世界鹽湖的研究現(xiàn)狀及典型區(qū)域古氣候環(huán)境演變.pdf

1、針對(duì)我國(guó)鹽湖科學(xué)的興起和發(fā)展以及世界比較的科學(xué)研究，二十世紀(jì)七十年代對(duì)全球鹽湖進(jìn)行概略介紹促進(jìn)了鹽湖科學(xué)的進(jìn)步和發(fā)展，二十世紀(jì)九十年代對(duì)全球鹽湖的資源環(huán)境及綜合發(fā)展進(jìn)行較系統(tǒng)地介紹激發(fā)了我國(guó)鹽湖古環(huán)境研究與綜合利用的全面發(fā)展，進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)需要從全球變化和區(qū)域和諧發(fā)展的角度審視鹽湖資源環(huán)境科學(xué)的綜合研究和前沿領(lǐng)域，本文基于這種學(xué)科前沿發(fā)展及國(guó)家戰(zhàn)略需求對(duì)世界鹽湖進(jìn)行綜述并解剖重點(diǎn)鹽湖區(qū)的系統(tǒng)分析工作，為當(dāng)前地球資源環(huán)境科學(xué)的發(fā)展和全

2、球變化對(duì)比研究提供豐富的基礎(chǔ)資料。
　　 該篇論文核心內(nèi)容包括三個(gè)方面：
　　 第一，對(duì)世界鹽湖研究現(xiàn)狀從環(huán)境與資源兩個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)而系統(tǒng)闡述。
　　 第二，選取典型區(qū)——Owens湖進(jìn)行了200ka.B.P.以來(lái)古氣候演變的綜合研究。由于任何地區(qū)在一定時(shí)期內(nèi)的氣候變化都是地球內(nèi)部因素、地球外部因素包括大氣環(huán)流、地形等多種因素綜合作用的結(jié)果。因此，對(duì)古氣候替代指標(biāo)進(jìn)行了多樣化選擇，包括藻類、植物孢粉、碳氧同位素和

3、巖石礦物等氣候指標(biāo)選擇，力求真實(shí)地反映客觀事實(shí)。并與深海巖芯、南極洲冰芯以及中國(guó)的黃土高原進(jìn)行了對(duì)比研究，更多地揭露全球氣候變化背景之下，區(qū)域氣候變化之間的遙相關(guān)。
　　 第三，對(duì)該湖現(xiàn)代地表過(guò)程進(jìn)行了研究。包括對(duì)淺層地下水蒸發(fā)、表殼鹽遷移、同位素地球化學(xué)、湖表面塵暴形成等方面的研究。
　　 通過(guò)對(duì)Owens湖古氣候環(huán)境演變的研究，獲得Owens湖200ka.B.P.以來(lái)古氣候環(huán)境的大量信息。
　　 (1)200

4、-180ka.B.P.是水質(zhì)較咸的時(shí)期，硅藻不發(fā)育，180-120ka.B.P.，72-65ka.B.P.以及50ka.B.P.-全新世早期是氣候濕潤(rùn)時(shí)期，淡水硅藻比較發(fā)育。在這些間隔之間是氣候干旱時(shí)期，咸水硅藻比較發(fā)育。
　　 (2)155-140ka.B.P.對(duì)應(yīng)于倒數(shù)第二次冰期(MIS6)，Owens湖處于淡水且溢流狀態(tài)，湖水的鹽度、溫度和生物生產(chǎn)率都低.140-123ka.B.P.，Owens湖開始閉合，生物生產(chǎn)率升高，

5、鹽度增加。到126.5ka.B.P.左右時(shí)，鹽度達(dá)到極大值，并形成兩層不同成因的富白云石層。126ka.B.P.后，氣候變得濕冷，湖面上升，但在122.7ka.B.P.之前，該湖仍處于閉合且咸水湖狀態(tài)。122.7-121ka.B.P.，該湖變得溢流且為淡水湖。121-115ka.B.P.氣候波動(dòng)較大，氣候由暖干變得冷濕，接著又變暖干。湖面也相應(yīng)發(fā)生波動(dòng)，湖在閉合與溢流之間發(fā)生相互轉(zhuǎn)變。115-113ka.B.P.氣候冷濕，湖處于溢流狀態(tài)

6、。113-91ka.B.P.湖長(zhǎng)期處于閉合狀態(tài)，且湖的鹽度105-102ka.B.P.時(shí)達(dá)到極大值。最低湖面出現(xiàn)在100ka.B.P.左右，形成了白云石層。91-84ka.B.P.時(shí)，氣候變得濕冷，此時(shí)Owens湖處于淡水溢流狀態(tài)且具有較低的生物生產(chǎn)率。84-72.3ka.B.P.時(shí)，Owens湖又一次變得閉合，且在80ka.B.P.時(shí)，形成了白云石。在該段時(shí)間的后半期，溫度下降，但由于降水較少，湖仍處于閉合狀態(tài)。72.5ka.B.P.

7、時(shí)，最后一次冰期開始。72-62.6ka.B.P.，湖又變得淡水且溢流狀態(tài)。
　　 (3)16.2-15.5ka.B.P.間Owens湖區(qū)較現(xiàn)代更為濕潤(rùn)，Juniperwoodland盛行于Owens谷，15.5-13.1ka.B.P.間氣候變得暖干，林地被灌木所代替，隨后是一持續(xù)時(shí)間約100-200yr的干旱期，Chenopodiaceae增加，木本植物減少，湖面下降。從13ka.B.P.左右到11ka.B.P.間氣候不斷處于

8、干濕波動(dòng)中，但氣候濕潤(rùn)期更普遍，且夏季更暖。新仙女木期氣候不穩(wěn)定，由于測(cè)年的誤差使得Owens湖記錄中新仙女木期間隔沒有得到確認(rèn)。11ka.B.P后，逐漸進(jìn)入暖而干的全新世，湖面不斷降低，荒漠灌木逐漸占據(jù)優(yōu)勢(shì)。
　　 (4)27ka.B.P.-15.3ka.B.P.，Owens湖從晚更新世高水位1160m下降到1145m。18-11ka.BP間，發(fā)生六次持續(xù)1000-2000yr久的高頻率湖面波動(dòng)。約11.4ka.B.P.，湖從

9、1145m下降45m.之后，湖面波動(dòng)上升并達(dá)到全新世早期的高水位約1135m。到7.86-7.65ka.B.P.時(shí)，湖面又下降到1120m。隨后湖又下降30m，使湖在6.85-4.4ka.BP.間變淺且接近干枯。4.3ka.B.P.后，湖面有輕微上升。到全新世早期湖水又逐漸變淺。
　　 (5)過(guò)去1000yr氣候變化的歷史為：公元950-1760yr，氣候可劃分為明顯的三個(gè)時(shí)間間隔，且各個(gè)間隔約持續(xù)270yr之久：公元950-1

10、220yr，對(duì)應(yīng)于中世紀(jì)氣候異常，3次干旱期與2次濕潤(rùn)期交替發(fā)生，且各個(gè)時(shí)期約持續(xù)50yr。公元1220-1480yr，氣候變得濕潤(rùn)。但在公元1395yr左右，存在短期的干旱。公元1480-1760yr對(duì)應(yīng)于小冰期，氣候又變得干旱，但較950-1760yr更冷濕.特別在公元1620yr之前。在該段時(shí)期內(nèi)也存在30-50yr周期不等的干濕氣候循環(huán)。自從約公元1880yr起Owens湖逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楦甥}湖。
　　 通過(guò)對(duì)Owens鹽湖地

11、球表生過(guò)程研究，可得出如下結(jié)論：
　　 (1)溶質(zhì)剖面方法提供了對(duì)蒸發(fā)長(zhǎng)期的平均分析，而對(duì)短期變化的敏感性較弱。而渦動(dòng)相關(guān)和微滲水計(jì)法是對(duì)蒸發(fā)通量的實(shí)時(shí)測(cè)定。且溶質(zhì)剖面方法一般估計(jì)蒸發(fā)通量的下界，而其它2種方法可提供對(duì)實(shí)際通量更精確的測(cè)定。
　　 (2)黃鐵礦是缺氧的毛管邊緣與地下水區(qū)主要的含硫礦物。反應(yīng)Fe的可利用性限制了硫化亞鐵的形成。地表沉積物和淺層地下水中存在細(xì)菌硫酸鹽還原的證據(jù)。地下水和沉積物中硫酸鹽的利用具有

12、開放性。由于上下沉積層間的蒸發(fā)造成水密度不穩(wěn)定而引發(fā)的垂直混合可能促進(jìn)了沉積物間的對(duì)流混合，提供了保證沉積物中足夠硫酸鹽供應(yīng)的額外擴(kuò)散機(jī)制。
　　 (3)Owens湖地下水隨著堿度的增加，Ca減少。并隨著湖床面附近的濃縮，逐漸演化為高堿度的鹽水。鹽類的沉積首先為碳酸鹽，隨后為巖鹽，最后為芒硝或無(wú)水芒硝。天然降水條件下，表鹽中的As和F很容易釋放出來(lái)。淺層地下水中與碳酸鹽堿度有關(guān)的低濃度Ca是促進(jìn)As和F移動(dòng)的最重要因素。

13、　　 (4)Owens湖淺層地下水中As的分布，形成以及氧化還原反應(yīng)要受到地下水流和蒸發(fā)的強(qiáng)烈影響。在蒸發(fā)影響下可溶性As濃度適當(dāng)增加?？扇苄訟s濃度隨著靠近湖床中心而增加，且在地下水體上部3m中隨著深度增加而減少。無(wú)機(jī)砷占據(jù)可溶砷的絕大多數(shù)。Eh可調(diào)節(jié)As(Ⅲ)與As(V)的分布，且As(Ⅲ)是Owens湖淺層地下水中的主要形式。氧化還原反應(yīng)受硫酸鹽還原作用的調(diào)節(jié)。As(Ⅲ)礦物低吸附能力以及高溶解性導(dǎo)致As主要在溶液中積累。僅僅A

14、s2S3在高度還原條件下可能處于過(guò)飽和狀態(tài)。
　　 (5)風(fēng)蝕Owens湖干盆地表殼的視覺外觀和沉積結(jié)構(gòu)與元素組成不存在相互關(guān)系。潛在的有毒元素和高濃度的鹽可能存在于某個(gè)位置任意種類的殼層中。表面沉積物地球化學(xué)混合較好，而與視覺外觀無(wú)關(guān)。元素濃度沒有清楚呈現(xiàn)一貫的增加或減少趨勢(shì)。
　　 (6)1872年地震在Owens湖區(qū)形成了可以識(shí)別的沉積記錄。地震導(dǎo)致湖床一些地區(qū)層理液化變形并引發(fā)斷層小的偏移。地震誘發(fā)的波對(duì)湖床面造