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长江悬浮物的搬运时间及其环境示踪意义

【摘要】:在表7-1中,重庆长江悬浮物和南通长江悬浮物的搬运时间分别为26 kyr和78 kyr。与以往报道数据相比,长江沉积物搬运时间,在世界主要河流搬运时间变化范围内。表7-2的结果显示各河流颗粒物停留时间从1 kyr到500 kyr不等,停留时间最短的是冰岛河流。复杂的流域岩性、气候环境、河道地形和局部构造活动性等都增加了悬浮颗粒物在长江的搬运过程的不确定性。而下游南通地区离河口直线距离只有约150 km,基本上代表了长江入海悬浮颗粒物的平均组成。

在表7-1中,重庆长江悬浮物和南通长江悬浮物的搬运时间分别为26 kyr和78 kyr。与以往报道数据相比(表7-2),长江沉积物搬运时间,在世界主要河流搬运时间变化范围内。表7-2中所谓的沉积物“停留时间”,既包含沉积物颗粒在流域内如风化剖面、河漫滩湖泊内的停留时间,也包括颗粒在河流中运动的时间。表7-2的结果显示各河流颗粒物停留时间从1 kyr到500 kyr不等,停留时间最短的是冰岛河流。对于沉积物停留时间较短的河流,主要来自火成岩为主(冰岛地区河流)和构造活动较多的地区(安第斯山脉地区);而沉积物停留时间较长的河流,主要是地形起伏较低(lower relief)地区的河流,例如德干高原地区和亚马逊盆地(Dosseto et al.,2008)。

表7-2 根据U 同位素计算的世界各河流沉积物停留时间

长江流域地形和岩性变化较复杂,上游地区河流落差较大,河道曲折,岩性以碳酸盐岩为主,同时又有各种基性岩和超基性岩;中下游地区落差小,河道平缓,岩性以第四纪松散沉积物为主。尤其是下游地区湖泊众多,河漫滩发育广泛,沉积物颗粒极有可能在水动力条件较弱的条件下沉积在湖泊或河漫滩。随着下一次水动力环境的改变,例如洪水事件、河道调整或是河床下切,沉积物重新被带走,进行新的搬运过程。复杂的流域岩性、气候环境、河道地形和局部构造活动性等都增加了悬浮颗粒物在长江的搬运过程的不确定性。

重庆地区长江干流悬浮物的沉积物停留时间为26 kyr,短于下游近河口地区的停留时间(约78 kyr),这也反映长江悬浮物从源到汇过程的复杂性。重庆地区采样点(09CJ-CQ-1)的海拔约170 m,而其上游石鼓地区采样点平均海拔1 800 m,地形落差极大,既有横断山区,也有四川盆地,沉积物来源众多。重庆地区干流悬浮物停留时间为26 kyr,可能代表了重庆之上的上游流域内风化剥蚀沉积物的平均滞留时间。

而下游南通地区离河口直线距离只有约150 km,基本上代表了长江入海悬浮颗粒物的平均组成。从重庆到南通地区的流域面积超过80万km2,除了三峡地区以外,长江中下游地区基本上位于我国大陆第二阶梯状地形区域,河道海拔不足100 m。而且中下游地区湖泊、盆地众多,如江汉盆地、洞庭湖、鄱阳湖、巢湖、太湖盆地,河漫滩广泛发育。因此,上游风化剥蚀物质在穿过三峡后,很容易堆积在这些低海拔的盆地、湖泊与河漫滩中,经历漫长的时间(约78 kyr),数次沉积旋回,才被搬运至河口地区。