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黄河输沙系统是地球上最大的流域输沙系统之一,黄河下游是该输沙系统主要的泥沙汇,深入了解这一堆积区的沉积变化过程有助于揭示流域输沙系统运行机制和演化规律。本研究利用钻孔中沉积物性状详细描述、样品粒度分析资料,结合已有黄河下游历史变迁及沉积物测年成果,分四个不同历史时期和四个大的地貌单元,系统和综合地分析了2600多年黄河下游平原堆积的历史变化过程和沉积特征,垂向沉积速率变化过程,以及相应的环境演变。
分析发现公元2600多年来黄河下游沉积物以浅黄色、黄色、棕色砂质亚砂土和粉质亚粘土,少量粘土、砂土、砂质亚砂土。分选普遍较差,正偏或极正偏,峰态为很窄、窄和中等峰态。分析得到了同一历史时期内孔与孔之间样品粒度参数特征在纵向上和垂向上不同的变化趋势。四个不同历史时期黄河下游平原在1855年改道后年平均沉积速率明显大于前三个历史时期孔的沉积速率,并且前三个历史时期内从不同孔沉积速率和厚度有从上游到下游有减小的趋势。
由北向南,桃花峪冲积扇上不同孔的平均粒径均值由小变大,而花园口冲积扇上不同孔的平均粒径值有逐渐减小的趋势;处在兰考冲积扇中间部位的孔样品平均粒径均值大于边缘孔均值。2600年来,兰考冲积扇的平均沉积厚度和平均沉积速率要明显大于其他三个大地貌单元;黄河下游冲积平原的平均沉积厚度和平均沉积速率最小。
分析频率曲线和正态概率累积曲线发现,不同历史时期不同孔的沉积环境不同。研究Kd值随深度的变化发现,公元前602年至公元11年沉积环境水动力条件发生了二次明显的强弱变化;公元11年到1048年的沉积环境的水动力条件发生了一次明显的强弱变化,各个孔对应的沉积样品从1048年往前先变粗后变细;1128至1855年间不同孔的沉积环境变化范围较大:有的孔发生了2次强弱变化;1855至1947年间,大多数孔的沉积环境水动力条件发生了一次明显的强弱变化。