【作者】 马双飞
【导师姓名】彭红霞
【学位名称】硕士
【学位年度】2009
【授予单位】中国地质大学(武汉)
【分类号】 P942;|TF111.34;|P597;|O781;|O176
【录入时间】2017-05-14
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【摘要】湖泊沉积物灵敏地记录了湖泊和其流域内历史时期环境演变的信息，因此湖泊沉积物的 研究对评价、预测区域环境质量，了解湖泊演化、环境变迁等具有重要的意义，而精确确定 湖泊沉积物的沉积年代是重建其历史环境演变的关键。目前，利用湖泊沉积物中天然和人为 产生的放射性核素210Pb，137Cs确定近代沉积物的年代得到了广泛的应用。 近几十年来人们对210Pb在自然界中的行为有了较深入的了解，其应用领域不断得到拓 展。然而，由于210Pb方法本身的局限、采集和实验过程、数据处理及结果表达不同等因素 造成了各家测算结果不一致甚至相互矛盾，这就限制了210Pb的推广和应用，甚至使人们对 210Pb应用于湖泊的计年结果产生怀疑。因此有必要对典型事例作深入研究。 本文选取位于江西省境内的鄱阳湖为研究对象：鄱阳湖是我国第一大淡水湖，是一个吞 吐型、季节性的浅淡水湖。但随着该区人口的不断增加和经济的高速增长，导致人地关系日 趋紧张，环境问题日益突出，已严重制约着该流域的社会、经济可持续发展；由于历代盲目 围垦，造成湖区面积缩小；继1998年出现水位超历史的特大洪水后，1999年鄱阳湖又出现 了水位仅次于1998年的特大洪水，1998、1999年特大洪水，是近100年来鄱阳湖的两次特 大洪水。 鉴于自然灾害的频繁发生以及对长江分洪能力的降低，本文以137Cs和210Pb放射性同位 素为手段，分析了鄱阳湖1个取样点近期沉积物中137Cs和210Pb的含量垂直分布，根据137Cs 的沉降特征和210Pb的衰减规律，对沉积物做了年代定位，计算出平均年沉积速率，绘制出 沉积物深度剖面年代标尺图，使其能真实地记录和反映其在过去一个多世纪的沉积变化和环 境演变信息，并分析了两种方法测定结果差异产生的原因，随后与前人在鄱阳湖所做的钻孔 进行比较，得出了鄱阳湖不同地貌的沉积规律及其影响因素，并与长江中下游其他湖泊进行 了比较研究，探讨鄱阳湖沉积速率空间分布的规律性，沉积速率变化与人类活动、扰动的关 系，为综合开发利用与治理鄱阳湖提供基础资料。通过对鄱阳湖柱芯垂直剖面中210Pbex的 分布研究，得出以下结论： 1)在过去一百多年里鄱阳湖沉积速率经历了一个由慢到快再变慢的过程，由0.04 cm/a 到1.08 cm/a再到0.15cm/a。上世纪30年代到60年代，沉积速率最大，平均沉积速率为 1.08cm/a，这可能是因为当时大规模开垦导致湖区周围水土流失，大量的侵蚀物质被带入湖 中，从而导致沉积速率上升；60年代之后物质转移趋于稳定，进入湖中的侵蚀物质数量趋 于稳定，沉积速率也趋于稳定且由于人类的治理而逐渐变小，这就证明了沉积物的年代序列 是可信的。 2)通过对本文137Cs比活度异常的分析可知：强烈的人类活动可能导致放射性核素在柱 芯垂直剖面上分布的变化。同时通过鄱阳湖与固城湖、洪湖比较，我们可以看出长江中下游 湖泊的高沉积速率出现在上世纪30至80年代之间，且推测可能是因为大规模围垦导致湖区 周围水土流失严重，大量的侵蚀物质被带入湖中，从而导致沉积速率上升。 3)现代鄱阳湖具有南升北降的相对运动，同时鄱阳湖的各支流是自南向北注入鄱阳湖的， 由于流水和波浪的冲刷，侵蚀作用相对于沉积作用表现更为明显，这使得南部的沉积速率比 北部小，鄱阳湖沉降区沉积速率较大。由于该区第四纪时期北部沉积幅度大于南部，同时由 于流域来沙主要淤积在水网区的弯曲段凸岸，得出鄱阳湖西南部的沉积速率小于东北部的。 再者，通过与其它两个湖的比较，可以推测210Pb用于鄱阳湖的沉积速率及其年代的计算是 有效的。但由于长江中下游湖泊都是浅水湖泊，鄱阳湖又是一个吞吐型、季节性的浅淡水湖， 风浪作用明显，而210Pb计年对沉积物环境要求严格，所以对于地形、地貌、水文复杂的鄱 阳湖计年还必须辅以其他定年手段。 4)依据本文计算的现有平均沉积速率0.12cm/a，如果鄱阳湖的湖盆在不发生沉陷的情 况下，那么鄱阳湖将在未来的约7000年后消失。如果算上湖盆的沉降，鄱阳湖在未来的约 9000年后将会消失。同时，从其淤积速率与湖盆沉陷的速率相比，显然属于淤积大于沉降， 所以从总体上看，鄱阳湖湖盆淤浅，水域减少，对长江的分洪作用在减弱。 5)综合ZK1孔和叶崇开、项亮等人在全湖的钻孔数据得出：假设鄱阳湖的地理、水文 特点不会有大的变化，如集水区域水土流失没有继续加剧，湖区周围不再被大面积滥伐围垦 等情况下，鄱阳湖今后可能有如下演变趋势：①全湖平均沉积速率增加放缓；②湖面逐渐向 东北湖湾滨湖地带漫延扩大。...
【全文】湖泊沉积物灵敏地记录了湖泊和其流域内历史时期环境演变的信息，因此湖泊沉积物的 研究对评价、预测区域环境质量，了解湖泊演化、环境变迁等具有重要的意义，而精确确定 湖泊沉积物的沉积年代是重建其历史环境演变的关键。目前，利用湖泊沉积物中天然和人为 产生的放射性核素210Pb，137Cs确定近代沉积物的年代得到了广泛的应用。 近几十年来人们对210Pb在自然界中的行为有了较深入的了解，其应用领域不断得到拓 展。然而，由于210Pb方法本身的局限、采集和实验过程、数据处理及结果表达不同等因素 造成了各家测算结果不一致甚至相互矛盾，这就限制了210Pb的推广和应用，甚至使人们对 210Pb应用于湖泊的计年结果产生怀疑。因此有必要对典型事例作深入研究。 本文选取位于江西省境内的鄱阳湖为研究对象：鄱阳湖是我国第一大淡水湖，是一个吞 吐型、季节性的浅淡水湖。但随着该区人口的不断增加和经济的高速增长，导致人地关系日 趋紧张，环境问题日益突出，已严重制约着该流域的社会、经济可持续发展；由于历代盲目 围垦，造成湖区面积缩小；继1998年出现水位超历史的特大洪水后，1999年鄱阳湖又出现 了水位仅次于1998年的特大洪水，1998、1999年特大洪水，是近100年来鄱阳湖的两次特 大洪水。 鉴于自然灾害的频繁发生以及对长江分洪能力的降低，本文以137Cs和210Pb放射性同位 素为手段，分析了鄱阳湖1个取样点近期沉积物中137Cs和210Pb的含量垂直分布，根据137Cs 的沉降特征和210Pb的衰减规律，对沉积物做了年代定位，计算出平均年沉积速率，绘制出 沉积物深度剖面年代标尺图，使其能真实地记录和反映其在过去一个多世纪的沉积变化和环 境演变信息，并分析了两种方法测定结果差异产生的原因，随后与前人在鄱阳湖所做的钻孔 进行比较，得出了鄱阳湖不同地貌的沉积规律及其影响因素，并与长江中下游其他湖泊进行 了比较研究，探讨鄱阳湖沉积速率空间分布的规律性，沉积速率变化与人类活动、扰动的关 系，为综合开发利用与治理鄱阳湖提供基础资料。通过对鄱阳湖柱芯垂直剖面中210Pbex的 分布研究，得出以下结论： 1)在过去一百多年里鄱阳湖沉积速率经历了一个由慢到快再变慢的过程，由0.04 cm/a 到1.08 cm/a再到0.15cm/a。上世纪30年代到60年代，沉积速率最大，平均沉积速率为 1.08cm/a，这可能是因为当时大规模开垦导致湖区周围水土流失，大量的侵蚀物质被带入湖 中，从而导致沉积速率上升；60年代之后物质转移趋于稳定，进入湖中的侵蚀物质数量趋 于稳定，沉积速率也趋于稳定且由于人类的治理而逐渐变小，这就证明了沉积物的年代序列 是可信的。 2)通过对本文137Cs比活度异常的分析可知：强烈的人类活动可能导致放射性核素在柱 芯垂直剖面上分布的变化。同时通过鄱阳湖与固城湖、洪湖比较，我们可以看出长江中下游 湖泊的高沉积速率出现在上世纪30至80年代之间，且推测可能是因为大规模围垦导致湖区 周围水土流失严重，大量的侵蚀物质被带入湖中，从而导致沉积速率上升。 3)现代鄱阳湖具有南升北降的相对运动，同时鄱阳湖的各支流是自南向北注入鄱阳湖的， 由于流水和波浪的冲刷，侵蚀作用相对于沉积作用表现更为明显，这使得南部的沉积速率比 北部小，鄱阳湖沉降区沉积速率较大。由于该区第四纪时期北部沉积幅度大于南部，同时由 于流域来沙主要淤积在水网区的弯曲段凸岸，得出鄱阳湖西南部的沉积速率小于东北部的。 再者，通过与其它两个湖的比较，可以推测210Pb用于鄱阳湖的沉积速率及其年代的计算是 有效的。但由于长江中下游湖泊都是浅水湖泊，鄱阳湖又是一个吞吐型、季节性的浅淡水湖， 风浪作用明显，而210Pb计年对沉积物环境要求严格，所以对于地形、地貌、水文复杂的鄱 阳湖计年还必须辅以其他定年手段。 4)依据本文计算的现有平均沉积速率0.12cm/a，如果鄱阳湖的湖盆在不发生沉陷的情 况下，那么鄱阳湖将在未来的约7000年后消失。如果算上湖盆的沉降，鄱阳湖在未来的约 9000年后将会消失。同时，从其淤积速率与湖盆沉陷的速率相比，显然属于淤积大于沉降， 所以从总体上看，鄱阳湖湖盆淤浅，水域减少，对长江的分洪作用在减弱。 5)综合ZK1孔和叶崇开、项亮等人在全湖的钻孔数据得出：假设鄱阳湖的地理、水文 特点不会有大的变化，如集水区域水土流失没有继续加剧，湖区周围不再被大面积滥伐围垦 等情况下，鄱阳湖今后可能有如下演变趋势：①全湖平均沉积速率增加放缓；②湖面逐渐向 东北湖湾滨湖地带漫延扩大。