張玉芬，李長(zhǎng)安，趙舉興，毛欣，許應(yīng)石，魏傳義，李亞偉，張岱

1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）地球物理與空間信息學(xué)院，武漢 430074

2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）地理與信息工程學(xué)院，武漢 430074

3.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）流域關(guān)鍵帶演化湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430074

4.福建省煤田地質(zhì)勘查院，福州 350000

5.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所，石家莊 050061

6.江蘇省地質(zhì)調(diào)查研究院，南京 210018

0 引言

沉積物粒徑的大小指示搬運(yùn)介質(zhì)的動(dòng)力大小和特征。沉積物的粒度特征來識(shí)別沉積環(huán)境，解釋搬運(yùn)和沉積作用的動(dòng)力狀況。同時(shí)，能夠反映沉積物沉積時(shí)的降水，具有指示干濕環(huán)境變化的意義。沉積物粒度特征作為反映氣候和環(huán)境變化的替代性指標(biāo)，已廣泛應(yīng)用于黃土[1?7]、海洋[8?11]、一些高原干旱較封閉的湖泊[12?17]和河流[18?21]沉積物的研究中。黃土的研究表明，其沉積物粒度值的大小是指示東亞冬、夏季風(fēng)氣候變化的良好代用指標(biāo)[1?6]。已有的湖泊沉積學(xué)研究也表明，粒度的粗細(xì)代表了水動(dòng)力的強(qiáng)弱、湖泊輸入水量的相對(duì)大小，在一定程度上可以反映湖泊積水區(qū)降水的變化，因而具有區(qū)域干濕變化的指示意義[12?15]。江漢平原是長(zhǎng)江中下游最大的沖積平原，其第四紀(jì)環(huán)境變化的記錄對(duì)中國(guó)過去全球變化研究具有重要意義。關(guān)于江漢平原第四紀(jì)古氣候變化前人已開展過很多研究，但這些研究存在著兩個(gè)方面的不足：一是已有研究多集中于氣溫（冷暖）變化[22?24]，對(duì)于降水量（干濕）變化研究較少，而降水量變化對(duì)長(zhǎng)江流域具有更加重要的意義；二是過去的研究多基于平原內(nèi)沉積研究，這些沉積物主要來自于長(zhǎng)江干流和主要支流的攜帶，為長(zhǎng)江流域廣大范圍（江漢平原的流域面積約150×104km2）物質(zhì)混合的信息，難以分辨出江漢平原區(qū)的環(huán)境信息。但在江漢平原區(qū)有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)江漢平原區(qū)與其上游流域區(qū)的氣候特征并不一致的現(xiàn)象。以洪災(zāi)為例：有很多年份江漢平原為正常降水年份甚至是干旱，則因長(zhǎng)江上游、漢江上游及洞庭湖四水的強(qiáng)降水導(dǎo)致江漢平原遭受嚴(yán)重洪水災(zāi)害；也有些年份，上游流域來水正常甚至偏少，僅源自江漢平原及其周緣山地的強(qiáng)降水就造成了嚴(yán)重洪災(zāi)，如2016年的洪災(zāi)對(duì)武漢市影響超過了1998年長(zhǎng)江全流域大洪水。因此，如何識(shí)別江漢平原本區(qū)的氣候環(huán)境特征就為人們所關(guān)注。近年來，我們?cè)诮瓭h平原野外調(diào)查時(shí)，發(fā)現(xiàn)在其北緣的一些山前淺水洼地中，保存了一套較完整的末次冰消期沉積記錄。這些沉積主要來自附近地面來水，不受長(zhǎng)江、漢江等大河的影響，可用于探討本區(qū)環(huán)境變化，特別是降水和地表徑流的變化。本文選擇了其中一個(gè)最具代表性的沉積——麻城剖面，擬通過對(duì)其粒度組成特征分析，推測(cè)末次冰消期的地表徑流變化，進(jìn)而探討江漢平原北緣末次冰消期的干濕氣候特征。同時(shí)，就如何從江漢平原沉積物中提取本地區(qū)降水變化信息進(jìn)行嘗試。

1 區(qū)域概況

在江漢平原北緣的山地與平原過渡帶，分布著一系列的淺水洼地，這些洼地形成于晚更新世末期。末次冰盛期時(shí)海平面下降長(zhǎng)江發(fā)生溯源侵蝕至長(zhǎng)江中游，在江漢平原形成一系列水系深槽[25?26]，平原邊緣的地表徑流沖刷加強(qiáng)而形成侵蝕洼地，之后隨著氣候變暖洼地開始接受沉積。我們?cè)谝巴庹{(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)：這些洼地地層結(jié)構(gòu)清楚，沉積物主要來自于為山前坡地，粒度較細(xì)，以坡洪積和沼澤成因?yàn)橹?。這些沉積物較好地記錄了末次冰消期以來江漢平原北緣的地表徑流變化與環(huán)境特征。野外調(diào)查還發(fā)現(xiàn)：這些洼地具有大致相同的地層序列和沉積特征（圖1），反映了江漢平原邊緣坡地區(qū)氣候特征與徑流變化的一致性特點(diǎn)。在這些剖面中尤以麻城北發(fā)育和保存最好，故作為本文的研究剖面。

圖1 江漢平原邊緣坡麓地帶的末次冰消期沉積Fig.1 Deposition of the last deglaciation in torrential floodplains along the margin of the Jianghan Plain

2 研究剖面巖性特征及實(shí)驗(yàn)樣品的采集和測(cè)試

2.1 研究剖面巖性特征與沉積環(huán)境

研究區(qū)位于江漢盆地東北緣麻城北部的山前洼地，該洼地位于大別山山地丘陵與平原的過渡地帶。洼地呈半封閉的碟形狀，沉積物主要來自于山前斜坡的地表徑流，洼地的中央與邊緣存在一定的沉積相變。研究剖面位于沉積相對(duì)連續(xù)碟形洼地的中部地帶，為人工取土開挖形成，出露厚度近4.50 m（含探坑厚度0.40 m）。剖面共分為六個(gè)巖性層（圖2），自上而下各層的巖性特征如下：

圖2 麻城取樣剖面地質(zhì)特征Fig.2 Geological features of Macheng section(sampling site)

①灰黃色亞砂土，含植物根系，表層0.20 m為耕作層。層厚約0.45 m；

②褐黃色砂質(zhì)黏土層，為黃土狀土。層厚約0.15 m；

③褐灰色亞黏土，頂部約0.15 m顏色變?yōu)楹诤稚?，沉積物粒徑總體比較偏細(xì)，以黏土為主。層厚0.50 m；

④褐灰色亞黏土—亞砂土層，為本剖面粒徑較粗的層位?？吭搶禹敳考s有0.20 m厚的沉積物顏色變黑，為灰黑色，且粒徑較該層下部要粗。該層與下伏層之間界線明顯，界面平整無沖刷痕跡，推斷其為一個(gè)短暫的沉積間斷。層厚約0.65 m；

⑤整體為深灰色淤泥質(zhì)黏土及粉砂層，但夾有黑灰色淤泥和較粗的細(xì)砂。頂部約30 cm為灰黑色黏土質(zhì)粉砂，植物根系發(fā)育，下部約0.50 m為砂質(zhì)黏土。層厚2.60 m；

⑥灰褐色亞砂質(zhì)—黏土層，中間垂直穿插黑灰條帶，可能是上層黑色泥質(zhì)向下沿裂縫滲入所致。層厚約0.40 m。

從研究區(qū)地貌環(huán)境、剖面的宏觀特征和巖性組成來看，其沉積環(huán)境總體為山前坡麓。其中第⑤層的含有機(jī)質(zhì)的深灰色淤泥質(zhì)黏土，推測(cè)為淺水沼澤相；此外各層應(yīng)為地面流水沉積，由于沒有河流經(jīng)過，外圍的水系也影響不到，據(jù)其較好的沉積層理和巖性特征推測(cè)為坡洪積相。

2.2 樣品的采集和測(cè)試

野外采樣時(shí)剝?nèi)テ拭嫔系谋韺油?，自上而下按約2.5 cm間距連續(xù)采集粒度樣品，考慮近地表有人為污染，故對(duì)近地表0.30 m沒有取樣，共采集樣品172組。粒度樣品的測(cè)試是在許昌師范學(xué)院粒度實(shí)驗(yàn)室完成，測(cè)量所用儀器為英國(guó)馬爾文公司產(chǎn)的Mastersizer 2000激光粒度分析儀，測(cè)試范圍0.01～2 000μm，重復(fù)測(cè)量誤差小于2%。取沉積物樣品0.8 g左右，經(jīng)過氧化氫以及鹽酸處理后，加入六偏磷酸鈉超聲振蕩，將振蕩后的樣品上機(jī)測(cè)試。可提供每一粒度組分的百分含量、頻率曲線、累積曲線及其他各種粒度參數(shù)。為了獲得年代學(xué)資料，分別在據(jù)剖面頂部1.50 m和3.0 m處采集了14C樣品，樣品的年齡在波蘭的14C年代學(xué)實(shí)驗(yàn)室（Poznan Radiocarbon Laboratory）完成，其年齡分別為（11 230±60）a B.P.和（14 520±110）a B.P.，采用線性插值的方法求出了各采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)的年齡值（圖2）。剖面下伏為晚更新世下蜀土，根據(jù)長(zhǎng)江中下游下蜀土的堆積年齡，其上限在20.0～25.0 ka B.P.[27]。根據(jù)14C測(cè)年推斷的剖面底界年齡基本上是合理的；另外，第⑤層沼澤相結(jié)束與第④層之間存在一個(gè)短暫的沉積間斷，可能是氣候由濕變干造成的短暫沉積間斷，即由于氣候干冷，地表徑流量小，剖面所在的洼地中心沒有接收到沉積。從測(cè)年推斷的時(shí)間看，應(yīng)該是新仙女木事件（YD）的反映；同時(shí)，第②層巖性特征類似于下蜀黃土，因此應(yīng)為一次干旱事件，在時(shí)間上恰好與長(zhǎng)江中游高分辨率的石筍和泥炭記錄的9.8～9.2 ka B.P.干旱期基本一致[28]。由此來看，根據(jù)已有測(cè)年進(jìn)行的剖面地質(zhì)年齡推斷基本可信。表明該剖面主要形成于末次冰盛期之后的末次冰消期。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

按照沉積物碎屑大小和水動(dòng)力行為[29]，將50μm、10μm和5μm分別作為砂粒/粗粉砂、粗粉砂/細(xì)粉砂以及細(xì)粉砂/黏粒的分界，對(duì)麻城剖面沉積物粒度進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析；并根據(jù)?？恕值鹿接?jì)算了粒度參數(shù)。圖3是麻城剖面沉積物粒度組成及參數(shù)隨深度變化曲線。為了討論方便，根據(jù)粒度及參數(shù)的波動(dòng)變化，結(jié)合巖性分層，可將麻城剖面劃分為7個(gè)不同的階段，并分段進(jìn)行了粒度特征的最小值、最大值、平均值和分異值統(tǒng)計(jì)（表1）。由表1可見，砂組分（>50μm）占0～75.47%，主要集中在近下部層位3.52～4.10 m和近上部層位的0.98～1.57 m段，且在這兩段變化幅度較大；粉砂（5～50μm）占20.19%～96.25%，平均60.73%，其中粗粉砂（10～50μm）占16.47%～62.15%，平均40.83%，細(xì)粉砂（5～10μm）占3.62%～34.10%，平 均19.90%；黏 土（<5μm）占4.24%～46.40%，平均達(dá)27.68%。平均粒徑變化于6.85～187.94μm，平均27.70μm。分選系數(shù)1.074 0～2.497 9，平均1.762 2，屬于分選差和分選較差的類型，其中以分選較差的樣品占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)（達(dá)84.88%）。偏度平均值為0.112 5，變化范圍在-0.170 7～0.397 5之間，雖然從負(fù)偏態(tài)到極正偏態(tài)4個(gè)峰態(tài)等級(jí)都有，但正偏（59.90%）和近于對(duì)稱（37.80%）的樣品占了絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，負(fù)偏態(tài)和極正偏態(tài)的樣品比例很少。峰態(tài)值為0.742 1～1.291 4，從很平坦到很尖銳的4個(gè)峰態(tài)等級(jí)都有，但絕大多數(shù)屬于中等尖銳（76.70%）和尖銳（17.40%），只有一個(gè)樣品為很尖銳，峰態(tài)的平均值為1.024 2。

由圖3和表1可見麻城剖面沉積物粒度砂組份含量與平均粒徑在剖面中具有相同的變化規(guī)律，呈明顯的正相關(guān)，表明本剖面沉積物粒度的平均粒徑隨深度變化規(guī)律主要受控于砂組份含量的變化。在剖面3.52～4.10 m層段和0.98～2.00 m層段，粒度含量與粒度參數(shù)曲線波動(dòng)頻繁，變化幅度最大，顯示了不穩(wěn)定的沉積環(huán)境。

表1 麻城剖面沉積物粒度組成和參數(shù)統(tǒng)計(jì)Table 1 Grain size composition and parameters for Macheng profile

圖3 麻城剖面沉積物粒度組成及參數(shù)隨深度變化（巖性圖例同圖2）Fig.3 Particle size distribution characteristics of sediments in Macheng profile

4 關(guān)于麻城剖面粒度特征的環(huán)境意義的討論

4.1 粒度特征的地表徑流及古氣候的意義

沉積物的粒度特征是判別沉積環(huán)境的一個(gè)重要物理標(biāo)志，可以為沉積物搬運(yùn)介質(zhì)的性質(zhì)、能量和搬運(yùn)方式的確定等提供重要依據(jù)[29]，在搬運(yùn)介質(zhì)和方式已明確，沉積物的粒度特征能夠反映沉積物沉積時(shí)的降水、水動(dòng)力搬運(yùn)強(qiáng)度、水位變化等環(huán)境信息，具有指示干濕環(huán)境變化的意義。一般來說，在湖泊沉積記錄與古氣候研究中，沉積物粒度的環(huán)境意義常常解釋為：粗粒沉積物指示低水位時(shí)期的干旱氣候，細(xì)粒沉積物指示高水位時(shí)期的濕潤(rùn)氣候。然而，上述結(jié)論有一個(gè)重要的應(yīng)用前提條件，即湖泊規(guī)模較大，且有較大幅度的水位波動(dòng)、湖水面積存在大范圍的擴(kuò)張與收縮。可能只適用于長(zhǎng)時(shí)間尺度、低分辨率（百年、千年）研究[30]。己有研究表明[13,30?32]，在降雨量較大的熱帶、亞熱帶地區(qū)，不存在水位的大幅度漲落湖泊中，沉積物粒度的粗細(xì)是由流域降雨量或徑流量的大小決定的。降雨量的變化通過影響地表徑流強(qiáng)度而在相當(dāng)程度上決定著進(jìn)人湖泊的陸源顆粒物的粗細(xì)和多少，進(jìn)而影響沉積物粒度：降雨量大的濕潤(rùn)年份，地表徑流發(fā)育，其剝蝕和搬運(yùn)能力增強(qiáng)，更多的粗顆粒物質(zhì)可被攜帶至湖泊，沉積物粒徑增大；降雨量小的干旱年份，地表徑流貧乏，粗顆粒物質(zhì)難以搬運(yùn)至湖泊，沉積物粒徑減小。另外，在一些短時(shí)間尺度的研究中，流域降雨量是控制沉積物粒度分布的重要因素[13]。

麻城剖面位于大別山山地丘陵與平原的過渡地帶的半封閉的一個(gè)小型的寬淺碟形洼地，地處亞熱帶多雨氣候區(qū)。地表徑流以山前斜坡徑流為主，洼地北側(cè)坡地有一系列近南北向的梳狀溪流匯入洼地，研究剖面位于碟形洼地的中部地帶，沉積物的粒度變化主要受地表徑流的變化所控制[33?34]，由于坡面地表徑流的特征和變化主要是由大氣降水所決定的，粒度粗表明地表侵蝕和搬運(yùn)能力強(qiáng)，代表了降雨量相對(duì)較大的濕潤(rùn)氣候年份；反之，粒度細(xì)代表了降雨量相對(duì)較小的干旱氣候年份[35?36]。

4.2 麻城剖面的粒度變化的氣候指示

麻城剖面主要形成于下蜀土之后末次冰消期。現(xiàn)結(jié)合巖性、沉積相將不同階段的粒度組成、含量及粒度參數(shù)變化特征（圖3），對(duì)其所反映的地表徑流特征及可能的古氣候意義討論如下：

第Ⅰ階段：深度4.50～4.10 m，對(duì)應(yīng)年齡17.90～17.02 ka B.P.。該階段位于剖面的最底部，沉積物主要以粉砂為主（平均含量為61.31%），其中粗粉砂達(dá)到42.13%，細(xì)粉砂為19.18%，黏土的含量為25.12%，大于50μm的砂含量占18.00%。平均粒徑的變化范圍為10.73～73.27μm，平均值為26.31μm。分選系數(shù)平均值為1.771 8，以分選較差的樣品居多。偏度值均為正值，以近對(duì)稱與正偏為主。曲線表現(xiàn)為中等峰態(tài)。沉積物粒度組成和參數(shù)的變異值均為本剖面的偏小的值。該段為剖面第⑥層，為坡洪積作用的褐黃色亞砂土。表明為冰盛期之后氣候開始回暖，降水相對(duì)較多。由于沉積早期的地表坡度較大，地表徑流強(qiáng)度中等偏強(qiáng)。

第Ⅱ階段：深度4.10～3.65 m，年齡17.02～16.06 ka B.P.。粒度含量與平均粒徑值在該段波動(dòng)頻繁且幅度很大，平均粒徑的變化在10.99～187.94μm區(qū)間，為本剖面變化最大的一個(gè)階段，其平均值為43.43μm，也是本研究剖面中的粒徑最粗的一個(gè)階

段。分選系數(shù)為1.854 7，以分選較差的樣品為主，達(dá)79.17%，分選差的樣品為20.83%。偏度均值為0.116 4，以正偏為主。本階段砂的含量較階段Ⅰ有所增加（均值為18.73%，為本剖面的最高值），粉砂和黏土的含量較階段Ⅰ有所下降。各參數(shù)的變異值相對(duì)比較大，尤其是不同樣品砂的含量差別很大，最小值僅為0.26%，最大值可達(dá)75.47%。表明該階段地表徑流的總體強(qiáng)度明顯增大，且徑流變幅強(qiáng)烈，水流穩(wěn)定性較差。反映出該時(shí)期大氣降水明顯增多，干濕變化劇烈，強(qiáng)降水事件頻發(fā)，氣候的穩(wěn)定性差。

第Ⅲ階段：深度3.65～2.97 m，年齡16.06～14.56 ka B.P.。該階段不論是粒度組成曲線，還是粒度參數(shù)曲線的波動(dòng)幅度較階段Ⅱ均有所減弱，并且中砂含量（10.75%）和平均粒徑值（25.46μm）也較前階段有所減小，但黏土含量（28.39%）和粗粉砂的含量（42.80%）較前階段卻有所增加。分選系數(shù)為1.831 6，分選較差的樣品達(dá)80.00%，分選差的樣品為20.00%。偏度均值為0.130 2，以正偏為主。峰度以中等尖銳為主，個(gè)別樣品為尖銳峰態(tài)。粒度參數(shù)的變異值都比較大，且平均粒徑的分布區(qū)間也比較大（11.49～108.54μm）。表明該階段地表徑流較第Ⅱ階段的強(qiáng)度變小，徑流變幅中等，水流相對(duì)穩(wěn)定。反映出該時(shí)期大氣降水適中，干濕變化不太強(qiáng)烈，氣候相對(duì)比較穩(wěn)定。

第Ⅳ階段：深度2.97～2.12 m，年齡14.56～12.82 ka B.P.。此階段沉積物顆粒比較偏細(xì)，黏土組份含量（28.61%）和粉砂組份含量（61.72%）較前階段都有所增高。平均粒徑值（22.18μm）和砂組份含量（9.66%）較前階段有所減小，并且平均粒徑的分布范圍也比階段Ⅲ要小很多，主要分布在10.84～49.64μm范圍。粒度曲線變化比較平穩(wěn)，各參數(shù)的變異值均為本剖面的較小值。沉積物的分選系數(shù)為1.800 0，統(tǒng)計(jì)表明分選差的只占14.70%，絕大多數(shù)為分選較差的（85.30%）。偏度值為0.091 0，樣品以近對(duì)稱的為主。峰度值為0.987 5，樣品均為中等尖銳的峰態(tài)。上述特點(diǎn)說明當(dāng)時(shí)氣候具有向干冷，降水減少的方向發(fā)展的趨勢(shì)。沉積環(huán)境較上階段趨于穩(wěn)定，沉積物中細(xì)顆粒組份明顯增多，這與野外觀察到的沉積物巖性以黏土為主的現(xiàn)象是一致的。但從圖3中我們可以看到，在深度2.50 m向上（淺部）粒徑又開始逐漸變粗和曲線波動(dòng)幅度有所增強(qiáng)。表明該階段地表徑流的總體上較弱，徑流變幅不大，特別是早期階段。但后期徑流量有所增強(qiáng)，變幅波動(dòng)有所增加。反映出該時(shí)期大氣降水明顯偏少，后期降水量有所增大，氣候相對(duì)穩(wěn)定。

第Ⅴ階段：深度2.12～1.65 m，年齡12.82～12.02 ka B.P.。此階段沉積物粒度組成和參數(shù)曲線較前一階段波動(dòng)有所加強(qiáng)，變異值比前階段增大。黏土組份含量達(dá)33.26%為本剖面的最高值，分布于8.39%～46.40%之間，數(shù)據(jù)比較離散，反映細(xì)顆粒成分含量在剖面中變化較大。粉砂組份含量明顯減少（占55.62%），砂的組份略有增加（占10.77%），但不同樣品差異較大。沉積物的平均粒徑為25.07μm，分布范圍為7.51～119.60μm。分選系數(shù)為1.676 5，以分選較差的樣品占多數(shù)（達(dá)80.00%），分選差的占20.00%。偏度值為0.058 5，樣品以近對(duì)稱為主。峰度值為1.059 6，分布在0.837 5～1.291 4之間，以中等尖銳為主，但峰態(tài)為尖銳的明顯增多達(dá)35.00%。上述特點(diǎn)表明該階段地表徑流強(qiáng)度的整體較小，徑流的變幅有一定波動(dòng)，存在短時(shí)較大強(qiáng)度。反映出該時(shí)期大氣降水明顯偏少，氣候總體偏干，并伴有短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生。

第Ⅵ階段：深度1.65～1.10 m，年齡12.02～10.80 ka B.P.。該階段的粒度組成和粒度參數(shù)曲線較上階段變化幅度有所增強(qiáng)，但變化的頻率明顯變慢。并有一個(gè)平均粒徑值和砂的含量由逐漸變大然后又逐漸變小的變化規(guī)律。砂組份的含量為16.83%較階段Ⅴ明顯增加，粉砂組份含量為53.43%為本剖面的最低值，黏土含量為29.40%較上階段也有所減少。平均粒徑為36.15μm，是本剖面的最高值，且數(shù)據(jù)非常離散，其粒徑的分布范圍為0.27～168.89μm，表明沉積物縱向上變化大，沉積環(huán)境不穩(wěn)定。分選系數(shù)為1.734 2，分選差的樣品占到28.00%為本剖面的最高值。偏度值為0.063 9，主要為近對(duì)稱態(tài)。峰度值為1.014 8，分布在0.049 5～1.216 3之間，以中等峰態(tài)為主（78.00%），其余均為尖銳峰態(tài)（28.00%）。該階段的粒度參數(shù)的變異值較其他階段普遍偏大。依據(jù)上述特點(diǎn)推斷，此時(shí)段地表徑流的搬運(yùn)強(qiáng)度顯著加大，且徑流的變幅強(qiáng)烈波動(dòng)，穩(wěn)定性較差。反映該時(shí)期大氣降水總體較強(qiáng)，且波動(dòng)明顯，強(qiáng)降水事件多發(fā)，氣候的穩(wěn)定性差。第④層與下伏第⑤層之間存在一個(gè)短暫的沉積間斷，推測(cè)為YD干冷事件致剖面所在沒有沉積。之后快速升溫期，降雨量明顯增大，氣候穩(wěn)定性較差，強(qiáng)降雨時(shí)有發(fā)生。隨之地表徑流量的變幅較大。

第Ⅶ階段：深度1.10～0.30 m，年齡10.80～9.10 ka B.P.。從表1和圖3可見，粒度含量和粒度參數(shù)曲線均為本剖面的波動(dòng)幅度最小的時(shí)段；粒度平均值（17.66μm）、砂組份含量（3.01%）和分選系數(shù)（統(tǒng)計(jì)平均值為1.652 7）也是本剖面的最小值。總的來說本階段沉積物粒度較偏細(xì)，分選相對(duì)較好，數(shù)據(jù)的方差和變異值都比較偏小。該階段沉積物以褐黃色為主，其中第②層顏色最淺為灰黃色黃土狀土，巖性特征類似于下蜀黃土，在時(shí)間上與長(zhǎng)江中游高分辨率氣候記錄的石筍和泥炭記錄的9.80～9.30 ka B.P.較干期相一致[37?38]。上述特點(diǎn)表明該階段地表徑流強(qiáng)度弱，搬運(yùn)能力偏低，且徑流變幅小。推測(cè)該時(shí)期大氣降水明顯偏弱，氣候偏干，但穩(wěn)定性較好。

4.3 氣候期劃分

綜上所述，麻城剖面記錄了江漢平原北緣末次冰消期的氣候環(huán)境與降水及地表徑流的變化，總體可劃分為四個(gè)氣候期：

第一氣候期距今17.90～17.02 ka，對(duì)應(yīng)粒度階段Ⅰ和剖面第⑥層。沉積物為黃褐色，坡洪積成因。粒度主要以粉砂為主，特別是粗粉砂含量較高，總體偏粗。分選和分異度中等，粒度曲線有一定波動(dòng)，粒度存在著粗細(xì)變化。該層與下伏下蜀黃土間為強(qiáng)烈的侵蝕接觸，推測(cè)為末次盛冰期侵蝕基準(zhǔn)面下降引起的區(qū)域性侵蝕沖刷的反映[25?26]。因此，本期為冰盛期之后氣候開始回暖升溫期，地表徑流強(qiáng)度中等偏強(qiáng)，降水較豐沛，為溫暖潮濕環(huán)境。

第二氣候期距今17.02～12.02 ka，對(duì)應(yīng)剖面第⑤層，包含粒度階段的第Ⅱ～Ⅴ。沉積物顏色為黑、黑灰色砂質(zhì)黏土，沼澤相沉積環(huán)境。該期總體降雨量較多，早期（Ⅱ階段）粒度粗，均勻性差，粒度曲線波動(dòng)強(qiáng)烈。表明地表徑流強(qiáng)且變幅大，強(qiáng)降水多現(xiàn)；隨后（Ⅲ階段）地表徑流有所減弱，降水的穩(wěn)定性依然較強(qiáng)；到Ⅳ階段（14.56～12.82 ka B.P.）黏土組份含量增高明顯，平均粒徑值和參數(shù)的變異值均為剖面的偏小值，粒度曲線變化平穩(wěn)。表明此時(shí)地表流量明顯減小，變幅不大，即此時(shí)的降水量明顯的減少，降水的波動(dòng)不大。到了晚期（Ⅴ階段）沉積物粒度變粗，曲線波動(dòng)增大，表明地表徑流明顯加大，氣候降雨量增加?？傮w來看，這是一個(gè)非常濕潤(rùn)暖期，其與周圍地區(qū)的董哥洞石筍[39]、葫蘆洞石筍[40]以及神農(nóng)架天鵝洞石筍[41]等的冰消期氣候特征是一致的。值得注意的是，其中的第Ⅳ階段（14.56～12.82 ka B.P.），粒度反映地表徑流明顯減少，降水量降低，這一升溫和降水增加背景下的明顯變干是否為Heillrich1事件[42]的反映值得關(guān)注。

第三氣候期，距今12.02～10.80 ka，對(duì)應(yīng)剖面第④層。第④層與下伏第⑤層之間存在一個(gè)短暫的沉積間斷，這是剖面中唯一沉積間斷，表明降水極少，地表徑流不發(fā)育，氣候極為干冷，推測(cè)應(yīng)該是新仙女木事件（YD）的反映。因此，該層是新仙女木事件之后的快速升溫期，平均粒徑和分選系數(shù)為剖面最大，粗粒（砂級(jí)）含量變化劇烈，變異值（顆粒粒徑分散程度）大。表明當(dāng)時(shí)降雨量大，氣候穩(wěn)定性較差，強(qiáng)降雨時(shí)有發(fā)生。地表徑流量和變幅均較大。為溫暖濕潤(rùn)氣候。

第四氣候期，距今10.80～8.60 ka，對(duì)應(yīng)剖面③～①層，粒度第Ⅶ階段。沉積物顏色為褐黃色，為剖面最淺，洪坡積成因。粒度平均值、砂組份含量均為剖面最小，粗粉砂含量高，粒度組成曲線和參數(shù)曲線波動(dòng)不大。反映出當(dāng)時(shí)地表徑流較發(fā)育，但流量和變幅不大，穩(wěn)定性較好。表明氣候?yàn)槠珳貪?，雨量較豐富。

麻城剖面所記錄的江漢平原末次冰消期至全新世早期的四個(gè)氣候期，與我國(guó)南方同期的石筍氣候記錄[43]大體上相一致。另外，剖面中有兩個(gè)明顯的氣候事件記錄，一是新仙女木事件，表現(xiàn)為剖面第④層與第⑤層之間的沉積間斷和沼澤環(huán)境的結(jié)束；二是9.8～9.3 ka B.P.干旱期，為第②厚約15 cm的黃土狀土的沉積。該干旱期在江漢平原周緣的石筍中有明顯記錄[37?38]。

5 結(jié)論

通過對(duì)麻城剖面沉積物的粒度分析，結(jié)合測(cè)年資料對(duì)地表徑流變化過程進(jìn)行了探討，得到如下結(jié)論：

（1）麻城剖面為江漢平原北緣末次冰消期代表性沉積剖面，主體由坡麓坡洪積和沼澤沉積組成，形成地質(zhì)年代為距今18.0～8.6 ka。

（2）麻城剖面沉積物粒度組成主要以粉砂為主，達(dá)60.73%，其中，粗粉砂占決定優(yōu)勢(shì)，達(dá)40.83%。砂組分占11.59%。黏土含量為27.68%。沉積物平均粒徑變化于6.85～187.94μm，平均27.70μm。分選系數(shù)1.074 0～2.497 9，平均1.7622。偏度平均值為0.112 5，變 化 范 圍 為-0.170 7～0.397 5，以 正 偏（59.90%）和近于對(duì)稱（37.80%）的樣品占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。峰態(tài)值為0.742 1～1.291 4，平均值為1.024 2，絕大多數(shù)屬于中等尖銳（76.70%）和尖銳（17.40%）。剖面粒度變化可劃分為7個(gè)演化階段。

（3）麻城剖面沉積物粒度組成特征，重點(diǎn)反映了江漢平原北緣末次冰消期的降水與地表徑流的變化。根據(jù)沉積物粒度組成與變化，結(jié)合剖面的巖性與沉積環(huán)境特征等綜合分析，發(fā)現(xiàn)末次冰消期氣候環(huán)境經(jīng)歷了四個(gè)時(shí)期：第一氣候期距今17.90～17.02 ka B.P.（剖面深度4.50～4.12 m），為冰盛期之后氣候開始回暖升溫期，此時(shí)降水相對(duì)較多，地表徑流強(qiáng)度中等偏強(qiáng)。第二氣候期17.02～12.05 ka B.P.（剖面深度4.10～1.65m），為快速升溫期，總體暖濕多雨，在江漢平原北緣坡麓地帶的洼地廣泛發(fā)育了沼澤。期內(nèi)降雨與地表徑流存在明顯的變化，早期氣候的穩(wěn)定性差，降雨強(qiáng)度大，時(shí)有強(qiáng)降水發(fā)生，地表徑流穩(wěn)定性差；中期（14.47～12.64 ka B.P.）降水明顯減少，但雨量相對(duì)均勻，地表徑流變幅?。煌砥?，降雨量又明顯增加，降水強(qiáng)度有所變化。這是末次冰消期最顯著暖濕期，此與長(zhǎng)江中下游地區(qū)石筍記錄的冰消期氣候特征是一致的。第三氣候期距今12.02～10.80 ka，對(duì)應(yīng)剖面第④層（深度1.65～1.10 m）。第④層與下伏第⑤層之間存在一個(gè)短暫的沉積間斷，推測(cè)應(yīng)該是新仙女木事件（YD）的反映。該期是新仙女木事件之后的快速升溫期，平均粒徑和分選系數(shù)為剖面最大，粗粒（砂級(jí)）含量變化劇烈，變異值（顆粒粒徑分散程度）大。表明當(dāng)時(shí)降雨量大，氣候穩(wěn)定性較差，強(qiáng)降雨時(shí)有發(fā)生?？傮w為溫暖濕潤(rùn)氣候。第四氣候期為距今10.80～8.60 ka，對(duì)應(yīng)剖面深度大約1.10～0.10 m，氣候總體為偏溫濕環(huán)境；早期降水強(qiáng)度大，地表徑流較大，但穩(wěn)定性差。后期溫濕程度降低，地表徑流變小。剖面中有兩個(gè)明顯的氣候事件記錄，一是新仙女木事件，表現(xiàn)為沉積間斷和沼澤環(huán)境的結(jié)束；二是9.8～9.3 ka B.P.干旱期，為厚約15 cm的黃土狀土的沉積。

（4）江漢平原內(nèi)部沉積受到本地區(qū)和流域氣候的共同影響，而長(zhǎng)江和漢江洪泛影響不到的平原邊緣洼地沉積是記錄本地區(qū)氣候特征的良好載體。