《岱海湖泊沉积物频率磁化率对历史时期环境变化的反映》由会员分享，可在线阅读，更多相关《岱海湖泊沉积物频率磁化率对历史时期环境变化的反映（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、3 国 家 自 然 科 学 基 金 (49672132) 和 中 国 科 学 院 湖 沼 专 项 联 合 资 助 。收 稿 日 期 : 1997208218, 收 到 修 改 稿 日 期 : 1998206225岱 海 湖 泊 沉 积 物 频 率 磁 化 率 对历 史 时 期 环 境 变 化 的 反 映 3张 振 克 吴 瑞 金 王 苏 民(中 国 科 学 院 南 京 地 理 与 湖 泊 研 究 所 湖 泊 沉 积 与 环 境 开 放 研 究 实 验 室 南 京 210008)摘 要 在 探 讨 封 闭 湖 泊 沉 积 物 频 率 磁 化 率 的 环 境 意 义 的 基 础 上 , 根 据 岱
2、 海 DH 32孔 湖 泊 沉 积物 磁 化 率 的 测 量 结 果 , 结 合 粒 度 、 孢 粉 、 历 史 资 料 和 硅 藻 分 析 结 果 , 对 岱 海 历 史 时 期 的 环 境 变化 进 行 了 探 讨 。 研 究 认 为 : 历 史 时 期 内 陆 封 闭 湖 泊 沉 积 物 频 率 磁 化 率 高 值 段 指 示 气 候 偏 湿 阶 段 ;低 值 段 指 示 气 候 干 旱 阶 段 ; DH 32孔 湖 泊 沉 积 物 频 率 磁 化 率 反 映 的 近 300 年 来 岱 海 气 候 变 化 可 划分 七 个 阶 段 , 并 与 粒 度 、 孢 粉 、 硅 藻 和 历 史
3、 资 料 的 分 析 结 果 基 本 一 致 。 湖 泊 沉 积 物 频 率 磁 化 率是 恢 复 历 史 时 期 环 境 变 化 的 重 要 环 境 指 标 之 一 。关 键 词 岱 海 湖 泊 沉 积 物 频 率 磁 化 率 环 境 变 化分 类 中 图 法 K928143岱 海 位 于 内 蒙 古 高 原 的 南 缘 , 是 典 型 的 内 陆 封 闭 湖 泊 。 湖 泊 面 积 134 km 2, 属 微 咸 水 湖泊 1 。 磁 性 测 量 是 湖 泊 沉 积 环 境 研 究 的 新 技 术 , 国 内 学 者 对 滇 池 、 太 湖 、 呼 伦 湖 等 湖 泊 沉 积物 的 磁 性
4、 特 征 及 其 反 映 的 区 域 古 气 候 古 环 境 变 迁 进 行 了 较 深 入 的 研 究 2 4 , 磁 性 测 量 具 有快 速 简 便 、 经 济 易 行 、 对 样 品 无 破 坏 等 特 点 , 目 前 已 成 为 环 境 演 变 研 究 的 重 要 测 试 手 段 之一 5, 7 9 。 本 文 在 湖 泊 沉 积 物 磁 化 率 测 量 的 基 础 上 , 结 合 孢 粉 、 粒 度 和 硅 藻 分 析 资 料 , 并 历史 气 候 记 载 进 行 比 较 , 对 湖 泊 沉 积 物 频 率 磁 化 率 反 映 的 岱 海 历 史 时 期 环 境 变 化 进 行 探
5、 讨 。1 原 理 : 封 闭 湖 泊 沉 积 物 频 率 磁 化 率 的 环 境 意 义频 率 磁 化 率 Vf d (frequency dependen t su scep tib ility) 亦 称 磁 化 率 频 率 系 数 , 可 用 公 式表 示 为 Vf d = (Vlf - Vhf ) V lf 100%频 率 磁 化 率 是 通 过 分 别 对 沉 积 物 样 品 进 行 高 频 (Vhf ) 和 低 频 (V lf ) 磁 化 率 测 量 后 计 算得 出 。 已 有 的 研 究 表 明 频 率 磁 化 率 曲 线 可 以 反 映 很 多 古 气 候 变 化 的 细 节
6、 , 频 率 磁 化 率 的 变化 比 磁 化 率 复 杂 , 沉 积 物 中 的 细 粘 滞 性 磁 颗 粒 (01015 Lm 01025 Lm ) 只 对 低 频 磁 化 率 有贡 献 , 这 是 造 成 低 频 磁 化 率 与 高 频 磁 化 率 之 差 的 原 因 5, 7 。 O ldfield 认 为 细 粘 滞 性 颗 粒 是 风化 层 、 土 壤 、 或 受 较 高 温 度 影 响 的 沉 积 物 的 磁 化 率 的 主 要 贡 献 者 , 由 于 沉 积 物 样 品 频 率 磁化 率 的 变 化 可 以 确 定 细 粘 滞 性 颗 粒 的 相 对 含 量 波 动 , 间 接
7、 地 指 示 沉 积 动 力 的 变 化 , 故 利 用沉 积 物 频 率 磁 化 率 既 可 提 供 沉 积 物 磁 性 资 料 又 可 得 到 环 境 变 化 的 信 息 7 。第 17 卷 第 3 期1998 年 9 月地 理 研 究GEO GRA PH ICAL R ESEA RCHV o l. 17, N o. 3Sep t. , 1998 内 陆 封 闭 湖 泊 的 沉 积 物 是 研 究 区 域 历 史 气 候 变 迁 的 理 想 材 料 6 。 由 于 历 史 时 期 封 闭 湖泊 沉 积 后 环 境 的 相 对 稳 定 性 , 湖 泊 沉 积 物 次 生 变 化 不 大 ;
8、物 源 稳 定 的 沉 积 物 磁 化 率 的 变 化与 沉 积 物 的 粒 度 组 成 及 其 磁 性 矿 物 含 量 相 关 8 。 沉 积 物 粒 度 组 成 与 沉 积 动 力 的 变 化 有 直 接的 联 系 , 即 频 率 磁 化 率 的 变 化 受 湖 泊 沉 积 动 力 的 影 响 , 间 接 地 反 映 气 候 的 干 湿 变 化 。 气 候偏 湿 阶 段 , 地 表 指 标 覆 盖 较 好 , 降 水 量 增 大 使 地 表 径 流 与 地 表 侵 蚀 加 强 , 但 同 期 湖 泊 面 积扩 大 , 更 多 的 地 表 细 粒 物 质 进 入 湖 心 沉 积 , 由 于
9、细 铁 磁 性 颗 粒 的 增 加 幅 度 较 大 , 故 频 率 磁化 率 呈 高 值 段 ; 气 候 偏 干 阶 段 , 地 表 径 流 减 弱 , 湖 泊 面 积 缩 小 , 但 突 发 性 的 强 降 水 过 程 使较 多 的 地 表 粗 颗 粒 物 质 进 入 湖 心 沉 积 , 故 频 率 磁 化 率 值 降 低 。 在 较 短 时 段 的 历 史 时 期 , 气温 的 变 化 远 不 如 降 水 的 变 化 大 , 且 不 足 以 改 变 地 表 物 源 风 化 过 程 和 物 质 组 成 , 因 此 可 以 不考 虑 温 度 变 化 对 湖 泊 沉 积 物 频 率 磁 化 率
10、的 影 响 。图 1 岱 海 湖 盆 地 貌 与 采 样 位 置F ig11 L andfo rm s and samp ling po sitionin D aihai L ake2 采 样 与 分 析 结 果岱 海 DH 32孔 岩 芯 采 自 岱 海 中 部 水 深 15 m的 深 水 区 (图 1) , 长 60 cm , 以 2 cm 间 隔 采 样 ,样 品 在 室 内 进 行 分 析 。 为 建 立 湖 泊 沉 积 的 时 间标 尺 , 对 岱 海 湖 泊 沉 积 物 进 行 了 210Pb 分 析 , 得出 岱 海 现 代 沉 积 速 率 为 210 mm a 211 mm a
11、6 。 考 虑 沉 积 物 的 压 实 作 用 , 按 210 mm a 的沉 积 速 率 计 算 , 岱 海 DH 32孔 60 cm 的 岩 芯 为 近300 年 来 的 沉 积 。 频 率 磁 化 率 测 量 使 用 英 国Bartington 公 司 生 产 的 M S2 型 磁 化 率 测 量 仪 ,样 品 在 40 烘 箱 中 烘 干 、 磨 碎 (以 不 损 伤 自 然颗 粒 为 度 ) 后 , 装 入 特 制 的 样 品 盒 中 , 经 天 平 上称 重 后 , 在 M S2 磁 化 率 仪 上 测 量 。211 D H32孔 磁 化 率 与 频 率 磁 化 率 特 征岱 海
12、DH 32孔 岩 芯 的 频 率 磁 化 率 变 化 明 显 (图 1) , 频 率 磁 化 率 平 均 值 6128% , 最 低2178% , 最 高 值 7178%。 DH 32孔 底 部 56 cm 60 cm 和 上 部 16 cm 18 cm 两 处 为 频 率 磁 化率 低 值 段 , 在 40 cm 50 cm 处 频 率 磁 化 率 也 较 低 ; 4 cm 14 cm、 20cm 38 cm 及 52 cm处 频 率 磁 化 率 为 高 值 段 。岱 海 沉 积 物 磁 化 率 较 高 , 平 均 值 为 9711 10- 8m 3 kg, 底 部 高 达 11613 10
13、- 8m 3 kg。 岱海 周 围 地 区 有 较 大 面 积 的 第 三 系 基 性 玄 武 岩 、 侏 罗 系 2白 垩 系 碎 屑 岩 分 布 , 低 山 丘 陵 的 顶 部又 有 厚 层 黄 土 覆 盖 , 沉 积 物 物 源 母 质 中 铁 磁 性 矿 物 含 量 较 高 , 是 造 成 沉 积 物 磁 化 率 偏 高 的重 要 原 因 5 。 据 矿 物 分 析 结 果 , 在 DH 32孔 附 近 的 DH 30孔 岩 芯 表 层 沉 积 物 中 , 磁 铁 矿 占 重 矿物 总 量 的 19150% 6 。212 频 率 磁 化 率 反 映 的 气 候 干 湿 变 化根 据 D
14、H 32孔 湖 泊 沉 积 物 频 率 磁 化 率 变 化 , 结 合 粒 度 、 孢 粉 、 硅 藻 与 沉 积 速 率 确 定 的 年代 序 列 , 并 参 照 岱 海 附 近 地 区 气 候 变 化 历 史 资 料 , 可 以 得 出 岱 海 DH 32孔 湖 泊 沉 积 物 频 率 磁化 率 与 气 候 干 湿 变 化 的 关 系 : 频 率 磁 化 率 的 高 值 段 与 气 候 偏 湿 阶 段 一 致 ; 气 候 偏 干 阶 段 则892 地 理 研 究 17 卷与 频 率 磁 化 率 的 低 值 段 一 致 ; 而 硅 藻 反 映 的 冷 暖 变 化 与 频 率 磁 化 率 的
15、关 系 没 有 规 律 性 ; 而18 世 纪 的 气 候 特 征 与 沉 积 物 孢 粉 记 录 矛 盾 (表 1) , 其 形 成 原 因 将 在 后 面 分 析 。A C 指 藜 蒿 花 粉 含 量 比 DBF 指 落 叶 阔 叶 花 粉 含 量 (包 括 栎 、 榆 、 胡 桃 、 柳 、 桦 )图 2 岱 海 DH 32孔 湖 泊 沉 积 物 环 境 指 标 变 化F ig12 Changes of environm ental p roxies of lake sedim ent in D aihai DH 32 Co re表 1 岱 海 D H32孔 部 分 样 品 频 率 磁
16、化 率 与 其 它 环 境 指 标 的 比 较Tab11 Compar ision of frequency dependen t susceptibility and other env ironmen tal index ofsome samples in D H32 Core in Da iha iLake深 度(cm ) 年 代频 率 磁 化 率(% )孢 粉记 录 A C 值 粒 度(相 对 M S)硅 藻 组 合 11 冷 温历 史 记 载 的 气 候 变 化 10 旱 期 涝 期2 1966 低 干 112 粗 1966 以 来 1960s 以 来10 1936 高 湿 217 细 1946 1966 1930s 1950s20 1886 高 湿 212 细 1876 1946 1880s 1900s30 18
