Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Chương trình niên đại của băng lũ và theo dõi nguồn gốc trầm tích trong lưu vực Thina thượng, Nam Phi: vai trò của sự kết nối cảnh quan đã biến đổi
Tóm tắt
Áp lực trầm tích có thể gia tăng do sự kết nối cảnh quan đã được biến đổi trong các lưu vực trên toàn thế giới. Lưu vực Thina thượng, một nguồn nước quan trọng với lượng mưa cao ở phía bắc Eastern Cape, Nam Phi, được sử dụng để khám phá cách mà nông nghiệp tự cấp tiếp tục trên đất cộng đồng (gặm đạp quá mức và giẫm đạp) đã khởi phát các đặc điểm xói mòn lớn và tăng tải trọng trầm tích. Các nguồn nước đầu nguồn lưu vực Thina được lót bằng đá mẹ igneous và lưu vực dưới được lót bằng đá trầm tích, điều này làm cho nó trở thành lý tưởng cho việc theo dõi trầm tích bằng cách sử dụng các dấu hiệu từ tính khoáng vật. Các mẫu lõi vùng ngập lụt đã được xác định tuổi bằng các kỹ thuật 210Pb và 137Cs, và trầm tích lõi đã được theo dõi đến các nguồn từ sườn đồi bằng các phương pháp định lượng (mô hình phân tách) và bán định lượng. Tốc độ tích lũy trầm tích dao động từ 0,2 đến 3,3 g cm−2 năm−1 (trên 92 năm tuổi) cho các băng lũ phía trên và từ 0,6 đến 11 g cm−2 năm−1 (46–60 năm tuổi) cho các băng lũ dưới. Phát hiện cho thấy phương pháp bán định lượng dựa trên độ nhạy từ tính tần số thấp (Xlf) có thể được sử dụng để theo dõi và phân chia trầm tích hiệu quả trong một lưu vực với các loại đá tương phản mạnh. Kết quả theo dõi cho thấy trong thế kỷ qua, nguồn trầm tích chủ yếu cho các băng lũ đã là các nguồn đá trầm tích địa phương, trong khi các nguồn đá igneous ở thượng lưu đóng góp ít hơn. Đề xuất rằng trầm tích có nguồn gốc từ đá igneous chiếm ưu thế ở thượng lưu được lưu trữ tạm thời cho đến khi các sự kiện lớn hơn vận chuyển nó đến lưu vực dưới. Trầm tích được lưu trữ trong các băng lũ chủ yếu từ các nguồn đá trầm tích liền kề mặc dù diện tích lớn hơn của hình thức igneous trong lưu vực. Điều này cho thấy sự dễ bị tổn thương của hình thức trầm tích trước sự thay đổi và áp lực của việc sử dụng đất.
Từ khóa
#trầm tích #lưu vực Thina #theo dõi nguồn gốc #cảnh quan #nông nghiệp tự cấpTài liệu tham khảo
Appleby PG (2001) Chronostratigraphic techniques in recent sediments. In: Last WM, Smol JP (eds) Tracking environmental change using lake sediments. Kluwer, Dordrecht, pp 171–203
Appleby PG (2008) Three decades of dating recent sediments by fallout radionuclides: a review. The Holocene 18:83–93
Bajracharya RM, Lal R, Kimble JM (1998) Use of radioactive fallout Cesium-137 to estimate soil erosion on three farms in west central Ohio. Soil Sci 163:133–142
Beckedahl H, Dardis G (1988) The role of artificial drainage in the development of soil pipes and gullies: some examples from Transkei, Southern Africa. In: Dardis G, Moon BP (eds) Geomorphological studies in Southern Africa. AA Balkema, Rotterdam, pp 229–245
Beckedahl H, Bowyer-Bower T, Dardis G, Hanvey P (1988) Geomorphic effects of soil erosion. In: Moon BP, Dardis G (eds) The geomorphology of Southern Africa. Southern Book, Johannesburg, pp 249–276
Brierley G, Fryirs K, Jain V (2006) Landscape connectivity: the geographic basis of geomorphic applications. Area 38:165–174
Carter J, Owens PN, Walling DE, Leeks GJL (2003) Fingerprinting suspended sediment sources in a large urban river system. Sci Total Environ 314–316:513–534
Collins AL, Walling DE (2007) Sources of fine sediment recovered from the channel bed of lowland groundwater-fed catchments in the UK. Geomorphol 88:120–138
Collins AL, Walling DE, Leeks GJL (1997a) Use of the geochemical record preserved in floodplain deposits to reconstruct recent changes in river basin sediment sources. Geomorphol 19:151–167
Collins AL, Walling DE, Leeks GJL (1997b) Source type ascription for fluvial suspended sediment based on a quantitative composite fingerprinting technique. Catena 29:1–27
Collins AL, Walling DE, Stroud RW, Robson M, Peet LM (2010) Assessing damaged road verges as a suspended sediment source in the Hampshire Avon catchment, southern United Kingdom. Hydrol Process 24:1106–1122
D’Haen K, Verstraeten G, Degryse P (2012) Fingerprinting historical fluvial sediment fluxes. Prog Phys Geog 36:154–186
Dardis G, Beckedahl H (1988) Drainage evolution in an ephemeral soil pipe-gully system, Transkei, Southern Africa. In: Dardis G, Moon BP (eds) Geomorphological studies in Southern Africa. AA Balkema, Rotterdam, pp 247–265
De Decker R (1981) Geology of the Kokstad area (sheet 3028). Geological survey, Government printer, Pretoria
Dearing J (1999) Magnetic susceptibility. In: Walden J, Oldfield F, Smith J (eds) Environmental magnetism: a practical guide. Quaternary Research Association, London, pp 35–62
Du P, Walling DE (2012) Using 210Pb measurements to estimate sedimentation rates on river floodplains. J Environ Radioactiv 103:59–75
Erskine WD, Livingstone E (1999) In-channel benches: the role of floods in their formation and destruction on bedrock confined rivers. In: Miller AJ, Gupta A (eds) Varieties of fluvial form. Wiley, New York, pp 445–475
Fey M, Hughes J, Lambrechts J, Dohse T (2010) The soil groups: distribution, properties, classification, genesis and use. In: Fey M (ed) Soils of South Africa. Cambridge University Press, Singapore, pp 17–148
Foster IDL (2006) Lakes and reservoirs in the sediment delivery system: reconstructing sediment yields. In: Owens PN, Collins A (eds) Soil erosion and sediment redistribution in river catchments: measurement, modelling and management. CAB International, Wallingford, pp 128–142
Foster IDL, Lees JA, Owens PN, Walling DE (1998) Mineral magnetic characterization of sediment sources from an analysis of lake and floodplain sediments in the catchments of the Old Mill reservoir and Slapton Ley, South Devon, UK. Earth Surf Process Landforms 23:685–703
Foster IDL, Boardman J, Keay-Bright J, Meadows M (2005) Land degradation and sediment dynamics in the South African Karoo. In: Horowitz JA, Walling DE (eds) Sediment budgets 2, IAHS Publ 292, IAHS, Wallingford, pp. 207–213.
Foster IDL, Boardman J, Keay-Bright J (2007) Sediment tracing and environmental history for two small catchments, Karoo Uplands, South Africa. Geomorphol 90:126–143
Foster IDL, Oldfield F, Flower RJ, Keatings K (2008) Mineral magnetic signatures in a long core from Lake Qarun, Middle Egypt. J Paleolimnol 40:835–849
Foster IDL, Collins AL, Naden PS, Sear DA, Jones JI, Zhang Y (2011) The potential for paleolimnology to determine historic sediment delivery to rivers. J Paleolimnol 45:287–306
Hancock G, Pietsch T (2008) Tracing and dating techniques employed at CSIRO land and water. CSIRO Science Report 64/08, CSIRO, Canberra
Lees JA (1994) Modelling the magnetic properties of natural and environmental materials. Unpublished PhD thesis, Coventry University, UK
Lees JA (1997) Mineral magnetic properties of mixtures of environmental and synthetic materials: linear additivity and interaction effects. Geophys J Int 131:335–346
Maher BA (1986) Characterisation of soils by mineral magnetic measurements. Phys Earth Planet Intern 42:76–92
Manjoro M (2012) Soil erosion and sediment source dynamics of a catchment in the eastern Cape Province, South Africa: an approach using remote sensing and sediment source fingerprinting techniques. Unpublished PhD thesis, Nelson Mandela Metropolitan University, Port Elizabeth, South Africa
Mucina L, Hoare DB, Lotter MC, Du Preez PJ, Rutherford MC, Scott-Shaw CR, Bredenkamp GJ, Powrie LW, Scott L, Camp GT, Cilliers SS, Bezuidenhout H, Mostert TH, Siebert SJ, Winter PJD, Burrows JE, Dobson L, Ward RA, Stalmans M, Oliver EGH, Siebert F, Schmidt E, Kobisi K, Kose L (2006) Grassland biome. In: Mucina L, Rutherford MC (eds) The vegetation of South Africa, Lesotho and Swaziland. South African National Biodiversity Institute, Pretoria, pp 349–431
Mzobe P (2014) Sediment linkages in a small catchment in the Mount Fletcher southern Drakensberg region, Eastern Cape, South Africa. Unpublished MSc thesis, Rhodes University, South Africa
Nel W (2008) Observations on daily rainfall events in the KwaZulu-Natal Drakensberg. Water SA 34:271–274
Nel W, Reynhardt D, Sumner P (2010) Effect of altitude on erosive characteristics of concurrent rainfall events in the northern KwaZulu-Natal Drakensberg. Water SA 36:509–512
Oldfield F (1999) The rock magnetic identification of magnetic mineral and magnetic grain size assemblages. In: Walden J, Oldfield F, Smith J (eds) Environmental magnetism: a practical guide. Quaternary Research Association, London, pp 98–112
Parsons AJ, Foster IDL (2011) What can we learn about soil erosion from the use of 137Cs? Earth-Sci Rev 108:101–113
Partridge TC, Dollar E, Moolman J, Dollar L (2010) The geomorphic provinces of South Africa, Lesotho and Swaziland: a physiographic subdivision for earth and environmental scientists. T Roy Soc S Afr 65:1–47
Rowntree K, Foster I (2012) A reconstruction of historical changes in sediment sources, sediment transfer and sediment yield in a small, semi-arid Karoo catchment, semi-arid South Africa. Z Geomorphol 56:87–100
Rowntree KM, Mzobe P, van der Waal B (2012) Sediment source tracing in the Thina catchment, Eastern Cape, South Africa. In: Collins AL, Golosov V, Horowitz AJ, Lu, X, Stone M, Walling D, Zhang X (eds) Erosion and sediment yields in the changing environment, IAHS Publ 356, IAHS, Wallingford, pp. 404–411
Saint-Laurent D, Lavoie L, Drouin A, St-Laurent J, Ghaleb B (2010) Floodplain sedimentation rates, soil properties and recent flood history in southern Québec. Global Planet Change 70:76–91
Saxena DP, Joos P, Grieken RV, Subramanian V (2002) Sedimentation rate of the floodplain sediments of the Yamuna river basin (tributary of the river Ganges, India) by using 210Pb and 137Cs techniques. J Radioanal Nucl Ch 251:399–408
Smith HG, Blake WH (2014) Sediment fingerprinting in agricultural catchments: a critical re-examination of source discrimination and data corrections. Geomorphol 204:177–191
van der Waal B (2014) Sediment connectivity in the upper Thina catchment, Eastern Cape, South Africa. Unpublished PhD thesis, Rhodes University, South Africa
Walden J (1999) Remanence measurements. In: Walden J, Oldfield F, Smith J (eds) Environmental magnetism: a practical guide. Quaternary Research Association, London, pp 63–88
Wallbrink PJ, Murray AS, Olley JM, Olive LJ (1998) Determining sources and transit times of suspended sediment in the Murrumbidgee River, New South Wales, Australia, using fallout 137Cs and 210Pb. Water Resour Res 34:879–887
Walling DE (1999) Linking land use, erosion and sediment yields in river basins. In: Garnier J, Mouchel J-M (eds) Man and river systems. Springer, Dordrecht, pp 223–240
Walling DE (2004) Using environmental radionuclides to trace sediment mobilization and delivery in river basins as an aid to catchment management. Proceedings of the Ninth International Symposium on River Sedimentation October 18–21, Yichang, China, pp 121–135
Walling DE (2005) Tracing suspended sediment sources in catchments and river systems. Sci Total Environ 344:159–184
Walling DE (2013) The evolution of sediment source fingerprinting investigations in fluvial systems. J Soils Sediments 13:1658–1675
Walling D, Woodward J (1995) Tracing sources of suspended sediment in river basins: a case study of the River Culm, Devon, UK. Mar Freshwater Res 46:327–336
Walling DE, Peart MR, Oldfield F, Thompson R (1979) Suspended sediment sources identified by magnetic measurements. Nature 281:110–113
Yu L, Oldfield F (1989) A multivariate mixing model for identifying sediment source from magnetic measurements. Quaternary Res 32:168–181