青藏高原可可西里庫(kù)賽湖年紋層石英顆粒表面形態(tài)特征研究*

陳　鈺，劉興起

(1：首都師范大學(xué)資源環(huán)境與旅游學(xué)院，北京 100048) (2：中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所，南京 210008) (3：湖泊與環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210008)

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青藏高原可可西里庫(kù)賽湖年紋層石英顆粒表面形態(tài)特征研究*

陳鈺1,3，劉興起1，2，3**

(1：首都師范大學(xué)資源環(huán)境與旅游學(xué)院，北京 100048) (2：中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所，南京 210008) (3：湖泊與環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210008)

湖泊是風(fēng)成沉積的理想載體，利用掃描電鏡分析石英砂的表面微結(jié)構(gòu)特征，可以用于判斷石英顆粒被風(fēng)或水流搬運(yùn)的相對(duì)距離和湖泊的水動(dòng)力條件，從而判斷其沉積環(huán)境與演化歷史. 庫(kù)賽湖位于青藏高原北部可可西里地區(qū)，是青海省沙塵天氣頻發(fā)的地區(qū)之一，為進(jìn)一步證實(shí)庫(kù)賽湖年紋層粗顆粒層的風(fēng)成成因，以庫(kù)賽湖沉積年紋層為研究對(duì)象，結(jié)合青藏高原北部典型沙丘沉積、庫(kù)賽湖冰面風(fēng)成沉積、典型河流沉積和庫(kù)賽湖湖濱相水成粗顆粒沉積樣品，利用掃描電鏡對(duì)上述沉積物石英顆粒表面特征進(jìn)行觀察研究，并統(tǒng)計(jì)35種特征的出現(xiàn)頻率. 結(jié)果表明：庫(kù)賽湖地區(qū)典型風(fēng)成物石英顆粒表面具有圓形輪廓、中低浮雕、翻板、新月型撞擊坑、球根狀邊緣、直形階梯、弓形階梯、碟形坑等微形貌特征；典型水成物石英顆粒表面具有V型撞擊坑、小型和中型貝殼狀斷口、少量溶蝕坑等微形貌特征；庫(kù)賽湖年紋層粗顆粒層石英顆粒表面具有圓形輪廓、低浮雕、翻板、新月形撞擊坑、球根狀邊緣、碟形坑等明顯風(fēng)成特征，與研究區(qū)風(fēng)成物的石英顆粒表面特征相似，而與研究區(qū)典型水成物的石英顆粒表面特征差別很大. 因此，庫(kù)賽湖年紋層中的粗顆粒層是由風(fēng)成作用形成的.

庫(kù)賽湖；表面結(jié)構(gòu)；石英顆粒；掃描電鏡；風(fēng)成沉積

粉塵或風(fēng)沙天氣能夠改變大氣環(huán)流，影響全球的生物地球和水循環(huán)，因此其在全球的氣候變化中擔(dān)任重要角色，在中國(guó)北方，尤其是干旱、半干旱地區(qū)沙塵天氣十分普遍，風(fēng)成沉積在陸相地層中多有保存[1-3]. 湖泊作為相對(duì)穩(wěn)定的水體，對(duì)風(fēng)成物質(zhì)同樣具有良好的保存性，是研究風(fēng)沙及粉塵沉積的理想載體[4]. 沉積物中的石英具有硬度大、化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)、抗風(fēng)化能力強(qiáng)、易于采集等特點(diǎn)，其表面微結(jié)構(gòu)特征能夠用于判斷沉積物形成的外營(yíng)力、沉積環(huán)境與演化歷史等[5-14]. 多年來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)各種沉積環(huán)境中石英顆粒表面結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了大量的研究[5-27]. 形成湖泊沉積物的外營(yíng)力較復(fù)雜，主要包括水流、風(fēng)力和冰川搬運(yùn)作用，因此，運(yùn)用掃描電鏡觀察湖泊沉積中石英顆粒表面特征，成為判斷湖泊沉積成因的重要手段之一[20-25]. 庫(kù)賽湖位于青藏高原北部可可西里地區(qū)，是青海省沙塵天氣頻發(fā)的地區(qū)之一[28]. 庫(kù)賽湖年紋層發(fā)育,由淺黃褐色的粗顆粒層和淺灰色的細(xì)顆粒層組成，通過對(duì)庫(kù)賽湖年紋層粗細(xì)顆粒層的形態(tài)特征、礦物組成、生物的發(fā)育程度等研究認(rèn)為，庫(kù)賽湖粗、細(xì)顆粒層分別由風(fēng)成和水成作用形成[29]. 為進(jìn)一步證實(shí)庫(kù)賽湖年紋層粗顆粒層的風(fēng)成成因，本文以庫(kù)賽湖沉積年紋層為研究對(duì)象，結(jié)合青藏高原北部典型沙丘沉積、典型河流沉積、庫(kù)賽湖冰面風(fēng)成沉積、庫(kù)賽湖湖濱相水成粗顆粒沉積，利用掃描電鏡進(jìn)行上述沉積物石英顆粒表面特征觀察研究，進(jìn)而揭示庫(kù)賽湖年紋層粗顆粒層的成因. 該研究對(duì)于建立區(qū)分湖泊沉積物中風(fēng)成和水成沉積石英顆粒表面形態(tài)特征的標(biāo)志、闡明庫(kù)賽湖年紋層的形成機(jī)理以及利用庫(kù)賽湖年紋層進(jìn)行古氣候環(huán)境重建具有重要的科學(xué)意義.

圖1 青藏高原北部庫(kù)賽湖及采樣位置Fig.1 The sampling sites and location of Lake Kusai in the Hohxil region of the Tibetan Plateau

1 研究區(qū)域概況

庫(kù)賽湖(35°33′～35°50′N，92°37′～93°03′E)位于青海省玉樹藏族自治州治多縣五道鄉(xiāng)境內(nèi)，青藏高原北部可可西里地區(qū)的東部，湖面海拔4475m，湖水面積254.4km2，集水面積3700km2，水深為10～50m，湖泊東南部水域較淺，約為10m；湖泊西北水域較深，最大深度達(dá)50m(圖1)，補(bǔ)給系數(shù)為13.1，湖水主要接受大氣降水和發(fā)源于昆侖山南坡五雪峰(5577m)和大雪峰(5863m)的庫(kù)賽河補(bǔ)給[30-31]. 根據(jù)五道梁氣象站(距庫(kù)賽湖以南50km左右)53a(1957-2009年)的氣象資料，該地區(qū)年平均氣溫約-5.4℃，年平均降水量為283mm；年平均風(fēng)速4.4m/s，6-9月的氣溫通常在0℃以上；冬季月平均風(fēng)速明顯大于其他季節(jié)，且?guī)熨惡鞅迸R中國(guó)最大的沙漠——塔克拉馬干沙漠. 對(duì)青海境內(nèi)41個(gè)氣象站(1961-2000年)大風(fēng)日數(shù)和沙塵暴天氣等的研究認(rèn)為，出現(xiàn)大風(fēng)的天氣情況下經(jīng)常伴有沙塵暴天氣，庫(kù)賽湖地區(qū)是青海省沙塵天氣頻發(fā)的地區(qū)之一[28](圖1).

2 樣品采集

為取得良好的對(duì)比效果，在庫(kù)賽湖及其周邊共采集了3類樣品(圖1)：①典型的風(fēng)成樣品：庫(kù)賽湖冰面樣品[32]、花土溝至阿爾金沙丘樣品(38°5′33″N，90°5′29″E)和格崖公路沙丘樣品(36°40′43″N，93°46′52″E)；②典型的水成沉積樣品：格爾木河下游古河道河流相樣品(36°4′39″N，94°48′55″E)、經(jīng)庫(kù)賽湖北部小溪帶來的在庫(kù)賽湖湖濱地帶沉積的湖濱相粗顆粒樣品(35°43′12″N，92°58′10″E)；③隨機(jī)采集的兩層來自庫(kù)賽湖鉆孔KS-2010巖芯(35°43′19″N，92°55′12″E)紋層中的粗顆粒層樣品[29].

3 研究方法

0.125～0.500mm石英砂基本為各成因沉積物中的最活躍組分，表面結(jié)構(gòu)成因組合發(fā)育齊全[14,33-34]. 因此，分別取風(fēng)成樣品(冬季庫(kù)賽湖冰面風(fēng)成物、格崖公路沙丘風(fēng)成物、花土溝至阿爾金小沙丘風(fēng)成物)、水成樣品(格爾木河古河道河流相沉積物、庫(kù)賽湖湖濱相粗顆粒沉積物)和鉆孔巖芯樣品(巖芯中粗顆粒層)各2～3g，過30目和120 目試驗(yàn)篩，在濃度為20%的HCl溶液中浸泡、震蕩8h后，用蒸餾水反復(fù)沖洗直至上清液為中性；再使用濃度為20%的H2O2浸泡、震蕩8h，用蒸餾水反復(fù)沖洗至上清液為中性后烘干. 為避免因石英顆粒大小不同可能造成其表面形態(tài)特征的不一致，將烘干的樣品置于光學(xué)顯微鏡下，隨機(jī)挑選大小為200μm左右的石英顆粒20粒，用銅導(dǎo)電膠粘至載樣臺(tái)上，抽真空并噴鍍金膜，噴金處理電流為8mA，并將樣品正面、左面與右面各噴30s，共計(jì)90s. 石英顆粒的表面觀察分別利用首都師范大學(xué)分析測(cè)試中心的SU8010掃描電子顯微鏡和中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)的Zeisssupra55場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡完成.

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于石英顆粒表面微形貌特征的研究較深入，但不同學(xué)者采用的石英顆粒表面微形貌特征略有不同[5-27]，Vos等[8]較全面地總結(jié)了34種石英顆粒表面微形貌特征，這些微形貌特征能夠較好地反映石英沉積的環(huán)境特征，因此，本研究主要采用Vos等總結(jié)的34種石英顆粒表面微形貌特征[8]，并增加了能夠很好地區(qū)分風(fēng)成和水成成因的碟形坑這一石英顆粒表面微形貌特征[11](表1),對(duì)本研究的所有樣品進(jìn)行35個(gè)形貌特征的觀察和統(tǒng)計(jì).

4 結(jié)果與討論

由于有些石英顆粒表面特征并不局限存在于一種環(huán)境，因此不宜用一種表面特征或局部特征來判別石英顆粒的形成環(huán)境[5,10,16,19]. 因而本文選擇采用出現(xiàn)頻率統(tǒng)計(jì)分析的方法判斷石英顆粒表面特征的沉積環(huán)境.

4.1 風(fēng)成石英顆粒表面特征

如圖2所示，庫(kù)賽湖地區(qū)典型風(fēng)成石英顆粒表面明顯具有圓形輪廓(圖3A)、球根狀邊緣(圖3A)、中低浮雕(圖3A、3B)、翻板(圖3C)、直形階梯、弓形階梯(圖3D)、新月型撞擊坑(圖3E)、碟形坑(圖3F)等特征. 其中翻板特征均達(dá)到100%，格崖公路沙丘、花土溝至阿爾金沙丘及庫(kù)賽湖冰面風(fēng)成樣品圓形輪廓特征分布頻率分別為75%、80%和78.6%，球根狀邊緣分布頻率分別為80%、90%和75.85%. 其中風(fēng)成沙丘與庫(kù)賽湖冰面風(fēng)成樣品同樣存在少量差異，例如：冰面風(fēng)成樣品碟形坑分布相對(duì)較少，出現(xiàn)頻率只有40%左右，而風(fēng)成沙丘樣品出現(xiàn)頻率可以達(dá)到80%以上(圖2).

表1 本研究采取的35種石英顆粒表面微形貌特征Tab.1 35 kinds of surface microtextures of quartz grains in this research

成因類型編號(hào)及名稱主要特征機(jī)械成因1.棱角輪廓 石英顆粒整體呈現(xiàn)較為明顯的棱角結(jié)構(gòu),表示磨圓較差2.半棱角輪廓石英顆粒整體近似磨圓存在少量棱角結(jié)構(gòu),表示磨圓中等3.圓形輪廓石英顆粒整體呈現(xiàn)較為明顯的圓形結(jié)構(gòu),表示磨圓較好4.小貝殼狀斷口形似圓盤狀或扇形,見平行節(jié)理紋,長(zhǎng)度<10μm5.中貝殼狀斷口形似圓盤狀或扇形,見平行節(jié)理紋,長(zhǎng)度為10～100μm6.大貝殼狀斷口形似圓盤狀或扇形,見平行節(jié)理紋,長(zhǎng)度>100μm7.弓形階梯似弓形階梯形狀,深度大,5μm左右8.直形階梯 似直形階梯形狀,深度大,5μm左右9.曲型脊線 形成于石英表面,像貝殼狀斷口卷曲狹窄的相交線10.平行節(jié)理面平行的節(jié)理表面,直徑為150μm以下的石英顆粒表面較常見11.等級(jí)弧 扇形,形似貝殼狀斷口,較少見12.V型撞擊坑形似V字型,長(zhǎng)度在5μm左右,深度在0.1μm左右13.直型曲型的凹槽劃痕形狀呈直型或曲型,長(zhǎng)度為2～25μm,深度<1μm,寬5μm左右14.翻板上翻的節(jié)理薄片,長(zhǎng)度為0.5～10μm15.新月型撞擊坑形似新月形,長(zhǎng)度為1～30μm16.圓形邊,球根狀邊緣近似球型或橢球形,常與平滑面或磨光面同時(shí)出現(xiàn)17.磨損疲勞 常由高能碰撞產(chǎn)生,邊緣較光滑18.平行光條紋由于較鋒利的邊緣碰撞產(chǎn)生,常形成于冰川環(huán)境19.覆瓦狀磨削特征圓形或似圓形陡峭的凸起20.碟形坑形似碟子,石英顆粒表面撞擊磨圓后形成化學(xué)成因21.定向溶蝕坑 化學(xué)溶蝕產(chǎn)生,方向一致,長(zhǎng)度約為1～30μm22.溶蝕坑 化學(xué)溶蝕產(chǎn)生,近圓形,長(zhǎng)度10μm左右23.溶蝕裂縫 化學(xué)溶蝕產(chǎn)生,深度<10μm24、剝落,刮磷似碎屑剝落25.二氧化硅小球硅質(zhì)沉淀產(chǎn)生,似小球型,長(zhǎng)度為0.05～0.25μm26.二氧化硅花 硅質(zhì)沉淀產(chǎn)生,形似花狀,長(zhǎng)度為1～20μm27.二氧化硅薄膜 硅質(zhì)沉淀產(chǎn)生,薄膜狀,長(zhǎng)度為2～10μm28.晶體生長(zhǎng)半自形到自形沉積機(jī)械+化學(xué)成因29.低浮雕表示石英顆粒表面平面起伏較小30.中浮雕表示石英顆粒表面平面起伏中等31.高浮雕表示石英顆粒表面平面起伏較大,高度>2μm32.細(xì)長(zhǎng)蕭條 形如碟形坑,但整體形狀細(xì)長(zhǎng),長(zhǎng)度為20～250μm33.振動(dòng)波紋 直形或略彎的溝槽34.黏附顆粒黏附在石英顆粒表面的細(xì)小顆粒35.弓形曲型多邊形裂紋形狀不規(guī)則,長(zhǎng)度為1～50μm

4.2 水成石英顆粒表面特征

庫(kù)賽湖湖濱相樣品與格爾木河下游古河道河流相沉積樣品石英顆粒表面特征略存在差異(圖4)，如庫(kù)賽湖湖濱相樣品和格爾木河下游古河道河流相(下層)樣品中的石英顆粒磨圓不均，3種磨圓程度均存在(棱角輪廓、半棱角輪廓和圓形輪廓)，且出現(xiàn)頻率相當(dāng)，而格爾木河下游典型河流相沉積(上層)樣品磨圓較差，棱角輪廓占80%以上，這種微小的差異可能同它們形成時(shí)的水動(dòng)力條件不同有關(guān). 但總體而言，格爾木河古河道河流相及庫(kù)賽湖湖濱相樣品中的石英顆粒具有較為相同的表面形態(tài)特征，具體地表現(xiàn)在這些水成沉積物中的石英顆粒主要以棱角或半棱角輪廓(圖5A、E、F)、中浮雕和高浮雕(圖5A、F)形式出現(xiàn)，表面結(jié)構(gòu)中V型撞擊坑(圖5C)、貝殼狀斷口(圖5E)十分發(fā)育，并見少量平行節(jié)理面(圖5F)、溶蝕坑(圖5D)等微形貌，其中V型撞擊坑出現(xiàn)頻率均超過75%，甚至高達(dá)100%. 可以看出，上述水成沉積物中石英顆粒表面特征同風(fēng)成石英顆粒表面特征相比差異較大.

圖2 風(fēng)成石英顆粒表面特征統(tǒng)計(jì)(石英顆粒表面特征編號(hào)與表1的編號(hào)相對(duì)應(yīng),下同)： A． 格崖公路沙丘樣品；B. 花土溝至阿爾金沙丘樣品；C. 庫(kù)賽湖冰面風(fēng)成樣品Fig.2 The statistical figure of surface features of quartz grains in aeolian sediments (The numbers of microtextures correspond to those listed in Tab.1, the same below): A. Dune samples near the highway from Golmud to Manya (DGM); B. Dune samples near the road from Huatugou town to Altun Mountains (DHA); C. Aeolian dust samples deposited in the ice of Lake Kusai (ALK)

圖3 風(fēng)成石英顆粒表面形態(tài)特征: A. 格崖公路沙丘樣品，圓形輪廓、低浮雕、球根狀； B. 花土溝至阿爾金沙丘樣品，圓形輪廓、中浮雕；C. 花土溝至阿爾金沙丘樣品，翻板(箭頭所示)； D. 格崖公路沙丘樣品，直形階梯(a)、弓形階梯(b)；E. 庫(kù)賽湖冰面風(fēng)成樣品，新月形撞擊坑(箭頭所示)； F. 花土溝至阿爾金沙丘樣品，碟形坑(箭頭所示)Fig.3 The typical surface microtextures of quartz grains in aeolian sediments: A. Rounded outline, low relief, and bulbous edges. DGM; B. Rounded outline, medium relief. DHA; C. Upturned plates (arrow). DHA; D. Straight (a) and arcuate steps(b). DGM; E. Crescentic percussion marks (arrow). ALK; F. Dish shaped depression (arrow). DHA

圖4 水成石英顆粒表面特征統(tǒng)計(jì): A． 格爾木河下游古河道河流相沉積(上層)樣品； B. 格爾木河下游古河道河流相沉積(下層)樣品；C. 庫(kù)賽湖湖濱相沉積樣品Fig.4 The statistical figure of surface features of quartz grains in fluvial sediments: A. Fluvial sediments in paleochannel in lower reaches of Golmud River (upper layer) (FGRU); B. Fluvial sediments in paleochannel in lower reaches of Golmud River (lower layer) (FGRL); C. Lacustrine deposits in the lakeside of Lake Kusai (LLK)

圖5 水成沉積物石英顆粒表面形態(tài)特征: A. 格爾木河下游古河道河流相沉積(上層)樣品， 棱角輪廓、高浮雕；B. 庫(kù)賽湖湖濱相沉積樣品，弓形階梯； C. 庫(kù)賽湖湖濱相沉積樣品， V型撞擊坑(箭頭所示)；D. 格爾木河下游古河道河流相沉積(上層)樣品，溶蝕坑(箭頭所示)； E. 格爾木河下游古河道河流相沉積(上層)樣品，半棱角輪廓、中浮雕、小(a)、中(b)貝殼狀斷口； F. 格爾木河下游古河道河流相沉積(上層)樣品，棱角輪廓、高浮雕、平行節(jié)理面(箭頭所示)Fig.5 The typical surface microtextures of quartz grains in fluvial sediments: A. Angular outline, high relief. FGRU; B. Arcuate steps. LLK; C. V-shaped percussion cracks (arrow). LLK; D. Solution pits (arrows). FGRU; E. Subangular outline, medium relief, small (a) and medium (b) conchoidal fractures. FGRU; F. Angular outline, high relief, and flat cleavage surface (arrow). FGRU

4.3 庫(kù)賽湖紋層粗顆粒層石英顆粒表面特征

隨機(jī)采集的庫(kù)賽湖KS-2010孔巖芯紋層中兩組粗顆粒層的石英顆粒表面特征出現(xiàn)頻率統(tǒng)計(jì)如圖6所示，可以看出，庫(kù)賽湖粗顆粒層石英顆粒整體磨圓較好，表現(xiàn)為石英顆粒大都呈現(xiàn)出圓形輪廓(圖7A)、 低浮雕(圖7A)、球根狀邊緣(圖7A)等特征，翻板(圖7B)、新月形撞擊坑(圖7C)、碟形坑(圖7D)等十分發(fā)育，還存在有直形、弓形階梯(圖7E、7F)、等級(jí)弧(圖7G)等特征. 其中圓形輪廓、翻板及球根狀邊緣特征出現(xiàn)頻率均達(dá)到100%，新月型撞擊坑和碟形坑的出現(xiàn)頻率分別達(dá)到了90%和85%，均屬于大量出現(xiàn). 同時(shí)存在少量水成和化學(xué)成因特征，例如平行光條紋、覆瓦狀磨削特征、定向溶蝕坑、溶蝕坑、溶蝕裂縫(圖7H)等.

圖6 庫(kù)賽湖紋層粗顆粒層石英顆粒表面特征統(tǒng)計(jì): A、 B分別為粗顆粒層隨機(jī)采取的兩個(gè)樣品Fig.6 The statistical figure of surface features of quartz grains in coarse particle layer from varved sediments of Lake Kusai: A and B represent two coarse grained layers randomly chosen

圖7 庫(kù)賽湖年紋層粗顆粒層石英顆粒表面形態(tài)特征: A. 圓形輪廓、低浮雕、球根狀邊緣；B. 翻板； C. 新月形撞擊坑(箭頭所示)；D.碟形坑(箭頭所示)；E.直形階梯(箭頭所示)； F. 弓形階梯(箭頭所示)；G. 等級(jí)弧；H.定向溶蝕坑(a)、溶蝕坑(b)、溶蝕裂縫結(jié)構(gòu)(c)Fig.7 The typical surface microtextures of quartz grains in the coarse-grained layers of varved sediments in Lake Kusai: A. Rounded outline, low relief, and bulbous edges; B. Upturned plates; C. Crescentic percussion marks (arrow); D. Dish shaped depression (arrow); E. Straight steps (arrow); F. Arcuate steps (arrow); G. Graded arcs; H. Oriented etch pits (a), solution pits (b), solution crevasses (c)

4.4 庫(kù)賽湖年紋層粗顆粒層的成因

210Pb/137Cs、14C測(cè)年、紋層計(jì)年的研究結(jié)果表明庫(kù)賽湖的紋層為年紋層[29]，年紋層的層偶由淺黃褐色的粗顆粒層和灰白色的細(xì)顆粒層組成. 湖泊沉積物中粗顆粒物質(zhì)通?？梢杂蓮搅鳌⒈ê惋L(fēng)力3種搬運(yùn)作用形成. 利用掃描電鏡對(duì)庫(kù)賽湖年紋層粗顆粒層石英顆粒表面特征的研究表明，庫(kù)賽湖粗顆粒層石英顆粒具有圓形輪廓、低浮雕、翻板、新月形撞擊坑、球根狀邊緣等特征(圖6、7、8)，這些特征與庫(kù)賽湖周邊的沙丘、庫(kù)賽湖冰面的風(fēng)成砂等典型風(fēng)成物石英顆粒表面特征極為相似(圖2、3、8)，而與格爾木河古河道河流相、庫(kù)賽湖湖濱相等水成沉積物石英顆粒表面特征所具有的棱角或半棱角輪廓、中浮雕和高浮雕、V型撞擊坑、貝殼狀斷口、平行節(jié)理面、溶蝕坑等微形貌特征明顯不同(圖4、5、8). 盡管冰川作用同樣可以給湖泊沉積物帶來粗顆粒物質(zhì)，但大量研究表明：冰川作用帶來的粗顆粒沉積石英顆粒表面特征通常具有棱角狀、高浮雕、大貝殼狀斷口等特征[15-19]. 這些特征顯然與庫(kù)賽湖粗顆粒層石英顆粒的表面特征不同. 因此，庫(kù)賽湖年紋層粗顆粒層是由風(fēng)力搬用作用形成的. 庫(kù)賽湖地區(qū)是青海省沙塵天氣頻發(fā)的中心之一[28]，且冬季月平均風(fēng)速明顯大于其他季節(jié)，該地區(qū)年平均氣溫約-5.4℃，易使庫(kù)賽湖冬季結(jié)冰，強(qiáng)勁的風(fēng)力作用帶來的風(fēng)成物能夠在庫(kù)賽湖冰面上保存下來，翌年春季冰面融化后，風(fēng)成物沉降至湖底，從而形成庫(kù)賽湖年紋層的粗顆粒層.

圖8 庫(kù)賽湖粗顆粒層(A)與風(fēng)成沉積(B)、水成沉積(C)石英顆粒表面特征出現(xiàn)頻率對(duì)比: A為圖6A和B的平均結(jié)果；B為圖2A、B、C的平均結(jié)果；C為圖4A、B、C的平均結(jié)果Fig.8 The comparison chart about surface characteristics of quartz grains in the coarse-grained layers of varved sediments in Lake Kusai(A), aeolian sediments(B) and fluvial sediments(C): A is an average of A and B in Fig.6, B is an average of A, B and C in Fig.2, and C is an average of A, B and C in Fig.4

5 結(jié)論

利用掃描電鏡對(duì)庫(kù)賽湖地區(qū)典型風(fēng)成物、典型水成物、庫(kù)賽湖年紋層粗顆粒層中的石英顆粒表面特征進(jìn)行觀察和研究，得出如下結(jié)論：庫(kù)賽湖地區(qū)典型風(fēng)成物石英顆粒表面具有圓形輪廓、中低浮雕、翻板、新月型撞擊坑、球根狀邊緣、直形階梯、弓形階梯、碟形坑等微形貌特征；典型水成物石英顆粒表面具有棱角或半棱角輪廓、中浮雕和高浮雕、V型撞擊坑、小型和中型貝殼狀斷口、少量溶蝕坑等微形貌特征;庫(kù)賽湖年紋層粗顆粒層石英顆粒表面則具有圓形輪廓、低浮雕、翻板、新月形撞擊坑、球根狀邊緣、碟形坑等特征，其特征與研究區(qū)典型風(fēng)成物的石英顆粒表面特征極其相似，而明顯與研究區(qū)典型水成物的石英顆粒表面特征差別很大. 因此，庫(kù)賽湖年紋層中的粗顆粒層是由風(fēng)成作用形成的. 由于庫(kù)賽湖地區(qū)冬季風(fēng)速或沙塵天氣明顯大于其他季節(jié)，且?guī)熨惡疽捉Y(jié)冰，風(fēng)成物在冬季被保留在庫(kù)賽湖冰面上，翌年冰融化后，風(fēng)成物沉至湖底，從而形成粗顆粒層.

致謝：感謝中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)碩士研究生王曦同學(xué)在掃描電鏡實(shí)驗(yàn)中的幫助.

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Surface textural analysis of quartz grains from varved sediments of Lake Kusai in the Hoh Xil area, Tibetan Plateau

CHEN Yu1,3& LIU Xingqi1,2,3**

(1: School of Resource Environment and Tourism College, Capital Normal University, Beijing 100048, P.R.China) (2: Nanjing Institute of Geography and Limnology, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, P.R.China) (3: State Key Laboratory of Lake Science and Environment, Nanjing 210008, P.R.China)

Lakesedimentscontainingaeoliandepositsinthearidareasareoneoftheimportantarchivesforsedimentarystudies.Surfacetexturalanalysisofquartzgrainsbyscanningelectronmicroscopycanprovideaninsightintothesedimentaryhistoryofclasticsediments,depositionalenvironmentandsuccessivesedimentarycycles.LakeKusaiislocatedinalmostuninhabitedHohXilregionoftheNorthernTibetanPlateau,andisoneofthefrequentlyduststorm-occurredareasoccurringinQinghaiProvince.InordertoconfirmthecoarsegrainedlayersformedbyaeolianprocessesinvarvedsedimentsofLakeKusai, 35typesofsurfacefeaturesofquartzgrainsareanalyzedindifferentsediments,suchascoarsegrainedlayersinvarvedsedimentsofLakeKusai,aeoliandunesediments,fluvialsediments,aeoliandustsamplesintheiceofLakeKusai,lacustrinedepositsinthelakeside.Theresultsshowthatquartzgrainsinaeoliansedimentshavesurfacemicrotexturesofroundedoutline,lowormediumrelief,acuatesteps,straightsteps,crescentpercussionmarks,upturnedplates,bulbousedgesanddish-shapeddepression,etc.Thequartzgrainsinfluvialsedimentshavemicrotexturesofangularorsubangularoutline,mediumorhighrelief,V-shapedpercussioncracks,smallormediumconchoidalfractures,andsolutionpits,etc.Themicrotexturesofquartzgrainsinthecoarse-grainedlayersofvarvedsedimentsinLakeKusaiareroundedoutline,lowrelief,acuatesteps,straightsteps,crescentpercussionmarks,upturnedplates,bulbousedges,anddish-shapeddepression,etc,whicharesimilartotheseoftheaeoliansediments,butquitedifferentfromtheseoffluvialsediments.Thus,itisindicatedthatthecoarsegrainedlayersinvarvedsedimentsofLakeKusaiareformedbyaeolianprocesses.

LakeKusai;surfacemicrotextures;quartzgrains;scanningelectronmicroscopy;aeoliansediments

*湖泊與環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目(2012SKL001)資助. 2015-10-19收稿; 2015-12-09收修改稿. 陳鈺(1992～)，女，碩士研究生;E-mail:chenyu0330@sina.com.

**通信作者; E-mail: xqliu@cnu.edu.cn.