浅谈湖泊沉积物粒度的环境含义
关键词:湖泊沉积物 ;粒度 ;气候 ;环境
论文摘要:气候特征是冰期和相对温暖的间冰期交替发生。 湖泊沉积物以其连续性好、敏感性强和高分辨率的特点,在恢复和重塑各种短时间尺度(千年、百年、十年)的气候和环境演化序列上,具有其它记录无法替代性。本文主要研究沉积物粒度的环境含义,古气候特征,尘暴,构造运动等环境信息很好的保存在湖泊沉积物粒度上。因此,本文通过对湖泊沉积物粒度的研究进而推断当时的环境特征。
由于湖泊沉积物是记录湖泊及其流域气候环境信息的有效载体,并具有连续性好、分辨率高、包含信息量丰富等特点,它记录了构造运动、气候变化、生态演化,尘暴等丰富的信息 ,这对地球环境的研究有非常重要的意义。本文试从湖泊沉积物粒度对当时的气候,尘暴和构造隆升进行分析.重建区域气候和历史环境,帮助认识地球上正在发生的各种变化.为未来的全球变化提供类比模式。
1湖泊沉积物粒度所反映的气候含义
近年研究表明,不同的湖泊沉积所反映的气候含义是不同的,区分封闭性湖泊和非封闭性的外流湖和洼地湖沉积。以下就是对这两种情况的研究。
1.1封闭性湖泊沉积物粒度所反映的气候意义
由于湖泊的相对封闭的地理表现形式,所以湖泊沉积在所有沉积中独具特色。它可提供时问范围达百万年、时间分辨率迭年至十年的高精度环境信息,因而在过去全球变化研究中具有重要地位。
对于封闭性的湖泊,陆源碎屑物是沉积物的主要物质来源,沉积物来源比较单一,因而湖水物理能量成为控制沉积物粒度分布的主要因素.按照理想的湖泊沉积作用模式,从湖岸至湖心,随着水深的逐步增大,湖水物理能量(水动力条件) 由强变弱,沉积物颗粒逐渐变细且平行于湖岸线呈环带状分布,即从湖岸至湖心大致出现砾-砂-粉砂粘土的沉积.因为在气候干旱期,湖泊的水位下降,湖面收缩,采样点离岸边的距离较近,水动力条件较强,可以带动粗颗粒物质到此处,而且此时的浅水强动力条件使细粒物质难以稳定沉降,因而在该位置沉积的颗粒较粗;反之,在气候湿润期,湖泊水位上升,湖面扩张,采样点离岸边的距离较远,粗颗粒物质难以到达,而且此时的深水弱动力条件有利于细颗粒物质沉降,因而在该位置沉积的颗粒较细,沉积物粒径减小。所以,沉积物粒径的大小反映气候的变化,沉积物粒径增大反映了采样点离湖岸的距离减小,湖泊水位下降,指示气候干旱,反之,沉积物粒径减小则反映采样点离湖岸的距离增大,湖泊水位上升,指示气候湿润。
1.2非封闭式的外流湖和洼地湖沉积物粒度所反映的气候含义
一般来讲,沉积物粒度的变化受水动力条件制约,而水动力条件往往受气候环境变化的影响。气候变化最直接的反映就是气温和降水。因而,气温和降水变化都会影响到入湖补给水动力大小以及湖面高低,进而影响沉积物粒度分布。
我国大部分湖泊是外流湖或洼地湖,与封闭型湖泊相比湖面波动较小,而且湖泊沉积物的粒度或许是由其他因素而非距离湖岸远近控制的。对外流湖和河间洼地湖,其水源补给主要为降水和洪水,降水又分为直接降水(即降水直接从空中降落到湖盆) 和地表径流。因此,洼地湖沉积物的物质来源主要有以洪水为介质动力的河流冲积物(或洪积物) 来源和以地表径流为介质动力的陆源碎屑物质来源。以洪水为主要物质来源的洼地湖沉积物应具有与冲积物(或洪积物) 相似的粒度分布,一般缺乏粗颗粒沉积,主要由悬移质构成,而以地表径流为主要物源的洼地湖沉积物,因地表径流注入湖区的同时短距离搬运大量粗颗粒物质进入湖泊堆积区,造成湖泊的多物源供应,由跃移质构成。
综上所述,控制地表径流发育程度的湖盆流域降水量的变化将成为控制洼地湖沉积物粒度的主要因素。在这种情况下,沉积物的粗颗粒指示流域降水量大的湿润时期;而细颗粒则反映了降水量较少的干旱时期。前期研究也表明 ,湖泊沉积物的粒度指示了流域降水量的变化。气候湿润时期,由于地表径流的增加,陆源粗碎屑物质进入湖盆,造成湖泊沉积物粒径变粗;气候干旱时期,地表径流贫乏,陆源粗颗粒物质难以搬运至湖泊,从而使沉积物粒径减小。
2 湖泊沉积物粒度所反映的尘暴变化
2.1 沉积物粒度所反映的单成因尘暴变化
随着20世纪尘暴事件频繁发生,而且有愈演愈烈的趋势,这引起许多学者的强烈重视。尘暴是在异常气候环境条件下干燥尘、砂被强风吹扬并通过上升气流达到高空的混乱现象。尘暴事件的发生具有突发性,且主要在降水量强烈波动的时段。
研究表明,湖泊沉积物粒度在揭示沙尘天气事件方面具有很大的潜力,并且粗颗粒含量及其中值粒径大小可以指示历史时期风力作用下的大气尘埃物质入湖状况,即可以指示沙尘天气发生的频率与强度。
2.2湖泊沉积物所反映的多成因尘暴双峰现象
沉积物的形成是多种生物,化学,风力,气候等多种作用力下形成的,单对某一方面分析往往是不够确切的。下面对尘暴的又一分析。