江苏固城湖沉积记录的末次冰消期以来气候与环境变化研究

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固城湖位于江苏省南京市高淳区境内,南与安徽省芜湖市交界,隶属于长江下游青弋江、水阳江流域,处在中国东部季风区南北过渡地带的江淮流域南缘,属于气候过渡地带的半封闭湖泊。湖泊中的沉积物记录了丰富的古气候环境信息,可以较完整地呈现该区域气候环境变化的过程。本文提取了江苏固城湖GZK1804钻孔22 m岩芯沉积物的年代学、粒度、磁化率、生产力指标等多种环境代用指标的信息,再结合邻近及其他地区高分辨率湖泊沉积记录或其他载体的高分辨率沉积记录。同时,结合环境考古资料、考古地层和历史文献记录的研究结果,进一步做出综合比对,并重建固城湖地区末次冰消期以来的气候、环境变化的过程。结果表明,固城湖地区末次冰消期以来的气候与环境变化过程可以分为七个阶段(I-VII)。阶段I(14500-12200 cal.a BP),在此时间段内气候状况开始是逐渐变温暖湿润,而后趋于寒冷干旱并保持较长时间,气候存在两次干-湿交替变化;沉积物中粉砂含量增多,黏土含量减少,平均粒径及中值粒径的体积含量由下至上,先减少后增加。整体上粒径偏细,磁化率值的变化波动很大。阶段II(12200-11000 cal.a BP),此阶段的气候非常寒冷干旱,沉积物粉砂与黏土含量在下降,砂含量在上升,磁化率值较低并保持稳定。阶段III(11000-10500 cal.a BP),气候整体趋向于湿润并且湿度不断增加,沉积物组成上以粉砂和砂为主,砂含量所占比例较高于上阶段,粗粒在增加,磁化率曲线波动很频繁。阶段IV(10500-9500 cal.a BP),该时期为一段湿润期,沉积物组成物质以粉砂为主,中值粒径及平均粒径含量都比上一阶段显著增多,磁化率强度在逐渐降低。阶段V(9500-7700 cal.a BP),此阶段气候特征整体以温暖湿润为主,同时存在多次明显的气候波动事件,沉积物组成以粉砂及黏土为主,砂的含量占比在上升,粒径主要集中在粗粒,磁化率值波动下降。阶段VI(7700-1200cal.a BP),气候变化经历了一个温暖期(7.6-3.5 cal.a BP)后出现一段寒冷干旱时期(3.5-2.6 cal.a BP),而后到1.1 cal.a BP逐渐偏冷干的气候波动的变化过程,沉积物组成以粉砂及黏土为主,砂的含量占比较低,中值粒径和平均粒径都比上一阶段偏粗,C/N曲线变化由高值逐渐降为低值,磁化率值变化较大。阶段VII(1200-300 cal.a BP),当时气候条件变得寒冷干旱,组成以粉砂及黏土为主,砂的含量很低,C/N很低,降水减少,湖水面降低,分选较差;此阶段沉积速率过快,磁化率曲线波动剧烈,结合史料记载,得知该阶段存在较强的人类活动扰动。固城湖沉积较完整地记录了末次冰消期以来的气候突变事件,它们分别是B/A暖期、YD冷事件、9.3 ka BP冷事件、8.2 ka BP冷事件、中全新世最适宜期、4.2 ka BP冷事件、明清小冰期。气候变化模式与中国东部其他地区具有很好的一致性,受到太阳辐射、太阳活动、人类活动三者综合驱动,同时该地区的气候与环境变化过程具有独特的区域性,气候变化发生的时间和变化特征与其他一些地区有所差异。固城湖沉积所记录的YD冷事件以及全新世时期的干旱事件,可以很好地对应北大西洋冰筏事件。固城湖地区早全新世气候整体处于温暖阶段,降水较多;中全新世为最适宜期,30°N夏季太阳辐射量达到最大值,太阳黑子数较高,太阳活动水平较强;晚全新世气候趋于寒冷干旱,人类活动如修建堤坝、围湖造田、开挖河道水渠等工程影响固城湖流域的沉积环境、湖泊面积等,改变了当地的水域环境,是该时期固城湖地区沉积环境变化的主要影响因素。固城湖地区的湖泊面积变化、水域环境变化、湖水位的波动也同样影响着当地人们的居住环境、劳动生产方式、种植、养殖类型和规模等。合理利用固城湖地区的水力资源、土壤资源,保护固城湖地区的环境,是人与自然和谐共处的关键,也是实现该流域今后可持续发展的钥匙。
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