关于巴丹吉林沙漠湖泊形成机制的初步看法

巴丹吉林沙漠以湖泊众多和沙山高大而闻名于世.到目前为止, 关于湖泊和沙山的成因问题尚存在不同的观点.实际上, 巴丹吉林沙漠湖泊和沙山的形成与该地区地下水的循环交替问题直接相关.参照前人研究成果, 结合开展的巴丹吉林沙漠水文地质调查, 探讨了湖泊和沙山的形成问题, 初步认为巴丹吉林沙漠湖泊主要接受来自东部雅布赖山区区域地下水侧向补给和沙山地下水补给而形成; 高大沙山的形成与降水和地下水关系密切; 高大沙山与湖泊的形成和共存关系是先有沙山, 而后才形成湖泊, 沙山是形成巴丹吉林沙漠湖泊的必备条件.      

巴丹吉林沙漠横向沙山沉积GPR雷达探测研究

应用GPR雷达探测技术对巴丹吉林沙漠东南部呼都格吉林和诺日图两个典型横向沙山迎风坡剖面探测结果表明： GPR雷达探测可以清晰地揭示沙山距地面 20～30m 深度内的沉积构造信息,并可模糊地揭示其下的湿砂层部分信息; 该横向沙山迎风坡地貌与沉积自坡底至坡顶可依次划分为底部湖滨草－灌丛沙堆相、下部单一横向沙丘相、中部复合横向沙丘相、顶部星状沙丘相等类型; 横向沙山迎风坡现代沙丘下伏有相当连续且厚度巨大的沉积序列; 沙山内部存在巨厚持水湿砂层,干、湿砂界面大致平行于沙山表面,其深度在沙山中、上部在 20～30m 深度处变化,在沙山下部接近地表; 沙山内部湿沙水分很可能来自降水,并对沙山发育起着重要支持作用; 湖泊水可能主要来自沙山内部水分下渗迁移; 沙山间湖泊可能是沙山或沙漠发育到一定阶段的必然产物。     

再论巴丹吉林沙漠湖泊水的补给来源、补给模式与高大沙山的形成机理

依据已有研究成果和最新调查资料, 在综述沙漠湖泊与高大沙山研究进展及存在问题的基础上, 深入探讨了巴丹吉林沙漠湖泊水的补给来源、补给模式及高大沙山的形成机理. 结果认为, 沙漠湖泊水和地下水的补给来源不是当地降水和周边雅布赖山-北大山的降水形成的地表洪水, 而是南部青藏高原(包括祁连山)现代大气降水、冰雪融水、高原湖水的远源补给. 补给模式为高原富含CO₂气体和CaCO₃的入渗水, 通过深大导水断裂通道形成的区域地下水流循环系统, 源源不断地自南向北运移到沙漠地带, 地下水在通过沙漠湖泊区弧形"叠瓦状"垂向导水构造断裂向上越流过程中被广泛分布的岩浆岩加热, 沿断层溢出地表形成湖泊群, 同时导致水中CO₂的释放和CaCO₃的沉积, 形成钙华体. 高大沙山的形成机理是深层地下热水向上越流补给了沙漠覆盖区, 在承压水头以下形成鼓丘状的沙漠地下水, 承压水头以上, 水蒸汽继续向上运移并被凝结在沙粒表面, 未被吸附凝结的热水蒸汽继续向上运移并被吸附在新沉积的沙粒表面, 形成湿砂层并接受更新的沙粒沉积, 如此反复循环, 则沙丘高度不断增加, 逐步形成高大的固定沙山.     

巴丹吉林沙漠湖泊与高大沙山形成的若干问题探讨

依据前人研究成果和最新调查测试资料,深入探讨了巴丹吉林沙漠湖泊水的补给来源、补给模式及高大沙山的形成机理。认为沙漠湖泊水和地下水的补给来源不是当地降水和周边雅布赖山—北大山的降水形成的地表洪水,而是南部青藏高原(包括祁连山)现代大气降水、冰雪融水、高原湖水的远源补给。补给模式为:高原富含CO2气体和Ca CO3的入渗水,通过深大导水断裂通道形成的区域地下水流循环系统,源源不断地自南向北运移到沙漠地带。地下水在通过沙漠湖泊区弧形"叠瓦状"垂向导水构造断裂向上越流过程中被广泛分布的岩浆岩加热,沿断层溢出地表形成湖泊群,同时导致水中CO2的释放和Ca CO3的沉积,形成钙华、钙质根管和钙质胶结层。高大沙山的形成机理是:深层地下热水向上越流补给了沙漠覆盖区,在承压水头以下形成鼓丘状的沙漠地下水,承压水头以上,水蒸气继续向上运移并被凝结在沙粒表面,未被吸附凝结的热水蒸气继续向上运移并被吸附在新沉积的沙粒表面,形成湿砂层并接受更新的沙粒沉积。如此反复循环,则沙丘高度不断增加,逐步形成高大的固定沙山。     

巴丹吉林沙漠地区钙质胶结层的发现及其古气候意义

前人的考察研究表明,位于阿拉善高原西部的巴丹吉林沙漠是我国的第三大沙漠,面积近50000kin’。该沙漠的突出特征是高大沙山密集分布,200～300m高的抄丘常见,个别沙山可达500m。整个沙漠地区以流动沙丘为主,沙丘上出现稀疏的喜砂植物。高大沙丘之间有封闭的小湖泊,特别在沙漠的东南部地区湖泊集中分布。但从地理位置来讲,本地区离东南季风的北缘较近,又处于全球西风环流的纬度上。为什么这里的沙丘如此高大,沙漠中的湖泊形成的原因是什么？这样一个流动沙丘密集的沙漠在第四纪曾经历了哪些变化？为了进一步摸清该沙漠的自然地理特征,探索中亚干旱地区对全球变化的响应等问题,朱震达、JuergenHocverma     

地球系统科学时代的湖泊科学

湖泊科学是地球系统科学的一个分支,对应传统的湖沼学,其概念内涵已经发生了巨大变化,并且深深地刻上了"流域"与"生态系统"的印记。本文系统梳理了地球系统科学框架下湖泊科学的研究特点、学科体系、发展现状以及研究热点,并结合文献计量手段,对近50年来湖泊科学的总体情况、研究主题以及学科发展未来态势进行了定性与定量分析。研究表明,湖泊科学是一门古老而年轻的综合性学科,发展态势良好,其学科体系目前正处于不断的发展完善之中;建立从"湖泊水体"到"湖泊流域系统"再到"自然-社会综合系统"的湖泊科学研究发展新思路,实现从湖泊专门研究层面向复杂系统层面延伸。我国的湖泊科学研究发展迅速但仍处于起步阶段,在理论和方法上亟待原始创新,形成具有自身特色的、系统的、综合的研究体系和完善而实用的学科服务功能。     

中国淡水湖泊沉积物地球化学背景与环境质量基准建立的思考

利用中国150余个淡水湖泊表层沉积物和深层沉积物的地球化学数据,采用中位数绝对中位差的方法统计获得了中国主要淡水湖泊沉积物的As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn、TN、TP、TOC及pH的地球化学背景值,为我国湖泊沉积物环境质量基准的建立和湖泊生态环境质量监管提供了重要依据。统计结果表明,我国表层湖泊沉积物中的As、Cd、Hg等重金属元素以及TP、TOC等发生了显著富集,显示出强烈的人类活动对湖泊沉积物环境质量的改变。在探讨国外环境质量基准值对我国淡水湖泊沉积物环境质量评价适应性的基础上,提出直接采用国外相关标准还不能客观评价我国湖泊沉积物的污染程度和生态风险,应充分考虑我国湖泊沉积物的地球化学背景,建立适应我国情况的沉积物环境质量基准。     

湖泊沉积物年纹层研究的古地磁学意义综述

年纹层发育的湖泊沉积物可以提供独立的、绝对定年的时间标尺,为重建高分辨率的区域古地磁场长期变化主曲线提供了难得的条件;基于长而连续的湖泊沉积物年纹层时间标尺建立的区域磁偏角和磁倾角长期变化参考曲线大大增强了岩芯对比和古地磁定年结果的精确性。此外,满足特定条件的湖泊沉积物还可以提供古地磁场强度长期变化的记录并有助于反映宇宙成因核素(如^14C、^10Be等)产生速率的变化、太阳活动等信息;目前,湖泊沉积物纹层年代学时间标尺及古地磁研究程度较高的主要是瑞典、芬兰和北美一些地区,区域古地磁场长期变化主曲线的地理分布并不均匀,因此在全球范围内寻找长序列的、连续的年纹层发育的湖泊进行古地磁研究可以更好地理解仪器观测记录以前的地磁场行为。     

应用音频大地电磁法探测内蒙古巴丹吉林高大沙山结构及成因

巴丹吉林沙漠拥有世界罕见的高大沙山群。为了解巴丹吉林高大沙山结构与成因,应用音频大地电磁法进行测量,利用非线性共轭梯度法二维反演得到了沙山的横截电性剖面。沙山电性剖面深部呈现明显的低阻,而沙山中部存在一定规模高阻区域。判断巴丹吉林沙漠众多高大沙山群的形成是由其稳定的西北风作用、源源不断的地下水补给机制和特殊的地层环境共同作用的结果。地下水由于蒸腾作用上升遇到古老沙丘的钙质层阻挡,由背风坡底部蒸发出来。水蒸气凝结在顶部滚落的沙子表面,使其抗风蚀能力增强,起到固沙作用;随着时间推移,沙山越来越大,形成高大沙山。     

湖泊湿地生态地球化学评价的标准体系

湖泊湿地生态地球化学评价的研究重点为湖泊湿地生态系统中的重金属、植物营养元素及一些有机污染物,评价标准体系相应地包括水质基准、营养物基准、水体沉积物质量基准、饮用水卫生标准、土壤环境质量标准、食品卫生标准、湖泊水库富营养化标准等。     

湖泊湿地生态地球化学评价的标准体系

湖泊湿地生态地球化学评价的研究重点为湖泊湿地生态系统中的重金属、植物营养元素及一些有机污染物,评价标准体系相应地包括水质基准、营养物基准、水体沉积物质量基准、饮用水卫生标准、土壤环境质量标准、食品卫生标准、湖泊水库富营养化标准等.     

放射性核素210Pb、137Cs测定巴丹吉林沙漠湖泊岩芯的年代及沉积速率

巴丹吉林沙漠发育了世界上独一无二的丘间湖泊群,100多个永久性的丘间湖泊分布于沙漠的东南部。沙漠湖泊岩芯是干旱地区重要的气候、环境档案,然而受沙漠湖泊发育极端环境的影响,岩芯测年面临很大挑战。本文选择巴丹吉林的沙漠南缘的阿尔吉林和敦德吉林进行钻探,获取无扰动岩芯,利用核素（210Pb、137Cs）进行测年,并计算其沉积速率。结果表明：（1）核素（210Pb和137Cs）测年能够获取巴丹吉林沙漠丘间现代湖泊岩芯的可靠年代。（2）岩芯Ar-1的CRS测年结果为102±8a,沉积速率分布范围为0.13 ~ 0.33cma-1,岩芯Dd-1的CRS测年结果为123±2a,沉积速率分布范围为0.18 ~ 0.70cma-1。（3）沙漠岩心沉积速率空间分布具有自沙漠腹地向边缘递增的趋势,210Pbuns-CRS平均沉积速率分布范围为 0.16 ~ 0.57cma-1 ,137Cs沉积速率分布范围为0.05 ~ 0.6 cm a-1。未来对于沉积速率空间变化的可能影响因素,如高大沙山的围限阻挡效应、137Cs的分子扩散效应以及古地震等,应进行更深入研究。     

湖泊湿地生态地球化学评价的标准体系

湖泊湿地生态地球化学评价的研究重点为湖泊湿地生态系统中的重金属、植物营养元素及一些有机污染物，评价标准体系相应地包括水质基准、营养物基准、水体沉积物质量基准、饮用水卫生标准、土壤环境质量标准、食品卫生标准、湖泊水库富营养化标准等。     

放射性核素~(210)Pb_(uns)、~(137)Cs测定巴丹吉林沙漠湖泊岩心的年代及沉积速率

巴丹吉林沙漠发育了世界上独一无二的沙漠丘间湖泊群,100多个永久性的丘间湖泊分布于沙漠的东南部。沙漠湖泊岩心是干旱地区重要的气候、环境档案,然而受沙漠湖泊发育极端环境的影响,岩心测年面临很大挑战。本文选择巴丹吉林的沙漠南缘的阿尔吉林和敦德吉林丘间湖泊进行钻探,获取无扰动岩心,利用核素(~(210)Pb_(uns)、~(137)Cs)进行测年,并计算其沉积速率。结果表明:1核素(~(210)Pb_(uns)和~(137)Cs)测年能够获取巴丹吉林沙漠现代丘间湖泊岩心的可靠年代。2巴丹吉林沙漠丘间湖泊岩心Ar-1的CRS模式测年结果为102±8a,沉积速率分布范围为0.13~0.33cm/a,岩心Dd-1的CRS模式测年结果为123±2a,沉积速率分布范围为0.18~0.70cm/a。3沙漠岩心沉积速率的空间分布具有自沙漠腹地向边缘递增的趋势,~(210)Pb_(uns)-CRS平均沉积速率分布范围为0.16~0.57cm/a,~(137)Cs沉积速率分布范围为0.05~0.6cm/a。未来,对于沉积速率空间变化的可能影响因素,如高大沙山的围限、阻挡效应、~(137)Cs的分子扩散效应以及古地震影响等应予以关注。     

湖泊年纹层研究进展与展望

【意义】湖泊年纹层是季节—年际尺度的超高分辨率地质记录，对发展高精度地质年代学和研究古气候与古环境具有重要意义。【进展】综合前人研究成果，对湖泊年纹层的形成和保存、识别和分类、纹层年代学以及湖泊年纹层对古气候和古环境的指示等方面进行了总结：（1）湖泊年纹层的形成和保存受季节性气候和环境变化的影响，在北半球中高纬地区分布较广；（2）对湖泊年纹层的鉴定需结合其物理、化学和生物特征，并通过放射性同位素定年手段进行交叉验证；（3）湖泊年纹层可用于建立精确的或浮动的年代学标尺；（4）湖泊年纹层普遍用于重建年际古气候与古环境，但是研究程度不均衡，时间上主要集中于第四纪，空间上主要集中于欧美地区。【结论与展望】结合目前湖泊年纹层的研究现状和不足，未来应加强现代沉积过程监测，优化湖泊年纹层识别标准。同时利用多种研究手段，系统构建并完善湖泊年纹层研究体系。深入挖掘深时湖泊年纹层的研究价值，聚焦深时年际古气候变化等科学前沿。     

巴丹吉林高大沙山表层孔隙水现象的疑义

1997-2003年对巴丹吉林沙漠中不同位置共7个高大沙山和1个流动沙丘表层2m内的孔隙水情况用常规方法作了观测,每年均在相近日期进行。孔隙水量随深度而增大,历年观测期间2m附近的体积含水量约3%,达到相应实测最大持水量的约65%或更高,25cm至1m孔隙水δ18O的正值表明它经过了反复补给-蒸发过程。观测了雨后入渗深度及其在沙丘120m坡面上的分布,另由历年短期能量平衡测验获得沙山陆面蒸发和凝结概念。认为当地年降水量和凝结量不足以对沙山2m表层内的孔隙水现象作出解释,疑另有与大尺度地下水系统相关的补给源。     

气候环境变化的湖泊沉积学响应

湖泊沉积可作为气候和环境变化的信息库,它能提供时间分辨率高达百年至十年的气候变化信息。湖泊沉积能灵敏地反映与地球轨道力变化相关的气候效应,以及在此背景上叠加的非线性气候事件。湖泊沉积与其中的古生物组合、元素同位素组成是古气候环境的重要替代指标,为检验大气动力学气候模型和进一步改进模型,预测未来气候提供了依据。     

巴丹吉林沙漠高大沙山粒度组成及其意义

选取巴丹吉林沙漠东南部全球高差最大(约420m)的诺尔图湖东大沙山和较高的苏木巴润吉林湖西大沙山(高差约400m),对其迎风坡沉积物进行系统采样分析,讨论了高大沙山迎风坡沉积物粒度成分特点、变化规律、原因及其活动性.结果表明,全球高差最大的诺尔图东沙山和苏木巴润吉林湖西沙山迎风坡沉积物具有双层结构,表层沉积物的粒度组成...     

扎陵湖、鄂陵湖对黄河源头年径流影响

黄河源头扎陵湖、鄂陵湖为吞吐湖泊，是黄河源头二大主要湖泊，对黄河源头年径流具有滞蓄、调节作用。利用黄河源头控制站黄河沿站和下游吉迈、唐乃亥、循化站3个测站水文资料，依据年径流在地区上的变化特点，分析了扎、鄂二湖对黄河源头径流的影响：（1）扎、鄂二湖滞蓄作用改变了黄河源头径流的年内分配，使其均匀化；（2）在枯水年份，入湖水量小，加上湖面蒸发强烈，使得湖泊以下黄河沿站年径流量更小，致使枯水程度加剧，加大了年径流的年际变化；（3）黄河沿站与下游吉迈站年径流丰、平、枯程度对比分析，二站丰、平、枯水年同步出现机率为78.8%，扎、鄂二湖没有改变源头黄河沿站年径流丰、枯规律,是以年调节为主的湖泊。     

阿拉善高原古湖岸堤释光测年与晚第四纪湖面变化

阿拉善高原位于现代西风环流与东亚季风环流过渡带,该地区分布的湖泊对全球性气候变化响应极为敏感,阿拉善高原广泛分布的古湖岸堤为较准确地重建晚第四纪湖泊水位变化提供了良好载体.近年对黑河、石羊河尾闾湖泊以及吉兰泰盐池、雅布赖盆地等地的古湖岸堤的沉积地层以及石英和钾长石释光测年研究,重建了不同区域较高分辨率的末次间冰期以来湖泊时空演化过程.发现早在300 ka以前阿拉善高原就已经形成了高水位湖泊,黑河尾闾额济纳盆地在MIS11或更早、 MIS9、 MIS7、 MIS5和MIS 1形成了高湖面湖泊,高湖面湖泊形成存在100 ka的周期.阿拉善高原在末次间冰期及全新世形成了稳定高湖面湖泊,但间冰期内部湖面波动具有空间差异性,东部区域湖泊高湖面出现在MIS 5e^5c和中全新世,西部湖泊高湖面出现在MIS 5a^5c和晚全新世.湖面变化的空间差异性很可能与冰期-间冰期旋回尺度及间冰期内部东亚夏季风与西风气候系统在阿拉善高原的相互作用密切相关.