0 引言
地处青藏高原东部的若尔盖盆地，在更新世末期发生了重要的水文地貌事件，盆地古湖泊的消亡以及黄河水系的贯通，影响了整个黄河流域水文地貌格局和环境变化过程［1-2］。若尔盖盆地环境变化受到了青藏高原新构造隆升和大气环流变化的双重影响，早期已经有学者利用湖泊沉积物钻孔岩芯［3-4］、沼泽泥炭［5］、地表风沙［6-7］、水文与气候［8］、植物群落与植被［9］、古脊椎动物化石［10］等材料开展了一系列的研究。综合来看，主要是围绕古湖泊的消亡、河流变迁和风沙活动所做的工作，认为若尔盖盆地在黄河贯通、形成黄河第一湾之前，长期处于湖泊环境［11］。但是对于末次冰期以来反映若尔盖古湖演变、黄河水系演变的沉积物、沉积相、地表过程、环境事件以及测年断代等方面的研究相对比较薄弱。最近，地貌与第四纪学界对若尔盖盆地下游玛曲断陷谷地黄河阶地研究，黄河古洪水事件、以及末次晚冰期以来风成黄土和古土壤序列的研究，取得了可喜的成果［12-14］。这里，通过对若尔盖盆地黄河第一湾各个地段河岸天然暴露剖面沉积物的深入调查和分析研究，以白河汇入口下游甲央玛河段黄河岸剖面沉积物粒度分析结果为基础，探索末次冰期以来若尔盖盆地内部沉积物性质、沉积相及其反映出的地表过程和环境变化的规律，以及由河流洪水沉积物记录的黄河古洪水事件。这个研究结果对于揭示若尔盖盆地水系演变及环境变化过程具有重要的科学意义。
1 研究区概况
若尔盖盆地是松潘地块北缘与西秦岭造山带相接触的边缘地带，高原面总体强烈隆升过程中周缘产生断裂、盆地的相对弱下沉构成了青藏高原东北缘典型的新生代断陷盆地，盆地基底主要为三叠系灰黑色炭质板岩、白垩系肉红色砾岩，以及上覆第三系、第四系松散沉积物［15］。在地理位置上，若尔盖盆地属于青藏高原东部边缘黄河上游源区［16］，位于四川阿坝和甘肃甘南交汇地带，总面积约 19 600 km2，是长江和黄河的分水岭，作为季风区与青藏高原交汇地带，该区在西伯利亚高压和内蒙古高压的作用下受到了东亚西南季风和东南季风控制［17］。在地貌上，在盆地内部由宽谷和缓丘相间分布，其核心部分海拔介于3 400~3 500 m之间，而周边东西南北分别有岷山、阿尼玛卿山、邛崃山、西倾山包围，其海拔均在4 000 m以上［11］，周边山地见有现代冰川分布，也发育有古冰川遗迹，据研究认为，中更新世以来，有2~3期冰川作用，见有冰斗、角峰、U形谷、终碛以及侧碛等冰川地貌［18］。气候水文上，属于寒温带湿润季风气候，特点是寒冷、温差大、霜冻期长，年均温为1.1~1.2 ℃，年降水量为600~ 650 mm，集中在6—8月，近年来，随着气候变暖的影响，若尔盖盆地年均降雨量呈现减少趋势［19］。生态环境上，植被以亚高山草甸为主，沼泽植被与沼泽草甸发育［20］。如今，若尔盖湿地面临着一系列问题，如湿地退化和萎缩，湿地沙化，生态功能减弱，流域径流趋于减少等［21］。盆地内风沙作用强烈，年均风速为2.59 m∙s-1，总体春季最强，平均为3.14 m∙s-1，在不同的季节，主要来自NWW、NE和NNE方向的强风，构成了风沙作用的主要动力，其中盛行风向为NWW，该方向的输沙势占年输沙势的37.36%［22-23］。
图1
图1
若尔盖盆地黄河第一湾水系及甲央玛（JYM-A、JYM-B）研究地点位置图
Fig.1
Drainage system and the study JYM-A， JYM-B sites on the first bend of the Yellow River in the Zoige Basin
2 数据与方法
2.1 剖面位置
通过详细的野外考察，在若尔盖县唐克镇白河汇入口下游黄河右岸发现出露良好，沉积物层序清晰，未经人类活动扰动，保存完好的剖面。通过在两岸大范围调查，确认该剖面所在区域没有受到曲流作用和牛轭湖的干扰，而其底部兰灰色古湖相淤泥层在不同河段的剖面皆有出露，能够反映出该区域从湖泊向着沼泽湿地和河流演变的过程。因其处于甲央玛山丘坡脚下，定名为甲央玛剖面（JYM）。该河段黄河水位海拔大致在3 425~ 3 428 m之间，由于其剖面中部夹有高低起伏变化的古沙丘，导致河岸前沿高度变化在8~12 m之间。根据沉积物宏观特征来看，甲央玛剖面沉积物主要有古湖相、河流相、沼泽相、以及风成沉积物如风沙层、黄土、古土壤和现代草甸土壤。经过详细的观察测量和沉积物与地层描述，在甲央玛剖面划分出沉积地层单元和序列框架，并且在各个关键性层位采集了沉积物样品（表1）。根据该河段不同位置沉积物的出露状况，深度在0~5 m的样品采自于JYM-A地点，而深度5~11 m的样品，采自于JYM-B地点（图1~3），共采集沉积学样品20个，OSL样品两次共采集14个。同时也在河槽之外采集了黄河现代洪水沉积物样品和现代沙丘风沙样品，以便于对比分析和鉴别。
表1 若尔盖盆地黄河第一湾河岸JYM-AB剖面地层描述
Table 1
| 地层名称与符号 | 深度/cm | 地层特征描述 |
|---|---|---|
| 现代草甸土壤（MS） | 0~80 | 灰棕色（7.5YR6/2），湿时为黑棕色（7.5YR3/1），细沙-粉沙质地，团粒-团块状构造，疏松多孔， 植物根系发育，底部见有动物骨骼碎片，厚度在50~80 cm |
| 全新世古土壤层（S0） | 80~160 | 棕灰色（7.5 YR6/1），细沙-粉沙质地，团粒-团块状构造，见有大量黄色锈斑，并在底部有 薄层风沙层出现，在长期暴露的剖面，可见灰白色可溶盐类凝结物，厚度在60~80 cm之间 |
| 古洪水沉积层（OFD2） | 160~260 | 浊黄橙色（10YR7/3），粉沙与细沙交互出现，纹层内质地均匀疏松，为黄河泛流洪水 （overbank flood deposit）沉积物，厚度变化在100~250 cm之间 |
| 河漫滩-风沙层 （F-WD） | 260~800 | 亮黄棕色（2.5Y7/6），常见斜层理，其中风成沙为细沙质地，河流相沙为中沙质地，结构疏松，含有锈黄色斑，厚度变化大致在500~700 cm之间。在该层位底部曾经出土晚更新世披毛犀动物群的化石［10］ |
| 古洪水沉积层（OFD1） | 800~900 | 浊黄橙色（10YR7/3），粉沙与细沙互层，纹层内质地均匀疏松，为黄河泛流洪水（overbank flood deposit） 沉积物，厚度变化大致在80~200 cm之间，与下伏湖泊相呈不整合接触关系 |
| 泥炭-风沙互层 （P-WD） | 900~960 | 风成沙层为浊黄橙色（10YR7/4），细沙质地，泥炭层为黑棕色（7.5YR3/1），风成细沙与泥炭层呈互层状， 该层成透镜状，厚度在0~60 cm之间 |
| 古湖相淤泥层（PLD） | 960~？ | 淡蓝灰色（5B7/1），粉沙-黏土质地，均匀致密，含有大量黄色锈斑，在开挖过程当中冒出明显的H2S臭味，是若尔盖古湖沉积物，在黄河夏季平河水位以上可见厚度在150~300 cm之间 |
图2
图2
若尔盖盆地黄河第一湾河岸JYM-A和JYM-B剖面野外特征
Fig.2
The JYM-A and JYM-B profiles at the first bend of the Yellow River in the Zoige Basin
图3
图3
若尔盖盆地黄河第一湾河岸JYM-AB剖面沉积物地层序列
Fig.3
Stratigraphic sequence of the JYM-AB profile at the First Bend of the Yellow River in the Zoige Basin
2.2 研究方法
在野外对于JYM-AB剖面进行清理，考察观测描述与记录之后，在剖面各个关键性层位进行沉积物和OSL样品采集，编号装袋，避光保存，带回实验室进行前处理及上机测试。对于释光年代样品首先采用HCl（10%）和H2O2（30%）溶液分别去除碳酸盐和有机质，使用筛分法得到90~125 μm的粗颗粒，用HF溶液（30%）进行去长石溶蚀处理，再用适量HCl溶液（10%）去除溶蚀过程产生的氟化物，经过IR检验来确保样品当中长石信号可以忽略不计。OSL样品等效剂量在Risø-TL/OSL DA-20型全自动释光仪上测试完成。测试矿物采用石英颗粒，测试过程中考虑了风成沉积物与水成沉积物在最后一次被埋藏前晒退是否彻底，并做了晒退程度的检验［25］，对测年信号中的快组分、中组分以及慢组分进行了分析，篇幅所限，本文不再赘述。样品的U、Th、K含量是在西安地质矿产研究所采样电感耦合等离子质谱法测定。宇宙射线对剂量率的影响是依据采样地点所在位置的经纬度、海拔高度、埋藏深度和样品密度等计算获得。样品含水量在实验室实测含水量基础上，结合若尔盖盆地实际土壤湿度情况进行了校正。样品最终OSL年龄采用AGE2003软件计算获得。
样品的U、Th、K含量是在西安地质矿产研究所采样电感耦合等离子质谱法测定。宇宙射线对剂量率的影响是依据采样地点所在位置的经纬度、海拔高度、埋藏深度和样品密度等计算获得。样品含水量在实验室实测含水量基础上，结合若尔盖盆地实际土壤湿度情况进行了校正。样品最终OSL年龄采用AGE2003软件计算获得。
样品粒度测试采用美国Beckman公司生产的LS13320型激光粒度仪进行测试，在实验过程中，将遮光度控制在8%~12%，仪器误差控制低于4%。具体前处理方法和上机测试步骤为：（1）称取0.2~ 0.4 g的样品（黄土和古土壤样品称取0.25 g，河漫滩沙与风成沙称取0.4 g），置于烧杯，为去除样品中的有机质和碳酸盐类物质，需加入10 mL 10%的过氧化氢溶液以及10 mL 10%的稀盐酸，并置于加热板加热，使样品充分反应后，取下样品放置在试验台上冷却；（2）向余液中加满蒸馏水，然后静置72 h，多次清洗，直至烧杯溶液呈中性，然后用导管将烧杯中上部清液抽出；（3）在测试前，对于黏性较大的样品，为了使其充分分散，需要使用超声波将其震荡10~15分钟。然后配置5 mL 0.05 mol∙L-1的六偏磷酸钠，加入样品之中；（4）将样品全部倒入激光粒度仪中测试，每个样品测试3次，取其平均值。
样品粒度组成数据的端元分析，认为在沉积环境复杂的情况下，其沉积物往往是多种动力和物源综合作用的结果，所以利用激光粒度仪测试范围的粒度全样往往只能反映出总体上的沉积学特征。通常，一组沉积物样品每个样品对于每种动力组分的含量是不同的，而且每一种动力往往会使得样品粒级服从一种粒度频率分布模式，从统计学意义上把多元化的沉积动力或者物源拟合提取出来，为精准识别单一动力及物源提供了可能，端元分析模型由Weltje［26］提出后，后来不断改进［27-29］，并在海洋沉积物、湖泊沉积物、古洪水沉积物、黄土剖面沉积学粒度分析中均得到了广泛的应用［30-35］，发现能够有效灵敏地判断物源和沉积动力。本文中采用粒度端元分析手段，辅助分析研究剖面各层位沉积物可能的成因及搬运沉积动力特点。
3 结果与分析
3.1 测年结果
对于甲央玛剖面的OSL测年结果表明，整个河岸剖面沉积过程连续，年龄值表现为由下向上逐渐减小的趋势。现代土壤MS层底部0.75~0.80 m深度年龄为（1.66±0.11） ka，古土壤S0层底部1.55~1.60 m深度年龄为（7.47±0.49） ka，古洪水沉积物OFD2层顶部1.65~1.70 m深度年龄为（8.28±0.47） ka，OFD2层底部2.55~2.60 m深度年龄为（9.86±0.68） ka，河漫滩-风沙层F-WD顶部2.75~2.80 m深度年龄为（12.05±1.11） ka，泥炭-风沙互层P-WD顶部905~910 cm深度年龄为（30.92±2.30） ka，蓝灰色古湖相淤泥层PLD顶界9.65~9.70 m深度年龄为（35.32±2.53） ka。另外，在该剖面河漫滩-风沙层F-WD底部，曾经出土猛犸象等末次冰期动物群的化石，其14C年龄值为（22.65±0.3） ka B.P.［10］，采用IntCal软件校正年龄为（26.95±0.65） ka B.P.。
3.2 沉积学粒度特征
沉积物的粒度特征是判断沉积物物源、搬运动力以及沉积环境的重要指标［36-37］。根据测试结果，绘制粒度自然频率分布曲线（图4），从曲线形态来看，各地层单元样品粒度频率曲线的差异性较大，多呈多峰特点，显示出多源或多动力叠加的特征。蓝灰色古湖相沉积物样品粒度频率曲线主峰出现在粗粉沙段，介于35~45 μm之间，并有细尾和粗尾特点，泥炭-风沙互层样品的曲线峰值出现在粗粉沙段，介于50~60 μm之间，有明显的细尾。黄河古洪水OFD1和OFD2样品的粒度曲线形态有所差异，可能是由于物源组合、搬运距离或者洪水规模的差异所引起，OFD1的主峰介于40~50 μm之间，有细尾，而OFD2峰值介于30~40 μm，细尾更明显，两者相比较OFD1粒级组分更分散。河漫滩-风成沙层和现代风沙层对比来看，两者吻合度较高，与采自其他地层的样品差异显著，主峰介于200~ 300 μm范围内，亦有细尾特点。全新世古土壤和现代草甸土壤层样品粒度曲线均呈现出多峰形态，说明后期经过了明显的改造作用，使得该层位的沉积物粒级组分发生了变化。现代草甸土壤在沙和粗粉沙范围呈现出双峰形态，在黏土和细粉砂质范围呈现明显的细尾，主峰出现在沙级（>150~200 μm）和粗粉沙级（40~50 μm）范围。全新世古土壤层更明显地显示出3峰形态，3个峰值分别在细粉沙、粗粉沙和沙质范围，粒径范围分别介于5~10 μm、30~40 μm和100~150 μm区间。
图4
图4
若尔盖盆地黄河第一湾河岸JYM-AB剖面沉积物粒度频率分布曲线
Fig.4
Grain-size distribution frequency curves of the sediments in the JYM-AB profile in the Zoige Basin
本文中采用矩法获得粒度参数［38］。粒度参数是粒度频率分布曲线形态特征的量化反映，文中采用粒度参数有［39］：中值粒径（Md）、平均粒径（Mz）、分选系数（δ）、偏度（Kg）、峰度（Ku）。中值粒径（Md）是累积频率曲线50%处对应的粒径，也就是说该粒级是把沉积物颗粒组分一分为二的指标，平均粒径（Mz）表示沉积物颗粒总体的粗细程度，分选系数（δ）反映沉积物颗粒的均匀程度，而偏度系数（Kg）是反映曲线相对对称轴的偏离程度，峰度系数（Ku）是反映曲线顶端尖峭或扁平程度的指标。JYM-AB剖面中，蓝灰色古湖相淤泥层样品的中值粒径为18.9 μm、平均粒径为13.53 μm、分选系数为4.53、偏度和峰度系数分别为-0.74和3.04，属于较细的颗粒物组分、分选性较好、偏度系数较小、峰度值较低，均说明该沉积物反映的是沉积动力小、物源稳定沉积环境下的湖泊相沉积环境。泥炭-风沙互层的中值粒径为35.72 μm、平均粒径为 22.57 μm、分选系数为4.26、偏度和峰度系数分别为-1.27和4.10，该特征说明了泥炭沼泽地受到风沙活动的频繁干扰，因而在泥炭层中反复出现薄的风沙沉积物夹层。黄河古洪水沉积层OFD1样品中值粒径为28.96 μm、平均粒径为18.34 μm、分选系数为4.16、偏度和峰度系数分别为-1.29和4.23，OFD2样品中值粒径为25.09 μm、平均粒径为17.09 μm、分选系数为4.86、偏度和峰度系数分别为-0.86和3.07。而现代洪水沉积物的中值粒径为23.41μm、平均粒径为15.28 μm、分选系数为4.58、偏度和峰度系数分别为-0.90和3.10，与两期古洪水沉积物以及湖相淤泥沉积物均显示出粒径较小、分选较好的特点。河漫滩-风沙层样品的中值粒径为185.47 μm、平均粒径为114.96 μm、分选系数为4.69、偏度和峰度系数分别为-2.04和6.59，现代风成沙样品的中值粒径为181.49 μm平均粒径为97.30 μm、分选系数为5.24、偏度和峰度系数分别为-1.80和5.40，两者十分接近，其自然分布频率曲线几乎重合，表明河漫滩-风沙层堆积形成时期若尔盖盆地风沙活动强烈，将河漫滩沉积物改造成为分选良好的风沙层。全新世古土壤样品中值粒径为17.28 μm、平均粒径为15.85 μm、分选系数为6.26、偏度和峰度系数分别为-0.36和2.39。现代草甸土壤样品中值粒径为38.12 μm、平均粒径均值为25.82 μm、分选系数为5.16、偏度和峰度系数分别为-0.96和3.12。两者相比较，古土壤层样品平均粒径更小，分选性更差，曲线更对称峰度值更小，说明经历了更充分的成壤改造作用（表2）。
表2 若尔盖盆地黄河第一湾河岸甲央玛（JYM-AB）剖面OSL测年数据与结果
Table 2
| 深度/cm | 地层层位 | 含水量/% | 放射性元素含量 | 环境剂量率/（Gy∙ka-1） | 等效剂值/Gy | OSL年龄 /ka | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| U/（μg∙g-1） | Th/（μg∙g-1） | K/% | ||||||
| 75~80 | 表土层MS底部 | 23±5 | 1.60±0.3 | 9.88±0.6 | 1.79±0.04 | 2.50±0.13 | 4.15±0.17 | 1.66±0.11 |
| 155~160 | 古土壤S0底部 | 21±5 | 2.17±0.4 | 10.41±0.7 | 1.88±0.04 | 2.75±0.16 | 20.51±0.64 | 7.47±0.49 |
| 165~170 | 古洪水OFD2顶部 | 20±5 | 2.11±0.4 | 11.61±0.7 | 1.97±0.04 | 2.74±0.15 | 22.66±0.33 | 8.28±0.47 |
| 255~260 | 古洪水OFD2底部 | 20±5 | 1.60±0.3 | 9.18±0.6 | 1.82±0.04 | 2.43±0.13 | 23.95±1.04 | 9.86±0.68 |
| 275~280 | 河漫滩-风沙层F-WD顶部 | 21±5 | 1.29±0.3 | 6.93±0.6 | 1.46±0.04 | 1.99±0.12 | 23.98±1.69 | 12.05±1.11 |
| 905~910 | 泥炭-风沙互层P-WD顶部 | 22±3 | 3.33±0.4 | 12.17±0.7 | 1.90±0.04 | 3.00±0.09 | 92.76±6.36 | 30.92±2.30 |
| 965~970 | 古湖相淤泥层PLD顶界 | 25±3 | 3.49±0.4 | 13.80±0.7 | 2.15±0.04 | 3.24±0.09 | 114.42±7.59 | 35.32±2.53 |
根据测试结果进行谢帕德三角分类，把JYM-AB剖面上各个层位沉积物样品划分了4种类型（图5）：沙、沙质粉沙、黏土质粉沙、沙-粉沙-黏土。而河漫滩-风沙层和现代风沙层属于较粗的沙质，现代草甸土壤、古洪水沉积层OFD2和沼泽相泥炭-风沙互层属于沙质粉沙，古湖相淤泥、古洪水沉积层OFD1以及现代洪水沉积物为黏土质粉沙，而全新世古土壤层属于沙-粉沙-黏土。
图5
图5
若尔盖盆地黄河第一湾河岸甲央玛（JYM-AB）剖面沉积物粒度谢帕德三角分类图
Fig.5
Shepard’s triangle classification of surface sediments of the JYM-AB profile at the first bend of the Yellow River in the Zoige Basin
表3 若尔盖盆地黄河第一湾河岸JYM-AB剖面沉积物粒度参数
Table 3
| 地层层位 | Md/μm | Mz/μm | δ | Kg | Ku |
|---|---|---|---|---|---|
| 现代洪水沉积物（M-SWD） | 23.41 | 15.28 | 4.58 | -0.90 | 3.10 |
| 现代风成沙（M-WD） | 181.49 | 97.30 | 5.24 | -1.80 | 5.40 |
| 现代草甸土壤（MS） | 38.12 | 25.82 | 5.16 | -0.96 | 3.31 |
| 全新世古土壤（S0） | 17.28 | 15.85 | 6.26 | -0.36 | 2.39 |
| 古洪水沉积层（OFD2） | 25.09 | 17.09 | 4.86 | -0.86 | 3.07 |
| 河漫滩-风沙层（F-WD） | 185.47 | 114.96 | 4.69 | -2.04 | 6.59 |
| 古洪水沉积层（OFD1） | 28.96 | 18.34 | 4.16 | -1.29 | 4.23 |
| 泥炭-风沙互层（P-WD） | 35.72 | 22.57 | 4.26 | -1.27 | 4.10 |
| 古湖相淤泥层（PLD） | 18.90 | 13.53 | 4.53 | -0.74 | 3.04 |
通过对研究不同各地层单元沉积物样品粒度上从频率曲线形态、粒度参数、粒级划分、沉积物粒级组合命名几个方面进行了对比，不难发现，有些单元差异性显著，而有的单元特征并不明显。基于复杂的地表作用过程，在沉积物从物源到沉积动力搬运过程一直到后期不同程度的改造，都经历了复杂的过程，由此进一步对各个地层单元样品粒度做端元分析。
3.3 粒度端元分析
前文研究方法中提到，在沉积动力和物源多元化的情况下，沉积物中往往携带的是多种因素叠加的信息，采用统计学方法把混合组分分离出来，便能够更明晰地识别各沉积动力及物源特征。本文采用Paterson等［26］的改进模型进行分析，这款软件模型AnalySize在MATLAB 2014a中运行计算，具有非参数自然状态下拟合和参数化拟合两类方式拟合端元组分。鉴于本文研究剖面采用各个关键性层位样品分析，沉积动力多元化，且采用非参数化拟合的端元曲线任然呈现出较明显细尾或小峰的情况，综合考虑，本文采用三参数Gen.Weibull分布参数法拟合端元组分，并尽可能选择端元数少的原则。同时考虑到本文研究剖面各沉积单元主要有风动力、水动力和成壤改造作用3个主要动力，所以不妨拟合出3个端元组分进行分析。通过对JYM-AB剖面粒度数据进行分析。结果显示（表4、图6），由各端元的粒度自然分布频率曲线均成良好的正态分布曲线特征，是一种完全理想状态下的动力分离。从曲线形态特征来看，端元1曲线主峰在细粉沙范围，为10 μm左右，曲线平宽，分选较差，而端元3曲线主峰在沙质范围，250 μm左右，窄尖、分选好，而端元2曲线介于两者之间，主峰值在粗粉沙范围，50 μm左右。在各地层上来看，在古湖相泥层、沼泽泥炭-风沙互层、OFD1、OFD2以及现在洪水SWD中综合上述特征分析，推断端元1可能代表静态的沉积环境，包括洪水滞流、湖泊中稳定的静水环境以及沉积后的风化成壤作用。端元2可能代表典型的动态流水和风力搬运作用沉积。端元3是较强的地表风动力作用下，对河漫滩相沉积物进行的分选作用，较细的颗粒物被风吹走，剩下较粗的颗粒物堆积下来或近源搬运而来。
表4 若尔盖盆地黄河第一湾河岸甲央玛（JYM-AB）剖面沉积学粒度组成特征
Table 4
| 地层层位 | 粒度组成/% | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| <2 μm | 2~16 μm | 16~63 μm | 63~125 μm | 125~250 μm | >250 μm | |
| 现代洪水沉积物（M-SWD） | 12.21 | 28.77 | 42.77 | 14.82 | 1.44 | 0 |
| 现代风成沙（M-WD） | 4.64 | 11.31 | 5.09 | 10.41 | 38.17 | 30.38 |
| 现代草甸土壤（MS） | 9.16 | 22.35 | 31.94 | 21.17 | 14.93 | 0.46 |
| 全新世古土壤（S0） | 14.07 | 34.31 | 25.22 | 8.63 | 15.70 | 2.07 |
| 古洪水沉积层（OFD2） | 11.72 | 28.16 | 37.06 | 19.25 | 3.81 | 0.00 |
| 河漫滩-风沙层（F-WD） | 3.86 | 9.14 | 4.11 | 9.05 | 42.43 | 31.40 |
| 古洪水沉积层（OFD1） | 9.56 | 23.50 | 53.04 | 12.65 | 1.25 | 0 |
| 泥炭-风沙互层（P-WD） | 8.56 | 21.13 | 44.95 | 22.82 | 2.54 | 0.00 |
| 古湖相淤泥层（PLD） | 12.51 | 33.39 | 42.33 | 8.66 | 3.01 | 0.10 |
图6
图6
若尔盖盆地黄河第一湾河岸JYM-AB剖面沉积物各端元粒度自然分布频率曲线和百分比含量
Fig.6
Grain-size distribution frequency curves and percents end members of the sediments of each end member in the JYM-AB profile at the first bend of the Yellow River in the Zoige Basin
4 讨论
根据野外宏观观察结合样品粒度特征分析结果，对黄河第一湾甲央玛剖面呈现的地层单元所代表的沉积环境做进一步的探讨。
（1）古湖相淤泥层（PLD）处于研究剖面最底部、厚达2~3 m、尚未见底。宏观呈现出蓝灰色粉沙-黏土质地，均匀致密，分选较好，并见有大量的黄色锈斑特点，开挖过程还有臭味明显的H2S气体逸出。微观粒度频率曲线呈现出明显细尾和粗尾，粒级组分总体偏细的特点，三角分类归为黏土质粉沙。本文粒度端元划分结果来看，端元组分包含了静态的湖泊沉积环境为主和风力搬运作用为次的两种明显的端元组分。这种沉积学特征反映出该处沉积物是在较深的还原环境静水为主的湖泊沉积环境，另外可能有高原面强劲风力从外源搬运而来的风成颗粒物不断沉降参与沉积。有研究认为［1-3］，若尔盖盆地随着青藏高原隆升，断陷盆地形成以后，在黄河尚未贯通之前，在一个较长的时期内属于典型高原湖泊环境，是较大区域内河流水系的终点。对于若尔盖古湖消亡与黄河沟通的年龄问题，由于测年结果差异性较大，尚未统一认识，综合多方面的结果，认为是介于37~18 ka之间［11，40］。从该剖面古湖相蓝灰色淤泥层顶界OSL年龄（35.32±2.53） ka来看，盆地内部在该区域的湖水在35 ka前后消失。这与前人在黄河支流黑河下游区域凹陷钻RH孔研究所得古湖水消失年代基本相当［11，40］。
（2）泥炭-风沙互层（P-WD）宏观上呈现纹层状的黑棕色细沙与泥炭层交互出现的特点，成透镜状出现在湖相沉积层之上，厚度达50~60 cm。在微观粒度特征上，分析样品是细沙和泥炭层混合后分析的结果，粒度频率曲线有细尾特征，主峰明显较下伏地层粗，粒度组分以粗粉沙为主，沉积学类型划分是沙质粉沙，中值粒径和平均粒径均明显大于下伏古湖相沉积物，分选性比湖相沉积层更好。依据本文粒度端元划分结果，以端元2组分为主，端元1组分次之，含有极少量的端元3组分。由此可以认为，黑棕色泥炭层是在古湖泊消失之后，古湖底洼地出现泥炭沼泽，沼泽草甸植被茂密，同时，在冬季盆地内风力十分强劲，风沙作用在沼泽地带堆积了薄层风成沙。依据测年结果和气候背景，可知在35~30 ka时期，已经进入MIS-3温暖期的后期［41-42］。这说明此时若尔盖盆地内部古湖泊已经干涸消失，暴露的古湖底平原洼地呈现出泥炭沼泽环境，伴随着地表强烈的风沙活动［22-23］。
（3）古洪水沉积层（OFD1）厚度可达0.8~
2.0 m，性质为粉沙与极细沙互层，纹层内质地均匀，分选良好。粒度组分也是以粗粉沙为主，分选更好，按照三角分类沉积物类型划分为黏土质粉沙。端元动力组成来看，与现代洪水滞流沉积物M-SWD相似，主要呈现出河流泛流的沉积作用和滞流的沉积作用相结合的特征。综合分析来看，OFD1表现出河流古洪水泛滥沉积相，应属于在黄河贯通若尔盖盆地之时，稳定河槽尚未形成的情况之下，古湖水干涸消失之后黄河在古湖底泛流洪水沉积物。这个层位的顶界曾经出土的披毛犀化石［10］，对于其14C测年结果进行校正后为26.95 ka BP，表明特大洪水事件发生在MIS-3温暖期向着末次冰期盛转折过渡时期。
（4）河漫滩-风沙层（F-WD），在若尔盖盆地内部黄河弯道的凹岸，其最显著的特征是因为地层当中河漫滩沙-风沙层的流失导致河岸不断地坍塌（图2）。在甲央玛河段，可以看到剖面中部夹有5~7 m厚度的沙层，顺河岸追索，则可见其表现为高低起伏的古沙丘，斜层理很发育。粒度组分以细沙为主，中值粒径和平均粒径显著大于其他地层单元，峰态很窄，分选较好，与现代风沙层M-WD样品的粒度频率曲线完全吻合，沉积物类型三角划分属于细沙。其端元组分主要由河漫滩沙在强风作用下改造成为沙丘沙层，并有少量的可能粘附于粗颗粒之上的细颗粒物质。该层沉积物综合表现为河漫滩沙-风沙沉积相，在末次冰盛期及其冰消期，若尔盖盆地气候干旱寒冷，而此时黄河已经下切形成河槽，其河漫滩沉积物被强劲的风力吹扬，形成了连绵起伏的沙丘。
（5）古洪水沉积层（OFD2），沿河岸可以看到，在起伏的河漫滩-风沙层之上，覆盖有厚度不等的黄河泛流古洪水沉积层，表现为极细沙与粉沙交互出现的典型的斜层理（图3）。野外现场调查可以看出其在地层当中古沙丘出现地段沉积较薄，而在古沙丘之间洼地沉积厚度明显增大。粒度组分以粗粉沙为主，中值粒径和平均粒径与OFD1相当，与现代洪水沉积层M-SWD基本接近。沉积物类型为沙质粉沙，粒度端元组分也与OFD1大致相同。这充分说明了在全新世早期，气候逐渐变暖，黄河源高山冰川消融，在OSL 9.86~8.28 ka之间，曾经有大量冰融水汇入黄河河道，在盆地内漫溢出河槽而形成泛滥洪水。其悬移质泥沙在河槽之外沉积层厚度竟然达到2.0~2.5 m，足见当时泛滥洪水的规模是巨大的。
（6）全新世古土壤层（S0）呈现出棕灰色、细沙质粉沙质地、典型的团粒-团块构造，多孔隙，下部常常会含有大量锈斑的特点。其粒度频率曲线表现出三峰形态，峰值分别在细粉沙、粗粉沙和沙质范围，三角图归类为沙-粉沙-黏土质，粒度参数来看，中值粒径和平均粒径较小，分选较差，偏度和峰度值最低，粒级在各区间分布较均匀。端元组分上表现出了对风成沉积的显著的成壤改造作用。与黄土高原地区全新世中期黑垆土相比较，其显著的特征是细沙含量较高。说明到了全新世中期，尽管气候温暖，亚高山草甸植被茂密，成壤改造作用显著，但是到了冬春季节，若尔盖盆地风力强劲，风沙作用仍然很盛行，近源沙尘暴沉积物随时被改造为亚高山草甸黑土类土壤，其成熟度极高。
（7）现代草甸土壤（MS）在若尔盖盆地的大草原面普遍发育，在宏观上表现为棕灰色亚高山草甸土，团粒-团块构造、疏松多孔、植物根系发育，在干燥时偏灰色，湿润时偏黑色。在微观上，粒度频率曲线表现与全新世古土壤层相似，也呈比较分散的多峰特点，细粉沙组分偏少，细沙质组分较多。从粒度参数来看，中值粒径和平均粒径比全新世古土壤层要大一些，分选性较差，粒级组分在各粒级区间也较均匀，端元组分上来看，两者接近，成壤改造作用比之古土壤S0则较弱。由此说明，到了全新世晚期，总体上气温降低，而地表风沙流和沙尘暴沉积过程持续，强度也比较大。尽管成壤改造作用减弱，但沙尘暴沉积后也还是被改造为沙质粉沙质地的亚高山草甸黑土层，其地面亚高山草甸十分茂盛，成为适合于放牧的茂密草原。
5 结论
通过对若尔盖盆地黄河第一湾河岸沉积物的深入调查研究，选取甲央玛河段的剖面，在野外对其进行基本沉积物地层单元划分后，以其宏观特征和粒度为基础，进行沉积相和沉积动力学分析，结合测年断代结果，获得了对于若尔盖盆地内部地表环境演变的认识：
若尔盖盆地内部蓝灰色古湖相沉积物顶部测年结果，表明古湖水持续存在到35 ka才干涸消失。此前在一个持续较长的时段，作为当时内流水系的终点，周边河流搬运碎屑物质进入湖盆沉积，并有风成沉积物沉降沉积湖底的叠加作用的影响。盆地内部的湖水较深，淤泥质沉积物受到还原作用的影响而成为蓝灰色且有H2S气体形成。在古湖彻底疏干之后，湖底洼地转变为泥炭沼泽相环境，但同时湖盆内有较强的风沙活动，干湖盆底部暴露的沙质沉积物被强劲风力吹扬在泥炭沼泽沉积，形成了泥炭-风沙互层沉积物。在距今30~27 ka之间，正是全球性MIS-3温暖期向着末次冰盛期转折过渡的时期，来自于黄河源地区的大洪水进入盆地到处泛滥，其携带的泥沙经过长距离分选，在盆地内部形成具有微细层理的灰黄色粉沙大量沉积，与其下的蓝灰色古湖泥形成鲜明的对比。在末次冰盛期和冰消期相当长时期，若尔盖盆地气候干旱寒冷，高原面风力十分强劲，盆地内部风沙作用盛行。此时，黄河切割古湖底形成稳定的河槽，河漫滩沙层被高原面强劲风力改造形成连绵的风沙丘，古湖盆内部风沙沉积十分普遍。
根据OSL测年结果，显示在9.86~8.28 ka之间的全新世早期，黄河源区再次出现规模巨大的泛滥洪水时期。这可能由于全新世气候的变暖，高山冰川普遍性融化导致河流水系水量突增，导致黄河在盆地内部形成特大泛滥洪水。进入全新世中期大暖期，尽管若尔盖盆地夏季风显著地增强，气候变暖，降雨量增加，但是风沙作用仍然盛行，堆积在河岸高地的沙尘暴沉积物，皆被改造为成熟度极高的亚高山草甸黑土层。全新世晚期以来，随着全新世大暖期的结束，气温降低，夏季风减弱。但是在若尔盖盆地内部风沙作用持续，沙尘暴沉积物被改造成为沙质粉沙质地的亚高山草甸黑土层，其地面表现为植被茂密的亚高山草甸草原。本文研究发现的若尔盖盆地内部两期特大洪水事件，对于我们深刻理解晚更新世以来黄河源区的气候水文变化规律，具有十分重要的科学意义。
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