六盘山西麓矿养泥炭地形成机理

六盘山西麓矿养泥炭地形成机理摘要:本文根据六盘山西麓泥炭地调查成果，探讨六盘山西麓泥炭地形成机理。根据泥炭地所处区域的微地形、泥炭沉积序列等构建泥炭沉积地质模型，分析泥炭地水文地质条件在演化过程中不同阶段、不同区域发挥的作用，以及泥炭地沉积特点形成的主要原因。关键词：泥炭地;沉积模型;形成机理;水文条件六盘山地处黄土高原西部，系祁连山地槽与华北地台的过渡带。境内群山绵亘，地形东高西低，十山九沟,7条河西流，形成谷地,丘陵插嵌于众水之间。最高海拔美高山2942m,大部分区域在1900~2500m之间。地貌类型分为黄土丘陵沟壑区（占55.70%）、阴湿土石山区（占33.26%）、河谷川道区（占11.04%）$气候属中温带季风区半湿润向半干旱过渡性气候，春低温少雨，夏短暂多雹，秋阴涝霜旱,冬严寒绵长。据隆德气象站2011-2020年气象统计资料，累年各月平均气温-7.6°C~17.3°C，为全区最低气温，1月份最低，极值为-27.3C；7月份最高，极值为32.4C。年平均日照时数2303.5J，无霜期125a,最少94a。年均降水量552mm,2014年及2020年降水量均超过700mm，多集中在夏秋两季，尤以7、8两个月为降水集中季节。灾害性天气主要有大风、干旱、冰雹、霜冻等。河谷川道农牧区属湿润干旱过渡地带，气候温暖干燥，黄土丘陵农林区半干燥温热。调查结果显示六盘山泥炭地现存20个区块，总面积58hm2。健康泥炭地有4处，其全部地段泥炭形成层较为完整，泥炭持续积累、湿地植被繁茂健康地水文情势稳定，湿地功能效益价值大；亚健康泥炭地9处，泥炭地湿地植被组成略有改变；湿地水文情势基本稳定；泥炭地仅有边缘地段泥炭形成层缺失，存在限制泥炭地发育扩展的不利因素。轻度退化泥炭地5处，此类泥炭地大面积泥炭形成层缺失，大面积湿地植被转变为中生、旱生；湿地水文情势劣化，泥炭地趋于退化。严重退化泥炭地2处，因强烈的地貌作用，沟谷下切，已完全失去湿地功能!泥炭地的形成常受到构造运动、地貌、气候等诸多因素的制约。大型雨养泥炭沼泽，主要集中在平坦的盆地或盆地边缘，受大地抬升或沉降影响较大。六盘山泥炭地主要分布在山间洼地或山前坡地，受构造沉降作用的影响较小，主要受区域小地形的特点和水文条件的制约。调查结果表明，六盘山西麓泥炭地坡度在1。~11。之间，在坡度大于5。的区域需要较为苛刻的地形及水文条件配合才可提供利于泥炭沼泽发育的条件!1泥炭地沉积基底的形成泥炭地的沉积模型可概化为下层基底、隔水层、泥炭层和泥炭形成层回。微地形是形成山区泥炭地的首要因素，不同基底地形发育要成泥炭地，其发育条件及泥炭地沉积序列都存在很大差异。根据六盘山西麓16处泥炭地地形及沉积序列可知，六盘山泥炭地沉积基底地形主要可分为两种：一是坡度小于11。的山前平缓坡地，二是较为平坦的山间洼地网，见图1。隔水层的形成是泥炭地发育的关键，是泥炭地能否长期稳定沉积的决定性因素。在第三系中粗砂为基底的山前坡地上，出露地下水会沿着坡面迅速流走，或再次沿着砂岩孔隙裂隙下渗。若要形成泥炭生成层，最终演化为泥炭地，需有稳定的隔水层，以保证滋养泥炭地的水源不会快速排泄。以民联泥炭地为例（见图2）,坡面径流带来的或洪水携带的砾石等洪积物，会在坡脚A处大量堆积,形成对坡面径流的阻隔作用。坡面径流流速降低，会在冲洪积物前方的B区域不断沉积粒径较小的细砂及黏土颗粒等碎屑。A区域的堆积物不断增加，部分木本、草本植被也开始在A区域生长，堆积物进一步填充、压实，使渗透性逐渐降低。在A区域堆积物形成对坡面径流的拦蓄作用后，B区域的地表水流速进一步降低，黏土颗粒等大量沉淀逐渐形成了上薄下厚的楔形黏土隔水层回。稳定的隔水层形成后，保证了地表水的长期稳定存在。沼生植被、湿生植被在B区域下端开始发育，最终自下而上覆盖B区域，形成最初的泥炭生成层可。通过长期稳定的发育，最终发育成了山前坡地泥炭地。以民联泥炭地为例（见图3）$图1六盘山西麓泥炭地坡度示意图图2 民联泥炭地剖面模型图1六盘山西麓泥炭地坡度示意图图2 民联泥炭地剖面模型图3 民联泥炭地沉积序列 陈靳陈靳南—伏羲村—黄鼠钻（青裸湾）靳家沟—莲花沟—林沟民联裴家后沟清凉2 清凉3 清凉1 山河—台子沟■田堡—姚套山前洪积扇上的泥炭地发育与上述坡地泥炭地类似，但由于受多次冲洪积物侵蚀，泥炭生成层一再被破坏，多次重建，泥炭层较薄，整体发育较差目。山间洼地形成泥炭地的过程相较坡地形成过程则较为简单。受到四周山坡降水及地下水出露汇水的补给，在洼地汇水排泄受阻的情况下，水源拦蓄作用自然形成季节性小型湖泊。出露地下水溶蚀三系地层携带的大量铝土矿物在湖泊底部缓慢沉积，随着铝土矿物沉积厚度不断增加，稳定的隔水层逐渐形成（如槽子梁）$较慢的入渗排泄，保证了山间洼地在枯水期仍有供植被生长的水源。在水深适当的区域植被率先发育，逐渐扩展形成泥炭生成层H。2水文条件改变对泥炭地沉积的影响在泥炭地沉积基底（隔水层）形成后，植被的发育状况主要取决于水文条件。水文条件的改变主要分为补给量的变化、排泄量的变化及排泄通道的改变这三种情况!2.1补给量变化的影响稳定的沉积环境，其水文条件仅受到丰水年、枯水年水源补给的影响。丰水年水量补给充足，山前坡地的沼生植物及水生植物发育旺盛。加之较多的水源补给带来了大量的营养物质，植物生长较快，生产了更多的有机物。较大的水量补给也使秋冬季节植物残体浸没在水中的比例增大，枯水期地下水水位维持在较高水平，冬季冻土层更接近于地面，减少了氧化分解反应的发生，泥炭层沉积速率较快口。丰水年山间洼地的水量补给充足，使得更大面积的周边区域被淹没，新的泥炭生成层形成，实现了泥炭地的扩展。被淹没的深水区抑制了湿生植物、沼生植物的发育,减少了有机质的生产，减缓了泥炭的沉积区。枯水年水量补给变小，坡地泥炭地水生、沼生植被生长减缓。旱生植物的加速生长消耗了更多的营养物质，且植被生长累积的大量有机质随着植被的死亡，长期暴露在空气中发生氧化分解反应，泥炭沉积速率减缓或停滞。连续枯水年的出现会导致泥炭地失去原有的水文条件，泥炭生成层长期暴露于潜水面以上，造成生成层消亡，沉积停滞。如水位进一步下降，沉积层直接与空气接触，则沉积层会被逐渐氧化分解掉。在连续枯水年的沉积间断期，由于周边环境干燥，地表沙尘在风力搬运作用下沉积到泥炭地中，形成沉积序列中的黏土层、砂层等网。山间洼地在枯水年因水量补给减少，会出现水位下降，边缘生成层发育减缓或停滞等情况，使原本较深的中心位置因水位下降，形成了有利于深层次发育的水文条件（水深小于0.5m），泥炭生成层向洼地中心位置发展，外围逐步萎缩甚至消亡。2.2排泄量及排泄通道改变的影响当沉积环境改变时，主要是排泄量及排泄通道的变化。坡地泥炭地拦蓄水源的冲洪积物可能会因为长时间的渗透水将细颗粒物带走，造成渗透性变大，出现管涌现象甚至溃坝，排泄作用增强。导致泥炭地水源大量排泄，生成层水源供给减少甚至枯竭，使得泥炭沉积减缓或停滞。排泄量的短时间增大会导致流速增加，造成泥炭地沉积结构破坏，若径流进一步增大，极有可能会造成对泥炭地的下切作用。如山河、沉积泥炭地，较大的径流在泥炭地中形成冲沟，甚至伤及隔水层，破坏整个泥炭地的沉积结构。泥炭地大范围会因沉积结构的破坏而停止发育，仅在局部进行沉积环境的重建。山间洼地泥炭地随着时间的推移，低洼处的沉积物逐渐累积，使洼地中部的底部抬升。原本中间深、边缘浅的地形会逐渐趋于平坦,水文条件趋于一致。在洼地区域内所有地方均形成了有利于泥炭生成层发育的条件，泥炭会在全域沉积，形成稳定的泥炭层。在底部逐渐抬升至一定高度后，大量的积水最终会以地势较低或拦蓄作用较小的一侧作为排泄出口，水文条件再一次改变，沉积模式继而发生变化，形成新的泥炭沉积序列回。3陆源物质对泥炭地的侵犯六盘山西麓泥炭地，多分布在主山脉附近，暴雨极易形成沟谷洪水,对泥炭地造成侵犯。如莲花沟泥炭地及伏羲崖泥炭地，由于多次受洪水侵犯，沉积了大量的由洪水携带的中粗砂及角砾石