把湖底岩芯剖开,常能看到一条条深浅相间的细纹,像年轮一样平行排列。很多人把它当成普通的层理,其实这一深一浅的两层,往往正好是一年的沉积。能不能数年,取决于几条判据是否同时成立。
先看颜色:一深一浅成对出现,才够格叫年层
温带湖泊的纹泥由两层组成:夏季层颜色浅、颗粒粗,以粉砂和硅藻壳为主,厚度常占一对的六成到八成;冬季层颜色暗、颗粒细,以黏土和有机质为主。两层紧贴,界面清晰,向上重复。
单看一条深色纹不能算数,要看它是否与上方的浅色层配对。配对关系的重复性比颜色本身更重要,连续十几对都保持同样的组合才可以按年计数,少于十对的剖面只能给出估计值。
再量厚度:一对的厚度就是那一年的沉积量
纹泥单层厚度多在零点五到二十毫米之间,常见一到五毫米。厚层对应温暖多雨、入湖泥沙多的年份,薄层对应寒冷干旱的年份,同一剖面里厚薄相差三到五倍是常态,这份变化本身就是气候记录。
量厚度要用同一位置的连续剖面,不能跳段。湖底地形起伏会让同一年的沉积在深水区更厚、浅水区更薄,换一个点位,厚度曲线就对不上,数出来的年数也会错位若干年。
层内粒度向上变细,说明这一层走完了一个季节
一个夏季层从底到顶,粒度由粗变细,颜色由浅转深,这是入湖流量从洪水期退到枯水期的结果。粒度向上变细的规律比颜色可靠,因为颜色会被后期的氧化还原改造,粒度却不容易被改写。
冬季层薄而致密,常带有机质,有时夹一层极薄的白色碳酸盐,厚度往往不足 1 毫米。这一层是静水期细粒缓慢沉降的产物,厚度稳定,是识别年层界面最好的标志。
不是所有湖都有纹泥:缺氧的底水是前提
纹泥能保存下来,要求湖底常年缺氧、没有底栖动物翻动,沉积物一层压一层不被搅乱。水深 20 米以上、底层滞水的湖最容易满足条件,浅水湖的纹层一年就被生物扰动抹平。
另一类纹泥出现在冰川湖:夏季冰融水带来大量粉砂,冬季冰封后只剩黏土。这类纹泥颗粒粗、厚度大、颜色对比强,粉砂含量常超过一半,与有机质纹泥的区别在硅藻含量低。
关键数据
下列范围用于估算年数与沉积速率,取样位置不同会有偏移,厚度上限多见于冰川湖。
- 纹泥单层厚度 0.5–20 毫米,常见 1–5 毫米
- 夏季层常占一对厚度的 60%–80%
- 按 1–5 毫米计,1 米岩芯可覆盖 200–1000 年
- 纹泥保存所需的缺氧底水常见于水下 20 米以深
- 冰川纹泥的粉砂含量常超过 50%
- 稳定计数需要连续 20 对以上
- 厚度记录常每隔 1 厘米复测一次
年层判据在事件沉积与间断面上失效
一次浊流可以在几小时内堆出几十厘米厚的砂层,把几年的记录压成一层;滑塌会把老地层翻到新地层之上。这类事件层没有季节旋回,粒度不向上变细,颜色也不成对,混进序列很难剔除。
干涸间断更麻烦:湖底暴露后形成泥裂与风化面,再积水时新沉积直接盖在旧面上,中间缺失若干年。数出来的年数只是下限,本文判断,缺失量只能靠界面上的泥裂与氧化色粗略估算。
参考文献
- 王苏民, 窦鸿身.《中国湖泊志》. 科学出版社, 1998. —— 湖泊沉积类型。
- 沈吉, 薛滨, 吴敬禄 等.《湖泊沉积与环境演化》. 科学出版社, 2010. —— 年层与沉积序列。
- O’Sullivan, P. E., Reynolds, C. S. (eds). The Lakes Handbook, Vol. 1. Blackwell, 2004. —— 湖泊沉积学。