牛轭湖沉积及其对环境变化事件的响应研究——以长江荆江段牛轭湖群为例

本研究拟选择长江下荆江段天鹅洲、老河口等典型牛轭湖，钻取水下高分辨率连续沉积物柱样，通过放射性核素210Pb、137Cs年代学分析，辅以球状碳颗粒（SCP）定年、牛轭湖河/湖转变事件沉积层定年的校核，建立高分辨率湖泊沉积物年代标尺；通过对牛轭湖沉积物进行系统的沉积学、理化、生物学分析，并牛轭湖下、上部河流/湖泊沉积变化的对比，有效剥离长江流域与牛轭湖周边区域的环境信息，追索牛轭湖群相继脱离长江河道的近100a以来，长江洪水事件在牛轭湖沉积中的记录，牛轭湖群区域自然变化（气候变化等）与人类活动（土地开垦、工程建设、工农业污染等）事件的沉积记录，建立牛轭湖对环境变化特殊的沉积响应机制。本研究基于牛轭湖与河道的成因关联和流域范围差异，突破长江中下游沿江湖泊沉积物源复杂、环境信息混杂的局限，进而为揭示该区域大量古牛轭湖沉积的环境意义，深化湖泊沉积与环境演变研究，具有重要意义。

本研究聚焦现代牛轭湖沉积对环境变化事件的响应，以长江中游荆江段牛轭湖群为研究对象，通过对牛轭湖沉积物（成湖前、后）物理、化学、生物特征分析，和对该牛轭湖群地区自然与社会经济发展中的环境变化事件进行梳理，揭示牛轭湖沉积对环境变化事件的响应。.研究主要完成以下内容：对天鹅洲、大垸、中洲子、尺八4个牛轭湖湖心共7个沉积物柱样的采集，对研究区所属行政区域史志、水文、土地利用等内容的调查；选择4个牛轭湖的4个代表柱样，进行沉积物粒度、磁学、短寿命放射性核素、金属元素、营养元素、孢粉、碳屑分析，在依据210Pb比活度并辅以特定沉积层位年代校核进行沉积物定年分析基础上，进行牛轭湖沉积特征与沉积模式分析，进行牛轭湖沉积物金属元素、营养元素富集水平分析，进行牛轭湖沉积物孢粉-碳屑组合特征分析，并进行牛轭湖沉积对流域环境变化事件响应分析。.基于上述工作，本研究得出以下初步认识：牛轭湖沉积呈现A-B层模式：下层（A层）为河流冲积相沉积和河/湖转变沉积，上层（B层）为湖泊相沉积，牛轭湖沉积物粒径在剖面上呈自下而上“粗—细—粗”的变化特点，即河流阶段沉积物较粗，河/湖转换阶段沉积物较细，而牛轭湖成湖后沉积物总体上又变粗；牛轭湖沉积物金属元素富集是一个连续的过程，未受到河湖转换变化的影响，但洪水期牛轭湖沉积物金属元素的质量累积速率和沉积通量出现明显峰值，其对应的元素浓度则出现谷值，这一特点可作为洪水事件层的判别标志之一；牛轭湖沉积物金属元素的富集历史，与流域工业发展历程相吻合，铅元素的富集变化，可直接对该区域含铅汽油使用政策实施的起始时间形成显著响应；研究区牛轭湖沉积中营养元素的非自然水平富集始自20世纪80年代，营养元素富集量与研究区所在地区人口数量呈显著正相关关系；牛轭湖沉积物的孢粉-碳屑组合特征，可以清晰指示出对牛轭湖地区自然山火、洪水、耕地扩张、“大炼钢铁”、长江河道裁弯取直（牛轭湖成湖）等重要环境变化事件。针对牛轭湖沉积速率在成湖前、后变化较大，不宜根据整体平均沉积速率推算沉积物年代，本研究提出基于210Pb比活度分析的“三步双校核”牛轭湖沉积物定年方法，成功解决沉积物的年代问题，可对其他湖泊沉积研究提供借鉴。.研究基本完成项目工作计划、达到预期研究目标，丰富了我国关于牛轭湖沉积特征、牛轭湖沉积对环境变化事件响应方面的研究成果，对今后进一步进行长江中下游地区古牛轭湖沉积环境研究以及其