升金湖湿地沉积物地球化学特征

沼泽湿地一般发育在负地貌部位,低地易形成化学元素的聚积,承受和接纳流域自然环境变化和人类活动的影响[1]。河流不断地侵蚀陆地表面并且携带沉积物而沉积到湿地中，在湿地生态系统中,沉积物逐渐被公认为最重要的污染物质的“汇”，沉积物可以看作是进入水体的化学元素的储存库和归宿地[2]。沼泽湿地发育过程中堆积的各类沉积物真实地记录下区域环境演变与沼泽湿地发育过程,这必然反映到沉积物化学元素的时空分布上，湿地沉积印证了整个流域过去环境的变化[3-4]。

升金湖自然保护区始建于1986年,1997年12月被国务院批准为国家级自然保护区。位于安徽省南部池州市境内,濒临长江,地处东经116°55′～117°

15′，北纬30°15′-30°30′，总面积33340hm 2，其中升

金湖13300hm 2，属亚热带季风气候,年平均气温

16.1℃，最热月7月平均气温28.2℃，最冷月1月平

均气温3.9℃，无霜期240d ，年平均降水量

1600mm 。升金湖以其生态环境的典型性、原始性以

及生物多洋性和稀有性于1992年被国家林业部和世界自然基金会(WWF )列为中国40个具有国际意

义的自然保护区之一，主要保护湿地生态系统和珍稀水禽[5-6]。在14C 测年基础上，本文对升金湖沼泽泥炭剖面沉积的磁化率和地球化学元素进行分析，试图揭示了该地区全新世以来环境演变过程。

1样品采集与实验方法

1.1样品采集

图1升金湖沉积地层剖面图

1.2样品分析

取一分样品，自然风干后在在南京大学现代分析中心进行元素含量分析，在电感耦合等离子发射光谱仪（ICP ）上测试，得出了各样品中20多种常量和微量元素的含量。样品试验步骤为：(1)称取

0.10g ，倒入干净的特富龙烧杯中，盖上杯盖。同时称取标准样品称样0.1g ；(2)称好的样品加入3ml HNO 3、1ml HCLO 4、静置过夜。第二天放在加热板上120℃加热，使有机质充分反应。待溶液不再浑浊且不显黑色，加入6ml 氢氟酸，待溶液变无色，打开盖子使烧杯内水份充分蒸发。标准样品加3ml HNO 3、

升金湖湿地沉积物地球化学特征

许信旺1，朱诚2，田晓四1

（1.池州学院资源环境与旅游系,安徽池州247000；2.南京大学国土资源与旅游系,江苏南京210093）

[摘要]以升金湖湖泊湿地为研究对象,对其典型剖面沉积物柱状样以5厘米级间距采样,在多元统计分析基础上,结合ICP 数据对其进行高分辨率元素地球化学特征解析,以获取现代沉积记录及其与流域环境变化的关系。结果表明,主成分分析提取的第一主成分有较高的代表性;聚类分析将元素按造岩、迁移累积型、强烈迁移型元素归为三类;大多数金属元素之间存在着显著相关性。

[关键词]元素地球化学;磁化率；高分辨沉积记录;湖泊湿地;升金湖[中图分类号]X132

［文献标识码］A

［文章编号］1674-1102（2010）03-0058-04

收稿日期：2010-05-12

基金项目：安徽省教育厅自然科学重大研究项目（ZD2009009-1）。

作者简介：许信旺（1962-），男，安徽枞阳人，池州学院资源环境与旅游系教授，中国地理学会会员，主要从事环境演变与碳循环研究

。

ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｚｈｏｕＣｏｌｌｅｇｅ

２０１０年６月第２４卷第３期

Ｊｕｎ．２０１０Ｖｏｌ．２４Ｎｏ．３

1mlHCLO 4、5mlHCL 加热处理，之后加7ml 氢氟酸，

之后蒸发处理；(3)烧杯内加入0.5ml HNO 3、0.5ml

HCL 、0.5ml H 2O 2，再加入3.5ml 蒸馏水，静置过夜，

待第二天加入蒸馏水定容到15ml ，转入干净试管以待上机测试。

质量磁化率实验在南京大学区域环境演变研究所环境磁学实验室完成。将自然风干的样品装入

10ml 无磁性的特制圆柱形测量盒，稍压实，称重，用捷克AGICO 公司生产的Kappabridge KLY-3磁化率仪测定样品的质量磁化率，其单位采用国际SI

制，单位为10-8m3/kg 。

1.3地层年代标尺建立

根据泥炭沉积的颜色、质地、组成，对升金湖泥炭沉积进行分层，并在深度110cm 、深度160cm 和深度185cm 处采集3个泥炭测年样本（如图1）。泥炭14C 测年在由中国科学院南京地理与湖泊研究所用液体闪烁计数法测定,实验室用中国糖碳作为标准,14C 半衰期用5730年,距今年龄以1950年为起点，用软件OxCal 3.0进行日历年校正。剖面测年数据与地层序列一致，表明测年数据可信。剖面其他年代用线性内插法获得。

表1

升金湖泥炭剖面14C 测年结果

2结果与分析

2.1磁化率

磁化率是反映物质磁化难易程度的指标，主导

第四纪沉积物磁性特征的主要是磁性矿物（Fe 3O 4、

γFe 2O 3），这类矿物在沉积物中的含量与物质来源、

沉积环境、气候变化及沉积动力条件密切相关。在常温条件下，铁磁性矿物的磁化率是非铁磁性矿物的100倍左右，因此，磁化率可反映了沉积物中磁性矿物的含量多少。在同一物源沉积区，由于环境因子，特别是气候和水文条件的变化，会导致沉积物中铁磁矿物含量的变化，所以，沉积物磁化率可作为气候变化和环境演变的代用指标，从磁化率曲线频谱特征可分析其周期变化与全球环境变化、环境变迁等相应关系[7]

。已被广泛应用于第四纪地质学、沉积学、气候学、土壤学、环境科学、湖泊科学和海洋科学等多种领域。磁化率曲线的变化受湖泊沉积动力的影响，间接地反映了气候干湿冷暖变化以

及湖水面和沉积物供给速率的变化。如果气候温暖湿润，降水量大，沉积物源区植被就发育。降水量的增大，使地表径流与地表侵蚀加强，但同期湖泊面积扩大，使较多的地表细粒物质进入湖心沉积。由于湖心水体变深，水体处于还原环境，沉积物以青和青灰色细粒的泥质沉积为主，故磁化率值一般偏低；如果气候干燥寒冷，降水量小，这时沉积物源区植被退化，湖泊面积缩小.降水量的减少，虽然使地表径流与地表侵蚀减弱，但突发性的强降水过程，使较多的地表粗粒物质进入湖心沉积。由于湖心水体变浅，水体处于氧化环境，沉积物以浅红和褐黄色较粗粒的沙质沉积为主，故磁化率值一般偏高[8-10]。升金湖湿地剖面质量磁化率测试结果如图3。泥炭样品磁化率值总体上较低,平均值仅为177.28,说明其磁性矿物的富集程度较低,这是因为泥炭含有大量腐殖质和有机质,稀释作用降低了磁性矿物的相对浓度。但剖面的磁化率变动较大,最大值787.85,最小值68.73,均值271.23，标准差153.44.19。

2.2元素含量分析

在温暖湿润气候条件下沉积物中岩矿物质化学风化作用强烈，有机质分解快；富含气体及有机物的酸性水溶液最容易侵蚀含铁矿物和其他金属矿物，大量Fe 、K 、Ba 、Al 、Li 等元素从岩矿中风化出来造成沉积物中元素的大量积累。相反，在干冷气候条件下，沉积物中岩矿物质风化作用减弱，这些元素含量一般较低。根据沉积物中这些元素含量及相关化学参数可以示踪化学风化作用的程度,进而了解自然环境尤其是气候条件。因此，元素地球化学已成为环境演变研究中重要替代性指标。

把实验得到共23种元素Al 、Ba 、Be 、Ca 、Co 、

Cr 、Cu 、Fe 、Ge 、K 、Li 、Mg 、Mn 、Na 、Ni 、P 、Pb 、Sc 、Sr 、Ti 、V 、Yb 、Zn 的含量数据利用因子分析法进行处

理（使用SPSS 12.0软件进行）。从旋转后的因子负荷矩阵中（表1）可以看出，主成分F1与Al 、Be 、Cr 、

K 、Li 、Mg 、V 、Zn 等具有强的正相关；主成分F2与Co 、Fe 、Mn 等具有较强的正相关性；主成分F3与Sr 具有强的正相关性。根据数据处理结果，从F1

因子中挑出相关系数大于0.90的K 、Li ，从F2因子中挑出相关系数大于0.9的Fe ，从F3因子中挑出相关系数大于0.9的Sr ，制成地球化学元素含量随深度（年代）变化曲线（图3），进行环境变化信息的提取。元素在表生环境中具有不同的地球化学行为，化学风化时一些碱及碱金属元素容易迁移淋失，Ca 、Na 、Mg 、K 、Sr 、Ba 等属于易迁移元素，一般的水热条件即可从风化壳中淋溶出来，而Fe 、Mn 、

原编号实验室编号测试材料

测试结果（aBP ）

校正年龄（cal a.BP ）

Shi-1A KF04038木片755±175690±175Shi-2KF04039木片1061±1091130±106Shi-3

KF04040

木片

4485±940

5050±940

许信旺，朱诚，田晓四：升金湖湿地沉积物地球化学特征

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