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湖泊与流域之间是密不可分的,流域是湖泊的源,湖泊是流域的汇。系统研究流域土壤和湖泊表层沉积物的理化特征,建立二者之间的联系,从而确定流域侵蚀的湖泊沉积响应,为区域古气候重建奠定基础。流域内不同的地表单元,由于其地质、地层和地貌等的差异,风化形成的表土物化性质各异。在地表作用过程中,流域各单元在侵蚀作用下被径流带入湖泊形成泥沙混杂沉积,在利用湖泊沉积物物化、生物指标重建区域气候变化过程中,如何结合流域土壤的物化、生物背景值的调查研究将不同物源区的信息从混杂的湖泊沉积中分辨出来,对解译湖泊沉积物代用指标的环境意义有重要价值。
云南属都湖流域面积较小,基岩类型单一,地表植被、地形坡度、光照条件等造成了流域内表土物化特征的差异。本论文通过对流域内代表性地表单元表土顶部和底部样品采集,测试其磁学、元素特征,将流域划分为不同的分区,结合湖泊沉积物的磁学、元素变化特征,运用数理统计方法,定量建立流域内不同物源区与湖泊沉积区的物质联系。示踪研究结果显示,20世纪50年代以来,湖泊沉积物的物源比较稳定。流域底土侵蚀是湖泊沉积物主要的物源,平均贡献率为47%;其次为灌木和乔木林,均在18%左右;草地所占比例最小,平均17%。80年代后期,泥沙中来自草地侵蚀的比例显著升高,原因为放牧强度的增加,草场退化,侵蚀作用增强。湖泊沉积对人类的放牧活动有较好的响应,这种响应在沉积岩芯元素含量变化上也有表现。Esdrl岩芯金属元素的聚类分析可将金属元素分为两类,第一类元素与夏季降水量显著相关,降水导致的流域侵蚀强度变化是影响沉积物中第一类元素含量高低的主要因素;第二类元素受湖区附近的矿山开采产生的粉尘沉降、大气Pb污染和沉积后再迁移等的影响,元素含量变化为自然过程与人类活动共同作用的结果。
以流域与湖泊地表物质迁移现代过程的耦合研究为基础,本文以湖泊沉积物为载体开展属都湖地区古气候研究。属都湖地区处于滇西北横断山脉高山峡谷区的北段,受西南季风与西风急流南支的影响,对气候变化敏感。本文应用210Pb、AMS14C测年方法确立沉积岩芯年代序列,通过对沉积物的孢粉记录分析,结合粒度、磁化率、TOC、C/N、有机碳同位素对比研究,建立属都湖地区2.2万年以来的古气候演化序列:22.8-17.1ka.BP,气候以冷干为特征;17.1-15.1ka.BP,气候变凉湿;15.1-11.6ka.BP,温凉偏干;11.6-9.3ka.BP,西南季风增强,温度升高,降水增加,气候温暖湿润;9.3-0ka.BP,季风强度有所减弱,温偏湿。属都湖沉积物记录的气候演化与西南季风区其他记录指标有较好的一致性,记录了末次冰期以来的西南季风演化历史:末次冰期至早全新世西南季风较弱,气候相对冷干;早全新世,西南季风强盛,气候变暖湿;中晚全新世西南季风减弱,气候偏温干。气候演化对比中出现的冷暖干湿不一致应归因于云南地区复杂的地貌和地形条件以及南支西风的影响,云南各地的水热配置不同,区域气候环境特征有所差异。属都湖沉积物与东亚季风区的董哥洞、葫芦洞石笋记录的气候演化有较好的一致性,反映受地球轨道驱动机制的影响西南季风与东亚季风在发展、强盛和衰退时间上的同步性。与格陵兰冰芯GISP2气候记录的一致性说明西南季风能敏感响应北大西洋温盐环流强弱对全球气候变化的影响,属都湖地区气候演化与全球变化具有一致性。