黄河平渡关段全新世古洪水滞流沉积物研究

通过对黄河中游晋陕峡谷段的深入调查研究,在山西省大宁县平渡关基岩峡谷河段左岸沟口岩棚内发现了全新世古洪水滞流沉积层剖面。根据野外宏观特征及沉积环境,鉴别出平渡关(PDG)剖面夹有4层古洪水滞流沉积物。结合粒度成分、磁化率、烧失量、CaCO³含量等室内分析测定结果,确定为河流悬移质和跃移质在高水位滞流环境当中的沉积物,是典型的古洪水滞流沉积物。不同层次沉积物是不同古洪水事件的客观记录,既有细沙质粉沙,也有细沙或者中沙,反映出其物质来源的不同或者水动力大小的差异。粒度自然分布频率曲线为正偏和极正偏,主峰高且尖锐,表明其分选良好,其粒度概率累积分布曲线为典型的两段式。沉积物磁化率和烧失量均低于全新世风成黄土和古土壤,CaCO³含量介于古土壤和黄土之间,说明在黄河晋陕峡谷段,洪水所携带的悬移质泥沙是流域内黄土区和风沙区水土流失物质的混合物。     

黄河柳林滩段全新世古洪水滞流沉积物物源研究

通过对黄河中游进行古洪水沉积学研究和水文学研究,为超长尺度水文学提供数据基础。对黄河中游晋陕峡谷段进行详细的考察,在黄河窟野河口右侧柳林滩附近发现3层全新世古洪水滞流沉积物(SWD)。光释光(OSL)测年结果表明,这一期3次古洪水事件分别发生在11 800~11 000aB.P.,10 800~10 200a B.P.,10 600~9 600aB.P.。通过对样品进行磁化率、烧失量、粒度成分、化学元素和扫描电镜的试验分析,确定其为河流悬移质泥沙在高水位滞流环境下的产物,是典型的古洪水滞流沉积物。其中,古洪水SWD的磁化率和烧失量较古土壤低,说明其是新鲜的滞流沉积物,未受到风化成壤作用的影响。3层古洪水SWD的自然分布频率曲线都呈现单峰,峰态尖锐,为极正偏态,说明其分选性好。扫描电镜的分析表明,3层SWD属于河流沙,偏关县L0属于典型的黄土—风积粉砂。不同层次的沉积物记录了不同期次的古洪水事件,反映出其水动力大小的不同或物质来源的差异。结合粒度分析和化学元素的结果,确定古洪水SWD2、SWD3与现代洪水SWD均为细沙质粉沙,化学成分相同,表明是黄河主流大洪水悬移质沉积形成。古洪水SWD1为中沙,与SWD2、SWD3在常量元素和重金属元素含量上有显著差异,而与前人在毛乌素沙漠地区所进行的粒度和元素分析结果接近,说明本层古洪水SWD是支流窟野河流域暴雨洪水从毛乌素沙漠地区侵蚀搬运而沉积下来的物质。该研究成果为今后准确鉴别古洪水SWD及来源判断提供参考借鉴。     

渭河下游全新世古洪水滞流沉积物研究

通过广泛的野外考察,在渭河下游发现了全新世古洪水滞流沉积物,对其进行了深入观察、地层划分和系统采样。在实验室内进行磁化率、烧失量、碳酸钙和粒度成分等多指标的分析测试。结果表明,这些古洪水沉积物以细粉沙为主,性质为粉沙质亚黏土,致密坚硬,具有水平或波状层理,与覆盖在河流阶地面的风成黄土和古土壤有着显著的区别。通过OSL测年断代,发现它们与渭河上游固川镇剖面的古洪水SWD为同一期特大洪水的沉积物。这表明渭河流域在3200—3000aBP发生了一组3次特大洪水事件。这个时期正是全新世大暖期结束之际,也就是中国历史上商代末期。渭河流域特大洪水事件的发生与全球性气候恶化转折密切相关。     

汉江上游郧县庹家洲河段全新世古洪水研究

通过对汉江上游的实地调查,在湖北省郧县庹家洲段发现了含有4期古洪水滞流沉积层的典型全新世黄土-古土壤剖面。结合野外观察和室内粒度、磁化率和烧失量等指标的测定,判定为典型的古洪水滞流沉积物(SWD),记录了汉江上游4期古洪水事件。通过地层对比、OSL断代等方法,确定这4期古洪水事件分别发生在12 600-12 400aB.P.,4 200-4 000aB.P.,3 200-2 800aB.P.和东汉时期1 900-1 800aB.P.。然后利用沉积学和水文学原理恢复了洪峰水位,并选择合适的水文参数,采用比降法水文模型推算出了这4期特大古洪水洪峰流量。同时,根据相同的方法,推算了剖面附近1983,2005和2010年洪痕对应的洪峰流量,与实测流量相比,误差在1.99%~4.21%,说明计算古洪水洪峰流量的水文参数选择与计算结果是合理的,而且古洪水洪峰流量计算结果也符合洪峰流量与流域面积关系。     

洛阳盆地全新世特大洪水平流沉积物判别研究

文中基于详细的野外考察,在洛阳盆地汉魏故城遗址邻近河岸选择了YWC剖面,对剖面进行了磁化率、粒度和>0.1mm粒级百分含量等环境代用指标的室内实验分析和测定。通过野外沉积特征识别、室内粒度分析,准确判定了YWC剖面中洛河古洪水平流沉积层,发现YWC剖面记录了10次晚全新世特大洪水事件。YWC剖面中出现多个"古洪水平流沉积层-风吹沙层"互层,其中的平流沉积层为古洪水平流沉积物,风吹沙层则是洪水间歇期当地盛行的东北风搬运的河床沙在阶地上堆积的产物。平流沉积层与风吹沙层在YWC剖面的多次交替,反映出洛阳盆地晚全新世时期气候、环境系统的剧烈波动和恶化,东北季风强盛和古洪水事件的频繁发生。     

渭河流域全新世古洪水滞流沉积物地球化学特征

对渭河流域野外实地详细调查,在渭河中游发现了具有典型古洪水滞流沉积物(SWD)的全新世黄土-古土壤沉积剖面。根据地层学对比和OSL测年,确定渭河流域在3200-2800aB.P.发生了特大古洪水事件。对沉积物地球化学特征分析表明,SWD为典型的古洪水滞流沉积物,各化学元素和氧化物的变异系数大,元素数据分布较为分散;Fe2O3、Al2O3、Ba、Cr、Cu、V、Rb含量高于S0和L0,SiO2、Zr含量低于S0和L0;化学元素粒度效应表明,SWD粒径小、粘粒强,是在滞流环境的水动力条件下沉积而成;通过气候指标Rb/Sr和Ba/Sr分析,认为古洪水滞流沉积物(SWD)记录的3200-2800aB.P.的特大古洪水事件,是在全新世大暖期结束之际,因夏季风减弱、气候系统不稳定、降水变率较大所导致的。     

黄河柳林段全新世古洪水滞流沉积物研究

通过野外观察研究,在黄河晋陕峡谷段柳林县三川河支流沟口内,发现了疑似全新世黄河古洪水滞流沉积层剖面。根据磁化率、烧失量、CaCO3、粒度成分测定的实验结果可知,四层沉积物磁化率、烧失量较低,CaCO3含量较高;结合野外观测、粒度特征分析、C~M图和粒度分布频率曲线,表明四层河流沉积物具有典型的古洪水滞流沉积层（SWD）特征。通过地层分析和OSL测年,证明在距今3 200~2 900年前,黄河晋陕峡谷经历了一个洪水期,发生了多次大洪水事件,此时正值我国历史的商末-西周初期,造成了社会动荡和历史转折。该研究结果揭示了古洪水SWD的基本特征,为晋陕峡谷特大古洪水事件洪峰水位和流量的恢复,黄河水资源开发、防洪减灾和水土保持都奠定了科学基础,对揭示区域气候水文变化与全球变化的响应规律有着非常重要的科学意义。