洱海近代气候变化的沉积物粒度与同位素记录

第10卷第3期自然科学进展20以)年3月洱海近代气候变化的沉积物粒度与同位素记录关陈敬安万国江唐德贵黄荣贵(中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室,贵阳5(X)2)摘要通过对洱海现代沉积物的精细采样和分析,成功地建立了近70a来洱海沉积物平均粒径和碳酸盐C,O同位素的时间变化序列,恢复了近70a来洱海区域气候与环境演化历史,揭示了洱海区域暖干冷湿相交替的气候演替类型.洱海区域气候冷暖变化存在2印和4以〕a准周期,干湿变化存在10,20和粼刃a准周期.14世纪和公元150一180年是洱海近70a来的两个主要冷期,其中公元150-180年间的冷期可能是现代小冰期在西南地区的反映.关键词湖泊沉积物平均粒径碳酸盐同位素气候变化洱海近半个世纪以来,地质学家利用各种地质档案(如极地冰芯、黄土和深海沉积等)开展了大量卓有成效的古气候重建工作〔`一“].但目前这些研究大多集中于东南季风区,而且多为大时间范围(百万年)、大时间尺度(千年、万年)的研究.当“温室效应”、土地荒漠化以及淡水资源短缺等一系列全球性环境问题日益严峻地摆在我们面前的时候,人们就开始更加关心那些与人类生活密切相关的晚近过去发生的各种短时间尺度(年际、十年、百年)的气候变化.为此,“过去全球变化/南北半球古气候计划”(PAGES/PANASH)已将获取最近2以Xja来连续、高分辨自然记录作为该项目的工作重点之一比8〕,作为流域地表物质运移的主要宿体,湖泊沉积物连续、敏感地记录了区域及全球环境变化,它可提供时间分辨率达年际至十年的高精度环境信息.毫无疑问,它将会在PAGES/PANASH计划中发挥重要作用.作为东亚季风与印度季风对比的重要纽带,西南季风区的古气候研究对丰富和完善亚洲古季风研究具有重要意义侧,但直到目前为止,我国对西南季风区的研究仍然十分薄弱.为加强对西南季风区气候变化特征的认识,同时充实我国对短时间尺度气候变化的研究,我们选择位于云贵高原的洱海开展湖泊现代沉积记录与气候变化研究,以期揭示洱海区域气候变化特征,重建洱海区域气候及环境演化历史.1研究方法191年用自行设计研制的湖泊沉积物一水界面采样装置I洲,在洱海深水湖区采得长度分别为90和82Cm的沉积物孔柱E9Hn208一3一4,E9Hn208一3一5.所采沉积物柱保持完好,悬浮层1性冷弄01一20收稿,l望到〕(娜,19收修改稿`国家自然科学基金资助项目(批准号:498外170,49773207,493330取〕自然科学进展第ro卷未受扰动,界面水清亮透明.沉积物柱按0.5一1.ocm间距在分样台上野外现场精细分截.EgH1208一3一4柱沉积物碳酸盐C,O同位素采用磷酸法测定.沉积物样品磨成粉末后在475℃的流动氮气下烘烧巧min,以除掉有机质,然后加10%的磷酸在真空管中恒温25℃反应6h,得到的c仇气体纯化后在MAT~252型质谱仪上测定其占’3c及占’“0值,结果采用DPB标准,测量误差小于0.1%。.E9Hn208一3一5柱样品的粒度分析,采用德国飞弛公司生产的扫描光电沉淀测定仪“分选系20”进行,粒度测量范量为0.5一50脚,重复测量误差小于3%.2结果与讨论2.1洱海沉积物粒度粒度分析结果表明:E9Hn208一3一5柱沉积物颗粒分布在。一印脚区间,其中,粘粒组分(<2脚)占4.0%~25.1%,细粉砂组分(2~20脚)占62.6%一84.1%,粗粉砂组分(20一印脚)占4.6%一29%,属粉砂一粘土质粉砂.沉积物放射性核素`37c,和210bPex法计年结果[“,`2马表明,洱海沉积物平均堆积速率约为0.以69·cm一2·a一’,由此经高分辨计算可得出各样品的沉积年代.E9Hn208一3一5柱沉积物平均粒径变化区间为8.5一巧.52脚,并显示出不同层次的高低波动,总体上呈现出“W”型的变化趋势(见图1).1。。.。!七心扮CQ.t二O。QO二11。1.1刊洲只一.OQ卜咋一nU一O户ǐ.óJǐ|é只拓、…O匀4n日理翼刃芬斗6L一12901490159016901790年代洱海E9H1208一3一5柱沉积物平均粒径变化曲线ó,呼:!`、一八曰l才户,、一9l户L洲|、||一一|一饰」已有研究指出,湖水物理能量是控制沉积物粒度分布的重要因素,细粒和粗粒沉积物分别代表了湖水物理能量降低和增强的阶段,也就是分别代表了湖泊水位增高和降低的时期〔`,,`41.事实上,这一规律只适用于封闭型湖泊和进行大时间尺度研究.洱海是一个半封闭的外流型湖泊,在过去几百年间可能并不存在水位的大幅度涨落.1963年当地政府为了控制洱海水位,在洱海出水口西洱河修建了水闸.1963年以前,洱海水位处于自然调节阶段.大理水文站提供的洱海1952一1963年的水文资料显示:尽管在此期间洱海的降雨量变化很大,但洱海水位基