乌鲁木齐河源1号冰川的不溶微粒演化

因粗颗粒和细颗粒的传输机制和沉积后演化均有所不同，我们依据不溶微粒粒径（d）的大小，将其划分为粗颗粒（d＞10 μm）和细颗粒（d＜1 μm）。图6.1为不溶微粒在雪-粒雪层中的浓度及平均粒径的分布。由图可见，粒径大于10 μm的粗颗粒浓度峰值可以很好地反映雪层中的污化层分布。总微粒浓度在雪坑底部的污化层中出现峰值，在最上部的污化层中没有明显反映。粒径小于1 μm的细颗粒，其浓度值占微粒总浓度的80%以上，在雪层污化层处并没有明显的聚集，甚至还存在污化层处细微粒减少的现象，说明细微粒在雪层中的迁移是相对活跃而敏感的，容易发生淋溶作用而发生雪层剖面的浓度再分配。此外，加权平均粒径、粗颗粒数量和体积数量百分比都是间接反映粗颗粒的指标，因此，均可较好地指代污化层。粗颗粒体积百分比反映了粗颗粒在总微粒中所占的体积分数，它是粗颗粒平均粒径和数量的表征。其分布与前述参数差异很大，但是仍然在污化层处有突出的显示。基于粗颗粒对污化层的很好对应，我们利用54组剖面及粗颗粒浓度资料，通过跟踪典型的浓度峰值，得出2003年9月到2004年9月整年度的污化层演化过程（图6.2）。

图6.1　微粒各项浓度参数在雪层中的垂直分布

浓度峰值P1表征距冰面最近的污化层。2003年8月30日P1距离粒雪冰面58 cm，在少量融水及雪层压力作用下缓慢下移（即距离粒雪冰面的距离缩短），历经约一年的时间在2004年8月31日前后被粒雪冰所包裹。由图可知，由于P1所处深度较大，位于较为粗硬的粗粒雪层，融水作用强度小，故而下移速度缓慢。P2作为自粒雪冰面起第二个污化层的表征，在2003年夏末变得尤为显著（基于2002年9月至2003年8月的资料。因2002年消融强烈，代表较为极端的环境，不在讨论范围之内）。冬、春、秋季P2主要受密实化作用、升华及风吹雪的影响（Ginot，2001；Stichler，2001；Schulz et al，2004），下移缓慢。进入夏季，随着温度和降水的增加，P2增强，表现在下移速度加大。除了P2外，自2003年夏末至2004年春季，冰川表面由于降水，风吹雪以及表面融水的作用产生一些较小的微粒浓度峰值。这些峰值在融水及压力作用下以相对较快的速度下移，并与P2合并（图6.2）。

图6.2　粗微粒在雪层中的演化示意图(www.xing528.com)

注：P1、P2和P3代表3个典型的浓度峰值。

此外，在2004年春季，频繁的沙尘事件使得雪层表面形成了一层弱污化层，即图6.2中的，该污化层一方面作为一个良好的载体接受来自其上部的不溶微粒，一方面又像一个保护层，有效阻止不溶微粒穿越。7月底到8月底（图中阴影部分所示）是峰值下移最为剧烈的时期，P1、P2、均有大幅度的下移。与此同时，雪坑上部粒雪完全消融，雪层厚度从200 cm锐减至126 cm，大量不溶微粒在富集并最终形成强污化层（用峰值P3表示）。图6.3展示了更多峰值在雪层中的演化。

图6.3　粗微粒在雪-粒雪层中的演化过程

综上所述，大气粉尘一旦降落至冰川表面，在气温等条件满足的情况下，就会在融水参与的后沉积作用下向下迁移，并在特殊层位聚集形成小的峰值。由于融水对微粒的携带、雪层的融化消失以及不同的雪层下移速度使得部分峰值发生合并和重叠，并逐渐下移，在夏末呈现明显的带状分布，我们称这层含有丰富微粒信息的层位为污化层。污化层在雪-粒雪层压力以及融水的作用下继续以较慢的速度向下迁移，并不断接受来自其上部的微粒，直到春季其上部因频繁的沙尘事件形成新的、较具规模的峰值。第三年夏末，被粒雪冰包裹，与此同时，一个新的污化层开始在雪层上部出现，并变得明显起来。总的来讲，每年雪层上部都会有一个新污化层形成，雪层底部有一个污化层消失。这些微粒浓度峰值的演化可以通过跟踪污化层处的竹板位置变化得到验证。