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黄河在地势平坦的河套盆地内往复迁徙,泛滥淤积,地表古河道交叉重叠星罗棋布。同时黄河在此途经乌兰布和与库布齐两大沙漠,水沙风沙交互作用,河床演变极其复杂。近50年来,该段河流水沙关系发生明显变化,泥沙淤积严重,形成“地上悬河”,潜在的洪凌灾害严重威胁着区域人民的生命财产安全。针对该区河道淤积的物质组成、沉积特征以及河道的变迁历史开展研究,可以为集成研究沙漠宽谷河道的冲淤变化与调控对策提供数据支持和历史背景,为区域河势规划、河道整治及水资源的开发和利用提供理论基础和科学依据。本文以黄河内蒙段磴口地区横断面的14个钻孔与沿河道纵向布设的12个深达20 m的钻孔为研究载体,对岩芯沉积物的理化特征进行了详细分析,并依据粒度指标、沉积结构和沉积构造等对岩芯进行了沉积相的划分。在光释光和碳十四测年技术的支撑下,建立了钻孔的年代学框架,进而重建了晚第四纪河套盆地沉积速率的时空变化特征以及黄河河道的变迁过程。结合区域构造、气候与人类活动资料,探讨了河流系统对于外部环境因素变化的响应机制。初步结果如下:(1)26个钻孔岩芯的物质组成以结构较为松散的灰绿色和灰褐色细砂和中粗砂层为主,其中部分砂层中夹有粘土块和磨圆好的砾石;棕黄色和红褐色的粘土和粉砂质粘土层仅分布在盆地北缘、靠近狼山的6个(DKZ01-06)钻孔中,且每层的沉积厚度不超过7 m。钻孔沉积物的分布特征指示了该区以河流沉积环境为主。(2)对现代地表不同沉积环境的物质组成研究发现,沙漠砂和河床沉积物都以砂组分为主,前者砂组分占95%以上,由明显的粗粒跳跃组分构成,分选较好到好;后者砂占70%以上,粉砂占30%,以递变悬浮搬运为主,分选中等。河漫滩沉积物以粉砂为主,粉砂占50%以上,悬浮组分占50%,以均匀悬浮搬运为主,分选较差。湖泊沉积物以粉砂和粘土为主,粉砂约占5075%,粘土占2550%;悬浮组分占80%以上,分选差,偏度以负偏为主。不同沉积环境物质的特征虽有重叠,但是点群的界限差异明显,可以建立起不同沉积相的判别标志。根据现代沉积相的判别标志对钻孔岩芯沉积物进行相划分,发现所有钻孔中以河床亚相组成为主,巨厚的河床相代表了多次沉积旋回,指示该段河道摆动频繁,且河床加积是该区冲积平原发育的主要过程。(3)通过对14个现代河流沉积物不同粒径光释光信号特征的分析研究,发现石英中颗粒(3863μm)的等效剂量主要集中在0.160.49 Gy之间,而粗颗粒(>63μm)的等效剂量在0.353.72 Gy之间,其残留剂量小于或者等于全球其他区域的现代河流沉积物的残留剂量,说明河流沉积物在沉积之前经过了很好的晒退过程;相比于粗颗粒而言,中颗粒石英经历了更好的晒退,适用于区域内河流沉积物的测年。利用OSL和14C测年技术对钻孔沉积物沉积时代进行了研究,共计获取了75个OSL以及11个14C年代结果,年代分布在0.6156 ka之间。依据沉积速率推断的钻孔底界年代相差较大,分布范围在2.1160 ka之间,反映了该区复杂的河道变迁过程和频繁的冲淤变化特征。(4)磴口断面14个沉积钻孔获得的分时段沉积速率变化结果表明,早期沉积速率较小趋于稳定,自18 ka以来快速增大,在1412 ka左右达到峰值1.35mm/yr,随后变小,趋于稳定。其中8030 ka之间为0.11 mm/yr,3020 ka期间为0.16 mm/yr,2018 ka为0.32 mm/yr。18 ka以来存在较大的变化幅度,其中188 ka期间沉积速率分布在0.671.35 mm/yr内,8 ka以来沉积速率较为稳定,为0.520.68 mm/yr。结合区域气候资料,发现20 ka以来沉积速率的变化,受气候变化影响下上游来水来沙多寡的控制。在冷干气候条件下,流量较小,河流搬运能力较弱,上游山区河段的物质无法搬运至下游平原区,因此,受流量和泥沙汇入较小的影响,沉积速率较低。而相对暖湿的气候条件下,河流径流量增大,上游山区堆积在河道中的风化物质大量的搬运到下游平原区接受沉积,由此沉积速率较大。依据全部26个钻孔的年代-深度获得的河套平原平均沉积速率,随年代的减小呈指数增长的趋势,反映了平原沉积的加速过程。而在近2 ka以来沉积速率的显著增大,可能更多地受控于人类活动导致的土地荒漠化、沙漠的扩展,引起区域内输沙量的变大。(5)依据钻孔岩芯的沉积相时空分布,重建了晚更新世以来磴口段的河道演变过程。发现在16080 ka期间,河流以多河道形式游荡堆积,河道迁移摆动频繁,河流活动性较强;8018 ka期间,河流活动性减弱,河道相对稳定,堆积速率缓慢。188 ka期间,河道向地势相对较低的狼山山前迁徙,并且在靠近狼山的平原西部以多河道的形式迁移摆动接受沉积,沉积速率增大,河流活动性较强。8 ka以来,主河道由平原西北部迁移到现今河道的位置,可能与狼山山前断裂带活动重心向盆地内部迁移以及乌兰布和沙漠扩张的胁迫有关。由于河道的迁移废弃逐渐形成河迹洼地湖,约2 ka以后乌兰布和北部沙漠景观出现。