黑碳在古城開封地層沉積旋回劃分中的應用_3591.pdf

1、開封城市興衰與黃河密切相關，黃河泛濫將多個朝代的開封古城淤埋在了地下，形成了獨特的“城摞城”奇觀。然而，有確切文獻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、發(fā)生時間、洪災程度等尚無科學定論。應用地層學方法開展沉積旋回研究應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后淘寶活動等人為擾動的影響，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，在野外調查、采樣、室內分析的基礎上，對開封市西郊河南大學金明校區(qū)(ZKjm)、老城區(qū)河南大學師專校區(qū)(ZKsz)典型鉆孔（深25 m）柱狀巖芯樣品進行高密度采樣（樣品間距10 cm），共獲得樣品438個。在實驗室開展了樣品粒度分析、顏色鑒定、有機碳和黑碳含量測定，以郊區(qū)ZKsz鉆孔地層粒度旋回和黑

3、碳旋回為參照，對深受人類活動的城市地層沉積旋回劃分進行了較系統的研究，得出如下主要結論:
　　(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個旋回。分別是，第1個旋回（23.8 m以下），第2個旋回(20.3～23.8 m)，第3個旋回(14.5～20.3 m)，第4個旋回(12～14.5 m)，第5個旋回(7.8～12 m)，第6個旋回(5.8～7.8m)，第7個旋回(2.5～5.8 m)，第8個旋回(1.8～

4、2.5 m)，第9個旋回(0.8～1.8m)。
　　城區(qū)ZKsz鉆孔地層從地表至6.5 m深度范圍內，由于受人為擾動的影響，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個沉積旋回。分別是，第1個旋回(21.5～25 m)，第2個旋回(19.5～21.5 m)，第3個旋回(15.5～19.5 m)，第4個旋回(11～15.5 m)，第5個旋回(6.5～11 m)。兩鉆孔在地表6.5 m以下的粒度旋回數目和界限基本一

5、致。地下11～13m可能是戰(zhàn)國時期的原始地面。
　　(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個旋回，并且與其粒度旋回的界限基本吻合，分別是，第1個旋回(18.8～24.5 m)，第2個旋回(14.5～18.8m)，第3個旋回(13～14.5 m)，第4個旋回(7.8～13 m)，第5個旋回(5.3～7.8 m)，第6個旋回(2.5～5.3 m)，第7個旋回(1.8～2.5 m)，第8個旋回(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，可以彌補傳統代用指標粒度因受人為擾動影響的不足?？梢宰鳛橐环N劃分河流沖積物地層沉積旋回的代用指標。
　　(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個旋回，分別是第1個旋回(20.8～25 m)，第2個旋回(17.8～20.8 m)，第3個旋回(13.6～17.8 m)，第4個旋回(11.7～13.6 m)，第5個旋回(7.2～11.7 m)，第6個旋回(3.2～7.2

7、 m)，第7個旋回(2.2～3.2 m)，第8個旋回(1.3～2.2 m)，第9個旋回(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)黑碳含量與有機碳含量之間相關性好于郊區(qū)。開封西郊ZKjm鉆孔地層剖面各樣品的黑碳與有機碳含量之間的Pearson相關系數為0.52，呈極顯著正相關(p＜0.01)，開封城區(qū)ZKsz鉆孔地層剖面各樣品的黑碳與有機碳含量之間的Pearson相關系數為0.6

8、8，呈極顯著正相關(p＜0.01)。由此可得知，黑碳與有機碳之間某種內在聯系，要么黑碳來自生物質燃燒，要么部分有機碳來自黑碳。另外，鉆孔剖面所處的自然條件和人類活動的差異可能導致城區(qū)地層黑碳與有機碳含量的相關性好于郊區(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燃燒;而城市地層的黑碳是生物質和礦物質燃燒共同