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、針對我國鹽湖科學(xué)的興起和發(fā)展以及世界比較的科學(xué)研究，二十世紀七十年代對全球鹽湖進行概略介紹促進了鹽湖科學(xué)的進步和發(fā)展，二十世紀九十年代對全球鹽湖的資源環(huán)境及綜合發(fā)展進行較系統(tǒng)地介紹激發(fā)了我國鹽湖古環(huán)境研究與綜合利用的全面發(fā)展，進入二十一世紀以來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)展及國家戰(zhàn)略需求對世界鹽湖進行綜述并解剖重點鹽湖區(qū)的系統(tǒng)分析工作，為當前地球資源環(huán)境科學(xué)的發(fā)展和全

2、球變化對比研究提供豐富的基礎(chǔ)資料。
　　 該篇論文核心內(nèi)容包括三個方面：
　　 第一，對世界鹽湖研究現(xiàn)狀從環(huán)境與資源兩個方面進行詳細而系統(tǒng)闡述。
　　 第二，選取典型區(qū)——Owens湖進行了200ka.B.P.以來古氣候演變的綜合研究。由于任何地區(qū)在一定時期內(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，對古氣候替代指標進行了多樣化選擇，包括藻類、植物孢粉、碳氧同位素和

3、巖石礦物等氣候指標選擇，力求真實地反映客觀事實。并與深海巖芯、南極洲冰芯以及中國的黃土高原進行了對比研究，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，對該湖現(xiàn)代地表過程進行了研究。包括對淺層地下水蒸發(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。
　　 通過對Owens湖古氣候環(huán)境演變的研究，獲得Owens湖200ka.B.P.以來古氣候環(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時期，淡水硅藻比較發(fā)育。在這些間隔之間是氣候干旱時期，咸水硅藻比較發(fā)育。
　　 (2)155-140ka.B.P.對應(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，鹽度達到極大值，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，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.湖長期處于閉合狀態(tài)，且湖的鹽度105-102ka.B.P.時達到極大值。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，氣候變得濕冷，此時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，Owens湖又一次變得閉合，且在80ka.B.P.時，形成了白云石。在該段時間的后半期，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，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，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、干濕波動中，但氣候濕潤期更普遍，且夏季更暖。新仙女木期氣候不穩(wěn)定，由于測年的誤差使得Owens湖記錄中新仙女木期間隔沒有得到確認。11ka.B.P后，逐漸進入暖而干的全新世，湖面不斷降低，荒漠灌木逐漸占據(jù)優(yōu)勢。
　　 (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。約11.4ka.B.P.，湖從

9、1145m下降45m.之后，湖面波動上升并達到全新世早期的高水位約1135m。到7.86-7.65ka.B.P.時，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時間間隔，且各個間隔約持續(xù)270yr之久：公元950-1

10、220yr，對應(yīng)于中世紀氣候異常，3次干旱期與2次濕潤期交替發(fā)生，且各個時期約持續(xù)50yr。公元1220-1480yr，氣候變得濕潤。但在公元1395yr左右，存在短期的干旱。公元1480-1760yr對應(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。
　　 通過對Owens鹽湖地

11、球表生過程研究，可得出如下結(jié)論：
　　 (1)溶質(zhì)剖面方法提供了對蒸發(fā)長期的平均分析，而對短期變化的敏感性較弱。而渦動相關(guān)和微滲水計法是對蒸發(fā)通量的實時測定。且溶質(zhì)剖面方法一般估計蒸發(fā)通量的下界，而其它2種方法可提供對實際通量更精確的測定。
　　 (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了沉積物間的對流混合，提供了保證沉積物中足夠硫酸鹽供應(yīng)的額外擴散機制。
　　 (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，最后為芒硝或無水芒硝。天然降水條件下，表鹽中的As和F很容易釋放出來。淺層地下水中與碳酸鹽堿度有關(guān)的低濃度Ca是促進As和F移動的最重要因素。

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)的強烈影響。在蒸發(fā)影響下可溶性As濃度適當增加?？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。無機砷占據(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飽和狀態(tài)。
　　 (5)風蝕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，而與視覺外觀無關(guān)。元素濃度沒有清楚呈現(xiàn)一貫的增加或減少趨勢。
　　 (6)1872年地震在Owens湖區(qū)形成了可以識別的沉積記錄。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)的波對湖床面造