[科普中國]-湖泊沉積

湖泊沉積的分類

湖泊的沉積作用按其作用方式可以分為物理、化學(xué)和生物等幾種。不同氣候條件下，沉積方式有一定的差異。氣候潮濕地區(qū)，湖泊的沉積作用既有物理、化學(xué)沉積，也有大量的生物沉積；在干旱地區(qū)的湖積物中，生物沉積較少，同時由于蒸發(fā)量大于補給量，在化學(xué)沉積過程中以鹽類的沉積為主。

干旱氣候區(qū)的湖泊很多都是無出口的不泄水湖，周圍地區(qū)的可溶礦物鹽類通過地表徑流不斷匯聚于湖中，強烈的蒸發(fā)作用使湖水含鹽度不斷升高。當(dāng)湖水濃縮至溶液到達(dá)過飽和狀態(tài)時，湖水中的礦物鹽類便會陸續(xù)沉淀析出，形成鹽湖。1

研究湖泊沉積的意義通過不同年代沉積相的對比，有助于了解湖區(qū)古地理；研究湖泊沉積物的礦物組成和分布特征，探明沉積物質(zhì)來源，可為尋找湖相沉積礦藏提供依據(jù)；分析湖積物不同層次的厚度和性質(zhì)，可探明湖盆形成年代，推斷這些沉積物形成時期的水文、氣候條件。沉積物中積累了大量有機物和多種稀有元素，為各種湖相沉積礦床的形成提供物質(zhì)來源。

沉積物的分類一湖泊沉積物可分為碎屑沉積物、化學(xué)沉積物和生物沉積物或這些物質(zhì)的混合體。

碎屑沉積，主要是粘土、淤泥和砂等，礫石較少，盡見于河流注入處。在氣候濕潤區(qū)發(fā)育較好。沉積形態(tài)與組成受水動力條件和湖底地形支配。沉積物的水平分布為，自湖濱至湖心，顆粒由粗變細(xì)呈環(huán)狀排列。沉積物的垂直分布是，最下層為最古老，依次向上，沉積時期越新。沉積物中水分由上向下逐漸減少。碎屑沉積量和沉積速度各湖不同。中國洞庭湖自1951年至1978年的28年中，平均每年的淤積量約1.017m3，估算湖底沉積每年增厚3.7cm。根據(jù)淤積量和湖盆容積,可以估算湖盆衰亡的相對年齡。陸相碎屑沉積物以石英、長石、方解石和云母等礦物為主，其中硅鋁氧化物的含量占主導(dǎo)地位。中國長江中下游地區(qū)的湖泊沉積物中，硅鋁氧化物含量可達(dá)76～87%，云南巖溶區(qū)這一含量為58～63%，而干旱地區(qū)只有36～58%。隨硅、鋁氧化物含量減低，鈣、鎂氧化物則相應(yīng)增加。根據(jù)兩類氧化物含量的比值，可以鑒別現(xiàn)代或古湖盆所處的發(fā)育階段。當(dāng)比值小于10時，湖盆處于咸水湖或鹽湖階段；當(dāng)比值大于10時，湖盆為淡水湖發(fā)育階段。

化學(xué)沉積，可以形成各種可利用的鹽類?；瘜W(xué)沉積受溫度的影響較大，冬季溫度接近于零或低于零時，鹽類析出。化學(xué)沉積多見于干旱地區(qū)，湖泊由碎屑沉積開始，以鹽類沉積告終，即從淡水湖演變?yōu)橄趟敝聋}湖，基本上代表了干旱地區(qū)鹽湖的整個發(fā)育過程。鹽湖沉淀的鹽類分為3類：碳酸鹽沉積，主要沉積物有白云石；硫酸鹽沉積，湖中大量沉積石膏；氯化物沉積，為鹽湖的發(fā)育晚期，主要形成鈉鹽和鉀鹽等礦物。

生物沉積，湖沼中有機體死亡沉于底部形成生物沉積物。生物沉積物按其成分和構(gòu)造，分為腐殖質(zhì)泥土和泥炭兩類。腐殖質(zhì)泥土為富營養(yǎng)型湖泊所特有。它主要由有機物組成，其中浮游生物占優(yōu)勢。在缺氧條件下，有機物不能全部分解，而形成富含脂肪、蛋白質(zhì)和蠟狀物體的不定形膠質(zhì)塊。呈橄欖色、灰色等。沉積厚度有時達(dá)幾米。泥炭為貧營養(yǎng)型湖泊所特有。沉積物主要有漂浮植物層、苔蘚及其他草本植物的殘留物所組成，間或含有木本植物。黑龍江、吉林和長江中下游地區(qū)均有泥炭蘊藏。沉積層理與一年中湖泊沉積物類型和厚度與季節(jié)變化有關(guān)。夏季入湖徑流量大，進(jìn)入湖中的碎屑多，沉積量較大；秋季水生植物枯萎，生物沉積也能增加沉積厚度；冬、春季沉積較少。湖泊沉積厚度的多年變化，主要決定于年水量的多寡。水量越大，沉積的碎屑越多。由于沉積物質(zhì)不同和湖水溫度分層，形成了湖底沉積的層理。有季節(jié)層和年層兩種。研究年層理的厚度、結(jié)構(gòu)和顏色，可確定湖泊年齡和這些沉積形成時期的水文和氣候條件。

沉積物的分類二湖泊沉積物可分為湖邊沉積物和湖心沉積物；湖泊逐漸淤塞，則成沼澤，其沉積物為沼澤沉積物。

1 湖邊沉積物：主要由湖面風(fēng)浪沖蝕湖岸形成的碎屑物質(zhì)組成。近岸帶多數(shù)是粗顆粒的卵石、圓礫和砂土；遠(yuǎn)岸帶則是細(xì)顆粒的砂土和黏性土。近岸帶沉積物具有明顯的層理構(gòu)造，承載力較高。遠(yuǎn)岸帶則承載力較小些。

2 湖心沉積物：由河流和湖流挾帶的細(xì)小懸浮顆粒，在湖心沉淀形成的，主要是黏土和淤泥，常夾有細(xì)砂夾層。壓縮性高，強度低。

3 沼澤沉積物：主要由含有半腐爛的植物殘余體——泥炭組成。其含水量可達(dá)百分之百，因腐殖質(zhì)是吸水能力極高的物質(zhì)，其透水性極低，壓縮性極高且不均勻，承載能力很低。

泥炭不宜作永久建筑物地基；對于含腐殖質(zhì)比例較低的泥炭，當(dāng)其含水量較低時，則有一定的承載力，但需特別注意地基沉降問題。

沉積物中的礦物他生礦物他生礦物來源于湖泊以外的地區(qū)，一般是由河流、地表徑流的搬運、湖岸侵蝕、大氣降落物以及人文來源供給的，它們以到達(dá)湖水時的形式堆積于沉積物中。他生礦物的組分，可提供有關(guān)湖泊周圍陸地的特征，包括人類改造活動的相對重要性的有用信息。重要的他生礦物為硅酸鹽、粘土和碳酸鹽等。

內(nèi)生礦物內(nèi)生礦物是由于湖水中的化學(xué)作用，導(dǎo)致沉淀物或絮凝物沉降至沉積物表面而形成的，是湖水化學(xué)和生物條件的重要指示物。內(nèi)生礦物顆粒的沉降作用往往只出現(xiàn)于一年中較短的時間內(nèi)。譬如：1. 在溫帶湖泊中，經(jīng)常在硅藻繁盛期之后，二氧化硅和硅藻殼一起沉積；2. 在鈣質(zhì)湖泊中，碳酸鈣的沉淀往往是由于藻類光合作用引起pH值增高的結(jié)果；3.鐵(III)沉淀物的形成往往隨著pH值和氧化還原條件的暫時改變而變化的。

自生礦物自生礦物是由于特殊化學(xué)和物理條件而形成于沉積物中的礦物。他生礦物和內(nèi)生礦物遭受結(jié)構(gòu)上的變化或通過溶解物質(zhì)而形成新礦物的過程，一般稱為成巖作用。鑒于這些反應(yīng)影響了沉積物中固相與液相之間的平衡，從而改變了能夠遷移至湖水的元素的濃度。因此，它們是極為重要的。2