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题目:汉江与泾河古洪水事件释光断代研究

关键词:汉江上游,泾河,全新世,古洪水,光释光

  摘要


通过对汉江上游河谷和泾河流域的野外考察,选择第一级阶地典型的黄土-古土壤剖面进行了深入研究。我们对剖面沉积物颜色,质地和构造进行了鉴定并系统采样,在汉江上游郧县前坊村(QFC)采集黄土-古土壤样品7个;在郧县庹家洲(TJZ)采集黄土-古土壤样品5个,古洪水滞流沉积物(Slack Water Deposit, 简称SWD)样品4个,周代陶片1个,仰韶文化陶片1个;在旬阳县罗家滩(LJT)采集黄土-古土壤样品9个,古洪水SWD样品2个;在泾河下游高陵县杨官寨(YGZ)采集了黄土-古土壤样品8个,古洪水SWD样品3个。利用标准的实验方法对样品进行了前处理,对样品现代含水量、放射性元素(铀、钍、钾)以及样品的等效剂量进行了测定,并合理的校正了样品的含水率等环境剂量率因子及α效率系数。通过对数据的科学处理,结合气候代用指标(磁化率、粒度、烧失量)和考古年龄及地层对比,获得了以下研究成果:
(1)在Sigmaplot 10.0软件中利用最小二乘法和曲线光滑处理方法,对样品的光释光信号数据进行了拟合,分离提取出快速、中速、慢速组分。选择信号组分分离的样品,其释光信号的快速组分占70%以上,说明这些样品适合用改进的单片再生剂量法进行等效剂量值(Equivalent dose, 简称De)的测定。再结合有效可靠的剂量恢复、预热坪区检验、De(t)坪区检验、标准生长曲线以及回复比率是否在10%以内等这些标准检验,可获得可靠的石英光释光年龄。通过与陶片等考古年龄对比,所获得的OSL年龄就是样品的确切年龄。这种信号组分分离的方法使古沉积物特别是古洪水SWD的De值的可靠性得到了更好的改善。
(2)通过与4~11 μm混合矿物和90~125 μm石英颗粒的OSL年龄值对比发现,40~63 μm粒径石英更适合汉江上游河谷地区和泾河流域全新世沉积物的光释光测年研究。4~11 μm混合矿物不易得到纯石英颗粒,且所测得的年龄偏大;90~125 μm粒径石英的年龄值偏小且其相对标准偏差(Relative Standard Deviation, 简称RSD)很大,晒退不均一。但40~63 μm粒径石英样品的年龄值较集中,RSD较小,样品颗粒晒退均一彻底,与地层深度表现出良好的对应关系。根据该粒径石英的年龄值,利用年龄-深度曲线推出各地层分界线年龄与地层对比划分年龄相近。另外,通过对陶片及陶片所在层位的古土壤样品的年龄测定,40~63 μm粒径石英的样品年龄很接近陶片的考古年龄,从而为汉江上游河谷地区和泾河流域全新世沉积物的光释光测年过程中样品粒径的选择提供了参考价值。
(3)通过对汉江上游代表性剖面LJT、QFC、TJZ三个剖面的年龄断代,结合磁化率和粒度分析数据,确证了在18000 a以来,由沙尘暴越过秦岭在汉江上游河谷第一级阶地堆积,并且在全新世时期被风化改造成壤,形成了晚更新世末期以来的地层序列,即 L1-Lt-S0-L0-MS。另外,由于存在气候的波动和气候恶化事件,导致了该流域发生一些特大古洪水事件。其中LJT剖面保存的4层古洪水SWD记录了全新世时期的4期古洪水事件,它们分别响应了该区域在全新世时期发生的4次气候突变事件。从释光年龄数据来看,分别发生在8410±230 a、4290±90 a、3170±130 a、1800 a(200 A.D.)左右。而QFC剖面保存记录了1800 a(200 A.D.)前后发生的古洪水事件。TJZ剖面记录了新仙女木事件、4200 a B.P.气候事件和3200 a B.P.气候事件引起的古洪水事件。
(4)通过对泾河下游YGZ剖面黄土-古土壤序列的断代和气候代用指标的测定,结果表明泾河流域在4300±160~4010±240 a之间发生了第一期多次古洪水事件。在2830±90 a左右发生了第二期特大古洪水事件,这期古洪水事件在渭河天水峡谷和宝鸡峡谷也有记录。这些古洪水事件与全球性的“4200 a B.P.气候灾变事件”和“3200 a B.P.气候冷干事件”同步发生,是泾河流域气候水文系统对于全球变化的响应。
这些结果表明,全新世极端洪水与气候波动期之间存在明显对应关系,即气候处于波动时,极端洪水发生的频率也会增加。本研究区域在晚更新世末期以来发生的这些大洪水事件对于气候突变事件响应并不是孤立的。汉江上游地区和泾河流域都不同程度受到这些气候突变事件的影响,且来自世界其它地区的事实,也都证明了在12500~11500 a B.P.、8500~8200 a B.P.、4200~4000 a B.P.、3200~2800 a B. P.、1900~1800 a B. P.期间存在明显的气候恶化现象。