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論湖相疊層石紋層生長(zhǎng)節(jié)律記錄的天文周期信號(hào)
疊層石是藍(lán)藻類微生物藻席通過(guò)生命活動(dòng)粘結(jié)、捕集沉積礦物顆粒而形成的一種生物沉積構(gòu)造[1]。根據(jù)20 世紀(jì)60－70 年代對(duì)現(xiàn)代巴哈馬臺(tái)地碳酸鹽沉積環(huán)境的觀察資料，當(dāng)時(shí)將海相疊層石的深色和淺色紋層組成的明暗交替的紋層結(jié)構(gòu)解釋為藍(lán)綠藻席生長(zhǎng)的晝夜節(jié)律，認(rèn)為每個(gè)節(jié)律代表一個(gè)太陽(yáng)日，即一個(gè)深淺紋層組成一對(duì)，對(duì)應(yīng)一個(gè)日際生長(zhǎng)層。有學(xué)者根據(jù)疊層石紋層中藍(lán)綠藻席的生長(zhǎng)和繁殖對(duì)應(yīng)潮汐周期這一認(rèn)識(shí)，曾提出疊層石紋層厚度的周期變化與潮汐韻律紋層類似，記錄了地質(zhì)時(shí)期的月節(jié)律和年節(jié)律，可以用來(lái)計(jì)算地球和月球之間的軌道參數(shù)[2～3]。陸地湖泊水位漲落與月球周日運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的潮汐現(xiàn)象并不明顯，那么陸地湖泊環(huán)境產(chǎn)出的疊層石生長(zhǎng)周期受什么因素控制？這是一個(gè)極有價(jià)值的科學(xué)問(wèn)題[4]。
本文對(duì)采自青藏高原新生代地層中的疊層石樣品，采用數(shù)字圖像分析方法進(jìn)行了紋層厚度的測(cè)量,試圖通過(guò)湖相疊層石紋層生長(zhǎng)節(jié)律中周期信號(hào)的分析，探討影響湖泊環(huán)境疊層石生長(zhǎng)韻律的天文控制因素。
1 采樣位置和樣品制備
樣品采自距青藏公路線約30km 處的通天河剖面，地理坐標(biāo)分別為N33°55′45″,E92°37′13″。這一地區(qū)是青藏高原北部目前發(fā)現(xiàn)的漸新統(tǒng)雅西措組地層剖面出露最好的地段, 地層序列連續(xù)，產(chǎn)狀清楚。野外剖面上雅西措群巖性主要為黃褐色砂巖、灰色泥巖與紫紅色砂巖、粉砂巖韻律互層, 間夾灰色碳酸鹽巖和灰白色石膏層，地層厚度1741m。底部與下伏始新世風(fēng)火山群之間以細(xì)礫巖出現(xiàn)作為分界的標(biāo)志，頂部灰色泥灰?guī)r段劃歸中新世五道梁組[5～6]。在通天河剖面中，雅西措組中下部二個(gè)層位見(jiàn)有湖相疊層石，單層厚度15－25cm，紋層形態(tài)以微波狀和柱狀為主。我們?cè)谄拭?2 層采集了4 塊疊層石樣品，編號(hào)Yp，室內(nèi)進(jìn)行切面觀測(cè)。
室內(nèi)樣品的制備過(guò)程中，首先沿疊層石微層生長(zhǎng)方向標(biāo)定切面方向，沿生長(zhǎng)線方向每2cm 間隔平行切割成一系列薄板狀標(biāo)本，兩面打磨成拋光斷面，共計(jì)制成4 個(gè)光面用于觀察和測(cè)量。在與磨光面平行的同一方向切割樣品，制成透光薄片，供顯微鏡下研究紋層的礦物組成和結(jié)構(gòu)類型。
2 疊層石紋層形態(tài)和類型
垂直于疊層石生長(zhǎng)方向的縱切面觀察，明暗相間的生長(zhǎng)韻律紋層清晰可見(jiàn)，而且紋層常呈波狀和柱狀產(chǎn)出。波狀紋層生長(zhǎng)帶寬度介于10－30mm 之間，側(cè)向延伸表現(xiàn)為平坦水平狀或緩波狀起伏的帶狀形態(tài)，波長(zhǎng)25－35mm 左右，最大起伏高度12mm。柱狀紋層生長(zhǎng)帶強(qiáng)烈上凸呈現(xiàn)穹窿狀或錐狀，寬度介于5－16mm 之間，一般為8－12mm；柱體高度變化于6.5－45mm 之間。柱體縱切面直徑變化不大，柱體頂部一般呈圓弧形或穹窿狀，單個(gè)紋層形態(tài)顯示向上凸起，側(cè)向合并。進(jìn)一步觀察疊層石波狀和柱狀生長(zhǎng)紋層帶的空間關(guān)系，可以發(fā)現(xiàn)柱狀和波狀生長(zhǎng)紋層帶在縱向上呈旋回性交替出現(xiàn)。一般波狀紋層帶出現(xiàn)在一個(gè)疊層石生長(zhǎng)層系的下部，而柱狀生長(zhǎng)紋層帶叢生在波狀紋層帶之上，形成一個(gè)生長(zhǎng)層系。在同一個(gè)生長(zhǎng)層系內(nèi)部，柱狀紋層帶一般出現(xiàn)在波狀紋層帶的凸起之上，可能反映它們生長(zhǎng)在相似的水體環(huán)境。但在二個(gè)生長(zhǎng)層系之間，可以觀察到風(fēng)暴成因的沖刷界面或暴露溶蝕面，指示紋層系生長(zhǎng)節(jié)律的終止和間斷。
在光學(xué)顯微鏡下觀察，可鑒別出明亮的碎屑紋層（富屑紋層）和深色的生物紋層（富藻紋層）。當(dāng)紋層上凸成疊錐形時(shí)，明暗帶清晰；當(dāng)紋層呈微波狀伸延時(shí)，有時(shí)幾個(gè)亮帶或暗帶逐步合并加寬，亮帶和暗帶之間的界限模糊不清。進(jìn)一步放大觀察，發(fā)現(xiàn)富藻的暗色有機(jī)質(zhì)紋層致密，一般由暗褐色藻斑塊、藻絲體有機(jī)質(zhì)殘跡和泥微晶方解石構(gòu)成，含有星散狀分布的石英粉砂顆粒，含量變化于5－20％之間。富碎屑的明亮紋層疏松多孔，主要由粒徑大小0.025－0.005mm 石英粉砂和泥晶粉屑組成，砂粒呈棱角狀，含量20－50％，�；煊心A的渾圓形、橢球狀泥晶結(jié)構(gòu)的粉屑顆粒。有時(shí)也可見(jiàn)到單一的僅由泥晶粉屑或石英粉砂組成的富屑紋層。富屑紋層粒間填隙物的微細(xì)�；|(zhì)部分，無(wú)論顏色和成分都與富藻有機(jī)質(zhì)紋層類似，但局部也出現(xiàn)微亮晶粒狀方解石晶體，環(huán)繞砂粒呈薄膜狀產(chǎn)出。有機(jī)質(zhì)紋層、石英粉砂紋層、泥晶粉屑紋層組合成為明暗相間的層偶，層偶內(nèi)的紋層之間一般呈現(xiàn)漸變過(guò)渡關(guān)系。
3 疊層石紋層生長(zhǎng)周期分析
研究疊層石的紋層生長(zhǎng)周期的方法，目前普遍采用在顯微鏡下或反光鏡下，通過(guò)目測(cè)直接對(duì)紋層進(jìn)行計(jì)數(shù)和統(tǒng)計(jì)分析[2,3,7]。這種方法對(duì)長(zhǎng)序列連續(xù)的紋層韻律進(jìn)行測(cè)量時(shí)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而在紋層界線模糊的區(qū)域進(jìn)行測(cè)量時(shí)又存在明顯的誤差。本文引進(jìn)在洞穴石筍、樹(shù)木年輪、湖泊季節(jié)紋泥中廣泛采用數(shù)字圖像分析方法[8～10]，以樣品數(shù)字圖像的灰度值作為計(jì)量紋層個(gè)數(shù)和厚度變化的指標(biāo)，通過(guò)測(cè)量樣品切面上沉積紋層色度變化，求取紋層個(gè)數(shù)和厚度，利用紋層厚度數(shù)據(jù)序列的頻譜分析方法，識(shí)別疊層石多級(jí)生長(zhǎng)周期的信息。
3.1 灰度數(shù)據(jù)采集
將樣品拋光面和厚度標(biāo)尺同時(shí)放置在常用掃描儀玻璃面板上進(jìn)行圖像掃描，圖像掃描時(shí)參數(shù)儀器設(shè)定為自動(dòng)對(duì)比度和8－bit 灰度模式，掃描儀分辨率采用600dpi。圖像灰度數(shù)據(jù)采集選用UTHSCSA ImageTool 圖像處理軟件，導(dǎo)入掃描圖像后進(jìn)行反相處理，提高圖像分辨。采用線性剖面工具沿路徑采集灰度數(shù)據(jù)，測(cè)線路徑一般選擇在紋層清晰、生長(zhǎng)帶明顯的剖面線上，采用折線法連續(xù)測(cè)量，測(cè)線寬度和步長(zhǎng)設(shè)定為1pixel 點(diǎn)。測(cè)量結(jié)果以灰度值表示，它反映單位像元的反射光強(qiáng)度，其值介于0（黑色）～256（白色）之間，亮度越大，灰度級(jí)越高。ImageTool 軟件輸出的原始測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)位置以像素表示，根據(jù)樣品掃描時(shí)同步放置的刻度標(biāo)尺，也可以將以像素單位標(biāo)定的測(cè)線路徑轉(zhuǎn)換為mm 刻度的深度單位，最終得到深度-灰度數(shù)據(jù)序列。
3.2 紋層厚度計(jì)算
疊層石生長(zhǎng)節(jié)律的最小結(jié)構(gòu)單元是淺色富屑紋層和暗色富藻紋層組成的共軛對(duì)偶紋層，它在每一個(gè)生長(zhǎng)節(jié)律中的顯示的數(shù)目或厚度變化，是研究疊層石生長(zhǎng)周期的基礎(chǔ)。樣品數(shù)字圖像的灰度變化曲線具有等間距采樣，而且數(shù)據(jù)序列連續(xù)、縱向分辨率高的特點(diǎn)，根據(jù)我們提出的計(jì)算方法和步驟，通過(guò)對(duì)灰度數(shù)據(jù)處理，可以快速而精確的求取紋層個(gè)數(shù)和紋層厚度。
圖2 示例表示利用圖像灰度測(cè)量數(shù)據(jù)分步計(jì)算樣品紋層數(shù)目和厚度的過(guò)程，具體方法和步驟說(shuō)明如下：
1、為了消除樣品表面因?yàn)轭伾町愒斐傻幕叶葴y(cè)量數(shù)據(jù)偏移，首先采用最小二乘法對(duì)原始灰度曲線進(jìn)行擬合，取其與原數(shù)據(jù)序列之差作為新數(shù)據(jù)序列；2、采用移動(dòng)平均法過(guò)濾背景噪音，突出紋層韻律的周期波動(dòng)。移動(dòng)平均點(diǎn)的取值視單個(gè)紋層厚度而定，實(shí)際計(jì)算過(guò)程中采用3 點(diǎn)移動(dòng)平均值消除高頻噪音。
3、對(duì)經(jīng)過(guò)前處理的灰度數(shù)據(jù)序列，進(jìn)行一階差分法計(jì)算，提取明暗紋層對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)位置，求取對(duì)偶紋層的個(gè)數(shù)和厚度。
觀察和對(duì)比圖2 中原始灰度數(shù)據(jù)和處理后的曲線，可以發(fā)現(xiàn)樣品灰度變化清晰的反映了紋層節(jié)律的變化，灰度值高對(duì)應(yīng)紋層淺色帶，低值峰則指示暗色紋層；經(jīng)過(guò)最小二乘法擬合和移動(dòng)平均處理，消除了灰度值的長(zhǎng)趨勢(shì)漂移和高頻噪音，而通過(guò)一階差分處理的新數(shù)據(jù)序列反映了明暗紋層的分布及其坐標(biāo)位置。計(jì)算結(jié)果顯示，在圖2 實(shí)驗(yàn)測(cè)線長(zhǎng)度為6cm 的路徑上，可識(shí)別的紋層層偶計(jì)有75 個(gè)，紋層厚度變化于2－16 像素單位（pix），換算為mm單位為0.17－1.36mm。
據(jù)此方法，選取紋層韻律清晰的4 件樣品進(jìn)行了灰度測(cè)量和紋層厚度計(jì)算，結(jié)果如表1所示。從表1 可見(jiàn)，研究樣品疊層石紋層明暗紋層對(duì)厚度變化于0.17－1.62mm 之間，平均厚度為0.53－0.56mm，4 條測(cè)線的紋層個(gè)數(shù)為164－186，可以滿足頻譜分析對(duì)數(shù)據(jù)點(diǎn)長(zhǎng)度的要求3.3 紋層厚度頻譜分析頻譜分析技術(shù)是研究周期性現(xiàn)象中最為常用的一種統(tǒng)計(jì)分析方法，其基本原理是通過(guò)對(duì)復(fù)合波系進(jìn)行數(shù)據(jù)變換，將其分解成若干振幅和相位不同的簡(jiǎn)諧波，進(jìn)而根據(jù)子波的主頻率求取周期值[11～12]。目前廣泛采用的頻譜分析方法包括功率譜分析法和最大熵譜分析法[13～14]。本文采用頻譜分析程序POWGRAF2 對(duì)四條測(cè)線的紋層厚度數(shù)據(jù)序列分別進(jìn)行了紅噪音和白噪音背景下的離散傅立葉轉(zhuǎn)換（DFT）和快速傅立葉轉(zhuǎn)換（FFT）的計(jì)算，通過(guò)對(duì)比，證實(shí)二者結(jié)果相似。茲以圖3 所示紅噪音背景下離散傅立葉轉(zhuǎn)換計(jì)算的結(jié)果，說(shuō)明紋層厚度的特征周期分布。
圖3 中橫坐標(biāo)為頻率, 縱坐標(biāo)為功率譜，一般功率值愈高, 表明這一周期在數(shù)據(jù)序列中出現(xiàn)的信號(hào)越強(qiáng)。功率譜曲線中高點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)值就是數(shù)據(jù)點(diǎn)的主頻率點(diǎn)或主頻分布區(qū)間，頻率值取倒數(shù)就可以獲得相應(yīng)的周期或旋回?cái)?shù)，其單位為紋層層偶數(shù)目。圖中同時(shí)標(biāo)出紅噪聲90％、95％和99％置信度曲線。從圖2 中可見(jiàn)，在2A1 測(cè)線和3A2 測(cè)線的頻譜圖中，通過(guò)紅噪音置信度99％檢驗(yàn)的最大周期值，即最低頻率的譜峰，分別出現(xiàn)在頻率點(diǎn)0.0085到0.0089 附近，其對(duì)應(yīng)的紋層對(duì)個(gè)數(shù)為11.19-11.64,即每間隔11 到12 個(gè)紋層，紋層層偶厚度出現(xiàn)一個(gè)變化周期。3B1 和3B2 測(cè)線的低頻周期相對(duì)要小，最大周期介于8.90－10.91 之間。另外，在中頻波段還可以檢出4－7 紋層對(duì)組成的顯著周期，而高頻段旋回周期不明顯，出現(xiàn)一系列彌散的波峰，偶爾可觀察到2－3 個(gè)紋層組成的優(yōu)勢(shì)峰。
4 討論
沉積節(jié)律記錄了地質(zhì)歷史中的天文周期。這些天文周期包括陰歷頻段、陽(yáng)歷頻段和米蘭柯維奇頻段。但是，要判定疊層石生長(zhǎng)節(jié)律與天文周期的關(guān)系，關(guān)鍵取決于我們對(duì)疊層石紋層生長(zhǎng)時(shí)間長(zhǎng)度的認(rèn)識(shí)。目前對(duì)疊層石韻律紋層是代表日生長(zhǎng)節(jié)律還是年際紋層卻有不同的解釋,而且現(xiàn)在通常采用的放射性同位素測(cè)年方法，還達(dá)不到直接分辨疊層石韻律紋層生長(zhǎng)周期的精度。但是，如果我們能夠根據(jù)現(xiàn)代環(huán)境觀測(cè)資料和沉積韻律類比，認(rèn)識(shí)疊層石紋層的形成機(jī)理與自然周期過(guò)程的關(guān)系，揭示湖泊環(huán)境中最有可能最有可能造成紋層沉積旋回的環(huán)境因素，仍然可以說(shuō)明其時(shí)間含義。
根據(jù)早期對(duì)巴哈馬安德魯斯島現(xiàn)代碳酸鹽沉積物的觀察，Monty[15～16]最早提出疊層石明暗交替的紋層指示藍(lán)綠藻生長(zhǎng)的晝夜節(jié)律。他認(rèn)為白天陽(yáng)光充足, 藻類的光合作用強(qiáng), 并且向光生長(zhǎng), 所以藻絲體向上生長(zhǎng)；夜晚光線弱，藻類則處于休眠狀態(tài)，停止生長(zhǎng)，這時(shí)潮汐攜帶的泥砂開(kāi)始沉降，這樣就形成疊層石中的富藻紋層和富屑紋層，每一對(duì)紋層的生長(zhǎng)周期正好是一個(gè)晝夜。曹瑞驥[17]根據(jù)古代疊層石中殘留的微生物排列方式的觀察，發(fā)現(xiàn)疊層石中原始藻絲體有直立和水平狀生長(zhǎng)方式的變化。他的解釋是，亮層形成于白天，藻絲體分布稀疏，垂直向上生長(zhǎng)；暗層形成于夜晚，藻絲通常水平匍匐狀生長(zhǎng)，相互重疊或纏繞在一起，疊層石中亮帶和暗帶的周期性交替反映了藻絲體生長(zhǎng)模式的晝夜更替。由于疊層石一般生長(zhǎng)在濱海環(huán)境, 其生長(zhǎng)和繁殖受潮汐漲落及其所攜帶泥沙量的影響，因此疊層石紋層厚度的周期性變化可以反映古代的潮汐周期。根據(jù)這個(gè)認(rèn)識(shí)，Vanyo 等[17]和Cao[18]曾用天、月、季來(lái)解釋疊層石中的紋層、紋層組和紋層帶的周期，并提出可由此來(lái)推斷過(guò)去地球－月球－太陽(yáng)位置的變化，計(jì)算古地月距離和古日長(zhǎng)度。如朱士興等[2]根據(jù)華北薊縣系霧迷山組疊層石月節(jié)律中的晝夜節(jié)律數(shù)和年節(jié)律中的月節(jié)律數(shù)，指出13 億年前月球繞地球旋轉(zhuǎn)一周至少需要42 天，地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)一周至少需要有546 天。屈原皋等[3]對(duì)周口店地區(qū)鐵嶺組疊層石紋層厚度變化周期進(jìn)行了研究，認(rèn)為10 億年前疊層石紋層對(duì)的厚度變化反映了月節(jié)律和年節(jié)律，提出那時(shí)每個(gè)月有40 天，一年至少有516 天。
但是，據(jù)Pannella[19]和Jones[20]對(duì)海相疊層石紋層厚度節(jié)律的研究，發(fā)現(xiàn)在疊層石中很少能觀察到現(xiàn)代和古代潮汐沉積中見(jiàn)到的14 個(gè)紋層對(duì)和28 個(gè)紋層對(duì)組成的雙周潮和月潮周期，而這二個(gè)生長(zhǎng)周期是海洋生物介殼最明顯的生長(zhǎng)節(jié)律[21]。通過(guò)14C 測(cè)年也發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代疊層石生長(zhǎng)速率每年僅有0.16－0.35mm，這也不支持將疊層石紋層解釋為日生長(zhǎng)的觀點(diǎn)[22～23]。
而且應(yīng)用藻席周日向光性生長(zhǎng)的理論也很難解釋洞穴黑暗帶淡水疊層石和深水大洋錳質(zhì)疊層石的韻律紋理的形成機(jī)理。Davies[24]對(duì)澳大利亞西部鯊魚(yú)灣潮間帶疊層石的觀察證實(shí)，只有冬季潮汐和冬季風(fēng)帶來(lái)泥和沙才能在藻席表面形成富屑紋層，要到下一年夏季藻席重新開(kāi)始生長(zhǎng)繁盛時(shí)才能形成富藻紋層，因此疊層石的明暗紋層記錄的是冬半年和夏半年的季節(jié)性周期。Park[25]認(rèn)為，藻席中藍(lán)綠藻可能是逐日生長(zhǎng)的，也可能存在季節(jié)性生長(zhǎng)周期，但富屑紋層形成的明顯受季節(jié)控制。這是因?yàn)檎Ｇ闆r下日潮漲落搬運(yùn)的泥沙量很少，因此很難形成富屑紋層，只有在一年中的季節(jié)性高潮期或者是風(fēng)暴潮期間形成的碎屑紋層才能保存下來(lái)，所以疊層石的紋層是年際紋層。
陸地湖泊水體與濱海環(huán)境不同，它很少受潮汐影響，日月引潮力驅(qū)動(dòng)的湖平面升降變化十分微弱，因此很難采用潮汐周期來(lái)解釋疊層石紋層的生長(zhǎng)模式。據(jù)Anderson 等[26]對(duì)現(xiàn)代湖泊的觀測(cè)，現(xiàn)代底棲和浮游藍(lán)綠藻群落一般生活在溫暖淺水環(huán)境。夏季水溫上升，日照與光合作用增強(qiáng)，藻類生長(zhǎng)繁茂，生物生產(chǎn)力大為增加，藻類分解的有機(jī)質(zhì)以及藻類生物化學(xué)作用誘發(fā)的碳酸鹽礦物沉淀形成富有機(jī)質(zhì)的微晶碳酸鹽紋層；單個(gè)有機(jī)紋層的厚度與季節(jié)性水體溫度高低以及降水量影響的陸源注入營(yíng)養(yǎng)成分多少有關(guān)。而冬季水溫下降，藻類生長(zhǎng)受到抑制或進(jìn)入休眠期，陸源石英碎屑和泥晶粉屑含量相對(duì)增加，出現(xiàn)富屑紋層。藍(lán)綠藻生長(zhǎng)期短，它的繁殖受季節(jié)控制，而富屑紋層是正常的湖泊沉積，其紋層厚度主要受水動(dòng)力強(qiáng)度變化的影響，因此疊層石紋層層偶可能指示季節(jié)韻律或年際紋層，氣候因素驅(qū)動(dòng)的湖水化學(xué)性質(zhì)的周期性波動(dòng)可能是控制湖相疊層石生長(zhǎng)節(jié)律的關(guān)鍵因素。伊海生等[27]對(duì)湖湘疊層石的單個(gè)暗色紋層和淺色紋層進(jìn)行了碳氧同位素分析，證實(shí)紋層同位素成分反映季節(jié)性氣候變化信號(hào)，提出陸地湖泊環(huán)境中疊層石的對(duì)偶紋層為年紋層成因�，F(xiàn)代和古代湖泊沉積記錄中由于季節(jié)演替而形成的年紋層的廣泛出現(xiàn)為此提供了佐證。例如，Chafeta 等[28]和Kano 等[29]對(duì)陸地環(huán)境鈣化和泉華中疊層石的研究，也發(fā)現(xiàn)這些具有與湖相疊層石相似紋層結(jié)構(gòu)的碳酸鹽沉積，反映的是春夏季和秋冬季節(jié)水體化學(xué)性質(zhì)和沉淀速率的變化。
如果疊層石一個(gè)共軛對(duì)偶紋層沉積的時(shí)間周期為一年，則湖湘疊層石生長(zhǎng)節(jié)律對(duì)應(yīng)的天文周期可以得到最合理的解釋。頻譜分析圖中檢出的紋層層偶個(gè)數(shù)為9-12 的特征頻譜峰，換算為以年為單位的周期，則對(duì)應(yīng)太陽(yáng)黑子活動(dòng)的11 年周期（Schwabe sunspot cycle）。目前，在現(xiàn)代氣候參數(shù)測(cè)量記錄中，如氣溫、氣壓、降雨量以及冰芯、樹(shù)輪都發(fā)現(xiàn)這個(gè)周期的存在[30]。另外，在古代巖石記錄如石炭紀(jì)、二疊紀(jì)、侏羅紀(jì)乃至前寒武紀(jì)冰川湖紋泥沉積韻律中也普遍出現(xiàn)[31～32]。中頻波段出現(xiàn)的4－7 年周期的頻譜峰比較分散，顯著性不明顯。
這個(gè)周期在非洲肯尼亞的Magadi 湖和美國(guó)綠河組紋層狀沉積中也有報(bào)道[33～34]，一般解釋為它與厄爾尼諾－南方濤動(dòng)（ENSO）事件有關(guān)。2－3 年的高頻譜峰可能反映降水量變化的準(zhǔn)兩年振蕩周期（(QBO)。
太陽(yáng)活動(dòng)是全球氣候與環(huán)境變化的主要驅(qū)動(dòng)因素，太陽(yáng)黑子數(shù)是反映太陽(yáng)輻照量變化的重要指標(biāo)。Schwabe 在1843 年就發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)黑子的出現(xiàn)具有平均約11 年最為顯著的周期，嗣后還發(fā)現(xiàn)有與之存在倍頻關(guān)系的22 年雙重黑子旋回。現(xiàn)代氣象和水文觀測(cè)資料已經(jīng)證實(shí)，年際降水量和河流徑流量都與太陽(yáng)活動(dòng)周期之間存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，太陽(yáng)黑子活動(dòng)的峰值年和谷值年與氣候異�，F(xiàn)象如厄爾尼諾和拉尼娜事件的振蕩周期之間也可能有一定的聯(lián)系[30]。
Fischer 等 [35]和Ripepe 等[33] 在研究美國(guó)懷俄明州著名的始新統(tǒng)綠河組沉積時(shí)發(fā)現(xiàn)，湖相油頁(yè)巖的年際紋層厚度變化記錄有6 年周期的ENSO 旋回和11 年周期的太陽(yáng)黑子周期。黃瑾等[7]在現(xiàn)代太平洋深海錳質(zhì)疊層石紋層韻律中也發(fā)現(xiàn)紋層組的平均生長(zhǎng)周期為10.7 年，接近太陽(yáng)黑子活動(dòng)的11 年周期。這些證據(jù)進(jìn)一步說(shuō)明，天文因素驅(qū)動(dòng)的氣候因素和水文狀態(tài)變化，是影響湖泊環(huán)境中藍(lán)綠藻微生物生長(zhǎng)和繁盛主要因素，而湖相疊層石的生長(zhǎng)節(jié)律，可以作為記錄我們研究地質(zhì)歷史時(shí)期天文周期信號(hào)的地質(zhì)載體。
5 結(jié)論
1) 采自青藏高原北部雅西措組的湖相疊層石具有明顯的富藻生物紋層和富屑碎屑紋層交替的特征，紋層生長(zhǎng)帶呈波狀和柱狀產(chǎn)出。湖相疊層石與海相疊層石紋層結(jié)構(gòu)序列相似，也具有多級(jí)生長(zhǎng)節(jié)律。
2) 采用數(shù)字圖像的灰度測(cè)量技術(shù)，可以利用巖石樣品磨光面的灰度值作為紋層計(jì)數(shù)和紋層厚度變化的指標(biāo)，快速有效地求取高分辨率毫米級(jí)紋層厚度數(shù)據(jù)序列，進(jìn)而對(duì)沉積韻律的周期信號(hào)進(jìn)行分析。
3) 根據(jù)湖湘疊層石樣品光面實(shí)測(cè)的紋層厚度進(jìn)行的頻譜分析結(jié)果，表明疊層石紋層的生長(zhǎng)節(jié)律與太陽(yáng)黑子活動(dòng)的11 年天文周期具有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，太陽(yáng)輻照量的周期變化驅(qū)動(dòng)湖泊流域的氣候要素和水文狀態(tài)波動(dòng)，可能是控制湖相疊層石生長(zhǎng)模式的主導(dǎo)因素。
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