張延廣，方小敏，毛子強(qiáng)，申茂華，張 濤，昝金波，楊勝利

（1.中國(guó)科學(xué)院 青藏高原研究所，北京 100101；2.蘭州大學(xué) 地質(zhì)科學(xué)與礦產(chǎn)資源學(xué)院，甘肅蘭州 730000；3.蘭州大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，甘肅蘭州 730000）

0 引言

青藏高原號(hào)稱(chēng)“亞洲水塔”，是十多條亞洲河流的發(fā)源地，冰凍圈要素如冰川、凍土、積雪等是“亞洲水塔”的重要組成部分［1］，高原冰凍圈的形成和演化不僅對(duì)高原地表侵蝕風(fēng)化、寒漠化和地貌塑造產(chǎn)生深刻影響，而且可通過(guò)下墊面過(guò)程對(duì)大氣環(huán)流和亞洲季風(fēng)、干旱乃至全球氣候產(chǎn)生重要影響［2-7］。因此，高原何時(shí)進(jìn)入冰凍圈及其演化過(guò)程對(duì)于研究亞洲季風(fēng)和全球氣候變化均具有重要意義。由于冰磧物的保存有限所造成的冰凍圈演化記錄的不連續(xù)性，直接通過(guò)冰磧物記錄反演高原冰川作用普遍只能追溯到倒數(shù)第二次冰期，個(gè)別地區(qū)可追溯到約50～80萬(wàn)年前的倒三或倒四冰期［8-15］，冰芯記錄也最多只能追溯到約76萬(wàn)年前［16-17］。因此，只能通過(guò)其他相關(guān)途徑才能更有效地開(kāi)展冰凍圈形成演化記錄研究。青藏高原的黃土被證明主要是來(lái)自高原本身冰磧物的冷黃土或冰緣黃土［18-20］，高原上冰川補(bǔ)給湖盆還直接接受了來(lái)自冰磧物的再沉積。因此，高原黃土和高原湖盆河湖相沉積物的連續(xù)記錄可以用來(lái)反演高原冰凍圈的形成演化。然而，這項(xiàng)研究的前提是必須建立可靠的冰磧物的識(shí)別標(biāo)志，并且證明這些標(biāo)志可以在黃土和河湖相沉積物中得到有效保存，才能利用這些沉積物記錄獲得可靠的冰川演化信息。冰磧物粒度被證明是重要的鑒定指標(biāo)，它可以反映出冰川特征作用過(guò)程——冰川磨蝕作用，形成4～7Φ（63～8μm）的特征粉砂峰［21-22］。青藏高原冰磧物的粒度也有類(lèi)似的特征［23-27］，并且發(fā)現(xiàn)海洋性冰川比大陸性冰川冰磧物的粉砂含量高，終磧的粉砂和黏土含量較側(cè)磧和表磧高［23，25］。然而青藏高原冰磧物粒度組成的這些研究均只關(guān)注了冰磧物本身，沒(méi)有關(guān)注源區(qū)巖性組成對(duì)冰磧物粒度的影響，更沒(méi)有關(guān)注冰川研磨特征粉砂在冰磧物被搬運(yùn)后，形成的冰水扇、河流、湖灘、湖泊等系列冰水沉積物分選改造過(guò)程中的變化，而這是考察高原冷黃土和河湖相沉積物是否可以可靠反映出高原冰川作用演化的關(guān)鍵。

為此，本文選擇青藏高原西北部現(xiàn)存的典型大陸性冰川古里雅冰帽，也是青藏高原上最大的冰帽，對(duì)其下伏基巖和冰磧物及其系列冰水沉積物（冰水扇、河流、三角洲湖灘、湖泊）進(jìn)行系統(tǒng)粒度組成研究，分析它們之間的特征粒徑變化規(guī)律與差異以及源區(qū)巖石巖性對(duì)冰磧物粒度的影響。此外，根據(jù)冰川研磨產(chǎn)生的特征粉砂峰，結(jié)合冰緣黃土的粒度特征對(duì)冰磧物與冰緣黃土粒度組成之間的關(guān)系進(jìn)行了探討。

1 研究區(qū)域概況

古里雅冰帽地處青藏高原的西昆侖山南坡，位于35.2°N，81.5°E（圖1），是一個(gè)極地型冰川［28］，也是目前亞洲中部發(fā)現(xiàn)的面積最大、海拔最高和氣溫最低的冰帽，總面積376.1 km2，頂部面積約131.1 km2，冰帽高度為6 700 m，平均厚度大于200 m，最大厚度可達(dá)350 m［28］，冰帽6 700 m處10 m深冰溫接近-19℃［29］。該區(qū)年降水量200多毫米，冰帽附近以西風(fēng)為主，其物質(zhì)積累主要發(fā)生在夏季［28，30］。

圖1 采樣點(diǎn)及郭扎錯(cuò)鉆孔位置衛(wèi)星影像圖（Google Earth影像）［31］Fig.1 Satellite imagery of sampling points and the location of Guozha Co（Lake）borehole（Google Earth image）［31］［Location of research area（a）；Sampling point and a short borehole in Guozha Co（Lake）［31］（b）；Sampling point of moraines and ice fans（c）；Sampling point of rivers and beaches（d）］

本次研究區(qū)位于該冰川東南緣，冰川前緣發(fā)育多條終磧壟，在距離冰川末端約600 m處地形坡度減緩，發(fā)育冰水扇，冰水扇前緣發(fā)育一條自東向西的郭扎錯(cuò)東二河，河水匯入下游的開(kāi)放湖郭扎錯(cuò)。郭扎錯(cuò)東二河河道兩側(cè)主要以基巖為主，邊緣有部分支流匯入（圖1）。河道（河漫灘）內(nèi)砂體物質(zhì)主要為冰水搬運(yùn)的上游冰磧物，河道（河漫灘）基巖風(fēng)化物質(zhì)較少。研究區(qū)內(nèi)與冰川發(fā)育及河道附近基巖均以砂巖、板巖為主［圖1（c）、1（d）］。

2 資料及方法

本次研究范圍自冰川末端（35.211°N，81.5285°E）至郭扎錯(cuò)（35.065°N，81.2678°E），沿冰川末端融出磧、終磧壟、冰水扇及下游郭扎錯(cuò)東二河河流和湖灘中的冰水沉積物分別進(jìn)行采樣，共采集40個(gè)樣品（圖1～2）。此外，搜集了郭扎錯(cuò)湖心（GZHC2014-1）最上部5.25 cm的湖相沉積樣品粒度數(shù)據(jù)［31］［圖1（b）］，并在藏東南林芝然烏湖附近（29.439°N，96.8075°E）采集15個(gè)典型的冰緣黃土樣品［32］進(jìn)行對(duì)比。

所有采集的樣品先在烘箱中低溫（40℃）烘干，然后將烘干的樣品混合均勻后過(guò)10目（2 mm）篩。將篩分出的＜2 mm樣品混合均勻，用于粒度分析。為滿(mǎn)足粒度儀遮光度要求，根據(jù)不同樣品粒度特征稱(chēng)取0.05～0.11 g，將混合均勻的干燥樣品加入140 mL燒杯中，向燒杯中加入過(guò)量（＞20 mL）10%過(guò)氧化氫去除有機(jī)質(zhì)，并在150℃加熱板上加熱，以加速反應(yīng)速率。待無(wú)明顯氣泡產(chǎn)生時(shí)，反應(yīng)完全，再向燒杯中加入稍過(guò)量（10～15 mL）10%鹽酸溶液去除碳酸鹽膠結(jié)物，在150℃加熱板上加快反應(yīng)速率，并不時(shí)晃動(dòng)燒杯，反應(yīng)完全后，繼續(xù)加熱將剩余酸蒸發(fā)。從加熱板上取下燒杯，待燒杯冷卻后加滿(mǎn)超純水。靜置12 h后用虹吸管抽去上層清液，然后向剩余液體中加入10 mL濃度為36 g·L-1的六偏磷酸鈉分散劑，超聲振蕩20 min后，利用中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所大陸碰撞與高原隆升實(shí)驗(yàn)室的Microtrac S3500激光粒度儀進(jìn)行粒度分析測(cè)試，儀器測(cè)試粒徑范圍為0.02～2 000μm。

粒級(jí)組成按Wentworth分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級(jí)［33］，并對(duì)所得數(shù)據(jù)的微米（μm）單位經(jīng)Krumbein［34］變換成Φ值，公式為Φ=-log2D（D為沉積物以毫米為單位的粒度值），即礫、砂、粉砂和黏土之間的界線分別為2 mm（-1Φ）、0.063 mm（4Φ）和0.004 mm（8Φ）。同時(shí)利用Folk等［35］公式計(jì)算樣品的分選系數(shù)。

3 結(jié)果與分析

粒度分析是碎屑沉積物研究中常用的方法，粒度特征是沉積物重要的物理性質(zhì)，可以指示沉積物搬運(yùn)過(guò)程及其形成環(huán)境［34-40］。古里雅冰帽冰磧物和冰水沉積物粒度分布曲線總體表現(xiàn)為雙峰特征，全部樣品在峰值（眾數(shù)）粒徑1～3Φ和6～8Φ處存在砂峰和細(xì)粉砂峰（圖3）。整體上所有樣品在砂峰處峰較尖而窄，峰值相對(duì)較高，6～8Φ處的峰寬而緩，指示樣品以砂為主，粉砂和黏土含量相對(duì)較低。但是不同的樣品隨沉積環(huán)境的不同仍然表現(xiàn)出粒度的相應(yīng)變化特征，據(jù)采樣沉積環(huán)境將樣品分為以下幾組：冰磧物樣品（GLY-1～8及GLY-ESR-01～06），冰水扇樣品（GLY-9～13），河流沉積物樣品（GLY-14～GZC-0.7），河流入湖口湖灘樣品（GZC、GZC-0、GZC-0.5）以及湖泊（湖心上部1.05、2.10、3.15、4.20、5.25 cm）樣品。冰磧物樣品平均曲線（紅色粗實(shí)線）寬緩，砂峰值較低，其細(xì)粒組分（5～10Φ）含量相對(duì)較高，平均曲線位于冰水扇、河流和湖灘平均曲線的上方［圖3、圖4（a）］；冰水扇樣品平均曲線較冰磧物樣品砂含量升高，粗粉砂和細(xì)粉砂含量降低，尤其在粗粉砂（4～6Φ）處形成低谷［圖3、圖4（b）］；河流樣品砂峰值進(jìn)一步升高，同樣在4～6Φ處存在明顯的低谷［圖3、圖4（c）］；湖灘樣品平均值的粗粉砂含量進(jìn)一步降低，細(xì)粉砂含量較河流樣品同樣有微弱減少［圖3、圖4（d）］；湖泊樣品以粉砂為主，砂含量明顯偏少，且粒徑變小，峰值粒徑位于3Φ附近［圖3、圖4（d）］。

圖3 古里雅冰磧物和冰水沉積物＜2 mm組分粒度頻率曲線Fig.3 Comparision of grain-size frequency curves of＜2 mm fractions of tills and glaciofluvial depositsfrom the Guliya ice cap

圖4 古里雅冰帽冰磧物（a）和冰水沉積物（b～d）樣品粒度頻率曲線Fig.4 Guliya ice cap moraine and ice water sediment sample size frequency curve［Moraines（a）；Ice fans（b）；Rivers（c）；Beachesand lakes（d）］

沉積物的粒度組成一般由服從正態(tài)分布的各種單模態(tài)組合而成，反映了不同的動(dòng)力學(xué)過(guò)程［40-41］。為進(jìn)一步分析沉積物粒度組成，利用Qin等［41］的粒度對(duì)數(shù)正態(tài)分布曲線分離軟件進(jìn)行擬合。根據(jù)Lu等［40］分析認(rèn)為擬合結(jié)果中與其他峰不重疊部分＞1/2且含量大于10%的峰是沉積物的特征粒度組分，不重疊部分在1/3到1/2之間或不重疊部分＞1/2但含量＜10%可能反映了特殊的沉積過(guò)程，而不重疊部分在0～1/3間可以被稱(chēng)為附加粒度組分，可以提高對(duì)特征粒度組分的擬合精度，不同粒度組分間還可以形成不同的組合特征。

冰磧物樣品粒度平均曲線擬合出四個(gè)峰［圖5（a）］，主要為1～3Φ處的兩個(gè)粗顆粒砂峰C2、C3，眾數(shù)粒徑分別位于1.19Φ（437μm）和2.93Φ（131μm）處，含量分別為15.6%和50.9%，其次為眾數(shù)粒徑7.14Φ（7.1μm）的細(xì)顆粒峰（細(xì)粉砂）C4，含量為31.7%，擬合含量最小的輔助峰在0Φ附近，含量?jī)H占1.8%，不能有效反映特定的沉積動(dòng)力學(xué)過(guò)程。

冰水扇樣品平均曲線擬合出五個(gè)峰，有三個(gè)峰C1～C3位于砂組分，眾數(shù)粒徑分別在0Φ、1Φ和2.4Φ附近，總量達(dá)到77.9%，其中2.4Φ附近的細(xì)砂峰含量占51.4%，眾數(shù)粒徑C5位于6.91Φ處的細(xì)粉砂，含量占18.6%。與冰磧物粒度4～5Φ含量10.08%相比，粗粉砂表現(xiàn)為一個(gè)眾數(shù)粒徑4.45Φ（45.7μm）的C4輔助峰，但是含量較低（3.5%），其實(shí)是流失的［圖5（b）］。

冰水河流沉積樣品平均曲線擬合結(jié)果顯示兩個(gè)最主要的峰［圖5（c）］，即眾數(shù)粒徑在2.42Φ（186μm）處的C2，含量最高，可達(dá)67.9%；另一個(gè)為眾數(shù)粒徑6.31Φ（12.6μm）的細(xì)粉砂峰，含量達(dá)22%。與冰水扇樣品相比，粗粉砂峰進(jìn)一步富集并變粗，指示出4Φ附近的一個(gè)小峰，含量已達(dá)7%［圖5（c）］。

湖灘樣品粒度平均值的擬合結(jié)果如圖5（d），表現(xiàn)一組顯著的砂組分C1～C3峰，眾數(shù)粒徑分別在0.6Φ附近（671μm）、1.3Φ（406μm）和2.63Φ（162μm），C3含量最高，為41.9%，C1和C2含量分別為7.5%和28.7%。與之相對(duì)應(yīng)的是一個(gè)眾數(shù)粒徑位于6.47Φ（11.3μm）的細(xì)粉砂組分峰，含量達(dá)19.7%。與前面樣品對(duì)比，最大不同是粗粉砂峰（4.2Φ附近）含量降到2.2%。

圖5 古里雅冰帽和冰水沉積物不同粒度樣品平均曲線的正態(tài)分布擬合Fig.5 Normal distribution fitting of average grain-size curves of different sediment samples from the Guliya glacial region

郭扎錯(cuò)湖心樣品上部5.25 cm樣品平均曲線擬合結(jié)果顯示三個(gè)明顯的峰C1～C3，C1為眾數(shù)粒徑3.25Φ（105μm）處的一個(gè)細(xì)砂峰，含量為25.8%，C2為明顯富集的粗粉砂峰（眾數(shù)粒徑31.2μm，即5Φ附近），含量達(dá)到31.1%，C3為眾數(shù)粒徑更小（4.9μm，即7.7Φ附近）、含量更顯著增加（高達(dá)41.2%）的細(xì)粉砂峰。另外，湖心樣品擬合出一個(gè)黏土峰，位于10.3Φ（0.8μm），但含量很低，為1.9%。

總之，概括起來(lái)，上述冰磧物及其冰水系列沉積物的各組分含量變化，除了共同的砂組分和細(xì)粉砂組分形成的兩個(gè)明顯的峰值特征外，還可以看出隨著冰水沉積物向下游的變化，細(xì)粉砂組分含量和眾數(shù)粒徑整體增加，在湖心沉積物中細(xì)粉砂含量最高且粒徑最細(xì)，以及冰磧物和冰水沉積物粗粉砂含量呈現(xiàn)出整體減少趨勢(shì)，在湖灘樣品中粗粉砂含量最低（表1）。從平均狀況來(lái)看，冰磧物的砂組分占68.3%，細(xì)粉砂峰總含量約為31.7%，未擬合出粗粉砂峰，但4～5Φ含量達(dá)10.08%；冰川末端融水?dāng)y帶冰磧物沉積形成的冰水扇同樣以砂組分含量為主，且砂組分含量較冰磧物升高，但粉砂峰含量明顯下降，細(xì)粉砂峰含量下降到18.6%；下游河流沉積物樣品粉砂峰含量較冰水扇樣品升高，細(xì)粉砂峰含量為22%，粗粉砂峰含量因分選有所升高，為7%，但粉砂總含量仍比冰磧物粉砂含量低；湖灘樣品中砂含量較河流沉積物樣品升高，而細(xì)顆粒的粉砂組分降低，尤其粗粉砂（4～6Φ）組分降低幅度大，降低至2.2%；郭扎錯(cuò)湖心樣品表現(xiàn)出以粉砂組分為主的特征，細(xì)粉砂峰位于4.9μm，含量約為41.2%，粗粉砂峰含量為31.1%，位于31.2μm處。

表1 古里雅地區(qū)不同沉積物擬合組分峰值及含量Table 1 Contents of fitting components of different sediments from the Guliya glacial region

4 討論

4.1 冰磧物和冰水沉積物粉砂峰成因

古里雅冰帽冰磧物和冰水扇、河流及湖泊冰水沉積物普遍存在一個(gè)6～8Φ（16～4μm）的細(xì)粉砂峰（圖3～5）。早期研究者對(duì)不同軟硬巖石和礦物（碳酸鹽和硅酸鹽礦物、石英）的機(jī)械粉碎和磨蝕實(shí)驗(yàn)就已得出，巖石和礦物的破碎和磨蝕會(huì)形成特征的破碎細(xì)礫-粗砂組分峰（-4～1Φ，即32～0.5 mm）和磨蝕粗粉砂組分峰（4～5Φ，即63～32μm）的雙模態(tài)粒度分布，其中4～5Φ是多數(shù)礦物的磨蝕極限，少量較軟的礦物（如方解石）或原巖粒度組成比較細(xì)小的礦物，其磨蝕極限可達(dá)6～8Φ［21，42］。對(duì)加拿大基巖為白云巖［21］的海洋性冰川冰磧物粒度的系統(tǒng)量測(cè)證實(shí)了上述機(jī)械粉碎和磨蝕作用的結(jié)果，不僅說(shuō)明冰川運(yùn)動(dòng)中冰內(nèi)碎屑物相互間以及與冰川谷壁基巖間會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈擠壓和剪切破碎及磨蝕粉碎，而且還發(fā)現(xiàn)隨著冰川搬運(yùn)距離的增長(zhǎng)，破碎的細(xì)礫-粗砂組分含量和眾數(shù)粒徑會(huì)逐步降低，而磨蝕粗粉砂組分含量則逐步增加，但峰值粒徑?jīng)]有太大變化［21］。Haldorsen［22］詳細(xì)地研究了挪威砂巖基底上發(fā)育的海洋性冰川150個(gè)冰磧樣品的粒度與冰川磨蝕作用的關(guān)系，同樣證實(shí)了冰磧物上述粒度雙模態(tài)的存在，但磨蝕的粉砂組分比加拿大冰川偏細(xì)，主要在5～7Φ（32～8μm）。我國(guó)西部不同基巖上發(fā)育的海洋性和大陸性冰川的冰磧物，其粒度組成也基本證實(shí)了上述冰磧物粒度特征和變化規(guī)律的存在。如貢嘎山海螺溝以花崗巖、石英片巖為主的冰下融出磧［27］、南迦巴瓦峰地區(qū)以片麻巖為主的冰磧物的粒度組成［25］均表現(xiàn)出了4～5Φ的峰，兩者均為海洋性冰川冰磧物；而天山敦德薩拉溝大陸性冰川冰磧物細(xì)顆粒峰位于7Φ附近［43］，螺髻山、哈巴雪山、白馬雪山、千湖山的海洋性冰川冰磧物粒度細(xì)顆粒的峰也都位于7Φ附近［44］，這幾個(gè)地區(qū)下伏基巖主要以砂巖、泥巖、灰?guī)r為主；天山博格達(dá)峰地區(qū)大陸性冰川下基巖為火山巖與灰?guī)r、砂巖、粉砂巖的混合組成，其細(xì)顆粒峰則位于4.5～7.5Φ之間，但是含量比上述挪威的海洋性冰川冰磧物小一倍［23］。這些變化說(shuō)明冰川發(fā)育區(qū)的基巖巖性的軟硬和粒度組成對(duì)最終的磨蝕組分的眾數(shù)粒徑有明顯影響，而與冰川類(lèi)型關(guān)系不大，巖性越硬、組成越粗，導(dǎo)致終極磨蝕下限越粗，反之則細(xì)；但冰川類(lèi)型可以對(duì)終極磨蝕組分的含量產(chǎn)生顯著影響，總體而言，該組分在海洋性冰川冰磧物中的含量約為大陸性冰川的兩倍［25］。

古里雅冰帽南側(cè)主要發(fā)育在以砂巖、板巖為主的基巖上，其粒度組成較細(xì)，巖性較軟（圖6），其上形成的冰磧物為細(xì)粉砂模態(tài)（6～8Φ），眾數(shù)在7Φ附近，其含量占31.7%，為冰川磨蝕組分，而且反映了較軟、較細(xì)的基巖巖性對(duì)終極磨蝕粉砂下限的影響［圖4（a）、圖5（a）］。

圖6 古里雅冰帽區(qū)基巖薄片F(xiàn)ig.6 Thin section of bedrocks from the Guliya glaciated region：slate（GLY-4）（a）；sandstone（GLY-6）（b）

4.2 冰川磨蝕組分的含量變化及意義

前面的粒度分析已經(jīng)揭示出古里雅冰帽系列冰磧和冰水沉積物都存在一個(gè)細(xì)粉砂峰，僅僅是不同沉積環(huán)境下的細(xì)粉砂峰位置和含量略有不同（圖3～5，表1），從冰磧物、冰水扇、河流到湖灘，細(xì)粉砂含量整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但眾數(shù)粒徑變化不大，直到湖泊中，細(xì)粉砂含量顯著增加，幾近冰磧物的一倍，但眾數(shù)粒徑也明顯減小到4.9μm；砂組分含量在冰磧物、冰水扇和河流中變化不大，但在湖灘和湖泊沉積中分別有明顯增加和顯著減少；與冰磧物相比，一個(gè)明顯的變化是除湖灘外，從冰水扇經(jīng)河流到湖泊，都出現(xiàn)一個(gè)新的粗粉砂峰值，其含量從冰水扇的3.5%、河流的7%猛增到湖泊的31.1%（圖3～5，表1），指示了冰川研磨粉砂對(duì)冰水系列搬運(yùn)和沉積過(guò)程的動(dòng)力分選作用與沉積環(huán)境的響應(yīng)。

冰磧物的分選非常差（表2），冰水扇由于搬運(yùn)距離近和快速水流作用與沉積，僅對(duì)冰磧物進(jìn)行了初步分選，分選系數(shù)略微提高，一部分細(xì)粉砂被流水帶走，導(dǎo)致砂組分含量尤其中細(xì)砂含量相對(duì)升高，同時(shí)形成水體中下層懸浮的粗粉砂的一定富集，開(kāi)始出現(xiàn)一個(gè)粗粉砂峰［圖5（b）］，反映了冰水扇整體水流強(qiáng)度很大，在缺乏固定河道的情況下，細(xì)粉砂物質(zhì)在水流沖洗作用下易被帶入下游河道，而中細(xì)砂物質(zhì)則經(jīng)水流作用進(jìn)一步分選聚集，同時(shí)分選富集一定粗粉砂。

表2 不同沉積物分選系數(shù)及類(lèi)型Table 2 Sorting coefficient and types of different sediments

河流對(duì)經(jīng)過(guò)冰水扇的冰磧物進(jìn)行了進(jìn)一步水流作用分選改造，從冰水扇流出的細(xì)粉砂在河漫灘上形成明顯富集，同時(shí)適應(yīng)較大流水洪峰的粗粉砂峰含量也有很大提高，而反映跳躍組分的砂組分含量相對(duì)下降，分選較好，分選系數(shù)明顯提高（表2），粒度表現(xiàn)為典型的河流雙峰特征，平均曲線擬合的兩個(gè)主峰分別位于2.42Φ和6.31Φ，含量分別為67.3%和21.3%［圖5（c）］。

河流入湖口湖灘對(duì)河流沉積物進(jìn)行了進(jìn)一步改造，因河流入湖口處地勢(shì)平坦，河流攜帶的粗粒物質(zhì)易在這里沉積，但湖岸風(fēng)力分選過(guò)程強(qiáng)盛，湖灘沉積物多被改造成不同大小的風(fēng)沙沙波和沙丘［圖2（e）、2（f）］，導(dǎo)致一部分細(xì)粉砂被吹走，含量明顯下降（10.59%），較河流樣品下降了5.7%，而粗粉砂幾乎完全被吹走，砂組分含量相對(duì)明顯增加（78.07%），分選程度隨之提高［圖5（d），表2］。其中最有意義的信號(hào)是粗粉砂幾乎完全被風(fēng)吹走，說(shuō)明粗粉砂是最適應(yīng)沙塵暴風(fēng)力的粒徑范圍，這也許是黃土中以此組分為主的原因（見(jiàn)后面詳述）。

圖2 研究區(qū)概況Fig.2 Overview of the research area［Glacier end meltmoraine（a）；Glacier end melt moraine（b）；Glacial outwash fan and its nearby bedrocks of sandstones and slates（c）；Channel and overbank of Dongerhe（River）and the exposed bedrock of slates（d）；Beach sandwave（e）；Wind-sand ripple on the slope beside the beach（f）］

盡管郭扎錯(cuò)是開(kāi)口湖，但是湖泊仍然對(duì)入湖河流沉積物進(jìn)行了顯著的分選改造，將砂組分大量的堆積于湖岸和淺湖地帶，而湖中主要堆積細(xì)粒的物質(zhì)，導(dǎo)致細(xì)粉砂含量成倍增加，眾數(shù)粒徑變小，粗粉砂含量更是增加4倍多，達(dá)到31.1%，成為冰川和冰水沉積物系列中的最高值。郭扎錯(cuò)有多條河流匯入，導(dǎo)致沉積物分選很差（表2），峰形較寬，沉積物粒度范圍從細(xì)砂（2～4Φ）到0.5μm（11Φ）的黏土。對(duì)郭扎錯(cuò)湖心上部樣品的擬合結(jié)果［圖5（e）］顯示包含一個(gè)砂峰和兩個(gè)粉砂峰，分別位于3.25Φ、5Φ和7.67Φ附近，含量為25.8%、31.1%和41.2%。由于郭扎錯(cuò)東二河距離鉆孔位置最遠(yuǎn)，可能貢獻(xiàn)了更多的細(xì)粉砂（6～8Φ）組分，這與古里雅冰磧物中的研磨產(chǎn)生的粉砂峰粒徑一致，可能代表了該粉砂在此處被保存，但砂與粗粉砂組分，可能還指示鉆孔附近物源的加入經(jīng)湖岸和淺湖過(guò)程的動(dòng)力學(xué)影響。

綜上，冰磧物及下游冰水沉積物的粒度組成主要受冰川壓碎、研磨作用及基巖本身粒度組成的影響，但經(jīng)過(guò)流水和風(fēng)力作用改造，不同環(huán)境下呈現(xiàn)出差異。其中，冰水扇和河流沉積主要受到水流作用的影響，而湖灘主要受到風(fēng)力分選作用的影響。冰川壓碎的粗砂（-1～1Φ）在河流中不再成為優(yōu)勢(shì)組分，湖岸風(fēng)的影響將原本不占優(yōu)勢(shì)的中砂（1～2Φ）再次分選出來(lái)形成風(fēng)沙沙波和沙丘，而冰川研磨的粉砂則主要被懸浮搬運(yùn)至水動(dòng)力弱的湖相沉積中保存下來(lái)。

4.3 冰磧物和冰水沉積物粉砂組分與黃土物源

黃土最重要和特征的物質(zhì)組成是4～6Φ（63～16μm）粗粉砂［45］，它是由風(fēng)力造成的短期懸浮作用攜帶，而大于或小于這一組分的顆粒，要么只能做短距離懸躍、跳躍或局地滾動(dòng)而形成近源黃土或風(fēng)沙堆積，要么形成高空長(zhǎng)期懸浮，被帶到遙遠(yuǎn)的下游地區(qū)緩慢降落沉積［46］［圖7（a）］，這也是為什么中國(guó)黃土主體都是圍繞沙漠外圍分布的原因［45］。我們推測(cè)古里雅冰磧物中的粗、細(xì)粉砂組分可能對(duì)青藏高原及其周邊黃土提供了重要物源。古里雅的冰磧物不僅在冰川附近通過(guò)冰水湖灘和河灘沉積物的沙塵暴過(guò)程直接給下游地區(qū)的黃土輸送粉砂物源（圖8），而且也可以通過(guò)流入塔里木盆地的河流，把粉砂帶入盆地中堆積起來(lái)，然后通過(guò)沙塵暴過(guò)程帶入到西昆侖山北坡沉積，形成那里巨厚的砂黃土［47-48］。另外，冰川研磨砂可能對(duì)冰川粒雪盆中沉積物有部分貢獻(xiàn)，同樣位于高原西部的慕士塔格冰心微粒研究中體積眾數(shù)粒徑位于3～9μm附近［49］，慕士塔格雪坑和西昆侖崇測(cè)冰川雪坑微粒質(zhì)量濃度-粒徑分布峰值出現(xiàn)于3～8μm間［50］，古里雅冰帽冰心微粒粒徑分布也基本相似（鄔光劍等研究成果，暫未發(fā)表），可能代表了冰川粒雪盆中沉積物部分來(lái)自于冰川研磨粉砂的局地循環(huán)，更細(xì)的黏土顆粒可能來(lái)自其稍遠(yuǎn)源區(qū)風(fēng)力的搬運(yùn)。對(duì)從古里雅冰帽流出河流的洪泛平原沉積物粒度分析揭示出明顯的粗砂和6～7Φ細(xì)粉砂組分，盡管砂組分含量明顯占據(jù)主導(dǎo)地位，顯示地表沉積物已經(jīng)或多或少經(jīng)歷了一定程度風(fēng)沙改造［圖7（b）］，西昆侖山黃土也明顯展示出粗粉砂組分的富集，而細(xì)粉砂組分幾乎被強(qiáng)大的對(duì)流風(fēng)帶入高空被高空西風(fēng)帶出盆地［圖7（c）］［48，51］。對(duì)青藏高原東部的馬蘭黃土粒度分析，發(fā)現(xiàn)它們基本由4～5Φ的粗粉砂和約7Φ的細(xì)粉砂組成，兩者大致各占一半［圖7（d）、7（e）］，投影到Pye的實(shí)驗(yàn)沙塵粒度搬運(yùn)機(jī)制和方式圖［46］中，指示它們分別代表了近源和遠(yuǎn)源粉塵的沉積［圖7（a）］，遠(yuǎn)源的細(xì)粉砂組分很可能就是從包括古里雅冰磧物在內(nèi)的青藏高原西部物源提供，近源粗粉砂組分可能由就近的金沙江、雅礱江和大渡河等高原東南部各河流源區(qū)冰磧物及其冰水系列沉積物提供。對(duì)青藏高原東南林芝然烏湖冰川末端下游直接堆積的冰緣黃土的粒度分析，更直接的展示黃土完全以4～6Φ的近源粗粉砂為主［圖7（f）］，也與高原東北部黃河源區(qū)冰緣黃土粒度以4～5Φ粗粉砂（占比接近2/3）和7Φ（約占1/3）的細(xì)粉砂組成相似［52］。因此，冰磧物和冰緣黃土粒度所提供的物源分析組分信息，為進(jìn)一步從元素和同位素等其他方法追蹤和驗(yàn)證粉塵物源來(lái)源提供了重要渠道。

圖7 青藏高原東部黃土粒度物源的指示和不同地區(qū)沉積物粒度組成及其模態(tài)分解Fig.7 Indication to loess provenance in eastern Tibetan Plateau and grain-size composition and model decomposition of sediment from different regions［The transport mechanisms and modes of dust storm particles with wind intensity［46］and its indication to loess provenance in eastern Tibetan Plateau（a）；Sediment of the Keriya River floodplain（b）；Loess of the West Kunlun Mountains in Tarim（c）；Ganziloess from the eastern Tibetan Plateau（d）；Jinchuan loess from the eastern Tibetan Plateau（e）；Cold loess from Ran Wu Lake in Nyingchi，southeast Tibet（f）］

圖8 古里雅冰帽細(xì)粒沉積擴(kuò)散圖Fig.8 Fine sediment diffusion map in the Guliya glaciated region

5 結(jié)論

（1）對(duì)古里雅冰磧物及其系列冰水沉積物粒度組成分析，發(fā)現(xiàn)自終磧到冰川前端冰水扇及下游河流和湖灘冰水沉積均表現(xiàn)出1～3Φ的中細(xì)砂峰和6～8Φ的細(xì)粉砂峰，與世界各地和青藏高原冰磧物粒度組成的雙峰模態(tài)特征相似，分別指示了冰川的破碎和磨蝕作用的結(jié)果，但是古里雅冰川磨蝕的粉砂以細(xì)粉砂為主，含量較高，可能受到該區(qū)基巖較軟的巖性和較細(xì)的顆粒組成的影響有關(guān)。

（2）從古里雅冰磧物到其系列冰水沉積物，粒度組分的變化反映了不同沉積環(huán)境中流水和風(fēng)力的動(dòng)力分選過(guò)程，從冰磧物，經(jīng)冰水扇、河流到入湖口河湖灘，冰川磨蝕的特征細(xì)粉砂組分整體呈現(xiàn)減小趨勢(shì)，尤其水流分選中形成的粗粉砂組分，在河湖灘沉積中幾乎完全被風(fēng)吹走，與明顯減少的細(xì)粉砂一起，直接成為下游黃土的物源。而開(kāi)口湖泊中則明顯富集了粗、細(xì)粉砂組分。

（3）青藏高原冰緣冷黃土及古里雅周邊西昆侖山黃土粒度分析，進(jìn)一步揭示黃土物質(zhì)來(lái)源于近源的冰磧物粗粉砂和遠(yuǎn)源的細(xì)粉砂，因此，無(wú)論是與冰川發(fā)育相關(guān)的尾閭湖沉積還是近源、遠(yuǎn)源的青藏高原及周邊黃土沉積，湖水和風(fēng)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程對(duì)冰川磨蝕的4～5Φ粗粉砂都有顯著的選擇性富集作用，而且粗、細(xì)粉砂組成和來(lái)源，均可對(duì)揭示高原冰凍圈的形成演化提供重要信息。

謹(jǐn)以此文，紀(jì)念恩師李吉均院士！感念他的栽培和起步于冰川地貌與沉積的教育。

致謝：感謝姚檀棟院士、鄔光劍研究員、栗兵帥博士等在古里雅地區(qū)樣品采集過(guò)程中提供的諸多指導(dǎo)與幫助，感謝易朝路、侯居峙和馮金良研究員提供了一些古里雅冰磧物、郭扎錯(cuò)湖心鉆孔粒度數(shù)據(jù)和然烏湖冰緣黃土樣品，感謝奧地利因斯布魯克大學(xué)盧銀博士的討論與建議。