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淮河支流汝河全新世古洪水沉積序列粒度指示的地表過程

2024-01-01 00:00:00王兆奪黃春長周亞利陳瑩璐尚瑞清查小春龐獎勵
沉積學(xué)報 2024年4期
關(guān)鍵詞:古土壤淮河黃土

關(guān)鍵詞 黃土;古土壤;古洪水;粒度端元分析;全新世;淮河

0 引言

淮河支流汝河發(fā)源于伏牛山區(qū),從歷史時期以來,汝河流域暴雨洪水災(zāi)害頻繁發(fā)生,往往使得沿岸地區(qū)蒙受重大的生命財產(chǎn)損失。其中“1975.8河南駐馬店特大洪水垮壩事件”是規(guī)模巨大的毀滅性暴雨洪災(zāi)事件。據(jù)當(dāng)時測算,在板橋以上流域3天降水量可達(dá)1 008 mm,洪量達(dá)6.97×108 m3,洪峰流量達(dá)1.3×104 m3/s[1]。為了掌握汝河流域超長尺度暴雨洪水規(guī)模與發(fā)生規(guī)律,需要獲得歷史和史前時期暴雨洪水水文數(shù)據(jù)資料[2]。在史料記載缺失或不全的前提下,可從古洪水水文學(xué)角度,研究河岸黃土古土壤地層序列,從中鑒別古洪水沉積層,識別河流特大洪水事件,測定其發(fā)生年代,重建超長尺度洪水的洪峰水位和流量,延長洪水頻率曲線,從而為流域水資源開發(fā)利用和防洪減災(zāi)提供基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)資料[3?4]。近30~40年以來,國內(nèi)外古洪水水文學(xué)研究迅速發(fā)展,取得了一系列重要的研究成果[5?16]。近年來,我們在黃河和長江流域做了比較系統(tǒng)的古洪水水文學(xué)調(diào)查研究工作[17?23],從沉積學(xué)角度提出了全新世古洪水沉積物的野外宏觀特征和理化指標(biāo)特征識別方法,并基于14C和OSL技術(shù)測年斷代,建立全新世黃土古土壤沉積物地層年代框架,采用水文模型重建古洪水水文學(xué)數(shù)據(jù)資料。同時,深入探討古洪水事件與氣候變化的關(guān)系,豐富了我國重要河流超長尺度洪水資料數(shù)據(jù)庫,推動了古洪水水文學(xué)學(xué)科發(fā)展。

粒度是揭示沉積物在沉積過程中的有效信息指標(biāo),其特征往往反映沉積動力、沉積環(huán)境和物源特征[24?26]。盡管古洪水滯流沉積物(Slack WaterDeposit,SWD)和風(fēng)成沉積物具有不同的沉積動力,但是不同區(qū)域上由于受到物源因素等多元化的動力因素疊加作用,不同區(qū)域上相應(yīng)的古洪水SWD粒度特征也是變化多樣的,這就給借助粒度判別SWD造成一定的困難。在一個沉積區(qū)域,如果沉積動力復(fù)雜、物源非單一,其沉積物往往是多種動力和物源綜合作用的結(jié)果,所以混合粒級組分往往反映總體的沉積學(xué)特征[27]。通常,一組沉積物樣品往往能夠綜合反映多種動力作用,由于每一個樣品所處位置等條件的不同,其形成過程中受到各動力的強弱有所差異,每一種動力均會使得樣品呈現(xiàn)出自然頻率曲線特征,粒度自然頻率曲線為多個動力組分的疊加[27]。如果從統(tǒng)計學(xué)意義上把多元化的沉積動力組分分離出來,更有利于識別單一動力及物源特征。由此有了粒度端元分析模型[27],并經(jīng)過不斷改進(jìn)[28?32],近年來在海洋沉積物、湖泊沉積物、古河道、黃土剖面等沉積學(xué)粒度分析中得到比較廣泛的應(yīng)用[33?38],在解析復(fù)雜動力及物源判斷上取得了良好的效果。

本文在對淮河支流汝河諸市鄉(xiāng)(ZSX)剖面沉積物粒度、元素地球化學(xué)、OSL 測年分析工作的基礎(chǔ)上[39],考慮把多種復(fù)雜動力進(jìn)行端元提取,解析研究剖面不同土壤沉積物地層單元可能的沉積動力組分,解釋各土壤沉積物地層單元沉積物粒度指示的沉積動力學(xué)意義,進(jìn)一步深刻理解研究剖面土壤沉積物地層序列記錄的地表過程變化規(guī)律。

1 研究區(qū)概況

汝河水系屬于淮河上游北部重要支流,這里受到伏牛山地形的影響,屬于暴雨中心地帶,在新蔡縣的班臺水文站處與小洪河交匯,之后至洪河口匯入淮河干流,河道主流全長約223 km,流域面積約7 376 km2(圖1)。

汝河水系位處河南省中部的低山丘陵向淮河平原過渡地帶,汝南沙口以上屬于汝河上游流域,主要為淺山地貌特征,汝南沙口以下屬于中下游流域,主要為低平洼地和河間沖積平原地貌特征。汝河流域水系在形狀呈上寬下窄,河道呈現(xiàn)彎曲特征,在沙口以上的上游地段河床比降為0.21‰,沙口至班臺的中下游河段河床比降0.15‰,地形和河道呈現(xiàn)的上陡下緩特點,使得排洪能力低、流路不暢。河流含沙量較低,多年平均值介于0.03~1.69 kg/m3。本研究區(qū)流域?qū)儆诒眮啛釒Ъ撅L(fēng)區(qū)向暖溫帶季風(fēng)區(qū)過渡地帶,同時受到地形的影響,具有顯著的“無降雨旱、有降雨澇、強降雨洪”的不均衡降雨特點。多年來,年均氣溫介于11 ℃~16 ℃,受控于地形地貌以及季風(fēng)氣候的影響,洪災(zāi)頻發(fā)??傮w上,年內(nèi)主要降水分布于6—9月份。本流域洪水主要由暴雨形成,自20世紀(jì)以來,在淮河流域曾出現(xiàn)過十多次由暴雨形成的洪峰高、流量大、影響范圍廣的大洪水[1,39]。

2 材料與方法

2.1 研究剖面

汝河上游流經(jīng)駐馬店諸市鄉(xiāng)(ZSX)段的寬廣平原地帶,這個河段從總體來看,其河槽相對比較穩(wěn)定,寬度介于150~200 m,平水位大致低于平原面10 m。野外考察期間屬于枯水期,其河水面寬30~40 m,沿河道有河漫灘分布,高出平水面2~3 m。河流一級階地高出平水位8~10 m,在底部可見分選良好的河漫灘相中細(xì)沙層。上部發(fā)育全新世風(fēng)成黃土古土壤沉積層,其層次分布清晰,沉積學(xué)特征明顯,尚未明顯受到人類擾動影響。

野外實地考察過程當(dāng)中,在汝河上游諸市鄉(xiāng)段一級河流階地前沿的全新世風(fēng)成黃土古土壤沉積層剖面中,發(fā)現(xiàn)了古洪水SWD層(圖2)。選擇ZSX剖面開展研究,通過高精度GPS對河水面與剖面頂部海拔測量,并且采用卷尺測量核定剖面頂部河拔為9 m。通過詳細(xì)的野外宏觀特征觀察分析,結(jié)合地層沉積學(xué)以及土壤學(xué)特征判別,劃分了汝河ZSX剖面基本土壤沉積物地層框架,將ZSX剖面劃分為9個地層單元(圖3)。在此基礎(chǔ)上,對沉積地層單元進(jìn)行沉積樣品的采集并編號,并帶回實驗室進(jìn)行粒度分析及地球化學(xué)測試分析。與此同時,在各層古洪水滯流沉積物層頂部和底部的風(fēng)成沉積層中,采集了6個OSL年代樣品。并在研究剖面附近的河漫灘表面采集現(xiàn)代洪水SWD樣品1個,用作對比。

2.2 研究方法

在野外宏觀觀察進(jìn)行分層描述的基礎(chǔ)上,采集了各土壤沉積物地層單元對應(yīng)的代表性沉積學(xué)樣品,并進(jìn)行了粒度測試。樣品測試工作在陜西師范大學(xué)地理科學(xué)與旅游學(xué)院土壤沉積物與環(huán)境變化實驗室進(jìn)行。在樣品前處理過程中,首選將所采集樣品放在實驗室自然風(fēng)干。然后對風(fēng)干樣品在陶瓷研磨缽中進(jìn)行粗研磨,充分混合攪拌均勻后稱取0.3~0.5 g放入蒸餾水清洗干凈的玻璃燒杯中,并貼上帶有編號的標(biāo)簽,加少量水用玻璃棒攪拌均勻,隨后分別加入過量的HCl(10%)和H2O2 (10%),并適當(dāng)加熱,直到?jīng)]有氣泡產(chǎn)生,以去除樣品中所含的碳酸鹽和有機質(zhì)。最后添加蒸餾水靜置沉淀72 h,并用吸管緩慢吸掉上層清水,反復(fù)多次,pH試紙檢測溶液呈中性為止,準(zhǔn)備上機測試。在上機測試前,需要加入六偏磷酸鈉溶液,并在超聲波振蕩器中震蕩20 min使得樣品顆粒物充分分散。最后在馬爾文激光粒度儀上進(jìn)行分析,在實驗過程中,將遮光度控制在8%~12%,反復(fù)測三次,儀器誤差控制在4%以下,取平均值。關(guān)于OSL測年工作已有專文論述[39],本文不再贅述。

3 結(jié)果與討論

3.1 粒度自然頻率曲線

根據(jù)測試結(jié)果,繪制出ZSX剖面各土壤沉積物地層單元代表樣品的粒度自然頻率分布曲線(圖4)。從曲線形態(tài)來看,各土壤沉積物地層單元代表樣品粒度頻率曲線河漫灘相中細(xì)沙和其他土壤沉積物地層差異較大,且呈明顯的雙峰特點。河漫灘相中細(xì)沙主峰粒級組分分布在沙質(zhì)200~300 μm范圍,次峰粒級組分分布在粗粉沙質(zhì)30~50 μm范圍。說明該沉積組分具有顯著的不同物源疊加或不同強弱的沉積動力作用過程疊加特點。其他土壤沉積物地層單元的粒級頻率曲線主峰分布在25~50 μm粗粉沙質(zhì)范圍。而現(xiàn)代洪水沉積層粒度頻率曲線相對更尖銳,粒級更集中,說明相比較其他土壤沉積物地層來源,物源上和沉積動力上比較單一,且分選良好。除河漫灘相中細(xì)沙層和現(xiàn)代洪水沉積層外,其他土壤沉積物地層曲線形態(tài)相對比較接近,其各自代表的沉積環(huán)境動力學(xué)意義,需要進(jìn)一步的解析判別。

3.2 粒度參數(shù)

通過粒度參數(shù)圖解法和矩法計算方法比較[40],認(rèn)為矩法計算結(jié)果更為精確全面,因此在本文中采用矩法粒度參數(shù)進(jìn)行沉積學(xué)分析[41]。粒度參數(shù)是衡量沉積物粒度自然頻率分布曲線特征的數(shù)據(jù)量化指標(biāo),這里通過中值粒徑(Md)、平均粒徑(Mz)、分選系數(shù)(δ)、偏度(Kg)、峰度(Ku)等粒度參數(shù)[42]來分析對比土壤沉積物地層單元的特點。中值粒徑(Md)是沉積物粒度曲線累積頻率在50%處所對應(yīng)的粒級大小。平均粒徑(Mz)表示沉積物各粒級與相應(yīng)的百分含量加權(quán)平均計算獲得的總體上反映樣品顆粒物的粗細(xì)程度指標(biāo)。分選系數(shù)(δ)通過粒級計算獲得的方差值,衡量沉積物顆粒組分的均勻程度。偏度(Kg)是衡量自然頻率曲線相對對稱軸的偏離程度。峰度(Ku)是反映曲線頂端尖銳程度的指標(biāo)。在諸市鄉(xiāng)全新世黃土土壤夾古洪水滯流沉積物(SWD)ZSX剖面中,以自下而上出露的土壤沉積物地層單元來看,河漫灘相中細(xì)沙層代表樣品的中值粒徑為198.01 μm、平均粒徑為137.49 μm、分選系數(shù)為3.70、偏度和峰度系數(shù)分別為-2.04和8.49,屬于剖面單元中最粗顆粒物組分、分選性較差、偏度系數(shù)最大、峰度值較大,均說明該沉積物反映的是沉積動力最強且相對比較復(fù)雜的沉積環(huán)境。古洪水滯流沉積物層(SWD1)的中值粒徑為27.49 μm、平均粒徑為23.51μm、分選系數(shù)為3.45、偏度和峰度系數(shù)分別為-1.17和7.26。過渡性黃土層代表樣品中值粒徑為25.48μm、平均粒徑為21.71 μm、分選系數(shù)為3.69、偏度和峰度系數(shù)分別為-1.29和6.43。全新世古土壤層下部代表樣品中值粒徑為22.62 μm、平均粒徑為19.10μm、分選系數(shù)為4.21、偏度和峰度系數(shù)分別為-0.85和4.72。古洪水滯流沉積物層(SWD2)代表樣品的中值粒徑為24.33 μm、平均粒徑為20.70 μm、分選系數(shù)為3.48、偏度和峰度系數(shù)分別為-1.33和6.70。全新世古土壤層上部的代表樣品的中值粒徑為26.72μm、平均粒徑為21.43 μm、分選系數(shù)為4.43、偏度和峰度系數(shù)分別為-0.95和4.44。古洪水滯流沉積物層(SWD3)代表樣品的中值粒徑為28.67 μm,平均粒徑為24.45 μm、分選系數(shù)為3.44、偏度和峰度系數(shù)分別為-1.56和7.62。近代黃土層代表樣品中值粒徑為29.93 μm、平均粒徑為25.88 μm、分選系數(shù)為3.60、偏度和峰度系數(shù)分別為-1.37和6.68?,F(xiàn)代表層土代表樣品中值粒徑為23.81 μm、平均粒徑均值為20.46 μm、分選系數(shù)為3.76、偏度和峰度系數(shù)分別為-1.05和5.82?,F(xiàn)代洪水沉積層SWD粒度與古洪水滯流沉積層SWD1~3相比較,顯示出流域現(xiàn)代人類活動影響,水土流失比較嚴(yán)重(表1)。

3.3 粒度沉積學(xué)分級

對汝河ZSX剖面中的樣品粒度分析數(shù)據(jù)進(jìn)行沉積學(xué)粒級區(qū)間劃分(表2)??梢悦黠@地看出,除了河漫灘相中細(xì)沙沉積層代表樣品以大于125 μm粒級為主要組分,含量可達(dá)80%,其他土壤沉積物地層單元粒級組分主要分布在16~63 μm粗粉沙質(zhì)范圍內(nèi),粗粉沙質(zhì)粒級組分基本都在50% 以上,其次為2~16 μm細(xì)粉沙質(zhì)粒級組分,在此為沙質(zhì)粒級組分,黏土質(zhì)含量最少,所有樣品均在8%以下。所以,超過剖面底部河漫灘砂質(zhì)沉積物之外,這個覆蓋層的土壤沉積物都屬于粉砂質(zhì)沉積物類型。

3.4 粒度端元劃分

基于對ZSX剖面土壤沉積物類型劃分及理解,進(jìn)一步對樣品粒度分析數(shù)據(jù)做端元分析[31]。將本剖面及現(xiàn)代洪水沉積物代表樣品導(dǎo)入端元分析模型進(jìn)行計算,選擇Gen.Weibull參數(shù)法和非參數(shù)法兩種計算結(jié)果進(jìn)行比較,從各黃土古土壤沉積物地層的含量對比來看,認(rèn)為非參數(shù)法分析所得結(jié)果能夠更好地表現(xiàn)出相應(yīng)的端元組分動力學(xué)意義。其原因可能是樣品數(shù)量少,且不同端元組分具有不同的分布特點,所以自然狀態(tài)下非參數(shù)擬合效果更好。由此,本文采用非參數(shù)法進(jìn)行端元曲線擬合提取。從圖5中看到,當(dāng)取端元4是累積復(fù)相關(guān)系數(shù)近0.8,而角度離差趨于平穩(wěn)。對于端元累積相關(guān)性,由于各端元組分之間為互相疊加構(gòu)成,所以往往呈現(xiàn)出此消彼長的顯著相關(guān)性,當(dāng)提取出的端元組分累積相關(guān)性增長不明顯時,可以認(rèn)為后面提取出的端元為意義不明確的隨機組分,角度離差中角度越趨于平穩(wěn),說明未提取的剩余信息量越少。綜合來看,可提取出4~5個端元組分,在能夠保證信息完成的前提下,為了更精準(zhǔn)地判別端元組分動力學(xué)意義,基于盡量取少的原則,本文中選擇4個端元組分進(jìn)行分析。

從各端元組分粒度頻率分布曲線、帕塞加C-M圖結(jié)合各端元曲線粒度參數(shù)綜合來看(圖6、表3),其顯著的差異性特征,代表了不同的動力特點,EM1到EM4中值粒徑逐漸增大,對比C-M圖,可以明顯地看出,從左下角到右上角代表其搬運動力依次增強。EM1曲線形態(tài)比較對稱、沒有出現(xiàn)細(xì)尾或粗尾、明顯左偏或右偏情況、接近正態(tài)分布,且其中值粒徑和平均粒級分別為20.95 μm、16.77 μm,屬于最細(xì)的端元組分,說明該組分代表了最弱的搬運沉積動力和遠(yuǎn)距離搬運,或者一種使得粒級組分風(fēng)化成壤改造的動力。EM2曲線比EM1顯示的粒級組分總體上要略微粗一些、峰稍微平緩、分選系數(shù)小,呈現(xiàn)的分選性略差、更加對稱的特征,說明搬運動力更強或者物源上更近。C-M圖上投影,兩者極為接近,可以認(rèn)為其沉積動力環(huán)境非常接近。EM3頻率分布曲線上來看,粒級組分相比較EM1和EM2要更粗一些、曲線峰度高、粒級分布范圍更窄、有粗尾,且在C-M圖上的投影相比較EM1 和EM2,其沉積動力環(huán)境要強。EM4曲線呈現(xiàn)出明顯的不對稱雙峰模式,由于樣品數(shù)量,無法將此雙峰分離,故在此作為一個端元組分。

基于上述端元組分的特征,進(jìn)一步結(jié)合其在各土壤沉積物地層單元中的含量(圖7),對各端元組分可能所代表的動力學(xué)意義做推斷??梢钥闯?,河漫灘相中細(xì)沙地層單元中全部為端元4組分,現(xiàn)代洪水沉積物層(SWD)單元層中全部為端元3組分,端元4組分在其他土壤沉積物地層中均含量很少,基本可以忽略,端元3組分在古洪水沉積物層中含量總體來說比較高,所以依此推斷,端元3組分應(yīng)該是比較強的洪水作用搬運上游或者周邊碎屑物質(zhì)遇到河谷阻擋、水深變淺后,趨向于懸移質(zhì)泥沙呈滯流的動力條件下形成,而由動態(tài)的流態(tài)到完全的滯流狀態(tài),在不同的地形地貌條件下,會呈現(xiàn)出多元化的中間狀態(tài),由此決定了在古洪水滯流沉積物層SWD1~3中端元3組分的變化。端元2組分和端元1組分沒有表現(xiàn)出明顯的此消彼長的關(guān)系,沒有表現(xiàn)出在古土壤層中含量更高的特點,其比較高的分選性和細(xì)顆粒特征,應(yīng)屬于西北季風(fēng)作用下的遠(yuǎn)源沙塵暴沉積,是典型黃土物質(zhì)來源的組分。端元2組分分選性沒有端元1組分好,沉積動力相比較強或者顯示了近源的特點,基于前期對格大張(GDZ)剖面“新鄭黃土”的研究成果認(rèn)識[43],這里的端元2組分應(yīng)主要屬于區(qū)域東北風(fēng)作用下從黃泛區(qū)搬運而來的近源物質(zhì),因為這種動力組分隨著全新世中晚期以來的土壤沉積物地層中呈現(xiàn)出明顯增加的趨勢。需要考慮的是,在古洪水滯流沉積層中含有多個端元組分,往往受到了物源以及滯流沉積動力的影響。現(xiàn)代土壤層中表現(xiàn)出含有少量的河流洪水懸移質(zhì)動力組分和河漫灘相細(xì)沙動力組分的特點,這可能是“1975.8”暴雨垮壩洪水泥沙沉積物摻雜到表土當(dāng)中造成的結(jié)果。

綜合上述分析,可知其端元1組分代表西北季風(fēng)沙塵暴遠(yuǎn)源風(fēng)成沉積物及其風(fēng)化成壤改造的產(chǎn)物,端元2組分代表了東北風(fēng)吹揚黃泛平原松散沉積物沙塵暴的近源沉積物,端元3組分代表了河流洪水懸移質(zhì)泥沙在高水位滯流環(huán)境條件下的沉積物,端元4組分為河流在河槽之內(nèi)水動力作用下河漫灘沖積物。

3.5 地表過程演變

通過對ZSX 剖面土壤沉積物地理與物源的解析,將有助于對其各個土壤沉積物地層單元所代表的地表過程做進(jìn)一步的探討。從地層剖面序列的沉積物性質(zhì)和成因來看,雖然處于平原地區(qū),汝河主流河道自全新世以來相對比較穩(wěn)定,在晚更新世末期,汝河主河槽就是目前這樣的走向,研究地點所處位置,屬于河漫灘相沉積環(huán)境。在晚更新世向著全新世轉(zhuǎn)折的階段,正是全球性氣候劇烈波動變化過程,在12.00~11.25 ka之間,汝河發(fā)生了特大洪水事件,在這里淤積形成了厚達(dá)0.5 m的古洪水滯流沉積物層(SWD1),其物源主要是流域暴雨洪水侵蝕地表形成大面積水土流失的產(chǎn)物,經(jīng)過了河流長距離搬運分選沉積作用而形成。在全新世早期11.5~8.5 ka時期,河流下切導(dǎo)致該地段轉(zhuǎn)化為河岸,脫離了河漫灘沉積環(huán)境。主要接受了西北季風(fēng)遠(yuǎn)距離沙塵暴的沉積物,其中也有一些區(qū)域東北風(fēng)搬運黃泛平原沉積物及汝河古洪水沉積物造成的近源沙塵暴沉積的組分。在全新世氣候最適宜期8.50~4.20 ka期間,形成了發(fā)育良好的褐色土類古土壤層,主要是西北季風(fēng)遠(yuǎn)源沙塵暴堆積的產(chǎn)物,以及東北區(qū)域風(fēng)力吹揚黃泛平原沉積物近源沙塵暴的參與沉積組分。由于這個時期東南季風(fēng)較強,西北季風(fēng)和東北風(fēng)都大大減弱,遠(yuǎn)源和近源沙塵暴過程都比較微弱,所以沉積速率相對比較緩慢,風(fēng)化成壤作用占據(jù)主導(dǎo)地位。在4.20~4.00 ka階段,汝河再次發(fā)生特大洪水事件,洪水漫溢出河岸堆積形成了厚達(dá)0.4 m的SWD2。而這個時期正處于全球性氣候惡化突變的階段[44]。在這期特大洪水事件結(jié)束之后,該區(qū)域風(fēng)化成壤過程恢復(fù),在4.00~3.20 ka之間,也形成了褐色土類古土壤,但是其沉積速率顯著增大。況且其主要物源是區(qū)域東北風(fēng)驅(qū)動近源沙塵暴的沉積物,也就是黃泛平原黃河洪水沉積物被風(fēng)力二次搬運沉積的產(chǎn)物。在3.20~3.00 ka之間,汝河再次發(fā)生了特大洪水事件,懸移質(zhì)泥沙堆積形成了厚達(dá)0.4 m的SWD3,端元分析顯示其物源構(gòu)成主要包括流域暴雨侵蝕導(dǎo)致水土流失的產(chǎn)物,尤其是遠(yuǎn)源沙塵暴和近源沙塵暴沉積物質(zhì)經(jīng)過河流洪水搬運分選沉積形成。這個時期處于全新世中期向晚期的轉(zhuǎn)折過渡階段,也就是全新世氣候適宜期結(jié)束,氣候迅速轉(zhuǎn)型的階段[44]。在3.00 ka以后,進(jìn)入全新世晚期,氣候條件比之以前已經(jīng)變得相對比較干旱涼爽,同時,流域人類活動顯著增強,黃河洪水泛濫頻繁發(fā)生,黃泛平原遍布松散沉積物,由區(qū)域性東北風(fēng)吹揚形成近源沙塵暴劇烈活動,形成了由黃泛沉積物二次沉積的近代風(fēng)成黃土層。最近1.50 ka以來是現(xiàn)代土壤層堆積形成的時期,端元分析顯示其主要是西北季風(fēng)搬運的遠(yuǎn)源沙塵暴和黃泛平原東北風(fēng)近源沙塵暴堆積的組分,也可能有“75.8”暴雨垮壩洪水沉積物的參與混合。

4 結(jié)論

本文研究汝河諸市鄉(xiāng)河段河岸剖面各個層次代表性樣品,樣品數(shù)據(jù)不多的情況下,依然在端元分析組分提取的過程中,取得了比較好的效果。有效地呈現(xiàn)出了各代表土壤沉積物地層不同端元動力組分的疊加組合情況。

(1) 汝河上游ZSX剖面全新世黃土土壤SWD可以提取出4個端元組分,通過土壤沉積物地層單元宏觀特征特征及相應(yīng)的組分含量等因素綜合判斷,認(rèn)為其分別代表了西北遠(yuǎn)源沙塵暴風(fēng)成沉積物和風(fēng)化成壤改造產(chǎn)物、東北風(fēng)吹揚黃泛平原沉積物形成的沙塵暴的近源沉積物、河流洪水?dāng)y帶地表泥沙長距離搬運后在高水位滯流環(huán)境的沉積物,以及河道內(nèi)河漫灘水動力作用下的沙質(zhì)沉積物。

(2) 汝河主流河道在全新世以來比較穩(wěn)定,河岸全新世時期各土壤沉積地層受到了多元化的沉積動力綜合作用。汝河流域暴雨洪水災(zāi)害和氣候變化關(guān)系密切,往往在氣候突變或者氣候惡化轉(zhuǎn)型階段易發(fā)特大暴雨洪水災(zāi)害。本文揭示出汝河遂平諸市鄉(xiāng)河岸剖面記錄的三期特大洪水事件,它們分別發(fā)生在12.00~11.25 ka、4.20~4.00 ka和3.20~3.00 ka三個階段。這些時段正是全球氣候惡化轉(zhuǎn)折期,東亞季風(fēng)大氣環(huán)流狀態(tài)不穩(wěn)定,多極端性的異常變化,流域降水變率增大,容易發(fā)生特大暴雨洪水事件。

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