黑碳在古城開封地層沉積旋回劃分中的應(yīng)用_3591.pdf

1、開封城市興衰與黃河密切相關(guān)，黃河泛濫將多個(gè)朝代的開封古城淤埋在了地下，形成了獨(dú)特的“城摞城”奇觀。然而，有確切文獻(xiàn)記載的開封古城毀于黃河泛濫的事件只有3次，其他黃泛事件的次數(shù)、發(fā)生時(shí)間、洪災(zāi)程度等尚無科學(xué)定論。應(yīng)用地層學(xué)方法開展沉積旋回研究應(yīng)該是解決上述問題的有效方法。但是，開封古城地下的黃河沖積沉積不同于黃土沉積和湖海沉積，在每一次洪水泛濫之后，由于受城市重建和災(zāi)后淘寶活動(dòng)等人為擾動(dòng)的影響，正常的沉積層序往往被打亂，給粒度分析識別沉積

2、韻律帶來不少困難，所以單靠傳統(tǒng)的粒度分析很難確定其沉積旋回，需要尋找其他的代用指標(biāo)綜合確定其沉積旋回。
　　本文選擇開封市作為研究對象，在野外調(diào)查、采樣、室內(nèi)分析的基礎(chǔ)上，對開封市西郊河南大學(xué)金明校區(qū)(ZKjm)、老城區(qū)河南大學(xué)師專校區(qū)(ZKsz)典型鉆孔（深25 m）柱狀巖芯樣品進(jìn)行高密度采樣（樣品間距10 cm），共獲得樣品438個(gè)。在實(shí)驗(yàn)室開展了樣品粒度分析、顏色鑒定、有機(jī)碳和黑碳含量測定，以郊區(qū)ZKsz鉆孔地層粒度旋回和黑

3、碳旋回為參照，對深受人類活動(dòng)的城市地層沉積旋回劃分進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究，得出如下主要結(jié)論:
　　(1)郊區(qū)ZKjm鉆孔地層按照黏粒和砂粒含量自下至上分別共劃分9個(gè)旋回。分別是，第1個(gè)旋回（23.8 m以下），第2個(gè)旋回(20.3～23.8 m)，第3個(gè)旋回(14.5～20.3 m)，第4個(gè)旋回(12～14.5 m)，第5個(gè)旋回(7.8～12 m)，第6個(gè)旋回(5.8～7.8m)，第7個(gè)旋回(2.5～5.8 m)，第8個(gè)旋回(1.8～

4、2.5 m)，第9個(gè)旋回(0.8～1.8m)。
　　城區(qū)ZKsz鉆孔地層從地表至6.5 m深度范圍內(nèi)，由于受人為擾動(dòng)的影響，粒度旋回不甚清楚;地下6.5～25 m從下到上大致可以劃分出5個(gè)沉積旋回。分別是，第1個(gè)旋回(21.5～25 m)，第2個(gè)旋回(19.5～21.5 m)，第3個(gè)旋回(15.5～19.5 m)，第4個(gè)旋回(11～15.5 m)，第5個(gè)旋回(6.5～11 m)。兩鉆孔在地表6.5 m以下的粒度旋回?cái)?shù)目和界限基本一

5、致。地下11～13m可能是戰(zhàn)國時(shí)期的原始地面。
　　(2)郊區(qū)ZKjm鉆孔地層按照黑碳含量自下至上可以劃分為8個(gè)旋回，并且與其粒度旋回的界限基本吻合，分別是，第1個(gè)旋回(18.8～24.5 m)，第2個(gè)旋回(14.5～18.8m)，第3個(gè)旋回(13～14.5 m)，第4個(gè)旋回(7.8～13 m)，第5個(gè)旋回(5.3～7.8 m)，第6個(gè)旋回(2.5～5.3 m)，第7個(gè)旋回(1.8～2.5 m)，第8個(gè)旋回(0.8～1.8 m)。

6、因此，黑碳含量在劃分黃河泛濫地層沖積物旋回中，可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)代用指標(biāo)粒度因受人為擾動(dòng)影響的不足?？梢宰鳛橐环N劃分河流沖積物地層沉積旋回的代用指標(biāo)。
　　(3)按照黑碳含量可以將城區(qū)ZKsz地層自下至上可以劃分為9個(gè)旋回，分別是第1個(gè)旋回(20.8～25 m)，第2個(gè)旋回(17.8～20.8 m)，第3個(gè)旋回(13.6～17.8 m)，第4個(gè)旋回(11.7～13.6 m)，第5個(gè)旋回(7.2～11.7 m)，第6個(gè)旋回(3.2～7.2

7、 m)，第7個(gè)旋回(2.2～3.2 m)，第8個(gè)旋回(1.3～2.2 m)，第9個(gè)旋回(0.5～1.3 m)。地表以下6.5～25 m的黑碳旋回與其粒度旋回基本一致。
　　(4)城區(qū)黑碳含量與有機(jī)碳含量之間相關(guān)性好于郊區(qū)。開封西郊ZKjm鉆孔地層剖面各樣品的黑碳與有機(jī)碳含量之間的Pearson相關(guān)系數(shù)為0.52，呈極顯著正相關(guān)(p＜0.01)，開封城區(qū)ZKsz鉆孔地層剖面各樣品的黑碳與有機(jī)碳含量之間的Pearson相關(guān)系數(shù)為0.6

8、8，呈極顯著正相關(guān)(p＜0.01)。由此可得知，黑碳與有機(jī)碳之間某種內(nèi)在聯(lián)系，要么黑碳來自生物質(zhì)燃燒，要么部分有機(jī)碳來自黑碳。另外，鉆孔剖面所處的自然條件和人類活動(dòng)的差異可能導(dǎo)致城區(qū)地層黑碳與有機(jī)碳含量的相關(guān)性好于郊區(qū)。
　　(5)城區(qū)ZKsz鉆孔地層BC/OC平均值大于西郊ZKjm鉆孔。開封郊區(qū)ZKjm鉆孔地層上段0～12 m（文化層）的平均BC、OC和BC/OC分別為0.33 g/kg、2.37 g/kg和0.15，ZKjm鉆

9、孔地層下段12～25 m的平均BC、OC和BC/OC分別為0.34 g/kg、1.43 g/kg和0.28，城區(qū)ZKsz鉆孔地層上段0～13 m（文化層）的平均BC、OC和BC/OC分別為0.99g/kg、3.49 g/kg和0.25，ZKsz鉆孔地層下段13～25 m的平均BC、OC和BC/OC分別為0.40g/kg、1.61 g/kg和0.26。表明郊區(qū)鉆孔上段地層的黑碳主要來源于生物質(zhì)燃燒;而城市地層的黑碳是生物質(zhì)和礦物質(zhì)燃燒共同