鄂西七姊妹山泥炭藓湿地沉积物粒度特征及其环境意义探讨

李 泽, 刘 韬1，，3, 李亭亭1，，3, 汪正祥1，，3*, 雷 耘, 彭宗林

(1.湖北大学 资源环境学院， 武汉 430062； 2.区域开发与环境响应湖北省重点实验室， 武汉 430062；3.湖北省生物资源绿色转化协同创新中心， 武汉 430062； 4.华中师范大学 生命科学学院， 武汉 430079；5.湖北七姊妹山国家级自然保护区， 湖北 宣恩 445500)

鄂西七姊妹山泥炭藓湿地沉积物粒度特征及其环境意义探讨

李 泽2, 刘 韬1，2，3, 李亭亭1，2，3, 汪正祥1，2，3*, 雷 耘4, 彭宗林5

(1.湖北大学 资源环境学院， 武汉 430062； 2.区域开发与环境响应湖北省重点实验室， 武汉 430062；3.湖北省生物资源绿色转化协同创新中心， 武汉 430062； 4.华中师范大学 生命科学学院， 武汉 430079；5.湖北七姊妹山国家级自然保护区， 湖北 宣恩 445500)

以鄂西七姊妹山泥炭藓湿地QZMS钻孔沉积物为研究对象，通过AMS14C测年、岩性特征与沉积物粒度综合分析，探讨了鄂西南山地13 000 cal. a BP以来的沉积环境变迁.研究结果显示：QZMS钻孔沉积物粒度组成主要以细粉砂和中粉砂为主，频率分布曲线均为单峰分布，由下至上，峰度由宽到窄，偏度从近于对称到正偏，揭示了搬运动力和沉积环境的演变过程；综合分析结果表明研究区沉积环境演化可分为4个阶段：1) 12.9～11.6 cal. ka BP，气候波动频率高，但幅度较小，水动力条件相对较弱；2) 11.6～10.2 cal. ka BP为晚更新世向全新世的过渡阶段，水动力条件持续较弱，环境相对稳定；3) 10.2～7.7 cal. ka BP早全新世，气候变得暖湿，水动力条件较前一阶段有所增强，泥炭藓湿地开始形成；4) 7.7～2.0 cal. ka BP气候暖湿，水动力条件达到最强，峰度和偏度波动频率低，但幅度增大，为沼泽湿地环境.研究表明七姊妹山泥炭藓湿地沉积物的粒度粗细与区域内水文条件和物源的变化密切相关，借助粒度组成和参数特征，可反演该区域的沉积环境演变，揭示泥炭藓湿地发育形成的过程，为该地区泥炭藓湿地的保护和气候环境变化研究提供科学参考.

鄂西； 泥炭藓湿地； 粒度； 沉积环境； 古环境意义

泥炭藓湿地作为全球碳储量最丰富的湿地类型，已成为全球碳循环研究的重点研究对象，其底层泥炭是由泥炭藓等植被腐烂后经过漫长的物理化学生物作用形成[1].在众多古气候变化信息记录载体中，泥炭地层堆积具有连续性好，时间分辨率较高，气候环境信息丰富，易于测年等优点，而备受古气候研究学者的青睐[2].我国对泥炭的古气候记录研究成果已经颇为丰富，但绝大多数集中于东北地区[3-5]、青藏高原若尔盖地区[6-7]、华南定南大湖[8-9]以及鄂西北大巴山东缘的神农架大九湖[10-11]，鄂西南地区的古气候记录研究还较为欠缺.

目前，沉积物粒度作为重建古环境的一个重要指标，已被广泛应用于各类沉积环境研究[12-14]，尤其是对于湖沼相沉积的古环境研究，在近年来成果颇丰.不同学者对不同区域的沉积剖面，利用沉积物的粒度特征揭示了其环境指示意义：沈吉[15]等人对东北地区黑龙江兴凯湖沉积岩芯的粒度研究表明，粒度分布特征可以较好地反映区域气候变化，粒度的大小可以指示区域降水量的变化；吴敬禄[16]、汪敬忠[17]等人分别对西北地区河套平原的乌梁素海和陈普海子的沉积物粒度进行系统分析，利用粒径—标准偏差方法，提取沉积物中不同时期的环境敏感粒度组分，表明其粒度特征的变化与湖泊的水量变化、围湖建堤及水电站的修建等人类活动密切相关；陈英玉[18]、雷国良[19]等人分别以青藏高原区共和盆地达连海和柴达木盆地察尔汗古湖的沉积物为研究对象，对沉积物的粒度特征进行综合分析，讨论了研究剖面形成过程中的物质搬运和沉积过程，揭示了区域沉积环境和气候干湿的变化，表明粒度特征可指示水动力强弱和湖泊水位的相对变化；贾铁飞[20]、何华春[21]等人分别以东部季风区江淮一带的湖泊沉积物为研究对象，通过对粒度参数聚类分析、粒度平面分形等研究，得出粒度组成及特点可以反映沉积时的水动力状况、降水强度以及湖泊水位高低变化等信息.

本文从鄂西七姊妹山泥炭藓湿地的沉积物粒度特征研究出发，结合AMS14C年代测定，对鄂西南山地13 000 cal. a BP以来的气候环境变迁进行初步探讨.

1 研究区概况

七姊妹山泥炭藓湿地位于七姊妹山国家级自然保护区的核心区，地处恩施宣恩县的东部，属于云贵高原的东北延伸部分，处在武陵山脉余脉之中.该区域气候属中亚热带季风湿润型气候，呈明显的垂直差异，海拔800 m以下的低山带年均气温15.8℃，年降雨量1 491.3 mm，年日照时数1 136.2 h；海拔800～1 200 m的亚高山地带年均气温13.7℃，年降水量1 635.3 mm，年日照时数1 212.4 h；海拔1 200 m以上的高山地带年均气温8.9℃，年降水量1 876 mm，年日照时数1 519.9 h[22].2005年6月，汪正祥等人对七姊妹山自然保护区的核心区进行综合考察时，首次在椿木营的晒坪发现了大面积的亚高山泥炭藓湿地.该湿地位于酉水的源头，海拔1 800 ～1 950 m，呈大斑块状分布，总面积约300 hm2[23].泥炭藓层厚度为15～30 cm，沉积物剖面厚度为70～100 cm，且直接发育在基岩上[24].

2 研究方法

2.1 样品采集

2014年8月，利用荷兰Wardennar泥炭采样器在七姊妹山泥炭藓湿地钻取沉积物柱样，采样点地理坐标为29°57′53.1″N，109°45′10.5″E，海拔1 810 m(图1).钻孔深度93 cm，编号QZMS，装入配套的透明聚乙烯管中，密封运回实验室于-4℃低温保存.

根据钻孔沉积物的特点，分别于5个不同深度采集泥炭或碳化植物作为测年样品；粒度分析样品采用2 cm间隔连续采样，表层0～5 cm植物根系较多，未采样，6～93 cm，共采集44个样品.

图1 泥炭藓湿地采样位置分布图Fig.1 The location of sampling in sphagnum wetlands

根据野外采集记录，QZMS钻孔的岩性特征随深度变化如下：

0～42 cm为棕黑色粘土质粉砂，见大量植物根系，上部0～26 cm颜色偏黑，26～42 cm偏棕色，42 cm处见炭化植物；

42～66 cm为棕灰色粘土质粉砂，上部见少量植物根系；

66～93 cm为灰色粉砂质粘土，66～77 cm见大量植物碎屑，下部见灰色胶结质团块.

2.2 沉积物年代测定

于5个不同深度选取泥炭或植物碎屑作为测年样品，经过显微镜下剔除现代植物根系及低温烘干后，送至西安中科院地球环境科学研究所进行AMS14C年代测定，对所获年龄数据采用 Calib Rev 6.0.1 程序[25]进行2σ校正[26].

2.3 粒度测定

样品粒度分析在Rise-2028型干湿两用激光粒度分析仪上完成，据野外采样时对岩性进行的初步判断，钻孔沉积物颗粒较细，因此本次实验主要采取湿法进行测量.粒径测量范围为0.02～2 000 μm.

样品在烘箱内以低于40℃温度烘干至恒重，每个样品取0.5g左右进行预处理[27].具体实验步骤如下：

1) 将称取好的样品放入100 ml烧杯中，加入20 ml浓度为10%的H2O2，加热至充分反应，以去除样品中的有机质；

2) 在样品中加入10 ml浓度10%的HCl，加热至充分反应，以去除样品中的碳酸盐；

3) 用蒸馏水对样品进行清洗，直至其pH呈中性；

4) 样品上机测试前，加入0.05 mol/L六偏磷酸钠10 ml，并使用超声波震荡5 min，使颗粒得以充分分散.

本研究采用的粒径组分划分方案是根据Udden-Wentworth标准并结合前人研究成果所得出[28]：粘土(<4 μm)、细粉砂(4～16 μm)、中粉砂(16～32 μm)、粗粉砂(32～63 μm)、砂(>63 μm).粒度参数根据Folk和Ward提出的公式计算得出[29]，包括中值粒径(Md) 、平均粒径(Mz)、峰度(Kg)、偏度(Sk)等.中值粒径和平均粒径指示了沉积物粒径频率分布的中心趋向，大体反映了沉积物的平均动能状况.峰度表示相对于正态分布曲线的宽窄尖锐程度，可指示沉积环境.偏度表示沉积物频率曲线的不对称性，反映沉积过程中的能量变异，与物源密切相关[30].

不同的沉积物类型，由于搬运方式、搬运距离和物源的差别，会产生多成因组分，直观表现在粒度频率分布曲线及粒度概率累积曲线的差异上[31]，二者能够准确、定量地显示沉积物粒度组成及各个特征组分的分选性，包含较为丰富的沉积环境信息[32].

粒度C-M图是表示沉积物的最粗粒径与中值的关系图，可用以说明沉积物的粗粒部分的粒度结构特点与搬运方式的关系，进而判别沉积环境.

3 研究结果与分析

3.1 年代结果

钻孔年代序列如表1所示，结果显示钻孔上部0～42 cm，沉积速率较小，为0.026 5～0.029 2 mm·a-1，下部42～93 cm，沉积速率较大，为0.063 3～0.207 7 mm·a-1.由于钻孔0～6 cm含有大量植物根系，故未选取测年样品.各测年结果间的数据采用线性插值法内插和外推获得(图2).

表1 QZMS钻孔AMS14C年代Tab.1 The result of AMS14C dating of QZMS core

图2 QZMS钻孔年代-沉积速率图Fig.2 The age-deposition rate of QZMS core

3.2 粒度组成及粒度参数分布特征

粒度分析结果表明，七姊妹山泥炭藓湿地的沉积物粒度组成总体上以粘土和粉砂为主，粒径在0～110 μm之间，其中，粘土组分占2.26% ～ 23.09%，平均为13.39%，细粉砂组分占15.78% ～ 64.3%，平均为48.27%，中粉砂组分占14.12 ～ 57.84%，平均为31.05%，粗粉砂组分占0.95% ～ 25.93%，平均为7.18%，砂土组分含量最低，最高仅占0.61%(图3).钻孔沉积物由下到上，粒度由细变粗.

图3 泥炭藓湿地沉积物粒度组分与粒度参数分布特征Fig.3 Grain-size composition and parameters distribution characteristics of sediments in sphagnum wetland

随深度的变化各粒度组分及参数特征存在明显的差异，根据其变化特征可分为4段(图3).

阶段I，66～93 cm.粒度最细，各粒度组分相对稳定，略有波动，以细粉砂为主.其中，粘土组分占12.6% ～ 21.11%，细粉砂组分占55.59% ～ 64.3%，中粉砂组分占15.33 ～ 26.79%，粗粉砂组分占1.41% ～ 4.96%，砂组分含量最低，最高仅占0.06%.中值粒径变化区间为7.752～10.891 μm，平均粒径为9.717～13.324 μm；峰度维持在0.9左右，波动小；偏度变化于0.025～0.118之间，多数集中在0.08左右，在钻孔深度70～80 cm处波动较大.

阶段II，42～66 cm.平均粒径和中值粒径与上阶段接近，各粒度组分较为稳定，波动小，以细粉砂为主.其中，粘土组分占15.43% ～ 23.09%，细粉砂组分占58.38% ～ 62.41%，中粉砂组分占14.12 ～ 22.27%，粗粉砂组分占0.95% ～ 3.88%，砂组分含量最低，最高仅占0.04%.中值粒径变化区间为7.589～9.569 μm，平均粒径为9.333～12.058 μm；峰度维持在0.9左右，波动很小，近正态分布；偏度集中于0.08左右，在45 cm上下有明显增大的趋势.

阶段III，26～42 cm.粘土组分减少，粉砂增加，以细粉砂和中粉砂为主.其中，粘土组分占4.18% ～ 20.61%，细粉砂组分占35.16% ～ 57.14%，中粉砂组分占20.46 ～ 47.31%，粗粉砂组分占1.79% ～ 13.09%，砂组分含量最低，最高仅占0.26%.中值粒径为9.481～18.484 μm，平均粒径为10.92～20.031 μm；峰度变化于0.9～1.5之间，随剖面深度的增加逐渐减小，表现为中等尖锐到尖锐；偏度集中分布在0.2～0.4之间，均为正偏，变化趋势同峰度基本同步.

阶段IV，6～26 cm.粒度逐渐变粗，各粒度组分波动较上一阶段频繁，但幅度较小，以中粉砂为主.其中，粘土组分占2.26% ～ 7.98%，细粉砂组分占15.78% ～ 49.99%，中粉砂组分占35.6 ～ 57.84%，粗粉砂组分占6.36% ～ 25.93%，砂组分占0.07～0.61%.中值粒径为14.194～24.442 μm，平均粒径为15.739～25.272 μm；峰度变化于1～1.9之间，集中分布在1～1.5之间，表现为尖锐，波动较大；偏度集中分布在0.1～0.3之间，均为正偏，波动相对较大.

3.3 粒度频率分布曲线及概率累积曲线特征

QZMS钻孔不同层位的沉积物粒度分布曲线存在明显的差异，图4所示的12条粒度频率分布曲线为各个阶段的典型代表.阶段I曲线，均呈近对称分布，但重合率较低，个别曲线呈现“马鞍”状，表明此时的沉积环境不太稳定，物源较复杂；阶段II曲线以单峰近似正态分布为主，峰值集中于10 μm左右，曲线平坦，阶段内的曲线变化小，重合率高，表明此时沉积环境较为稳定；阶段III曲线均为单峰，偏度由近于对称转为正偏，峰度较上一阶段有所增加，峰值出现在10～20 μm之间，阶段内的曲线变化较小；阶段IV曲线均为单峰正偏，峰型尖锐，峰值出现在20～30 μm之间，此阶段平均水动力达到最大，曲线细端有“拖长尾”现象，表明早先沉积环境分选很好，后期搬运介质存在微弱的改造[33].

QZMS钻孔的粒度概率累积曲线也随深度的变化有较为明显的改变，主要包括3种类型：一段式、二段式和三段式(图5).阶段I和阶段II内的曲线均为一段式，且曲线较陡，表明沉积物颗粒较细，均为悬浮组分，阶段I与阶段II相比，阶段II内的曲线斜率变化更小，表明此阶段粒度变化小，沉积环境更为稳定；阶段III内的曲线均为二段式，各段斜率差异增大，表明粒度增大，且随深度的变化有一定波动，分选较差；阶段IV内的曲线均为典型的三段式，各段斜率差异达到最大，表明分选差，粒度在该阶段达到最粗.

图4 典型粒度频率分布曲线Fig.4 Typical grain-size frequency distribution curves注：各阶段典型曲线分别取自以下样品：阶段IV.11～13 cm，15～17 cm，17～19 cm；阶段III.29～31 cm，31～33 cm，35～37 cm；阶段II.51～53 cm，55～57 cm，59～61 cm；阶段I.73～75 cm，81～83 cm，85～87 cm

图5 典型粒度概率累积曲线Fig.5 Typical grain-size probability cumulative curves注：各阶段典型曲线分别取自以下样品：阶段IV.11～13 cm，15～17 cm，17～19 cm；阶段III.29～31 cm，31～33 cm，35～37 cm；阶段II.51～53 cm，55～57 cm，59～61 cm；阶段I.73～75 cm，81～83 cm，85～87 cm

3.4 粒度C-M图特征

粒度C-M图表示沉积物的最粗粒径与中值的关系，其中C值为累积曲线上的1%处的粒径，相当于样品中最粗颗粒的粒径；M值为中值粒径，即含量为50%的粒径.图6为QZMS钻孔沉积物粒度组成C-M图解，C值分布在31.052～58.675 μm之间，平均为42.391 μm，M值分布在7.589～24.442 μm之间，平均为13.015 μm.由图可知，所有样品均集中于悬浮沉积区，但搬运方式分为均匀悬浮和递变悬浮[29].钻孔下部(42～93 cm)属于均匀悬浮，M值递减，C值变化甚微，这段数据分布大致平行于M轴；钻孔上部(6～42 cm)属于递变悬浮，C值与M值呈正相关，这段数据分布大致与C=M线平行.

4 讨论

七姊妹山泥炭藓湿地位于酉水源头，该区域山地与峡谷、宽谷盆地相间，海拔较高，全新世气候转暖，受东亚季风的影响，降水较多，气候湿润，有利于湿地的形成.结合QZMS钻孔的岩性特征，钻孔深度42～93 cm，土壤颜色较浅，多为粉砂质粘土，粒度测定结果显示该阶段沉积物粒度较细，峰度值接近0.9、偏度值接近0.1，且两者波动幅度较小；上部6～42 cm之间，沉积物呈棕黑色的泥炭沉积，且该阶段沉积物粒度较前一阶段大，峰度尖锐、偏度偏正，且两者波动幅度增大，频率降低.年代测试结果表明42 cm处校正年龄为10 153～10 258 cal. a BP，综合岩性和粒度变化特征可以推断七姊妹山泥炭藓湿地的形成年代在10.2 cal. ka BP前后，即晚更新世向全新世过渡阶段开始形成.

石笋氧同位素，是反映温度、降水量、季风强弱等环境因素的理想指标[34-36].所以为了更全面地分析QZMS钻孔粒度特征的环境意义，将七姊妹山泥炭藓湿地沉积物的粒度曲线与神农架三宝洞、清江和尚洞的石笋氧同位素记录[37-39]及中国西南部地区全新世降雨量[38]曲线进行综合比较如图7所示.

图6 QZMS钻孔粒度组成C-M图Fig.6 C-M plots of QZMS core

图7 QZMS钻孔粒度参数曲线与三宝洞、和尚洞石笋氧同位素记录和全新世降雨量对比Fig.7 Comparison of grain-size parameters curves from QZMS core with δ18O records from Cave Shanbao stalagmite， Cave Heshang stalagmite and rainfall in the Holocene注：(a) QZMS钻孔粒度特征 (b) 三宝洞氧同位素 (c) 和尚洞氧同位素 (d) 全新世降雨量

阶段I，12.9～11.6 cal. ka BP (93～66 cm).该阶段处于晚更新世末期，中值粒径和平均粒径均在10 μm左右，为钻孔最小值，粒径和峰度在这一阶段波动频率较高，但幅度很小，偏度近于对称，波动幅度略大，但整体波动范围在0.1之间，表明此时沉积物物源相对比较单一，分选较好；概率累积曲线在本阶段呈一段式，粒度C-M图显示此时沉积物颗粒很细，样品数据分布大致与M轴平行，表明阶段内的沉积物粒度搬运方式为均匀悬浮.而本阶段研究区降水量较小[37-39]，综合本阶段的粒度参数和降水量特征，推测该时期研究区内有小型河沼发育，水动力条件维持在较弱水平.其间12.3～11.8 cal. ka BP阶段，各粒度组分和粒度参数均出现明显波动，粒径有所增大，分选变差，中值粒径、平均粒径与偏度的波动特征基本与三宝洞δ18O记录的波动特征一致[38]，表现出三次明显的波动.Liu等[40]对神农架青天洞的高分辨率石笋δ18O记录表明，在新仙女木事件(Younger Dryas)中期(12.29～11.54 cal. ka BP)，其δ18O含量呈现逐渐偏负趋势，其间叠加三次持续约200 a的次级振荡，时间大致在12.15 cal. ka BP，11.93 cal. ka BP和11.71 cal. ka BP前后，振幅均超过0.8‰，其研究中的气候波动记录也与QZMS钻孔粒度参数的波动变化呈现出较好的一致性，这可能与神农架青天洞与本研究区域同处华中鄂西亚高山地区，因此在气候变化响应上存在一定的相似性有关.因此，可以推断QZMS钻孔的粒度在此阶段的变化特征对应了新仙女木事件中期波动剧烈的气候特点.具体说来，在YD事件开始时(约12.6 cal. ka BP)，钻孔粒度逐渐由细变粗，峰度值和偏度值逐渐增大，表明物源开始发生改变，此时研究区的气候趋于冷干；YD事件持续过程中，各粒度组分和参数值存在明显的波动，表明此时的气候环境不太稳定，波动频繁；YD事件结束时(约11.5 cal. ka BP)，粒度变化相对较小，峰度和偏度的变化幅度也较小，表明此时的沉积环境趋于稳定，气候逐渐转为暖湿.

阶段II，11.6～10.2cal. ka BP (66～42 cm).该阶段处于晚更新世向全新世的过渡时期，各粒度组分特征与上一阶段相似，峰度值较为稳定，偏度在前半段较为稳定，末期明显增大，表明搬运物质后期发生过一定的改造作用；概率累积曲线在本阶段仍呈现为一段式，但相比上一阶段，变化更小，粒度C-M图中所显示的样品数据分布特点与上一阶段也较为相似，表明阶段内的沉积物粒度搬运方式仍为均匀悬浮.结合三宝洞与和尚洞的石笋氧同位素记录，显示这一阶段的气候整体上比上一阶段暖湿，沉积环境稳定，沉积物分选较好，末期降水量明显增加，水动力增强，粒径增大.全新世泥炭藓湿地形成后，沼泽湿地的淋渗作用，导致细颗粒下渗，对沉积物组分造成微弱改变，偏度逐渐由近对称变为偏正.

阶段III，10.2～7.7 cal. ka BP (42～26 cm).该阶段处于全新世初期，中值粒径和平均粒径的平均值分别为15.210 μm和16.468 μm，较前一阶段有所增大；峰度增大，偏度偏正；粒径和峰度、偏度等参数在9.2 cal. ka BP前后有一个较大波动，但粒径为一次波动，峰度和偏度均有两次波动；概率累积曲线在本阶段呈二段式，各段斜率差异有所增大，粒度C-M图显示沉积物粒度变粗，并且样品数据分布与C=M线大致平行，表明此时的搬运方式由均匀悬浮转变为递变悬浮.10.2～9.2 cal. ka BP之间，粒径逐渐增大，反映了这一时期水动力条件在逐渐增强，本阶段气候变得暖湿，降水增多[38]，因而地表径流增强；峰度和偏度变化趋势一致，先增大后减小，但总体上是增大趋势，表明沉积环境和物源均有所改变.9.2～7.7 cal. ka BP之间，粒径逐渐减小，表明水动力减弱；峰度和偏度的变化仍然是先增大后减小，总体上比前半段有所增大，很可能是由于这一阶段降水量出现明显的波动[38]，降水量的变化引起地表径流和沉积环境的变化，导致物源发生改变，沉积物粒度增大，分选变差.本阶段相对适宜的气候条件和沉积环境，促进了泥炭藓湿地的发育，而泥炭藓湿地的形成，又对水流起到缓冲作用，所以后期粒度逐渐减小.

阶段IV，7.7～2.0 cal. ka BP (26～6 cm).该阶段处于中全新世到晚全新世时期，粒径达到钻孔最大值，中值粒径和平均粒径的平均值分别为21.304 μm和22.347 μm，属于粉砂组分，整体变化较小；本阶段峰度尖锐，偏度为正偏，峰度和偏度波动最为剧烈，两者变化趋势一致，幅度大，频率低；降水量的变化[38]表现出与QZMS钻孔峰度和偏度相似的变化周期.粒度频率曲线细端的“拖长尾”现象，应与区域降水量大幅波动以及泥炭藓湿地的淋渗作用对沉积组分的改变有关.概率累积曲线在本阶段呈明显的三段式，各段斜率差异最大，表明沉积物分选最差，C-M图显示沉积物粒度较前一阶段有所增大，但样品数据分布仍然大致平行于C=M线，表明搬运方式仍为递变悬浮.综上所述，这一阶段水动力条件达到最强，平均粒径也为钻孔最大，泥炭藓湿地经过长期发育，已具备一定水文调节能力，因此沉积环境较上一阶段稳定；但由于区域降水量波动较大，水动力条件发生相应改变，导致物源输入变化复杂，沉积物分选变化大；此外，泥炭藓湿地的水深和面积的变化也是粒度变化的重要影响因素.

郭超[41]等人对中国内陆湖泊沉积所反映的全新世干湿变化研究表明，中国内陆区中不同区域全新世可能经历了不同的气候变化过程，就东亚季风边缘区而言，早全新世相对湿润，中全新世湿润程度达到最大，然后逐渐干旱，晚全新世可能为最干旱时期，主要是受到东亚季风的控制.本文所研究的七姊妹山泥炭藓湿地，其气候分期与沉积环境演化阶段存在相似性，即晚更新世末期气候趋于冷干，对应新仙女木时期；晚更新世向全新世过渡阶段，气候逐渐转暖；早全新世气候相对湿润；中全新世到晚全新世阶段，气候最为暖湿.研究区的气候变化在全新世阶段，与郭超等人的研究具有相近的变化过程，但在具体的气候分期年代划分上存在一定的差别，原因可能是二者同受东亚季风的影响，但具体的经纬度位置、地貌条件、海拔高度等方面有所差异.

整体看来，七姊妹山泥炭藓湿地位于东亚季风区，降水强度的变化直接影响区域内水文条件的演变，而沉积物的粒度特征与沉积环境演变和物源的变化密切相关.泥炭藓湿地的形成既是气候环境的产物，又对区域内水文条件起到了一定的调节作用.

5 结论

对鄂西七姊妹山泥炭藓湿地沉积物粒度特征、岩性及测年结果的综合分析，表明鄂西七姊妹山地区13 000 cal. a BP以来的沉积环境演变具有以下特征．

1) QZMS钻孔粒度组成主要以细粉砂和中粉砂为主，质量分数分别为48.27%、31.05%，频率分布曲线均为单峰分布，峰度由宽到窄，偏度从近于对称转为正偏，整体看来，钻孔粒度较细，沉积环境较为稳定.钻孔下部(93～42 cm)各粒度组分和粒度参数变化小，物源单一，呈均匀悬浮，应为小型河沼发育环境，末期泥炭藓湿地开始发育；中部(42～26 cm)峰度和偏度的波动较上一阶段明显，峰度变尖锐，偏度正偏，物源由单一变得较为复杂，分选变差，反映了气候转为暖湿环境，水量增大，泥炭藓湿地逐渐形成；上部(26～6 cm)峰度和偏度整体上波动幅度大，但变化频率较低，粒度组分较稳定，表明这个阶段虽然气候波动频繁，但泥炭藓湿地的形成，对水文环境起到了一定的调节作用，因此沉积环境较为稳定.

2) 鄂西七姊妹山泥炭藓湿地沉积环境演化可以划分为4个阶段：12.9～11.6 cal. ka BP处于晚更新世末期，除新仙女木事件(约12.3～11.8 cal. ka BP)外，本区气候波动频繁，但幅度小，水动力条件相对稳定；11.6～10.2 cal. ka BP为晚更新世向全新世的过渡阶段，沉积物粒度组分与各参数波动减小，水动力条件处于持续较弱水平；10.2～7.7 cal. ka BP为早全新世逐步升温的阶段，降水明显增加，较前一阶段水动力有所增强，适宜的气候环境促进了泥炭藓湿地的形成发育；7.7～2.0 cal. ka BP期间，沉积物粒度最大，水动力条件达到最强，较前期峰度和偏度整体上波动频率低，幅度大，表明这一阶段降水充沛，气候波动增强，但泥炭藓湿地经过长期的发育已具备一定的水文调节能力，因此沉积环境较上一阶段稳定.

七姊妹山泥炭藓湿地沉积物的粒度粗细与区域内水动力的强弱和物源的变化密切相关，借助粒度组成和参数特征，可反演该区域的沉积环境演变，揭示泥炭藓湿地发育形成的过程，为该地区泥炭藓湿地的保护和气候变化研究提供科学参考.

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Grain-sizecharacteristicsandenvironmentalsignificanceofSphagnumMireatQizimeiMountainsinWesternHubeiProvince

LI Ze1，2， LIU Tao1，2，3， LI Tingting1，2，3， WANG Zhengxiang1，2，3， LEI Yun4， PENG Zonglin5

(1.Faculty of Resources and Environmental Sciences， Hubei University， Wuhan 430062;2.Hubei Key Laboratory of Regional Development and Environmental Response， Wuhan 430062;3.Hubei Collaborative Innovation Center for Green Transformation of Bio-Resources， Wuhan 430062;4.School of Life Sciences， Central China Normal University， Wuhan 430079;5.Hubei Qizimeishan National Nature Reserve， Xuanen， Hubei 445500 )

Taking the QZMS core sediments of Sphagnum wetlands at Qizimei Mountains in Western Hubei Province as the research object， the climate change of southwest mountainous region of Hubei since 13 000 cal. a BP is discussed through the comprehensive analysis of AMS14C dating， lithologic characteristics and grain-size of the sediments. The research has shown that the grain composition of QZMS core sediments are mainly composed of fine silt and silt. The frequency distribution curves are unimodal， and from bottom to top， the kurtosis is from wide to narrow with the skewness from nearly symmetric to positive-skewed， which reflected the evolution of handing dynamics and sedimentary environment. The synthetical analysis results indicate that the evolution of sedimentary environment in the study area can be divided into four stages: 1) 12.9～11.6 cal. ka BP， the climate had a high frequency of wave but low amplitude， and the hydrodynamic condition was relatively weak. 2) 11.6～10.2 cal. ka BP， the transition stage of late Pleistocene to Holocene， the hydrodynamic condition stayed weak and the environment was stable. 3) 10.2～7.7 cal. ka BP， compared with the previous stage， the temperature was gradually increased， and the hydrodynamic condition became stronger， the climate was becoming warm and wet. 4) 7.7～2.0 cal. ka BP， the climate was warm and wet as well as relatively stable. The hydrodynamic condition became the strongest with low fluctuation frequency while high amplitude of the kurtosis and skewness. The result means that the grain-size of Sphagnum wetlands at Qizimei Mountains was closely related to the hydrodynamic condition and the change of the source. By virtue of the grain-size composition and parameters distribution characteristics， the evolution of sedimentary environment is able to be rebuilt， revealing the developmental process of the Sphagnum wetlands and providing scientific reference for study on the protection of wetlands and climate change in this region．

western Hubei Province; sphagnum wetlands; grain-size; sedimentary environment; paleo-environment significance

P512.2

A

2017-01-12.

国家自然科学基金项目(41471041)；湖北省自然科学基金项目(2015CFB704)；区域开发与环境响应湖北省重点实验室开放基金项目(2015(C)004).

*通讯联系人. E-mail: wangzx66@hubu.edu.cn.

10.19603/j.cnki.1000-1190.2017.05.020

1000-1190(2017)05-0680-10