荒漠地下水的大气降水补给及其环境意义——以阿拉善高原晚全新世记录为例

• 作者: Patrick Rioual Yan Gao 于静洁 张一驰 朱秉启 杜朝阳 王平 王训明 闵雷雷
• 来源期刊: 第四纪研究
• 学科: 地球科学
• 关键词: 地下水补给 非饱和带 氯质量平衡理论 古大气降水 晚全新世 阿拉善高原
• 年，卷（期）: 2014,（5）
• 所属期刊栏目: 第四纪环境与水资源专辑——庆祝汪集旸院士80岁诞辰
• 页码范围: 994-1012
• 页数: 19页
• 分类号: P641.136
• 字数: 18875字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1001-7410.2014.05.09

摘要

在荒漠地区选择何种方法开展地下水的补给及其环境响应研究,是目前干旱区水文学的一个难点和热点问题.本文回顾了前人在相关研究中所选择的包气带示踪方法理论及问题,以我国北方阿拉善高原荒漠为例提取了区域地下水补给和演化的有效信息,并提供了与之相关的环境变化历史的理解.基于氯质量平衡理论所估算的荒漠非饱和带补给速率与年代学序列等研究表明:阿拉善高原中部巴丹吉林沙漠及周边戈壁等地区在晚全新世距今约700～2000年历史上,经历了数次百年尺度的地下水补给波动过程,并与区域干湿气候波动密切相关;多个剖面记录可以识别出近千年来4个相对湿润(1330～1430年、1500～1620年、1700～1780年和1950～1990年)以及3个相对干旱(1430～1500年、1620～1700年和1900～1950年)的时段.这些记录与青藏高原北缘地区的其他古气候记录具有一致性,并与我国东部气候记录有一定的对应,表明阿拉善高原地下水补给广泛反映了百年尺度上我国西北地区大尺度范围内的气候干湿变化程度,并且可能受到了东亚夏季风强度变化的影响.估算的阿拉善近千年以来的平均补给速率约为1.3 ～ 2.6mm/a,为理解区域地下水补给来源问题带来新的地质证据,但目前的研究结果与其他环境记录有较大出入.需要指出,包气带剖面的环境记录具有很多不确定性,主要来自于氯质量平衡估算中的大气Cl输入量假设和均质土壤包气带剖面(活塞流)的选择.我们认为未来应当通过对比确定性的数据(如区域基准站)和大尺度随机大气Cl输入背景来广泛检验这个不确定性及其误差;并对非饱和带地层的结构均质性、水分平流传输与扩散传输机制的相对重要性以及特征时段的“氯凸剖面”等,提供沉积学、水力学和地球化学等证据的约束.