【作者】 董延钰
【关键词】 湖泊沉积物 有机碳同位素 古气候 鄱阳湖流域 环境演变
【导师姓名】黄俊华
【学位名称】硕士
【学位年度】2011
【授予单位】中国地质大学(武汉)
【分类号】 P942;|TF111.34
【录入时间】2017-05-14
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【摘要】随着人口增长和工业化发展，众多环境问题严重威胁着人类的生存，制约着社会、经济的可持续发展，引起人们对未来生存环境的广泛关注。因此，深入探索不同时间尺度的气候环境演变规律，解释环境变化的原因，识别环境的自然演变过程与人类活动的影响机制，准确评价环境变化的影响，预测下个世纪以及更远的将来的环境状况，已经成为当前的主要任务。本次研究将建立高精度的区域气候环境演化序列；揭示湖泊沉积物有机碳同位素特征与气候环境变化的响应关系；利用“将今论古”、和“以古示今”的原理，为预测地球环境的演化趋势提供间接依据。湖泊是陆地水圈的重要组成部分，是大气圈，生物圈和岩石圈相互作用的连接点。泊湖沉积与其他自然记录相比，具有连续性好、信息量丰富和地理覆盖面广等特点，在高分辨率的气候变化研究中具有独特的优势。湖泊沉积记录的环境演变研究，对推动中国过去全球变化研究具有十分积极的作用。湖泊沉积记录的环境气候演变研究是PAGES的重要研究领域之一，以湖泊沉积物为主要研究载体，提取其沉积物中有机碳同位素，结合其他物理、化学和生物指标，例如总有机碳、生物标志化合物等指标揭示鄱阳湖地区全新世中不同时期的气候、环境等的变化，为研究东南季风区长江中下游的晚第四纪的环境、气候变化特征提供依据。湖泊沉积物中的有机碳同位素（δ13Corg）在区域环境与气候方面的应用研究近年来发展迅速，保存在各类湖泊沉积岩芯中的δ13C信息，揭示了大气中CO2浓度变化、湖泊水位波动、湖区和流域生态与植被的变迁以及温度变化等重要的环境信息。本文对我国鄱阳湖余干县地区ZK010孔的沉积物有机碳同位素δ13C值、总有机碳TOC值、孢粉等数据研究，辅助于粒度等气候环境代用指标的研究，沉积剖面进行AMS-14C定年以确定年代序列，结合区域环境对比和历史文献资料记载，分析了有机碳同位素特征与气候环境的响应机制，重建了研究区域6500a.BP以来的气候与环境演变序列。主要结论如下： 1 鄱阳湖沉积物中有机质的主要来源为陆生高等植被。有机质δ13C值与温度有较好的相关性：暖期，δ13C值相对偏负；冷期，δ13C值相对偏正。2 通过AMS-14C测年，确定鄱阳湖ZK010沉积柱底部年龄约为6800a.BP顶部年龄约为283a.BP3 通过多指标分析对比研究，将研究区域6500a.BP以来的环境特征分为以下5个阶段：（1） 6676a.BP～5017a.BP该阶段气候以干旱为主，输入湖泊的有机质量很低，整体气候从冷干向暖湿过度。后期温度升高，降水充沛。其中记录的一次全球突发性事件，全球降温干旱事件也被称为第二新冰期（大约5300a.BP）对人类文明影响巨大。（2） 约5017～3773a.BP在5000～4300a.BP之间，气候温暖湿润，降雨量充沛，鄱阳湖扩张。该阶段记录了一次全球事件在4300a.BP左右突发全球性气候变冷变干，变化较为明显。 （3） 3773～2426a.BP气候整体较温暖湿润，在3255a.BP左右气候变的冷干；466cm~351cm，为开阔湖相沉积环境，气候暖湿，南部水域向南扩张，形成“鄱阳湖”前身。（4） 2426a.BP~1465a.BP该阶段可以根据曲线的变化情况划分为2个小的阶段，351cm～310cm（2426～2142a.BP），这一段时间内温度较高，气候暖干。310cm~212cm（2142～1465a.BP），气候整体温暖湿润，约在刘宋永初二年（421AD）前后曾经繁荣一时的鄡阳县因水侵而撤治，海昏县则在之后的425AD年沉入湖底。鄱阳湖有了较大程度的扩张。在216cm处，与西晋末年的降温对应，此时气候环境为冷干，鄱阳湖萎缩。（5） 1465a.BP~283a.BP此段δ13C值达到最负，隋代（AD 581～618）湖水扩张至今鄱阳县时，始称鄱阳湖。初唐气候环境温暖适宜，鄱阳湖达到鼎盛。100～41cm(691~283a.BP)，δ13C值是整个曲线中的较高值，此段时间内温度较低，气候环境以冷湿为主。元末明初，鄱阳湖已扩张为一水波浩瀚的大湖。TOC值为曲线中的最高值，说明有机质输入高，由此可以看出当时气候环境属于温凉湿润降水依然很充沛。从湖泊沉积物环境代用指标记录的鄱阳湖湖流域全新世6500a.BP以来的气候和环境变化信息可以看出，一方面鄱阳湖区域环境演变受到全球环境变化的影响，是区域环境变化对全球环境变化的响应；另一方面，由于鄱阳湖独特的地理位置，和区域自然地理背景，所处于的长江流域特征，都是该区域环境变化有了更多的复杂性，环境演变含有区域特征。...
【全文】随着人口增长和工业化发展，众多环境问题严重威胁着人类的生存，制约着社会、经济的可持续发展，引起人们对未来生存环境的广泛关注。因此，深入探索不同时间尺度的气候环境演变规律，解释环境变化的原因，识别环境的自然演变过程与人类活动的影响机制，准确评价环境变化的影响，预测下个世纪以及更远的将来的环境状况，已经成为当前的主要任务。本次研究将建立高精度的区域气候环境演化序列；揭示湖泊沉积物有机碳同位素特征与气候环境变化的响应关系；利用“将今论古”、和“以古示今”的原理，为预测地球环境的演化趋势提供间接依据。湖泊是陆地水圈的重要组成部分，是大气圈，生物圈和岩石圈相互作用的连接点。泊湖沉积与其他自然记录相比，具有连续性好、信息量丰富和地理覆盖面广等特点，在高分辨率的气候变化研究中具有独特的优势。湖泊沉积记录的环境演变研究，对推动中国过去全球变化研究具有十分积极的作用。湖泊沉积记录的环境气候演变研究是PAGES的重要研究领域之一，以湖泊沉积物为主要研究载体，提取其沉积物中有机碳同位素，结合其他物理、化学和生物指标，例如总有机碳、生物标志化合物等指标揭示鄱阳湖地区全新世中不同时期的气候、环境等的变化，为研究东南季风区长江中下游的晚第四纪的环境、气候变化特征提供依据。湖泊沉积物中的有机碳同位素（δ13Corg）在区域环境与气候方面的应用研究近年来发展迅速，保存在各类湖泊沉积岩芯中的δ13C信息，揭示了大气中CO2浓度变化、湖泊水位波动、湖区和流域生态与植被的变迁以及温度变化等重要的环境信息。本文对我国鄱阳湖余干县地区ZK010孔的沉积物有机碳同位素δ13C值、总有机碳TOC值、孢粉等数据研究，辅助于粒度等气候环境代用指标的研究，沉积剖面进行AMS-14C定年以确定年代序列，结合区域环境对比和历史文献资料记载，分析了有机碳同位素特征与气候环境的响应机制，重建了研究区域6500a.BP以来的气候与环境演变序列。主要结论如下： 1 鄱阳湖沉积物中有机质的主要来源为陆生高等植被。有机质δ13C值与温度有较好的相关性：暖期，δ13C值相对偏负；冷期，δ13C值相对偏正。2 通过AMS-14C测年，确定鄱阳湖ZK010沉积柱底部年龄约为6800a.BP顶部年龄约为283a.BP3 通过多指标分析对比研究，将研究区域6500a.BP以来的环境特征分为以下5个阶段：（1） 6676a.BP～5017a.BP该阶段气候以干旱为主，输入湖泊的有机质量很低，整体气候从冷干向暖湿过度。后期温度升高，降水充沛。其中记录的一次全球突发性事件，全球降温干旱事件也被称为第二新冰期（大约5300a.BP）对人类文明影响巨大。（2） 约5017～3773a.BP在5000～4300a.BP之间，气候温暖湿润，降雨量充沛，鄱阳湖扩张。该阶段记录了一次全球事件在4300a.BP左右突发全球性气候变冷变干，变化较为明显。 （3） 3773～2426a.BP气候整体较温暖湿润，在3255a.BP左右气候变的冷干；466cm~351cm，为开阔湖相沉积环境，气候暖湿，南部水域向南扩张，形成“鄱阳湖”前身。（4） 2426a.BP~1465a.BP该阶段可以根据曲线的变化情况划分为2个小的阶段，351cm～310cm（2426～2142a.BP），这一段时间内温度较高，气候暖干。310cm~212cm（2142～1465a.BP），气候整体温暖湿润，约在刘宋永初二年（421AD）前后曾经繁荣一时的鄡阳县因水侵而撤治，海昏县则在之后的425AD年沉入湖底。鄱阳湖有了较大程度的扩张。在216cm处，与西晋末年的降温对应，此时气候环境为冷干，鄱阳湖萎缩。（5） 1465a.BP~283a.BP此段δ13C值达到最负，隋代（AD 581～618）湖水扩张至今鄱阳县时，始称鄱阳湖。初唐气候环境温暖适宜，鄱阳湖达到鼎盛。100～41cm(691~283a.BP)，δ13C值是整个曲线中的较高值，此段时间内温度较低，气候环境以冷湿为主。元末明初，鄱阳湖已扩张为一水波浩瀚的大湖。TOC值为曲线中的最高值，说明有机质输入高，由此可以看出当时气候环境属于温凉湿润降水依然很充沛。从湖泊沉积物环境代用指标记录的鄱阳湖湖流域全新世6500a.BP以来的气候和环境变化信息可以看出，一方面鄱阳湖区域环境演变受到全球环境变化的影响，是区域环境变化对全球环境变化的响应；另一方面，由于鄱阳湖独特的地理位置，和区域自然地理背景，所处于的长江流域特征，都是该区域环境变化有了更多的复杂性，环境演变含有区域特征。