湖泊沉积物粒度多组分特征及其成因机制研究_殷志强

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
2 样品和方法
211 样品
本研究选择我国北方内陆湖泊 ) ) ) 安固里淖为
第一作者简介: 殷志强 男 26岁 硕士 第四纪地质学专业 E-m ai:l yzq iang@ m a il1 igcas1 ac1 cn * 国家自然科学基金面上项目 (批准号: 40472094和 40024202 ) 资助
图 3 粒度对数正态分布拟合图 F ig1 3 Logar ithm norm a l schoo l im ita tion o f gra in size
对于多个组分组成的对数正态分布函数, 其分
布函数应为:
n
F ( lgx ) = 6 Ci
1
e-
(
lgx- lgAi) 2R i 2
2
( 1)
i= 1
主题词 湖泊沉积物 粒度 多组分特征 成因机制
中图分类号
P343. 5
文献标识码 A
1 引言
粒度是沉积物一个比较成熟的古环境指标。因 其测定简单、快速、物理意义明确、对气候变化敏感等 特点近 年来被广 泛应用 于各种 沉积环 境研 究 中 [ 1~ 16] 。沉积物粒度研究发现, 当搬运介质和搬运 方式一定、并且介质动力大小稳定时, 它所搬运的沉 积物粒度总体是一个单因子控制的单组分分布 [ 17] 。 但自然界大多沉积物均受一种或几种不同的搬运方 式、动力类型控制, 因而产生了多组分、多模态粒度分 布特征, 在频率曲线上表现为多峰光滑曲线 [ 18] 。
212 粒度组分分离方法
样品粒度测试均 在中国科学院地 质与地球物 理研究所粒度分 析实验室 M astersiz2000 型激光粒 度仪测试完成的。通 过对各个不同地 区多个湖泊 沉积物大量样品的粒度分布特征对比和分析, 发现 湖泊沉积物粒度组分最多可有 6 个, 图 2是典型湖 泊样品的粒度频率分布 特征曲线。将 其粒度组分 从左至右依次标示为 ¹ , º , » , ¼, ½ 和 ¾; 分别命
均明显可见 3组: Ñ, Ò和 Ó ( 图 4和图 5)。其中 Ñ 组第 ¼组分百分含量明显高于 Ò和 Ó组, 随着离岸 距离的增加, 第 ¼组分含量逐渐减少, 第 º + » 组 分含量增加, 粒度 逐渐变细的总 体趋势非常明显。 DJC 样品受东侧三台河入湖河流的影响, 当河流水 动力强时, 有可能携带了比较粗的物质到过渡带或 湖心沉积, 而且该地 处于安固里淖度 假村旁边, 局 部的凹岸地形可能使一些细粒物质在湖岸边沉积。 总体上湖相沉积物 3组粒度特征差异显著, 因此对 其粒度分布的细节特征加以研究, 可以准确厘定湖 滨、过渡与湖心相的粒度分布特征。
百分含量增加, 第 º + » 组分百 分含量必然减少。
因其他组分百分含量均很低, 故对整个样品影响较 小, 因此第 º + » 组分与第 ¼组分百分含量关系能
够很好反映湖泊 粒度的特征变化。笔者在研 究了
大量湖泊沉积物粒度的基础上, 对湖泊粒度进行组
分分离后, 给出了湖泊的三相划分定义:
F = A /B
( 2)
其中: A = P2 + P3; B= P2 + P3 + P4; P2 为第 º 组分 百分含量, 依次类推。定义:
3 48
第四纪研究
20 08 年
图 5 度假村 ( D JC)湖滨 - 湖心剖面表层 样品粒度分布 变化趋势
F ig1 5 G ra in size d istr ibu tion trend o f D ujiacun( D JC) sam ples
动力强度的一个代用指标[ 30, 31]。上述研究主要从湖泊 粒度级别分类、百分含量组成、参数统计等角度来反映 沉积物源、沉积环境及沉积介质能量等信息, 实验手段 多采用半自动、自动化粒度分析仪。近年来研究人员 多采用高精度的激光粒度仪来获取数据, 但大多只是 利用了其中的部分粒度信息 (如中值粒径或粒级比值 等 ), 显然充分利用各个粒级测量数据的信息对于准确 区别不同沉积物的沉积环境类型具有更大意义。前人 的工作为湖泊粒度研究奠定了坚实的基础, 但湖相 (湖 滨、过渡和湖心相 ) 粒度分布有何特征以及其悬浮、跳 跃、滚动组分的粒级范围如何区分? 其粒度多组分的 成因机制又是什么? 笔者利用高分辨率激光粒度仪 MS2000, 采用图示与统计参数相结合的方法对湖相沉 积物粒度多组分特征及其成因机制开展研究工作, 为 区分不同湖相沉积环境提供参考依据。
2007 - 10- 20收稿, 2007- 12- 27收修改稿
3 46
第四纪研究
20 08 年
图 1 安固里淖湖泊遥感影像及样品采集点分布图 F ig11 R em ote sensing im age of the A ngu linao L ake and loca tion o f samp ling sites
( ¹ 中国科学院地质与地球物理研究所, 北京 100029; º 中国地质环境监测院, 北京 100081;
» 海南省海洋地质调查局, 海口 570206)
摘要 利用高分辨率 激光粒度仪 M S2000对安固里淖、三台河以及长 江等多个 地点湖泊和 河流沉 积物样 品细粒 部分的粒度多组分分布 特征进行了系统、深入研究。总结 了其粒 度分布 特征及 组分间 差异并 讨论了其 成因机 制。
主要研究对象, 其他还有黄旗海、达里湖、巴彦查干 湖、长江和黄河等地样品作为参考, 共 164个。安固 里淖湖泊样品由湖滨向湖心依次等间隔取水下表层 湖泥样, 共取样品 21个; 黄旗海样品取自湖滨, 共 6 个; 巴彦查干湖泊样品取自深度为 118m 的钻孔样, 样品 90个; 达里湖样品亦为钻孔样 [ 32] (本研究仅取 巴彦查干湖和达里湖钻孔的部分样品 ); 河流样品取 自三台河、长江、黄河等地的河漫滩及水下样品。安 固里淖是我国河北坝上最大的内陆封闭湖泊, 位于 41b18c~ 41b24cN, 114b20c~ 114b27cE[ 33 ]。野外考 察 与遥感影像 ( 图 1) 可知该湖西陡东缓, 湖水东浅西 深, 呈不对称锲形。样品采集点位置分布见图 1, 其 中刑地湾 ( XDW ) 样品采自湖水较深, 湖岸较陡的湖 泊西侧; 而度假村 ( DJC) 样品采自湖水较浅, 湖岸地 形较缓的南侧。样品点详细描述见表 1。
纬度
41b21c
41b19c 40b51c 41b19c 43b30c 41b65c 41b18c 41b21c 32b28c 34b50c 34b58c 32b07c
描述
安固里淖刑地湾湖滨 向湖心依次取样
安固里淖度假村湖边 向湖心依次取样 黄旗海湖滨样
张楷年村湖边表土样品 达里湖钻孔样
巴彦查干湖钻孔样 三台河河道、河口
表 1 采样点描述 T ab le 1 D escr iption of sam pling sites
编号 样品号 经度
1 XDW 114b20c
2 D JC 114b21c 3 HQH 113b12c 4 K N 114b21c 5 DL 116b56c 6 BY 115b21c 7 STH 114b24c 8 XDW L 114b21c 9 WH 116b14c 10 SM X 111b20c 11 M S 113b21c 12 N J 118b46c
第 28卷 第 2期 2008年 3月
第四纪研究 QUATERNARY SC IENCES
文章编号 1001- 7410( 2008) 02- 345- 09
V o .l 28, N o. 2 M arch, 2008
湖泊沉积物粒度多组分特征及其成因机制研究*
殷志强¹ º 秦小光¹ 吴金水» 宁 波¹
2PRi
公式 ( 1) 中 Ai 和 Ri 分别为样品各组分粒径的
平均值和标准差, C i 为各组分百分含量占全样品的
百分比。
3 湖相沉积物多组分粒度特征
安固里淖度假村样品 ( DJC )编号为 D JC-1~ 14, 该处东侧有三台河流入湖泊, 对该处湖泊沉积物粒 度有 一 定 的 影 响; 邢 地 湾 样 品 ( XDW ) 编 号 为 XDW-1~ 7。 DJC 和 XDW 样品粒度频 率分布曲线
征有明显差异, 同时又存在此消彼长的良好过渡关系。湖滨相以 ¼组分为优势组 分, 该 组分含量越 高, 指 示沉积物 越靠近湖滨; 过渡相 ¼组分含量随距湖心距离靠近而减小, 但 º 组分含量却 在逐渐增 加; 湖 心相以 º 组分 占主导 优势, 该组分含量越高, 指示沉积 物越靠近湖心。 4)湖相沉 积物受湖 滨拍岸浪 和湖心 波浪的 影响而 产生了 明显的 粒度分异规律。
从沉积物粒度组分分布特征看, 每一组分均属 于对数正态分布 类型。因对数 正态分布的参 数均
具有明确的物理意义, 因此能够合理地表现全样品 中每一组分的粒 度分布特征及其 成因意义。因此
2期
殷志强等: 湖泊沉积物粒度多组分特征及其成因机制研究
34 7
图 2 湖泊沉积物粒度曲线分布图 F ig12 G ra in size curve d istr ibution o f lake sedim en ts
图 4 邢地湾 ( XDW )湖滨 - 湖心剖面表层 样品粒度分布变化趋势
F ig1 4 G rain size distribution trend of X ingdiwan( XDW ) samp les
将湖泊沉积物 第 º + » 组分与 第 ¼组分 百分
含量作散点图, 可知有很好的线性关系 ( 图 6) , 相关 系数高达 0194。该图反映了湖相样品中第 ¼组分
图 6 湖相沉积物粒度 P2 + P3 与 P4 关系图 F ig16 R e la tionsh ip between P2 + P3 and P4 in lake sedim en ts
( 1) 若 F> 75%, 则定义为湖心相, 以第 º + » 组分为优势组分。
( 2) 若 F< 60%, 则定义为湖滨相, 以第 ¼组分 为优势组分。
笔者采用了正态分布函数对样品各组 分进行了数 学分离。用设定的分 布函数对实测数 据以各粒级 的粒径为自变量, 以该粒级的百分含量为分布函数 值, 以拟合误差最小为目标对湖相样品进行了粒度 频率曲线 拟合, 计算 了样品 各个 组分粒 径的 平均 值、标准差、百分含量等粒度参数, 从而将混合样品 的各组分完全分离出来 (图 3) 。
及附近湖滨样 刑地湾西湖滨样 武汉长江河沙样 三门峡河流及河漫滩样 郑州邙山黄河河漫滩样 南京长江河沙样
采样数 /个
7
14
6 3 8 90
13
3 7 5源自文库5 3
名为第 ¹ 组分 ( M ode) , 第 º 组分 ( M ode) , ,,, 第 ¾组分 ( M ode), 表示为 1M, 2M, ,,, 6M; 其中值 粒径范围分别为 < 1Lm, 2~ 10Lm, 10~ 70Lm, 70~ 150Lm, 250~ 700Lm 和 > 700Lm。其中, 前 4 个组 分属悬浮组分, ½ 为跳跃组分, ¾为滚动组分。
研究认为: 1) 湖泊沉积物粒度一般由多个组分叠加 构成, 表现为 多组分 粒度分 布特征, 其受 控于水 动力强 度和搬 运方式等因素。 2)粒度分布最多可有 6个组分 (中值 粒径范 围分别为 ¹ < 1Lm, º 2~ 10Lm, » 10~ 70Lm, ¼ 70~ 150Lm, ½ 150~ 700Lm, ¾ > 700Lm ), 其中前 4个组分属悬浮组分 ( » 组分是流域内风成作用强弱的判 别标志 ) , ½ 为跳跃组分, ¾为滚动组分, 整体 分选性差。 3)据粒度分布 特征可 分为湖 滨、过 渡和湖 心三相, 三相 间粒度 分布特
湖泊沉积记录与环境演变研究一直是过去全球变 化研究的重要领域之一 [ 19~ 27] 。湖泊沉积物粒度组成 及特点直接反映了沉积时的降水、水动力搬运强度以 及湖面水位高低变化等信息 [ 28] 。在长尺度、低分辨率 沉积中, 湖泊沉积物粒度反映了湖面的收缩和扩张, 湖 区气候的干湿变迁等信息, 在短时间尺度、高分辨率研 究中, 粗粒沉积物指示降雨量较大的湿润年份, 细粒沉 积物则指示降雨量相对较少的干旱年份[ 29]。湖泊沉 积物粒度随离岸的增加而逐渐减小并且可作为衡量水
相关文档
最新文档