河西走廊东西段全新世古湖泊演化对比研究

摘要

我国干旱区内陆河、湖广布，是第四纪地质、地貌热门研究区。湖泊沉积物岩性、粒径指标、地球化学指标、孢粉指标及湖泊位置变迁等均含有丰富的环境信息，对其进行分析是研究气候和地貌演化的良好手段。本文选择了位于河西走廊东西段的石羊河流域和疏勒河流域，对石羊河流域上游阶地、中游剖面、终端湖剖面、终端湖表层沉积物，以及疏勒河流域尾闾地区的剖面进行了采样和分析，据此重建了河西走廊东西段在全新世时期的地貌和气候演化过程，研究了亚洲夏季风在全新世时期的边界摆动，并根据以上信息确立了石羊河流域和疏勒河流域尾闾地区古湖泊形成概率逻辑斯蒂回归模型。
　　早、中全新世时期，石羊河流域流水侵蚀上游地区并将沉积物携带堆积至中游和下游地区，晚全新世时期，上游及中游均受侵蚀作用，下游仍然受堆积作用影响。在疏勒河流域，尾闾地区在早、中全新世时期主要受堆积作用影响，至晚全新世时期开始受流水侵蚀作用。石羊河流域地形相对复杂，沉积物松散，气候变化剧烈，故其沉积速率相对高于其他地区。石羊河流域上游地区TOC含量与堆积速率呈反相关关系；中游地区粒径数值和堆积速率基本呈反相关关系。CaCO3含量自底部至顶部波动升高，TOC含量和堆积速率呈正相关关系，灌木和草本植物孢粉随着气候干旱化逐渐减少，针叶植物和云杉孢粉随着干旱化更多的堆积在中游地区；在下游猪野泽地区，粒径和堆积速率之间的关系不明确，TOC含量、C/N、灌木和草本植物孢粉含量与堆积速率有一定的正相关关系，针叶植物和云杉孢粉含量逐渐减少，δ13Corg含量变化规律不明显；猪野泽表层沉积物在地势较高的区域（包括湖盆边缘及湖盆内部的沙梁等）颗粒较粗，含砂量大，TOC及C/N低，而湖盆内部沉积物则颗粒较细，TOC和C/N高。疏勒河流域尾闾地区和石羊河流域中游地区类似，粒径数值和沉积物堆积速率之间具有一定的反比关系，TOC和堆积速率呈反相关，草本植物孢粉含量和堆积速率反相关，其余流水携带孢粉含量则与堆积速率保持了正相关关系。
　　石羊河流域空间分析显示猪野泽地区有明显的湖盆地形，具备形成流域终端湖的地形条件，据其空间数据可建立成湖概率的逻辑斯蒂回归模型：此处为公式，其中D为距河远近（Distance），R为地表粗糙度（Roughness），S为坡度（Slope），模型预测正确率达69.4％。结合偏回归系数发现：古湖泊形成概率与其距现代河道的距离之间有一定的正相关关系，地表粗糙度与湖泊形成概率之间呈明显的反相关关系，坡度值高的地区更有可能形成湖盆，而坡度值低则更可能形成流动水而无法汇聚成湖泊。疏勒河流域尾闾地区在截山子附近的古冥泽地区有河道湖湖盆地形，而下游高程则持续下降，没有湖盆形状，成湖概率逻辑斯蒂模型为：此处为公式，其中DE为高程（DEM），模型预测正确率为68.5%。结合偏回归系数发现：古湖泊形成概率与高程之间有一定的正相关关系，距河远近、地表粗糙度及坡度对湖泊形成的影响与石羊河流域尾闾地区情况类似。
　　现代气候学结果显示亚洲夏季风仅能到达河西走廊东段，位于河西走廊西段的疏勒河流域则主要受西风带控制。但在较长时间尺度上，石羊河流域和疏勒河流域在早、中全新世时期的流域地貌演化和古湖泊演化序列与典型季风区的气候记录具有一定的相似性；至晚全新世时期，两个流域的沉积记录明显具有气候干旱化的特征，湖泊发育几乎完全停滞，但疏勒河流域的气候较石羊河流域更为湿润。由此，位于河西走廊东西段的石羊河流域和疏勒河流域在早、中全新世时期都受到了亚洲夏季风的影响，而在晚全新世时期和现代，亚洲夏季风主要影响范围退缩至河西走廊东段，西段则主要受西风带的控制，即亚洲夏季风在全新世期间不仅强度有所变化，其北部边界也发生了摆动。
　　本文对于河西走廊东西段的石羊河流域和疏勒河流域的指标分析程度仍有不足，之后需完善侵蚀和堆积速率计算和分析方法，将算术结果转为成因分析，并需对于地球化学指标的特征进行更深的研究，采用更多的孢粉指标。此外，应对石羊河流域和疏勒河流域在全新世期间的气候变化进行更准确的分析，确定亚洲夏季风长时间尺度上北界摆动的过程和范围。在完善以上内容的基础上，本文空间分析仅以现代地形为主，缺乏较长时间尺度上的数据，且在尾闾地区建立的成湖概率逻辑斯蒂模型是统计学回归模型，需增加含有水文因素等控制因素的动力学模型。

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第一章 绪论

1.1研究背景

1.2研究区概况

1.3 研究内容及意义

第二章 材料、年代与方法

2.1样品采集与实验方法

2.2剖面年代及岩性描述

2.3 空间分析及模型建立方法

第三章 河西走廊东西段全新世沉积物指标特征分析

3.1河西走廊东西段沉积物粒径、地球化学指标和孢粉指标

3.2河西走廊东西段沉积物指标特征

第四章 河西走廊东西段空间分析及成湖概率回归模型

4.1 河西走廊东西段空间分析

4.2 逻辑斯蒂回归模型

4.3 河西走廊东西段全新世古湖泊演化分析

第五章 讨论

5.1 河西走廊东西段全新世侵蚀速率和堆积速率特征

5.2河西走廊东西段全新世侵蚀及沉积动态过程

5.3 亚洲夏季风千年尺度影响范围变化

第六章 结论与展望

6.1主要结论

6.2不足与展望

参考文献

在学期间的研究成果

致谢