云南洱海沉积物粒度组成及其环境意义辨识

笋19卷第2期999年6月矿物学报ACTAMINERALOGICASINICAVol.19,No.2Jun.1999云南洱海沉积物粒度组成及其环境意义辨识关陈敬安万国江(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550002)提要高原封闭、半封闭湖泊是气候和环境演化的敏感指示器,其沉积物记录具有连续性、敏感性和高分辨率的特点,在恢复和重塑各种短时间尺度的气候和环境演化序列上,具有其它自然历史记录无法替代的优势。本文对洱海沉积物粒度垂直剖面进行了精细剖析,发现沉积物颗粒表现出明显的“细一粗一细”准周期变化特征,揭示了洱海区域气候“湿一干一湿”的准周期波动。多种指标的综合分析显示:洱海沉积物粒度组成较其它地球化学指标能更灵敏地反映过去气候变化信息;洱海区域主要表现为暖干一冷湿相交替的气候组合类型,且整体上向暖干方向发展;洱海区域至少存在两种时间尺度的气候准周期波动,目前正处于暖干期末期一冷湿期初期,气温将有所下降,水位将有所回升。键词湖泊沉积粒度组成准周期波动暖干一冷湿洱海过去全球变化研究是全球变化研究的重要组成部分,其宗旨是提取过去气候与环境变化信息,以了解地球系统的过去状况,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。地球表面形成的各种地质档案如极地冰芯、黄土、深海沉积、湖泊沉积、泥炭、树轮等记载了地球环境变迁的丰富信息t`〕。研究这些地质档案,辨识其环境意义,可以恢复过去气候与环境演化历史,为建立全球环境变化模式提供重要参数。在这些档案中,湖泊沉积独具特色,它可提供时间范围达百万年、时间分辨率达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L`·2」。尤其是高原封闭、半封闭湖泊,一般具有汇水面积不大、入湖河流不长、湖水较深等特点,是气候和环境演化的敏感指标器,其沉积物记录具有连续性、敏感性和高分辨率的特点,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,具有其它自然历史记录无法替代的优势一`」。本文通过对洱海沉积物颗粒粒度垂直剖面的精细剖析,并与其它地球化学指标相对比,试图揭示沉积物粒度组成的环境意义,重建洱海区域气候及环境演化历史。1湖区自然地理概况洱海位于云南省大理市北郊,是滇西最大的断陷湖泊,湖面海拔1974m,属澜沧江水系。该湖水面面积约249.skm“,汇水面积约247OkmZ,湖水补给系数约10,平均水深10.sm,最大ISSN1000一47341998年8月收稿1998年10月改回第一作者简介陈敬安男1973年生博士环境地球化学专业.国家自然科学签金(批准号:49894170.49773207)资助项目267矿物学报1999年水深20.sm,库容约2.56XI护m3。湖区年均气温15C,年均降雨量106Omm,年均蒸发量1970mm。主要人湖河流为自北而南的弥直河,其汇水面积占洱海总汇水面积的54%,汇入洱海的水量占该湖总水补给量的50%以上。此外,西汇苍山十八溪,南纳波罗江,东接若干小溪。洱海出水口为西洱河,湖水经西洱河最终汇人澜沧江川。洱海汇水区域的基岩以沉积岩和变质岩为主,广泛发育着碳酸盐岩、片麻岩和硅质岩。表土类型虽然多样,但以红壤、水稻土及冲积土为主。2样品的采集和分析为了保证样品的代表性,1991年在远离河道人口及湖水出口处用湖泊沉积物一水界面采样装置8j[采得长82cm的沉积物孔柱EH9105。所采沉积物柱芯保持完好,悬浮层未受扰动,界面水清亮透明。沉积物柱在野外现场按1.0~1.scm间隔分截,装人70ml或10Oml离心管中。在环境地球化学国家重点实验室完成了全部样品的粒度测定,测量仪器为德国飞驰(Fritseh)公司生产的扫描光电沉淀测定仪“分选系20”(SeanningPhotoSedimentograph“AnalysetteZo”),粒度测量范围为0.5一500“m,重复测量误差小于3写。3结果与讨论3.1沉积物粒度分布特征粒度分析结果表明,洱海沉积物颗粒分布在O~60拌m粒度区间,其中,粘粒组分(<2拌m)占4.0%一25.1%,细粉砂组分(2一20拌m)占62.6%一84.1%,粗粉砂组分(20一60拌m)占4.6%一29%,按谢帕德(Shcphard,1954)图解法命名图,属于粉砂一粘土质粉砂。沉积物平均粒径变化于8.55~15.52拜nl粒度区间,并分别在3,13,22,35.5,47.5,61,77.sem出现峰值,在8,18,28,40,53.5,6c7m出现谷值(图1),呈现出明显的“细一粗一细”准周期变化特征。从沉积物平均粒径垂直剖面上可分辨出五个`’细一粗一细”准周期变化层段(图1),即:8~18,18~28,28一40,40一53.5,53.5一67en,,各层段的长度变化于10一13.senl