位素的变化特征及其影响因素

结合有机碳、氮和粒度资料,对16ka以来青海湖沉积物有机δ(13)C的波动特征及其影响因素进行了研究。结果表明:近16ka以来青海湖沉积物有机δ(13)C的变化经历了7个阶段,不同的古气候环境因素对不同阶段有机δ(13)C的影响程度不同。14.3ka以前、4～2.1ka期间,青海湖沉积物δ(13)C主要受控于大气CO_2浓度的变化;14.3～10.4ka期间,大量冰融水入湖造成的湖水硬度的减小是有机δ(13)C相对偏正的原因,而其间两次明显的偏负同博令(Bolling)和阿勒罗得(Allerod)暖期输入湖泊的C_3植物有关;10.4～4ka和2.1～0ka期间,温度和降水引起的C_4和C_3植物生长的相对多少成为有机δ(13)C变化的主要影响因素。另外,2.1～0ka期间各项指标的剧烈频繁波动可能同近代人类活动有关。

晚新生代以来青藏高原中部环境演化过程的地球化学证据

青藏高原中部发育一系列独立的内流断陷湖盆,其中位于南亚季风区边缘的错鄂湖盆发育了巨厚的湖泊沉积,是研究高原内部地质环境变迁与构造-气候旋回的理想场所。本文对青藏高原中部错鄂孔197m沉积岩心Sr、Rb、Zr含量及其比值以及沉积物有机质δ^(13)、TOC含量进行了分析,同时结合岩性、粒度、粘土矿物组成,初步建立了青藏高原中部2.8Ma来岩石化学风化的相对强度和古环境演化过程。研究表明,2.8Ma来青藏高原中部经历了三次剧烈的环境演化过程:在约197～170m(2.8～2.5Ma)之间,低Sr含量,高Rb/Sr和Zr/Rb值记录了较弱的化学风化过程,δ^(13)C、TOC含量反映气候前期暖干,后期偏凉湿,揭示冷湿气候的云杉林突然增加,沉积岩性明显变粗,反映了一次强烈的构造隆升运动;在约170～38.5m(约2.5～0.8Ma)之间,高Sr含量,低Rb/Sr和Zr/Rb值记录流域经历较强的化学风化过程,δ^(13)C、TOC含量反映高原中部总体处于温湿或凉湿的环境下,沉积岩性较细,高原总体处于相对剥蚀夷平阶段;在38.5～0m(约0.8～0Ma)段,Sr含量处于相对低值,Rb/Sr值相对较高,化学风化相对较弱,δ^(13)C、TOC含量表明高原中部处于较寒冷的环境之中,沉积岩性的再次明显变粗表明高原中部又经历了一次强烈的构造运动,并使高原中部整体隆升到4000m以上,奠定了现?

巢湖湖泊沉积记录的早-中全新世环境演化研究

采用AMS14C对岩芯的年代的精确测定与校正,以及孢粉、粒度等环境代用指标的分析和研究,提取早中全新世环境演变信息,重建了研究区9870～2170aBP(cal)期间的环境演变序列:(1)9870～6040aBP(cal)时期,气候在晚更新世干冷向温和干燥发展.在8910aBP(cal)左右,以及6060～6030aBP(cal)时期气候变干冷,湖面有缩小的波动变化现象;(2)6040～4860aBP(cal)时期,气候温和湿润但有波动较大的时段.在5840～5500aBP(cal),本区达到最盛的暖湿期,之后进入5375～4930aBP(cal)的Elm Decline事件期;(3)4860～2170aBP(cal)气候温度、湿度皆下降,是一个温和略干期.3760aBP(cal)出现一次干旱,2170aBP(cal)是巢湖全新世历史上干旱程度较高的一次,巢湖湖盆的局部地区可能出露水面以上.

岱海的“中世纪暖期”

内蒙古岱海沉积物近 2 2 0 0a来Rb/Sr比值、CaCO3和有机碳含量的变化展现了包括中世纪暖期 (MWP)及小冰期 (LIA)等典型气候事件在内的环境演化过程 ,总体表现为暖期的沉积物Rb/Sr比值低、冷期的则高 ;CaCO3和有机碳含量则相反 .这里 ,以单一流域化学风化记录表明我国北方存在明显的中世纪暖期 ,发生时间约 90 0 - 12 0 0aB P ,主要环境特征表现为流域化学风化的显著增强 (低Rb/Sr比值 )、生物生产力逐步提高 (高有机碳 )、湖泊水位大幅度抬升的湖泊沉积记录 ,其间经历的化学风化是近两千年内最强的 ,并且其发生时间与全球其他地区基本一致 .

近代湖泊沉积物球状碳颗粒(SCP)定年

通过事件性沉积的发现和判断确定沉积物年代,是对传统的放射性核素定年的补充和检验.根据湖泊沉积物中球状碳颗粒(SCP)的分布,确定近代湖泊沉积物年代序列是事件性沉积定年的方法之一.SCP是高温燃烧化石燃料的产物,能扩散到距源区数百公里的范围内,并随降水或干沉降被保存于沉积物中.由于是高温形成,且其主要成分为单质碳,球状碳颗粒在沉积物中非常稳定,不易迁移.通过简单处理,SCP很容易被提取、鉴定和统计.尽管中国对化石燃料利用较早,但真正的高温燃烧是伴随着发电工业的出现而开始的.目前中国75%左右的煤炭消耗是用于发电,SCP产出量与发电量成正比,反映到湖泊沉积物中为SCP的浓度变化随区域发电量的增长而增长,因此湖泊沉积物中SCP的浓度变化就具备了时标意义.龙感湖所在的安徽省有火电发电记录始于1952年,其后的发展过程与龙感湖沉积物中SCP的浓度变化的过程相对照,提供了该地区SCP时标,以此为据,本文确定了龙感湖LH孔和LL-4孔湖泊沉积物的SCP年代序列.这一年代序列对^(137)Cs和^(210)Pb测年结果进行了检验.