河套平原湖泊陳普海子沉積物粒度與元素分析

汪敬忠,朱 遲,蘭 波,李 霄,劉 卓

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河套平原湖泊陳普海子沉積物粒度與元素分析

汪敬忠1,2*,朱 遲3,蘭 波4,李 霄1,劉 卓1

(1.河北地質(zhì)大學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)中心,河北 石家莊 050031；2.中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所黃土與第四紀(jì)地質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西 西安 710061；3.江蘇省環(huán)境科學(xué)研究院,江蘇省環(huán)境工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 210036；4.重慶三峽學(xué)院,環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院,重慶 404000)

通過(guò)對(duì)河套地區(qū)不同類(lèi)型沉積物進(jìn)行粒度和元素分析,根據(jù)區(qū)域陳普海子沉積巖芯的年代和環(huán)境代用指標(biāo)結(jié)果,借助于判別分析技術(shù),結(jié)合歷史文獻(xiàn)資料,揭示區(qū)域近300a來(lái)兩個(gè)典型時(shí)段的環(huán)境變化.結(jié)果表明,約1850a受黃河河道變遷引起的洪水活動(dòng)影響,陳普海子巖芯55~50cm(CP1)沉積物表現(xiàn)為灰黃色黏土層,其粒度參數(shù)、分布曲線與黃河岸邊緩流沉積物相似,兩者的中值粒徑和眾數(shù)數(shù)值分別為3.8, 7.7μm和4.4, 5.0μm,元素及其比值K/Ti、Al/Ti和K/Sr(數(shù)值分別為7.1、21.5、102.7和6.2、20.7、87.8)的得分散點(diǎn)分布在判別得分散點(diǎn)圖的同一區(qū)域,與其它類(lèi)型沉積物的分布區(qū)域明顯分離,元素比值K/Ti、Al/Ti和K/Sr可作為湖泊沉積指示洪水活動(dòng)的環(huán)境代用指標(biāo);自1995年以來(lái),由于區(qū)域人類(lèi)活動(dòng),沙荒土地大規(guī)模開(kāi)墾,致使風(fēng)沙活動(dòng)增強(qiáng),巖芯 15cm以上(CP2)沉積物粒度參數(shù)、分布曲線與風(fēng)積物相似,兩者的中值粒徑和眾數(shù)數(shù)值分別為 20.1, 19.6 μm和41.6, 45.7 μm,元素的得分散點(diǎn)分布在判別得分散點(diǎn)圖的同一區(qū)域, 研究結(jié)果與文獻(xiàn)記錄具有較好的一致性.

河套平原；沉積物；粒度；元素；判別分析；環(huán)境變化

河套平原位于內(nèi)蒙古西部,黃河上游的末端,是我國(guó)最大的灌區(qū)之一,具有重要的經(jīng)濟(jì)地位[1].其北與陰山山脈為界,西與烏蘭布和沙漠相接,東與包頭市郊為鄰,南緣為庫(kù)布齊沙漠,黃河自西向東所穿過(guò).歷史上由于新舊河道支流在河套地區(qū)不斷交替發(fā)生,泛濫成災(zāi),損失嚴(yán)重,對(duì)兩岸人民的生活、生產(chǎn)有著重要的影響,至今在磴口地區(qū)仍有多條古河道遺跡[2-3].其鄰邊的烏蘭布和沙漠曾是河套平原重要的一部分,全新世甚至更早歷經(jīng)河流、湖泊與沙漠地貌的交替演化[4-5].

由于湖泊沉積物能真實(shí)地記錄湖區(qū)在較長(zhǎng)的歷史時(shí)期各種環(huán)境變化的信息,使其成為揭示區(qū)域環(huán)境變化的指示器[6-7].本文通過(guò)對(duì)河套平原不同類(lèi)型沉積物和湖泊沉積巖芯的粒度與元素指標(biāo)分析,結(jié)合歷史文獻(xiàn)記錄,提取湖泊沉積記錄洪水活動(dòng)的環(huán)境代用指標(biāo),揭示陳普海子區(qū)域近300a來(lái)兩個(gè)典型時(shí)段的環(huán)境變化,為研究歷史時(shí)期河-湖關(guān)系演化及洪澇災(zāi)害、風(fēng)沙防治等提供相關(guān)理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

內(nèi)蒙古河套平原屬溫帶大陸性半干旱草原氣候,位于東亞季風(fēng)邊緣區(qū),是當(dāng)今我國(guó)最大的灌區(qū)之一.平原北部為陰山山脈,西部為烏蘭布和沙漠,受西風(fēng)和西北風(fēng)的影響,沙丘及風(fēng)沙流的移動(dòng)由西北向東南直貫黃河河道,南部是庫(kù)布齊沙漠,在暴雨季節(jié),泥沙由十大孔兌流入黃河干流(圖1).區(qū)域總地勢(shì)開(kāi)闊平坦,自西南向東北方向微傾.歷史上黃河河道變遷頻繁,新舊河道支流在河套地區(qū)不斷交替演變,形成現(xiàn)今廣泛分布的古河床洼地、牛軛湖等古河道遺跡,目前這些湖泊總體表現(xiàn)為面積小,水位低,湖水咸化沼澤化,主要靠引黃灌水或者農(nóng)田退水得以殘留[8-9].

研究區(qū)氣溫偏低,年均氣溫約6.5℃,自東向西逐漸增高;降雨量較小,年均降水量為200~650mm,自西向東逐漸增多,且夏季降水量占年降水量的60%以上;蒸發(fā)量較大,水面年均蒸發(fā)量約2000~2600mm,其分布規(guī)律與年降水量分布相反,表現(xiàn)為自東向西逐漸增加;此外冬春季多大風(fēng),且風(fēng)勢(shì)強(qiáng)烈,平均風(fēng)速約3m/s,年沙塵暴日約20d[10].

圖1 河套地區(qū)不同類(lèi)型沉積物樣品的采樣位點(diǎn)

1.2 樣品采集

在河套地區(qū)共采集83個(gè)不同類(lèi)型沉積物樣品,包括黃河河床樣品20個(gè),黃河漫灘樣品20個(gè),河岸緩流沉積物樣品10個(gè),湖泊樣品17個(gè),沙漠(包括烏蘭布和沙漠和庫(kù)布齊沙漠)樣品14個(gè)及風(fēng)積物樣品2個(gè).黃河河床采集的樣品位點(diǎn)與河漫灘樣品對(duì)應(yīng),即河床樣品位點(diǎn)確定后,在經(jīng)過(guò)該點(diǎn)并垂直于河道岸邊的位置采集河漫灘樣品.若黃河岸邊有緩流沉積物(橙黃色黏土)也一并分袋采集(圖1).此外,用重力采樣器在陳普海子湖心(GPS 40.65471°N, 106.82136°E)采集沉積巖芯,長(zhǎng)84cm,野外按1cm長(zhǎng)度分割,保存于自封袋中,運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室內(nèi)4℃冷藏以待分析,測(cè)試工作在中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所湖泊與環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行.

1.3 年代測(cè)定

210Pb是在大氣、江河等環(huán)境中自然過(guò)程散落的放射性核素,被廣泛用于近百年來(lái)湖泊沉積巖芯的年代標(biāo)定[11].測(cè)試樣品先除去植物殘?bào)w,過(guò)100目篩,放入5mL圓柱型塑料桶,采用美國(guó)EG&G Ortec公司生產(chǎn)的低本底高純鍺γ能譜儀井型探測(cè)器(HPGe GWL 120-15)進(jìn)行測(cè)定,測(cè)試誤差<10%.

1.4 粒度測(cè)定

取0.13g烘干樣品于燒杯中(每個(gè)樣品做2個(gè)平行),分別加10mL 10%的H2O2和10mL 10%的稀HCl,反應(yīng)完全后,加10mL 5%的六偏磷酸鈉溶液,超聲波振蕩15min,處理后的樣品上機(jī)測(cè)試(Mastersizer 2000型激光粒度儀),測(cè)量范圍0.02~2000μm,分析誤差<2%.對(duì)于陳普海子沉積物,整個(gè)巖芯以1cm為單位進(jìn)行粒度測(cè)試.

1.5 元素測(cè)定

取0.12g過(guò)200目篩烘干的樣品于消化罐中(每個(gè)樣品做2個(gè)平行),加入0.5mL HCl、4.0mL HNO3和3.0mL HF,180℃微波硝化系統(tǒng)中反應(yīng)15min.取出后加0.5mL高氯酸,180~200℃蒸干,再加1:3 (/) 硝酸溶液5mL,加熱溶解殘?jiān)?冷卻后定容至25mL,進(jìn)行上機(jī)測(cè)試(美國(guó) Leeman Labs Profile多道電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀ICP-AES),分析誤差小于2%.對(duì)于陳普海子沉積巖芯的樣品,0~60cm以2cm為單位進(jìn)行元素測(cè)試,而61cm以下以5cm為單位進(jìn)行元素測(cè)試.

1.6 數(shù)據(jù)分析

采用ArcGIS 10.2 軟件繪制河套平原采樣位點(diǎn)分布圖.根據(jù)陳普海子沉積巖芯中210Pb年代測(cè)定結(jié)果計(jì)算出沉積年代,用平均沉積速率推算出巖芯深度55cm以下的沉積年代.數(shù)據(jù)繪制運(yùn)用Excel、CorelDRAW13.0等軟件.此外,元素?cái)?shù)據(jù)還采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行判別分析.

2 結(jié)果

2.1 不同類(lèi)型沉積物的粒度特征

河套平原不同類(lèi)型沉積物的粒度組成和參數(shù)特征見(jiàn)表1.河床和沙漠沉積物粒徑相對(duì)較粗,巖性主要為砂,其中粒徑>63μm分別占61.6%和88.8%,同類(lèi)型沉積物的最大值與最小值差異相對(duì)明顯,具有空間差異性,平均中值粒徑分別為88.6和193.2μm;河岸緩流沉積物粒徑最小,其次為湖泊沉積物,巖性主要表現(xiàn)為黏土和砂質(zhì)黏土,粒徑<4μm、4~16μm、16~32μm、32~63μm及>63μm分別占31.3%和18.9%、43.2%和33.6%、13.7%和19.1%、5.9%和16.7%及6.0%和11.7%,平均中值粒徑分別為7.7μm和15.8μm;河漫灘和風(fēng)積物的平均粒徑范圍相差較小,巖性主要為粉砂,平均中值粒徑分別為31.7和29.7μm.

表1 河套平原不同類(lèi)型沉積物的粒度組成

2.2 不同類(lèi)型沉積物的元素特征

河套平原不同類(lèi)型沉積物的元素含量具有差異性(表2).黃河岸邊緩流沉積物與其他類(lèi)型沉積物相比,元素Al、Ca、Fe、K、Mg和Co、Cr、Cu、Mn、Sr明顯富集,含量最高,而Na元素含量最低,平均值僅10.2mg/g;而沙漠沉積物中元素Al、Ca、Fe、K、Mg、Ti和Co、Cr、Cu、Mn、Sr相對(duì)虧損,含量最低;其它類(lèi)型沉積物,包括河床、河漫灘、湖泊及風(fēng)積沉積物元素含量居中.

表2 河套平原不同類(lèi)型沉積物的元素含量

續(xù)表2

注:*元素Al、Ca、Fe、K、Mn、Na、Ti單位為mg/g, Co、Cr、Cu、Mg、Sr單位mg/kg.

2.3 湖泊沉積巖芯的巖性和年代序列

陳普海子沉積物主要由細(xì)顆粒組成,其中巖芯55cm以下包括灰色黏土和粉砂質(zhì)黏土層;巖芯55~50cm表現(xiàn)為灰黃色黏土;巖芯50~15cm主要表現(xiàn)為灰色黏土層,中間夾雜粉砂質(zhì)黏土層;巖芯15cm以上為粉砂層(圖2).

圖2 陳普海子沉積巖芯總210Pb、226Ra垂直分布以及年代與深度關(guān)系圖

陳普海子沉積巖芯的210Pb和226Ra強(qiáng)度隨深度的垂直分布變化見(jiàn)圖2.210Pb總強(qiáng)度從表層700Bq/kg開(kāi)始下降,到深度55cm處強(qiáng)度為80Bq/kg,之后維持穩(wěn)定,210Pb總強(qiáng)度與226Ra強(qiáng)度在深度55cm處達(dá)到平衡,表明210Pbex數(shù)值接近0,即為衰變的終點(diǎn).沉積巖芯年代標(biāo)定使用CRS恒定補(bǔ)給模式計(jì)算[12].結(jié)果表明巖芯15cm處約為1995年,55cm年代結(jié)果為1850年,平均沉積速率為0.2cm/a,其中55~50cm處沉積速率最大,數(shù)值為0.33cm/a,陳普海子整個(gè)沉積巖芯深度與年代的對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)圖2.

2.4 湖泊沉積巖芯的粒度特征

陳普海子沉積巖芯粒度隨深度的變化特征見(jiàn)圖3.整個(gè)巖芯以粉砂和黏土為主,粉砂(粒徑范圍4~63μm)和黏土(粒徑<4μm)含量分別占58.6%和38.5%,砂(粒徑>63μm)含量?jī)H占2.9%.

圖3 陳普海子沉積巖芯粒度隨深度的變化特征

不同粒級(jí)組分隨深度的曲線變化表現(xiàn)異同,黏土(粒徑<4μm)和中粉砂(粒徑16~32μm)隨深度的曲線變化相反,而平均粒徑(Mz)和中值粒徑(Md)的曲線變化與粗顆粒(粒徑>32μm)較為一致.巖芯55~50cm,粒徑<4μm含量顯著增加,占52.3%,而粒徑4~32μm含量減小,其它粒級(jí)組分變化不明顯,中值粒徑大小為3.8μm.巖芯15cm以上,表現(xiàn)為Mz和Md明顯增大,平均數(shù)值分別為30.7μm和20.1μm, >63μm的粗顆粒約占15%.

2.5 湖泊沉積巖芯的元素特征

陳普海子沉積巖芯元素及其比值隨深度的變化特征見(jiàn)圖4.

圖4 陳普海子沉積巖芯元素及其比值隨深度的變化特征(虛線為區(qū)域元素背景值)

整個(gè)巖芯15cm以下元素含量變化較為穩(wěn)定,Al、Ca、Fe、K、Mg、Na和Co、Cr、Cu、Mn、Ni、P、Sr、Ti元素含量平均值分別為76.46、65.61、41.17、25.22、21.5、8.68mg/g和14.65、83.64、36.81、875.47、31.23、706.99、287.58、3.67mg/kg.但在55~50cm出現(xiàn)一次較明顯的波動(dòng),元素Al、Co、Cr、Cu、Fe、K、Mg、Mn含量及元素比值K/Ti、Al/Ti、K/Sr顯著增大,指示沉積環(huán)境發(fā)生變化,與上述粒度變化有較好的一致性.在巖芯15cm以上(約1995年之后),Al、Fe、Mg、K、Co、Cr、Cu、Mn、Ni、Ti含量呈顯著下降,大部分元素含量數(shù)值小于對(duì)應(yīng)元素的背景值(Cu、Mg以及Mn除外),而元素Ca、Na、P及Sr含量上升.

2.6 陳普海子湖泊沉積物與表層不同沉積物的指標(biāo)對(duì)比分析

通過(guò)對(duì)陳普海子沉積物的巖性、粒度和元素分析,發(fā)現(xiàn)巖芯55~50cm(約1850~1865年)以及15cm以上沉積物(約1995年以來(lái))的巖性和環(huán)境代用指標(biāo)發(fā)生明顯的變化,表明當(dāng)時(shí)的沉積環(huán)境發(fā)生改變.為了進(jìn)一步探討當(dāng)時(shí)沉積環(huán)境變化的原因,對(duì)陳普海子上述變化明顯的沉積物與現(xiàn)代不同類(lèi)型沉積物進(jìn)行對(duì)比分析.

2.6.1 陳普海子湖泊沉積物與表層不同沉積物的粒度分布對(duì)比 對(duì)于湖泊而言,沉積物的粒度頻率分布曲線能夠靈敏的反映水動(dòng)力條件,是識(shí)別沉積作用和沉積環(huán)境的重要圖解形式[13-14].通過(guò)對(duì)研究區(qū)河床、河漫灘、河岸緩流沉積、湖泊、沙漠及風(fēng)積沉積物的粒度頻率分布曲線分析,不同類(lèi)型沉積物的粒度分布形態(tài)差別較為明顯,均表現(xiàn)為單峰,其眾數(shù)分別為120.2、34.6、5.0、13.1、208.9及45.7μm(圖5).從陳普海子巖芯55~50cm處沉積物(CP1表示)的頻率分布曲線來(lái)看,眾數(shù)值為4.4μm,與黃河岸邊緩水流沉積物相近,且它們的粒度分布特征較為相似,表明兩者的沉積作用存在關(guān)聯(lián)或者沉積物來(lái)源較為一致.同樣,沉積巖芯15cm以上沉積物(CP2表示),眾數(shù)數(shù)值為41.6μm,與風(fēng)積物粒度分布特征類(lèi)似.

圖5 湖泊沉積物(CP1和CP2)與不同類(lèi)型沉積物的粒度頻率曲線對(duì)比

2.6.2 陳普海子湖泊沉積物與表層不同沉積物的元素對(duì)比 多個(gè)獨(dú)立樣本檢驗(yàn)是要解決多個(gè)獨(dú)立樣本間是否具有相同分布的問(wèn)題,該檢驗(yàn)為單向方差分析,檢驗(yàn)多個(gè)獨(dú)立樣本在中位數(shù)上是否有差異[15].對(duì)研究區(qū)不同類(lèi)型沉積物的元素及其比值進(jìn)行多個(gè)獨(dú)立樣本檢驗(yàn),檢驗(yàn)結(jié)果如表3所示,選取系數(shù)<0.05檢驗(yàn)顯著的元素及元素比值進(jìn)行下一步的判別分析,包括Al、Ca、Co、Cr、Cu、Fe、K、Mg、Mn、Na、Sr、Ti及元素比K/Ti、Al/Ti、K/Sr.

表3 河套平原不同類(lèi)型沉積物的元素檢驗(yàn)結(jié)果

注:*表示<0.05時(shí)檢驗(yàn)顯著.

河套地區(qū)不同類(lèi)型沉積物的典型判別得分見(jiàn)圖6,其中橫坐標(biāo)為第一典型判別方程(函數(shù)1表示)得分,縱坐標(biāo)為第二典型判別方程(函數(shù)2表示)得分(以樣本代入典型判別方程得分計(jì)算得到).圖6(a)中以上述檢驗(yàn)顯著系數(shù)<0.05的元素(包括Al、Ca、Co、Cr、Cu、Fe、K、Mg、Mn、Na、Sr和Ti)為變量進(jìn)行判別分析,結(jié)果表明不同類(lèi)型沉積物有各自的分布區(qū)域,建立的判別函數(shù)有較好的判別精度,其中陳普海子巖芯55~50cm處的沉積物(CP1)與河岸緩流沉積物分布在散點(diǎn)圖的同一區(qū)域,15cm以上沉積物(CP2)與風(fēng)積物分布在另一區(qū)域,表明CP1與河岸緩流沉積物以及CP2與風(fēng)積物的沉積環(huán)境或者沉積物來(lái)源相近,與上述粒度指標(biāo)的分析結(jié)果一致.

圖6 湖泊沉積物(CP1和CP2)與不同沉積物元素及元素比值(K/Ti、Al/Ti和K/Sr)的判別分析對(duì)比

(a)湖泊沉積物與不同沉積物元素的判別分析對(duì)比;(b)湖泊沉積物與元素比值的判別分析

圖6(b)是以上述檢驗(yàn)顯著系數(shù)<0.05的元素比值(K/Ti、Al/Ti和K/Sr)為變量進(jìn)行判別分析的結(jié)果,河床、河漫灘、湖泊、沙漠及風(fēng)積沉積物的得分散點(diǎn)基本分布在同一大區(qū)域,而河岸緩流沉積物和湖泊芯在55~50cm處沉積物(CP1)分布在另一區(qū)域,與上述其他類(lèi)型沉積物的分布區(qū)域分離,表明元素比值K/Ti、Al/Ti和K/Sr能將它們很好的區(qū)分,可作為河岸緩流沉積物和湖泊巖芯在55~50cm處沉積物(CP1)的代用指標(biāo).

3 討論

3.1 約1850年陳普海子區(qū)域的環(huán)境變化

據(jù)文獻(xiàn)記載[16-18],歷史上河套平原地區(qū)黃河河道變遷頻繁,約1850年之前黃河流入河套平原后分為南北兩支,其中北支為黃河主流,經(jīng)磴口縣沿陰山山腳東流,后在烏梁素海地區(qū)形成一段南北走向的河道(圖7).約1850年,黃河北支被泥沙淤塞斷流,西岸決口,大量河水滯留在河套平原西部(包括陳普海子地區(qū)),形成河灘地;北支斷流改稱(chēng)烏加河,黃河南支東流逐漸形成現(xiàn)今黃河,此時(shí)烏梁素海等洼地積水而形成河跡湖(圖7)[9].

圖7 約1850年河套平原黃河河道的空間變化[9]

據(jù)此,陳普海子巖芯在約1850年沉積環(huán)境發(fā)生顯著的變化是由于黃河河道變遷所致,黃河北支淤塞,河岸決口,河道高水位的細(xì)顆粒隨河水流入湖泊并參與沉積,通過(guò)上述研究發(fā)現(xiàn)攜帶的顆粒主要是現(xiàn)黃河岸邊緩流沉積物,利用其粒度分布曲線(眾數(shù)數(shù)值為5.0 μm)及元素(包括元素比K/Ti、Al/Ti和K/Sr,數(shù)值分別為6.2、20.7、87.8)能與區(qū)域其它類(lèi)型沉積物很好的識(shí)別和區(qū)分,可作為湖泊沉積指示洪水活動(dòng)的環(huán)境代用指標(biāo).

3.2 1995年以來(lái)陳普海子區(qū)域的環(huán)境變化

20世紀(jì)90年代中期,河套平原西部的磴口縣提出了“一縣變兩縣”的土地開(kāi)發(fā)政策,大規(guī)模的沙荒土地開(kāi)墾導(dǎo)致流動(dòng)沙丘面積顯著擴(kuò)張,有數(shù)據(jù)顯示,磴口地區(qū)從1996a~2003a流沙面積擴(kuò)展了1.2萬(wàn)hm2,增長(zhǎng)近21.7%[19].這一政策直接導(dǎo)致沙丘活化,開(kāi)墾區(qū)在同風(fēng)速條件下地表侵蝕作用加大.陳普海子位于磴口縣中北部地區(qū),自1995年以來(lái),區(qū)域沙荒土地開(kāi)墾,風(fēng)沙活動(dòng)增強(qiáng),致使該湖泊沉積物粒徑顯著增大,這也與上述粒度和元素的研究結(jié)果一致.由于近幾十年來(lái)人類(lèi)活動(dòng)作用方式以及湖泊流域自身環(huán)境的差異,與陳普海子相比,位于河套平原東部地區(qū)的烏梁素海,自1965年以來(lái),農(nóng)田灌溉退水所攜帶的大量流域物質(zhì)是控制該湖泊粒徑變化的主要原因[20].

4 結(jié)論

4.1 約1850 年受黃河河道變遷引起的洪水活動(dòng)影響,陳普海子巖芯55~50cm沉積物表現(xiàn)為灰黃色黏土層,其粒度和元素特征與黃河岸邊緩流沉積物相似,元素比值K/Ti、Al/Ti和K/Sr可作為湖泊沉積指示洪水活動(dòng)的代用指標(biāo).

4.2 自1995年后,由于區(qū)域人類(lèi)活動(dòng)下沙荒土地大規(guī)模開(kāi)墾,致使風(fēng)沙活動(dòng)增強(qiáng),巖芯 15cm以上沉積物粒度和元素特征與風(fēng)積物相似.

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致謝：感謝中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所吳敬祿研究員和地球環(huán)境研究所金章東研究員在文章寫(xiě)作中的指導(dǎo)與建議;感謝蘭州大學(xué)潘保田教授和高紅山副教授及其科研團(tuán)隊(duì)在野外采樣中的指導(dǎo)與幫助;感謝審稿專(zhuān)家提出的寶貴意見(jiàn).

The characteristics of grain size and elements from Lake Chenpu sediment in the Hetao Plain.

WANG Jing-zhong1,2*, ZHU Chi3, LAN Bo4, LI Xiao1, LIU Zhuo1

(1.Experiment and Practice Teaching Center, Heibei GEO University, Shijiazhuang 050031, China；2.State Key Laboratory of Loess and Quaternary Geology, Institute of Earth Environment, Chinese Academy of Sciences, Xi’an 710061, China；3.Jiangsu Provincial Academy of Environmental Science, Jiangsu Provincial Key Lab of Environmental Engineering, Nanjing 210036, China；4.College of Environmental and Chemical Engineering, Chongqing Three Gorges University, Chongqing 404000, China)., 2019,39(1)：358~365

In this paper, grain size and element from different sediments in the Hetao Basin were analyzed, based on the results of age and environmental indicators from Lake Chenpu sediment, by means of canonical discriminant analysis technology, and combined with historical and literature materials, environmental changes were revealed during two typical periods in recent 300years. Because of the flood activities from the migration of the Yellow River channel in about 1850AD, the grain size characteristics of the sediments at 55~50cm of Lake Chenpu sediment (CP1), which displayed grey-yellow clay layer, were closed related to the slow-flow sediment along the Yellow River bank, their median diameter and mode value were 3.8μm, 7.7μm and 4.4μm, 5.0μm respectively, and the values of the elements and their ratios (including K/Ti, Al/Ti and K/Sr) were 7.1, 21.5, 102.7 and 6.2、20.7、87.8 respectively, and their scattered points were also distributed in the same area in the canonical discriminant score scatter plot, which was separated from the distribution areas of other types of sediments, and the element ratios (including K/Ti Al/Ti and K/Sr) could be taken as environmental proxy indicators for the flood activity from the lake sediments. Since 1995, due to the large-scale reclamation of sandy land under human activities in this region, wind-sand activities enhancing, the grain size characteristics of the sediments at the top of 15cm (CP2) were similar to the aeolian sediment, their median diameter and mode value were 20.1μm, 19.6μm and 41.6μm, 45.7μm respectively, and their elements scattered points were also distributed in the same area, and the study results were in good agreement with the literature records.

Hetao Plain；sediment；grain size；element；canonial discriminant analysis；environmental change

X142

A

1000-6923(2019)01-0358-08

汪敬忠(1986-),男,江蘇淮安人,助理研究員,博士,湖泊沉積與環(huán)境研究.發(fā)表論文10余篇.

2018-06-15

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41702165);黃土與第四紀(jì)地質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金資助項(xiàng)目(No. SKLLQG1717);河北省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(D2018403115);河北省水利科技計(jì)劃項(xiàng)目(2017-61)

* 責(zé)任作者, 助理研究員, myjingzhong@163.com