毛烏素沙漠東南緣全新世剖面光釋光年代及古氣候意義.docx

1、Vol.31,No.】January,2011第四紀(jì)研究QUATERNARYSCIENCESd<»i：l0.3969/j.issn.【001-7410.2011.01.16文章編號(hào)1001-7410(2011)01-120-10毛烏素沙漠東南緣全新世剖面光釋光年代及古氣候意義*馬冀岳樂(lè)平楊利榮孫露徐永（西北大學(xué)大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家誼點(diǎn)實(shí)搶室.西安710069；中國(guó)科學(xué)院地球環(huán)境研究所黃上與第四紀(jì)地質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)殿室，西安710075）摘要在毛烏素沙漠東南緣鏘界地區(qū)發(fā)現(xiàn)的具有3層深棕色至黑色古上壤的全新世剖面，記錄了至少3次大型沙地固定與活化的交替演化。在錦界剖面厚約5m的全新世地房中采

2、集了10個(gè)光釋光樣品.利用石英光釋光測(cè)年單片再生法（SAR）,建立了錦界剖面全新fttO7.50.2ka）年代格架。結(jié)合粒度、磁化率氣候變化代用指標(biāo)和光釋光年齡序列，得到毛烏素沙漠全新世時(shí)期沙漠演化和氣候變化記錄：7.5ka之前.地表植被稀疏，為氣候干早時(shí)期；7.53.9ka時(shí)段毛烏索經(jīng)歷了一個(gè)濕潤(rùn)成壤期，地表植被發(fā)育屏層黑色古土壤；約3.92.9k&為沙丘活躍期；2.91.7ka時(shí)段為較弱成壤期.發(fā)言深棕色古七壤；1.7ka以來(lái)，氣候波動(dòng)頻繁，氣候環(huán)境整體較之前干早，1.00.5ka經(jīng)歷短暫溫暖期.200年左右氣候再次趨丁干早，但近l.Oka氣候記錄可能受到了人類(lèi)活動(dòng)干擾°

3、隨著冬夏季風(fēng)的相互對(duì)峙、占主導(dǎo)時(shí)期不同，毛烏素沙漠響應(yīng)氣候的變化也隨之?dāng)U張收縮變遷。同時(shí)，錦界剖面記錄的毛烏素沙漠氣候變化與全球變化的干早、寒冷事件以及溫暖事件可以對(duì)應(yīng)。主題詞單片再生劑雖法全新世質(zhì)候記錄錦界剖面毛烏素中圖分類(lèi)號(hào)P534.632,P941.73文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A全新世時(shí)期的氣候波動(dòng)與末次間冰期相比一直被認(rèn)為是很平緩的。隨著一些重要的氣候變化事件在全新世時(shí)期的發(fā)現(xiàn)C，'41,以及對(duì)現(xiàn)代氣候預(yù)測(cè)工作的開(kāi)展，全新世時(shí)期的氣候研究成為人類(lèi)對(duì)過(guò)去環(huán)境認(rèn)識(shí)和未來(lái)環(huán)境預(yù)測(cè)的切入點(diǎn)。中國(guó)第四紀(jì)氣候環(huán)境的特點(diǎn)之一是氣候頻繁的冷暖交替變化S'：,尤其是沙漠-黃土邊緣這種生態(tài)脆弱的環(huán)境區(qū)更

4、是氣候敏感帶。在毛烏索沙漠東南緣保存了一套風(fēng)成砂-砂古土壤沉積序列，記錄的沙丘活化和固定的多次轉(zhuǎn)變。前人研究了沙漠邊界在空間上的擴(kuò)展和退縮是對(duì)氣候F濕變化的響應(yīng)，認(rèn)為就是第四紀(jì)時(shí)期毛烏素沙漠對(duì)氣候振蕩響應(yīng)的結(jié)果。芾光榮等4、高尚玉等3”）、孫繼敏等3W、李保生等。山幻等已經(jīng)用這種沉積序列重建起早第四紀(jì)氣候變化序列”川:，但是沙漠環(huán)境的研究一直困于沒(méi)有更準(zhǔn)確的年齡用來(lái)進(jìn)行橫向?qū)Ρ?；而?沙漠地區(qū)流動(dòng)性較大，沙丘的翻滾在不同程度上影響著沙漠沉積剖面的連續(xù)性?；谏鲜鰞牲c(diǎn)，沙漠地區(qū)全新世的研究向著找尋更完整記錄全新世氣候波動(dòng)的地質(zhì)剖面，以及建立更小尺度分辨率的的年代序列方向發(fā)展。本文在毛烏素沙漠東南

5、緣錦界地區(qū)發(fā)現(xiàn)的具有3層黑色或深棕色古土壤的全新世剖面，記錄了至少3次大型沙地固定與活化的交替演化,在厚約5m的剖而地層中采集具有界限信息的光釋光樣品10個(gè),結(jié)介氣候記錄證據(jù)有可能獲得全新世以來(lái)沙漠-黃上交界帶氣候環(huán)境變化信息。本文采用的光釋光測(cè)年技術(shù)，能夠彌補(bǔ),4c年范圍和采樣的局限性”刃。釋光測(cè)年中最常用的礦物是石英和長(zhǎng)石，這是在沙漠風(fēng)積物中十分常見(jiàn)的礦物。原理上來(lái)說(shuō)，釋光測(cè)年范圍為埋藏的長(zhǎng)石或者石英顆粒最后一次曝光或者被加熱算起，所風(fēng)成堆積物在埋藏前經(jīng)歷了足夠長(zhǎng)的曝光時(shí)間，樣品中原有的光釋光信號(hào)被完全曬退回零，因此沙漠是理想的釋光測(cè)年對(duì)象，可得到較準(zhǔn)確的埋藏年代。近年來(lái)，釋光測(cè)年已經(jīng)應(yīng)用

6、于各種沉積地層的年代確定*叫，尤其是在風(fēng)成沉積地區(qū)已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用X-28）,得到精確至千年甚至于百年年代沉積序列，從而可以掌握關(guān)于沙丘移動(dòng)速度和固定的準(zhǔn)確信息。第一作者簡(jiǎn)介：馬箕女25歲碩士研究生第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)專(zhuān)業(yè)E-mail：jeanma_l013<§>因家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（批準(zhǔn)號(hào)：40802039）資助2010-07-12收2010-09-16收修改稿e(cuò)videncefromglobalclimatechanges.Thefirstaridepisodeoccurredbefore7.5kaintheearlyHolocene,withwidespreadaeo

7、liansandmobilizationandsparsevegetation.During7.53.9ka,climateturnedtobewarmerandmorehumidwiththeoccurrenceofthickpalaeosoillayersinthelowest,atthesametimewithHoloceneOptimum.Whenitcomesto3.92.9ka,thedunereboundedtoreactivewithstrongwintermonsoon,andtheclimatebecamearidagain.Thetimingofwidespreaddun

8、ereactivationcoincidedwithwell-known4kaevent.Theclimatebecamewarmandhumidduring2.91.7ka,withlowermagneticsusceptibilitythantheupperpalaeosoillayer.Althoughthesummermonsoonisweakened,thewintermonsoonfailedtobecomepredominant.Climatefluctuatedmorefrequentlyafter1.7kawithawarmclimateepisodeduring1.0-0.

9、5kaandanaridonearound0.2ka.ItalsorevealedthatthehumansigniGcanceofHoloceneclimatevariabilitysince1kaago.Moreimportantly,theHoloceneclimatechangesandevolutionrecordsfromtheJinjiesectioncouldbecorrelatedwiththeworldwidemillennial-scaleclimateshifts,suggestingthattheactivityofEastAsiamonsoonintheHoloce

10、nemayhavedirectlybeencontrolledoraffectedbyglobalclimatesystem.Severalintervalscoincidewithmajordisruptionsofcivilization,revealingthehumansignificanceofHoloceneclimatevariabilityattimes.KeywordsJinjiesection,SAR,palaeoclimaterecord,MuUsdesert,HoloceneIRK«VIRK«Vf4出日HI2010-12-25S«Iitff

11、iIilSSH7201012月10日畿贄環(huán)論文!SSNflOOr74IOCODEND1YAEHJ用戶(hù)名:ffH：集四氣研究2010耳30*t.M在蛆辦公系桂6a上一MlQT-M|H:在IN刊.MM當(dāng)期目次下XU目次.il刊冊(cè)-作者索引高婚檜索全年目錄-按欄目瀏覽H要點(diǎn)擊傅行-金文下ft»ffr269劉強(qiáng)，李僵，ey.ttim皿2ik«B.P.a*大KX中金噂位蜜交化及兵古,又2010Vol.30(«)：10691077Ml(8)【HTM'IKB£££634KB(11)r1O78*K,王零蘭，李雙，何,陣圈，黃小:B,陳發(fā)虎20

12、10V©».30(«):1078-1037:Ml)(6)HTMl1K8)P£F794KB)(7)r1088*1陷2010Vol.306)：10M-1096fMl(5)HTML1KBPgF930K8(8)r10972*1*.MB3F.Mm.wea2010vol.3。6)：1097-X104：99(6)XTMlIKB絲562K8(7)»>»>更>>>網(wǎng)址:http：/1研究區(qū)域地質(zhì)概況毛烏素沙漠位于鄂爾多斯地區(qū)東南部（37.27°39.22°N,107.20°111.30

13、6;E；海拔高度多在1000m至1500m之間，面積達(dá)4.22xl04km2）,北至內(nèi)蒙古伊金很洛旗，南與黃土高原接壤，止于陜西省的橫山、靖邊、定邊及寧夏的鹽池，東起陜西省神木、榆林，西延內(nèi)蒙古鄂托克旗的布拉格和烏蘭鎮(zhèn)，大致呈一長(zhǎng)方形。地表為多種風(fēng)沙地貌類(lèi)型，屬于東部沙漠區(qū)，多為固定、半固定沙丘，流沙分布零星，規(guī)模也小'刃。此外，毛烏素沙漠的沙丘的分布受控于北半球中緯度西風(fēng)環(huán)流以及東亞季風(fēng)，是典型的溫帶干旱-半干旱大陸性季風(fēng)氣候帶（圖1）。當(dāng)?shù)啬昶骄鶞囟?.09.0勾，最冷為1月-8.5-10T,最熱為7月20241；沙漠的降水質(zhì)自西北部的200mm向東南部的400mm呈遞增趨勢(shì)，70

14、%的降水集中在79月，多雨年和少雨年降水代可差2-4倍。沙區(qū)盛行風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)，冬春兩季風(fēng)力強(qiáng)勁而且頻繁，年大風(fēng)日數(shù)變化在100190Ho圖I毛烏素沙漠地理位置圖圖中三角標(biāo)記為錦界削面位置.Fig.1Geographicschematicmapofnorth-CentralChina,showingthedistributionofMuUsdesert(JinjiesectionisshownasGlledtriangle)2樣品和實(shí)驗(yàn)方法根據(jù)野外調(diào)查，選取毛烏素沙漠南緣榆林附近錦界地區(qū)一條剖面。該剖面主要為末次冰期以來(lái)毛烏素沙漠南部覆沙黃土區(qū)的風(fēng)沙沉積物，具有古風(fēng)成砂-古土壤-黃土沉積序列，能

15、夠反映沙漠化的演化過(guò)程。錦界剖面位于神木縣城西北30km,地理位置38.74°N,110.15嚇，海拔1181m。此剖面深5m（上覆2.5m現(xiàn)代沙丘），有3層顏色較深（黑色或深棕色）古土壤層，其余為風(fēng)成砂層，剖面底部為古風(fēng)成砂（未見(jiàn)底）。2.1光釋光定年2.1.1釋光樣品的采集及前處理為避免樣品見(jiàn)光，首先將剖面表面受到光照的部分清理掉，約3050cm厚的表層都不可取，露出完全新鮮面。盡快選定采集點(diǎn)后（以免再次長(zhǎng)時(shí)問(wèn)曝光），用鋼管（長(zhǎng)20cm,直徑為5cm的圓柱形）插于選定點(diǎn)取樣，并迅速用不透明物體將鋼管兩頭封堵，再用黑塑料袋包筑，避免光照和水分散失，之后編號(hào)和記錄。在這個(gè)剖面上按照野

16、外分層及界限上下等重要信息點(diǎn)選取釋光樣品1。個(gè)。將樣品攜帶回釋光實(shí)臆室，在暗室里（通常選用抑制的紅光照明（590nm）,將鋼管中兩頭35cm的樣品剝出（有可能在封口的時(shí)候見(jiàn)光），這些樣品可以用做年劑ht率的測(cè)定（測(cè)砒含水ht和放射性元素含噠）。中間部分為釋光實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備，步驟如下：首先，將篩選好粒級(jí)（90125叩】）的樣品去除有機(jī)質(zhì)和碳酸鹽及碳酸質(zhì)膠結(jié)物；之后，用垂液分高和40%酸（HF）浸泡選出純凈石英，氧抵酸（HF）會(huì)和石英發(fā)生弱反應(yīng)，蝕刻掉石英顆粒表層30白m,即把受a離子輻照的部分去除，這樣在計(jì)算劑妣率時(shí)就可以不用考慮這部分的貢獻(xiàn)瑚，提純的石英可以用來(lái)制片。制片使用硅油將單層石英顆粒固著

17、在肖徑為iOmm的金屬片ho在正式測(cè)試之前用紅外光源（IR）的TL-IR檢測(cè)片子上樣品的純度二直到背景信號(hào)穩(wěn)定。本次SAR539）實(shí)驗(yàn)在南京大學(xué)地理與海洋科學(xué)學(xué)院釋光測(cè)年實(shí)驗(yàn)室的Ris0TL/OSL-DA-15全自動(dòng)釋光測(cè)試儀上完成。藍(lán)光激發(fā)光源波長(zhǎng)470士30nm,激發(fā)最大功率為50mW/cm2，試驗(yàn)中選用90%激發(fā)功率。藍(lán)光釋光信號(hào)通過(guò)光電倍增管，濾光片為兩片U-340。使用的紅外檢測(cè)長(zhǎng)石的激光波長(zhǎng)為830nm。人工g輻射源為0/%,對(duì)粒徑為90125»im的石英輻照F源劑量率為0.157Gy/s。2.1.2環(huán)境劑量率（年劑量率）年劑律率的計(jì)算考慮到3個(gè)部分組成：宇宙射線、含水h

18、t以及鈾、牡、鉀放射性物質(zhì)的貢獻(xiàn)仲）。由于前處理時(shí)HF對(duì)石英顆粒外層的蝕刻，因此外部。射線貢獻(xiàn)可忽略。外部beta和gamma劑地率用鈾、牡元素及其衰變子體對(duì)樣品劑質(zhì)率的貢獻(xiàn)是通過(guò)厚源。計(jì)數(shù)儀（TSAC）測(cè)量得到（硫化鋅片直徑是（42mm）o測(cè)定樣品的鉀含斌用X熒光光譜分析法（XRF）測(cè)定。宇宙射線率與樣品的經(jīng)緯度以及埋藏深度有關(guān)'。2.1.3預(yù)熱坪實(shí)驗(yàn)在單片再生劑量:法測(cè)量之前需要進(jìn)行幾個(gè)試驗(yàn)檢測(cè)樣片是否適用。在預(yù)熱試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)性恢復(fù)試驗(yàn)中，選取剖面中位置較高和較低的兩個(gè)樣片J-8和JO在不同的預(yù)熱溫度（180幻，200勾，220幻，240,260弋和280笆），預(yù)熱時(shí)間為10s下，評(píng)

19、估釋光信號(hào)結(jié)果，其中激發(fā)時(shí)間為40s,激發(fā)溫度為125Y,每一溫度點(diǎn)用3個(gè)樣片。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示預(yù)熱溫度為220T時(shí)基本能產(chǎn)生一致的等效劑量。因此選擇220T為接下來(lái)實(shí)驗(yàn)的預(yù)熱溫度。劑缺恢復(fù)實(shí)驗(yàn)（doserecoverytesl）用來(lái)驗(yàn)證預(yù)熱溫度（圖2）。用藍(lán)光激發(fā)100s之后，給樣片-個(gè)接近于等效劑最的已知實(shí)驗(yàn)劑S：（givendose），將這個(gè)樣片當(dāng)做“自然樣片”施以SAR方法實(shí)驗(yàn),得到測(cè)技劑危（measuredose）o2.01.51.00.51601802002202402602»0300Preheattemperature/'1601802002202402602

20、87;0300Preheattemperature/'2.01.5L00.5160180200220240260280300Preheattemperature/%圖2J-8和JQ的劑M恢復(fù)實(shí)驗(yàn)Fig.2Resultsofdoserecoverytest（J-8andJ-0）2.1.4等效劑量的確定此次確定等效劑量的方法選用甲片再生劑量法（SAR）。試羚過(guò)程為：對(duì)天然樣品預(yù)熱220r,10s；測(cè)光釋光信號(hào)（OSL）,125筆，40s,即Ln；給一實(shí)驗(yàn)劑量（testdose）,30s；加熱至180Y,同時(shí)測(cè)熱釋光信號(hào)；再測(cè)OSL,125Y,40s,即7。給不同的再生劑量重復(fù)以上步驟，分別

21、得到氏，"和4,匚。光釋光信號(hào)，赫和給（分別由自然劑量和再生劑量得到的，而4是再生劑岸為零的信號(hào)，4'是重復(fù)婦的劑量）。圖3為J4）光釋光的曬退曲線和生長(zhǎng)曲線。光釋光信號(hào)曬退曲線顯示釋光信號(hào)在2s內(nèi)就衰退到背景信號(hào)值，表明釋光信號(hào)主要為快組分（圖3a）。同-個(gè)樣品所有測(cè)試樣片的等效劑最值大致相同,變化范圍很小；另外樣品的釋光生K曲線均未達(dá)到飽和（圖3b）。根據(jù)SAR方法建立的生長(zhǎng)曲線，其擬合方式為指數(shù)方程，將自然信號(hào)通過(guò)該曲線投影到劑量軸，即可獲得測(cè)片的等效劑屆（。）。6.01200-800-400-Illi02.04.06.08010.0StimulationTime/&#

22、187;4.0-2.0-vII101020De3040Dose/Gy圖3錦界剖面最f層古土壤中樣品jq光釋光曬退曲線（a）和生長(zhǎng)曲線（b）DecaycurvesandgrowthcurveofJ4）inSectionJinjie2.2其他氣候替代指標(biāo)5m剖面的92個(gè)粒度和磁化率樣品的實(shí)驗(yàn)在西北大學(xué)大陸動(dòng)力實(shí)物室完成，分別使用英國(guó)Marvem儀器有限公司產(chǎn)的Mastersizer2000型粒度激光儀和MODEL-942型磁化率儀。3結(jié)果3.1光釋光年齡表1總結(jié)了錦界剖面10個(gè)光釋光樣品年齡和相關(guān)放射量測(cè)量結(jié)果。沙漠地區(qū)風(fēng)成沉積物，在沉積之前經(jīng)過(guò)了充分的曬褪，保證了信號(hào)“歸零”的前提。整個(gè)剖面沉積

23、年齡范圍為7.50.2ka,將測(cè)量結(jié)果投影到剖面可界定出不同沉積層的時(shí)間。自上樣品編號(hào)埋深/m宇宙射線/mGyka1K20,/%Alpha汁數(shù)率/countsks"1含水域“/%等效劑量/Gy光釋光年齡/aJ-82.50.I63±0.0ll2.724.54±0.101.740.67±0.02200±l0J-72.80.155±0.0102.783.47±0.102.471.37±0.11480±40J-63.10.!48±0.0102.843.21±0.103.003.09±

24、0.241IIO±9OJ-53.70.I35±O.0092.843.40±0.103.294.95±0.151740±80J14.30.I23±O.0082.852.66±0.102.647.69±0.352930±170J-35.00.112±0.0072.972.65±0.!02.249.56±0.503540±230J-25.30.IO7±O.0072.823.9l±0.135.8411.4010.3639101180J-16.00.097

25、±0.0062.783.94±0.134.5022.10±0.8075OO±37OJ-07.00.085±0.0062.694.74±0.144.6522.38±I.107100±400J-(-l)7.20.083±0.0052.952.17±0.091.7118.00±0.817070±420樣品編號(hào)埋深/m宇宙射線/mGyka1K20,/%Alpha汁數(shù)率/countsks"1含水域“/%等效劑量/Gy光釋光年齡/aJ-82.50.I63±0.0ll2

26、.724.54±0.101.740.67±0.02200±l0J-72.80.155±0.0102.783.47±0.102.471.37±0.11480±40J-63.10.!48±0.0102.843.21±0.103.003.09±0.241IIO±9OJ-53.70.I35±O.0092.843.40±0.103.294.95±0.151740±80J14.30.I23±O.0082.852.66±0.102.647.

27、69±0.352930±170J-35.00.112±0.0072.972.65±0.!02.249.56±0.503540±230J-25.30.IO7±O.0072.823.9l±0.135.8411.4010.3639101180J-16.00.097±0.0062.783.94±0.134.5022.10±0.8075OO±37OJ-07.00.085±0.0062.694.74±0.144.6522.38±I.107100±4

28、00J-(-l)7.20.083±0.0052.952.17±0.091.7118.00±0.817070±420表1錦界剖面石英樣品單片再生法年齡Table1SABageestimatesforsandsamplefromJinjie*LO的誤差是1%*含水質(zhì)誤差為4%而下：古風(fēng)成砂層形成時(shí)間和厚度為0.200.48ka（厚0.3m）,l.11.7ka（厚0.6m）,2.93.9ka（厚Im）和7.Oka左右至底（厚0.5m）；古土壤共3層，分別為0.481.Ilka（厚0.3m）,1.72.9ka（厚0.7m）以及3.97.5ka（厚1.5m）。Su

29、n等基于光釋光SAR測(cè)年法，在錦界地區(qū)也得到一段全新世時(shí)期年齡9.53.3ka。其剖而中只訕?shù)浟艘粚庸派先蓝危?.Im,為8.85.6ka,與本文中所采集剖面最下層古土壤段（厚L5m）基本屬于同期。3.2沉積連續(xù)性利用校正年齡和剖面深度進(jìn)行時(shí)-深關(guān)系線性回歸擬合（圖4）。沙漠既是物源區(qū)又是接受沉積物堆積區(qū)，因此對(duì)于其沉積速率界定并沒(méi)有同等意義，但是時(shí)-深關(guān)系中，線性回歸的R2值達(dá)到0.99,因此可以認(rèn)為錦界剖面全新此期間未受到大沉積間斷的影響其沉積記錄較完整的保存了當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境氣候變化的信息。3.3氣候代用指標(biāo)沉積物粒度作為東亞冬季風(fēng)變化的代用指標(biāo)，在研究黃土-古土壤序列中成功地指示了搬運(yùn)粉塵

30、的動(dòng)力變化和沉積環(huán)境“-4"。之后，又將其應(yīng)用范圍擴(kuò)展到沙漠-黃土邊界的環(huán)境演化"，認(rèn)為粒度特征可以反映氣候在干濕方面的變化；4950o風(fēng)成砂粒度較粗說(shuō)明沉積的時(shí)期氣候環(huán)境非常干冷，風(fēng)力強(qiáng)盛；粒度偏細(xì)的則指示相對(duì)暖濕、風(fēng)力較弱的氣候環(huán)境。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：錦界剖面的粒度平均值為223.7»im；沉積物平均粒徑風(fēng)成砂層大于古土壤層。磁化率作為反映夏季風(fēng)變化的替代性指標(biāo)，是圖4錦界剖面時(shí)-深關(guān)系圖Fig.4Theage-depthrelationshipinJinjiesection圖4錦界剖面時(shí)-深關(guān)系圖Fig.4Theage-depthrelationshipinJi

31、njiesection與降水量:變化相關(guān)的氣候反映）。風(fēng)成砂的主要成分是石英，石英是低磁性甚至是無(wú)磁性礦物，因此其磁化率值一般較低；以風(fēng)成砂為母質(zhì)發(fā)育的古土壤，由于成壤過(guò)程中的淋溶富集，使得鐵磁性礦物含量相對(duì)富集，導(dǎo)致古土壤磁化率值升高。實(shí)羚結(jié)果表明，錦界剖面磁化率值為（3.2327.93）xl0"mVkg,平均值為16.30x10*m3/kg0其中的古土壤層磁化率值高】，而較老的古土壤層的磁化率更高，由低至高3層古土壤層磁化率平均值分別為22.47x10”m3/kg,14.52x10"m3/kg和14.35xl08m3/kgo風(fēng)成砂的磁化率值相對(duì)較低，平均為10.83X1

32、0"mVkg,最上層的風(fēng)成砂磁化率值較高，幾乎與相鄰的古土壤層磁化率值一樣。4討論4.1毛烏素沙漠氣候變化特征近期對(duì)亞洲季風(fēng)區(qū)研究”認(rèn)為全新世期間氣候波動(dòng)的驅(qū)動(dòng)因素是太陽(yáng)輻射和軌道驅(qū)動(dòng)力。毛烏素沙漠受控于東亞季風(fēng)，夏季風(fēng)活動(dòng)增強(qiáng)時(shí)，降水豐富，植被發(fā)育，固定r原先活動(dòng)的沙丘，發(fā)育土壤，沙漠縮?。欢撅L(fēng)活動(dòng)活躍時(shí)，夏季風(fēng)減弱造成水汽輸送危減少，則風(fēng)沙活動(dòng)加劇，植被覆蓋面積減小，沙丘活化，沙漠范圍擴(kuò)張，加劇干旱。本次研究，采用傳統(tǒng)的將粒度曲線和磁化率曲線變化對(duì)比方法，一齊作為研究剖面的沉積環(huán)境變化的指標(biāo)。粒度在底層剖面中的變化趨勢(shì)與磁化率曲線基本可對(duì)應(yīng)，但是磁化率曲線在l”m以下的風(fēng)成砂和

33、砂古土壤中的變化區(qū)別還比較明顯，在1.7m以上的變化幅度卻很弱。此剖面一共有3層古土壤層，代表了至少3次成壤作用的發(fā)生，從氣候替代指標(biāo)和光釋光年齡對(duì)應(yīng)圖（圖5）可看出，毛烏素沙漠東南緣全新世氣候變化過(guò)程被分為4個(gè)時(shí)期：7.5ka之前，地表植被稀疏，氣候干旱時(shí)期；7.53.9ka時(shí)毛烏素經(jīng)歷了一個(gè)濕潤(rùn)成壤期，夏季風(fēng)占主導(dǎo)地位，氣候濕潤(rùn)，地表植被發(fā)育好；3.92.9ka為沙丘活躍期，冬季風(fēng)強(qiáng)盛，發(fā)育的風(fēng)成交錯(cuò)層表明了氣候干旱；2.91.7ka時(shí)段，夏季風(fēng)以波動(dòng)式誠(chéng)弱，但冬季風(fēng)也未能成為主導(dǎo)，仍是較溫曖濕潤(rùn)；宜到l.7ka以來(lái)，氣候波動(dòng)很頻繁，1.00.5ka為溫暖過(guò)渡期,0.2ka左右又遇到一次氣

34、候干旱，但是，總體呈現(xiàn)出夏季風(fēng)繼續(xù)誠(chéng)弱，冬季風(fēng)不斷增強(qiáng)的趨勢(shì)，因此這段時(shí)期整體氣候比之前要干早。4.2毛烏素沙漠與全球氣候變化全新世早期（11.77.5ka）全球整體氣溫有所回暖，但是大量的數(shù)據(jù)顯示了8.2ka氣候異常事件的普遍性）。另外，9.29.5ka前北方期微動(dòng)等冷事件的發(fā)生，在北半球大部地區(qū)的氣候表現(xiàn)出受8.2ka事件的影響，特點(diǎn)是高緯變冷、變干，低緯變干的程度更突出：57-5，1o毛烏索沙漠早期沉積厚層粗砂層，沙丘處于活動(dòng)狀態(tài)，氣候干燥，植被覆蓋度低，此次干早期也體現(xiàn)在受到同一季風(fēng)驅(qū)動(dòng)下的青藏高原”"和渾善達(dá)克沙地氣候記錄中8）。錦界削面年齡/50MD/|&m>

35、;63p.m/%20035060SO200*10MS/xlOmkg1102030HJ_1ro4801:401110X901740±802930±1703540±2303910±1«07500土370707014207100±400巳3風(fēng)成砂密探砂古土填圖5錦界剖面巖性及氣候代用指標(biāo)(粒度、磁化率)曲線圖Fig.5VariationsinlithostratigraphyandclimateproxiescurvesofJinjie(differentgrainsixesandmagneticsusceptibilities)全新世中期

36、（7.53.Oka）縱觀整個(gè)錦界剖面，在第3層古土壤段（約7.53.9ka）期間的磁化率值平均值比任何其他古土壤層的都高，而旦野外觀測(cè)古土壤的顏色也在這層最深。雖然前期古土壤發(fā)育程度較低，但可以看出來(lái)夏季風(fēng)從全新世開(kāi)始以來(lái)逐漸興盛的趨勢(shì)，濕潤(rùn)的雨水作用，沙漠中曾一度出現(xiàn)較大范圍的湖泊）。從時(shí)間上來(lái)看這段時(shí)期恰好對(duì)應(yīng)中國(guó)大暖期時(shí)代的燦盛期。中國(guó)乃至整個(gè)北半球都處于溫曖濕潤(rùn)、氣候宜人的環(huán)境中。但同時(shí)，氣候替代指標(biāo)在這層古土壤中也有小波動(dòng)，野外觀測(cè)古土壤中也有次級(jí)分層（25cm）段，意味者即使是全新世最溫暖的一段時(shí)期氣候也并不全是一致溫暖。那么，歐洲及大西洋廣泛發(fā)現(xiàn)的5.3ka氣候事件是否在毛烏素地

37、區(qū)也有響應(yīng)，還需要近一步研究的證實(shí)。另外，這層古土壤層結(jié)束時(shí)間（約4燈）是一個(gè)災(zāi)難時(shí)期，也是中國(guó)新石器時(shí)代結(jié)束時(shí)期&）。這次的氣候突變導(dǎo)致西亞干旱事件非洲、美洲也記錄了這次異常，Bond等在北大西洋的研究中也提到r這次事件，這說(shuō)明在全球兒乎是一次普遍的事件發(fā)生。之后的3.92.9ka這段時(shí)間剖面記錄了氣候持續(xù)干旱，植被覆蓋度越來(lái)越小，沙丘活躍。全新世晚期（2.9ka至今）2.91.7ka時(shí)期，磁化率的變化已經(jīng)不是特別的明顯了.史料認(rèn)為3ka至今的平均溫度較之前低了2勾左右因此，說(shuō)明了夏季風(fēng)開(kāi)始以波動(dòng)式減弱，但冬季風(fēng)也未能成為主導(dǎo)的形勢(shì)，因此仍然是比較溫暖濕潤(rùn)的時(shí)期。此后的環(huán)境也并不怡人

38、，冰島深海訕?shù)?®表明遇到1.81.4ka期間的寒冷事件。最初在毛烏素地區(qū)的人類(lèi)活動(dòng)總體上是疊加在自然因素之上的，影響程度也比較弱，只是明清（約0.6ka）以來(lái)在控制和改變局地環(huán)境方面開(kāi)始發(fā)揮出主導(dǎo)作用，尤其在改造水環(huán)境方面影響很強(qiáng)烈，成為環(huán)境變化中的主導(dǎo)因素剖面記錄顯示1.7ka年以來(lái)氣候波動(dòng)很頻繁，1.10-0.48ka左右為成壤期，野外觀測(cè)的此層的古土壤很薄而且顏色與沙層相近，細(xì)粒粘土物質(zhì)在此段含址很高，但磁化率卻變化不明顯，應(yīng)該是溫暖干燥性氣候。對(duì)于歐洲來(lái)說(shuō)，中世紀(jì)暖期（約0.61.2ka）是2ka年來(lái)重要的氣候事件之一，但是中世紀(jì)暖期是否具有全球性,其影響機(jī)制能否適用于亞洲

39、等問(wèn)題都還存在一定爭(zhēng)議，雖然毛烏素沙漠氣候記錄與中世紀(jì)暖期時(shí)代大致相同，但是這種對(duì)應(yīng)不得不考慮到人類(lèi)活動(dòng)的影響，因此應(yīng)該尋求更多的證據(jù)來(lái)充實(shí)。5結(jié)論借助石英光釋光測(cè)年法，毛烏素沙漠邊緣全新世初期（7.5ka）的氣候替代指標(biāo)指示氣候干旱；7.5ka3.9ka時(shí)期磁化率平均值最高、上壤化程度也最好，毛烏素經(jīng)歷r一個(gè)溫曖濕潤(rùn)期，這段時(shí)期稱(chēng)為全新他大暖期；約3.92.9ka期間沙丘活躍，氣候又變得干旱；在2.91.7ka時(shí)期，又經(jīng)歷一次短哲的溫暖期；直到1700年以來(lái)，氣候波動(dòng)很頻繁，這段時(shí)期的整體氣候較之前偏干冷,17001000年還處于氣候干旱期,1000-500年左右氣候就有所好轉(zhuǎn)，但到200年

40、以來(lái)氣候又趨于干早；至少1000年以來(lái)人類(lèi)活動(dòng)對(duì)沙漠邊緣氣候記錄有F擾。以上結(jié)果顯示毛烏素沙漠邊緣區(qū)很好的反映了冬夏季風(fēng)活動(dòng)，并且記錄的沉積環(huán)境可與全球全新世大事件相對(duì)應(yīng)，因此可以認(rèn)為東亞季風(fēng)的活動(dòng)受控歸屬于全球氣候系統(tǒng)。致謝在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中得到南京大學(xué)地理與海洋科學(xué)學(xué)院釋光測(cè)年實(shí)羚室鹿化煜教授、弋雙文老師，以及香港大學(xué)地球科學(xué)系李波博士后的幫助；審稿專(zhuān)家提出了右益的修改意見(jiàn)，在此表示衷心的感謝！參考文獻(xiàn)(References)AlleyHB,AgOstsddtlirAM.The8kevent：CauseandcoDsequcncesofamajorHoloceneabruptclimatecha

41、nge.QuaternaryScienceRniew2OO5,24(1011)：112311491 BarberDC,DykeAtHillaire-MarcelCelal.Forcingofthecoldeventof8.200yearsagobycalasirophicdrainageofluiurentidelakes.1999,400：344348MagnyM.HaasJN.Amajorwidespreadclimaticchangearound53OOcal.yrBPatthetimeoftheAlpineIceman.JournalojQuaternary'Science.2

42、004,19(5)：423*4302 MarchantR,HooghiemstraH.RapidenvironmentalchangeinAfricanandSouthAmericantropicsaround4000yearsbeforepresent:Areview.EarthScienceReviewst2(XM,66(3*4)：217260E.布萊恩特著，劉東生等編譯.氣候過(guò)程和氣候變化.北京：科學(xué)出版社.2004.103-104EdwardBryantelal.LiuTungshcngCompiled.ClimateProcessandChange.Beijing：SciencePr

43、ess92004.103-1046張宗祜.中國(guó)第四紀(jì)地質(zhì)發(fā)展史.海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì)，1991,11(2)：1-6ZhangZonghu.QuaternarygeologicalhistoryofChina.MarineGeology&QuaternaryGeology,1991,11(2)：167劉嘉麒，韓家懋，袁寶印等.近年來(lái)中國(guó)第四紀(jì)研究與全球變化.第四紀(jì)研究,1995,(2):150-155LiuJiaqi,HanJiamao,YuanBaoyinelal.RecentprogressofQuaternaryresearchofChinaandglobalchanges.Qua

44、ternaryS&xc,1995,(2)：1501558孫繼敏，丁仲禮，袁寶印-2000aBP.來(lái)毛烏索地區(qū)的沙漠化向題.干早區(qū)地理,1995,18(1):36-42SunJimin9DingZhongli9YuanBaoyin.DemeriiGcalionofMuUsRegionsince2000aBP.AridLandGeography11995118(I)429氓光榮，金炯，高尚玉等晚更新世以來(lái)我國(guó)北方沙漠地區(qū)的氣,候變化.第四句研究.1990.(3):213-222DongCuangrongvJinJiong,CaoShangyuelal.Climaticchangessinc

45、etheLatePleistoceneindesertsofNorthernChina.QuaternaryScience1990,(3)：213-22210就光榮，陳惠忠，王貴勇等.150ka以來(lái)中國(guó)北方沙漠，沙地演化和，候變化中國(guó)科學(xué)(H機(jī))，1995.25(12)：13031312DongGuangrongChenHuizhong,WangGuiyongctal.TheevolutionandclimatechangeindesertsofNorthernChinaduring150ka.ScienceinChina(SeriesB),1995,25(12)：1303-131211幡光榮

46、.王貴刃.李孝洋等.末次間冰期以來(lái)我國(guó)東部沙丘的在季風(fēng)變遷.中網(wǎng)科學(xué)(D輯>,1996.26(5)：437-444DongGuangrong,WangGuiyong,LiXiaoze”al.Theeastmonsoonchangeineastdesertdunesincethelastinterglacialperiod.ScienceinC/iina(SeriesD),1996.26(5)：437-44412糧光榮，靳的，陳惠忠.末次間冰期以來(lái)沙漠-黃土邊界帶移動(dòng)與，候變化第四紀(jì)研究.1997,(2):158-167DongGuangrongjinHeling,ChenHuizhong

47、.Deseri-loessboundarybeltshifiandclimaticchangesincethelastinterglacialperiod.QuaternarySciences,1997,(2)：15816713簡(jiǎn)尚玉，陳滸南，靳篇齡等.全新世:中國(guó)季MIX西北緣沙漠演化初步研究.中國(guó)科學(xué)(B輯)，1993,23(2)：202208GaoShangyu,ChenWcinan,JinHelingetal.ApreliminarystudyonthedesertchangeoftheNWChinaduringtheHolocene.ScienceinChina(SerifB).19

48、93,23(2)：2O2-20814高尚玉，王貴勇.哈斯等.末次冰期以來(lái)中國(guó)手風(fēng),區(qū)西北邊緣沙漠演化研究.第四紀(jì)研究,2001,21(1)：66-71GaoShangyu,WangGuiyong,HaSielal.Acasestudyondesertevolutioninthenorthwesternfringeofmonsoonarea,Chinasincelhelastglacialepoch.QuaternarySciences,2001,21(1)：667115孫博敏.丁仲禮，劉東生等.末次間冰期以來(lái)沙漠-黃土邊界帶的環(huán)境流變.第四紀(jì)研究，1995.(2):117122SunJimin

49、,DingZhongJi,LiuTungshengelal.Environmentalchangesinlhedesert-loesstransitionalzoneofNorthChinasincebeginningofthelastinterglacial.QuattrnarySciences,1995,(2)：117-12216孫推敏，尹功明，陳杰等.榆林削面的熱釋光泌年及其對(duì)這-地區(qū)干早事件的討論.中傾沙漠，1997,17(1)：18SunJiminvYinGongming,ChenJieetal.Thermoluminescencechronologyofaeolianscquenc

50、eainYulinandthearidepisodesofthisregion.JournalofDe“nResearch,1997,17(I)：1-8i7李保生，靳rs齡，a海熊等.150如以來(lái)毛烏京$漠的堆枳與變遷過(guò)程.中國(guó)科學(xué)(D利).1998,28(1)：8590LiBao&hcnvJinHeliang9L(iHaiyanefal.Processesof(hedepositionandvicissitudeofMuUsDeeevt,Chinasince150kaB.P.ScienceinChma(SeriesD),1998.28(1)：859018李保生.吳iE.DavidDi

51、anZhang等.中國(guó)季風(fēng)沙區(qū)晚更新世以來(lái)環(huán)境及其變化.地質(zhì)學(xué)報(bào).2001,75(1)：127-137LiBaosheng.WuZheng,DavidDianZhangelal.EnvironmentunditschangesinthemonsoonsandyregionofChinaduringtheLatePleisloceneandHolocene.ActaCeologiraSinica.2001t75(1)：127-137AitkenMJThermoluminescenceDating.Ix>ndonandOrlandoandMontreal:AcademicPress,】985

52、.2719 PrescottJR,RobertsonGB.Sedimentdatingbyluminescence：Areview.RadiationMeasurements.1997,27：893922MurrayAS,ClemmensenLB.LuminescencedatingofHoloceneaeoliansandmovement.ThytDenmark.QuaternaryScienceReviews92001,20：75175420 LiShenghua.SunJimin.ZhaoHui.Opticaldatingofdunesandsinthenortheasterndeser

53、tso(China.PalaeogeographytPalaeoclimaiology,Palaeocolagy.2002,181(4)：419*429LiShenghua.SunJinmin.OpticaldatingofHolocenedunesandsfrom!hrHulunBuirDrsert.NorthEasternChina.TheHoloce心,2006J6(3)：457*46221 SunJimin.LiShenghua,HanPengetal.HoloceneenvironmentalchangesintheCentralInnerMongoliavbasedonsingle

54、aliquotquartzopticaldatingandmulti-proxystudyofdunesandn.Palaeo-geography.Palaeoclimalology,Palaeoecology,2006.233(1*2)：51-62LiShenghua,ChenYongye,LiBoetal.OSLdatingofftedimeninfromdesertsinNorthernChina.QuaternaryGeochronology,2007,2(1-4)：23-2822 鹿化煜，周業(yè)利.MasonJ等.中國(guó)北方晚第四如氣候變化的沙漠與黃1：記泉一以光釋光年代為基礎(chǔ)的直接對(duì)比

55、.第四紀(jì)研究，2006,26(6)：888894LuHuayu,ZhouYuli,MasonJelal.IaleQuaternaryclimaticchangesinNorthernChinaNewevidencesfrom»andduneandloessrecordsbasdonOpticallyStimulatedLuminescencedating.QuaternarySciences.2006v26(6)：888*89427何忠，周杰.檢忠平等.石英光釋光測(cè)年潮示的晚第四紀(jì)毛烏索沙地演化第四紀(jì)研究.2009.29(4):744754HeZhong9ZhouJie.LaiZho

56、ngpingetal.La【ePleistocenesanddunedevelopmentandclimaticchangesinlheMuUnDeaert.Chinabasedonhirninescencrdating.Quaternary'Sciences,2009,29(4)744-75428HeZhong,ZhouJie9LaiZhongpingelal.QuartzOSLdatingofsanddunesofluitcPleiatoceneinlheMuUsDesertinNorthernChina.QuaternaryGeochronology,2009,5(2*3)：10

57、2*10629草金堂.周力平.沙漠邊緣摩層黃土上部光程光測(cè)年的初步研究.第四紀(jì)研究,2007.27(4)=546-552QinJinlang.ZhouLiping.OpticallystimulatedluminescencedatingofupperpariofathicklowssetionatCaoxiannearthenorthern<ir*ertofChina.QuaiernarySciences,2007,27(4):54655230檢忠平.筆于光祥光測(cè)年的中園黃上中秋何位素階®2/1和3/2界限位置及年代的確定.第四紀(jì)研究,2008,28(4)：883-891La

58、iZhongping.IxxratinganddatingtheboundariesofMIS2/1and3/2inChineseloessusingluminescencetechniques.QuaternarySdmc“.2008,28(4)：88389l31李曉妮，盧演礙.王旭龍.洛川黃土細(xì)顆?；旌系V物紅外祥光信號(hào)界常衰Wi的初步研究.第四紀(jì)研究,2007.27(4):553-558LiXiaoni.LuYanchoutWangXulong.ApreliminaryMudyofanomalousfadingofpolymineralgrainIRSLsignalsfromtheLuoc

59、huanloess.QuaternaryScimces.2007,27(4)：553*55832范IT新.趙暉.陳發(fā)虎等.博斯騰湖湖泊沉積物光林光年代測(cè)筮.第四紀(jì)研究,2007.27(4):568575FanYuxinvZhaoHui,ChonFahuelal.OSLdatingoflacustrinesdimentxfromlakeBoston.QualernaryScienctst2007,27(4)：56857533杜金花，盧演礙，王旭龍等.腎像間黃河峽谷黃土狀沙丘的光擇光俳代學(xué)探討.第四紀(jì)研究.2010.30(5):946955DuJinhua.LuYanchou,WangXulongelat.OpticallyStimulatedLuminescencedati