萨拉乌苏河地区第四纪地层中的元素分布与古气候

本文试图通过研究萨拉乌苏河滴哨沟湾第四纪地层中的元素分布,认识该地区第四纪以来气候的变迁与沉积环境。文中指出滴哨沟湾地区晚更新世以来存在三个暖湿期和三个干冷期。风成沙和黄土是晚更新世以来相对干冷气候时期沉积的。     

末次盛冰期以来库布齐沙漠环境变化

中国北方季风边缘区沙漠/沙地如何响应气候变化及其反馈研究对于理解干旱半干旱地区现代地表过程及其未来环境演变趋势有重要的科学意义。库布齐沙漠作为中国北方季风边缘区中东部唯一的以流动、半流动为主的沙漠,现代地表景观与周围沙地（如毛乌素沙地、浑善达克沙地、科尔沁沙地等）明显不同。晚第四纪以来库布齐沙漠与季风边缘区中东部沙地环境演化过程到底是否一致,其湿润期究竟发生于何时,尚存颇多争议。区域风成沉积和湖泊沉积记录研究得出的结论明显不同,存在中晚全新世和早中全新世湿度最优期的分歧。对库布齐沙漠风成沉积年代-岩性的概率密度分布（Probability Density Function,PDF）进行处理,与周边沙地风成沉积和湖泊沉积古环境记录进行了对比分析。结果表明：末次盛冰期以来库布齐沙漠与季风边缘区中东部沙地环境演化过程总体一致,27.6—10 ka和晚全新世（2—0 ka）,风沙堆积强烈,气候相对干旱;早全新世（10—6 ka）古土壤渐次发育,沙丘逐渐被固定,湿度增加,环境状况有所改善;中全新世（6—2 ka）古土壤广泛发育,沙丘经历固定成壤,气候最为湿润。区域环境演变过程受控于低纬太阳辐射和高纬冰量变化的双重制约。     

粒度特征揭示的中全新世以来毛乌素沙地演化过程

通过对毛乌素沙地现代固定沙丘、半固定沙丘、半流动沙丘和流动沙丘的粒度特征分析，发现研究区沙地变化敏感粒度是>245 μm的沉积物粒度组分，尝试性地将其用于地质时期沙地演化研究。结合区域典型风成砂-古土壤剖面的沉积相特征，探讨了中晚全新世以来毛乌素沙地的时间演化过程及其特征。结果表明：中全新世以来毛乌素沙地存在多次活化扩张和固定萎缩事件，除7.5 ka BP前为流动沙地占优势以外，其余阶段多在半流动沙地、半固定沙地和固定沙地之间频繁转换，即使在全新世适宜期古土壤大规模发育期间仍存在局地短时间的沙地活化事件。     

近2000a毛乌素沙地沙漠化及成因

历史时期毛乌素沙地发生了沙漠化现象,但对沙漠化过程及成因尚有争议。利用毛乌素沙地风成沙-古土壤沉积的测年数据建立累积频度曲线,重建了沙漠化过程;结合高分辨率气候曲线与历史人类活动记录,对近2 000 a毛乌素沙地沙漠化与气候变化、人类活动的关系进行了探讨。结果表明:风成沙-古土壤沉积的测年数据记录了毛乌素沙地在公元440—570、840—960、1525—1890年经历3个沙漠化阶段,均属于温度较低、降水较少的冷干气候,且尘暴频次高;前2次沙漠化时期人口较少,土地开垦面积较小,人类活动程度较低,冷干气候在沙漠化过程中影响显著;第3个沙漠化阶段人口总体处于高压状态,土地开垦面积不断扩大,人类活动强度的增大加剧了沙漠化程度。     

中国北方农牧交错带鄂尔多斯高原段土壤表层粒度特征

土壤粒度是描述土壤性质的重要参数，研究农牧交错带土壤表层粒度对土壤质量和沙化程度评价具有科学意义。对不同沉积物类型及土地利用方式土壤表层（0~5 cm深度）粒度进行分析。结果表明：（1）沙黄土、覆沙黄土残积物、风化残积物中粉粒最多，其次为极细砂和细砂，这3个粒级含量之和表现为沙黄土（96.51%） > 覆沙黄土残积物（88.29%） > 风化残积物（77.58%）；风成沙土壤表层以细砂（53.85%）和中砂（26.13%）为主。（2）平均粒径由小到大依次为沙黄土（4.78Φ）、覆沙黄土残积物（4.62Φ）、风化残积物（3.80Φ）、风成沙（2.46Φ）；分选性由差到好依次为风化残积物、覆沙黄土残积物、沙黄土、风成沙；偏度呈现为正偏或极正偏；峰值表明风成沙（2.30）粒径分布最为集中。（3）同一地表沉积物中，砾石和极粗砂等粗颗粒在农田较多，粉粒在草地较多，极细砂在林地较多；风成沙中，粉粒在固定沙丘略多，细砂在半固定沙丘较多，砾石、极粗砂等粗颗粒仅在流动沙丘地中分布。（4）土壤颗粒分形维数表现为沙黄土（2.5242） > 覆沙黄土残积物（2.4373） > 风化残积物（2.3554） > 风成沙（2.2815）；地表沉积物类型不同，表层土壤分形维数与粒级含量相关性有着明显差异。     

毛乌素沙地南缘生态过渡带土壤微生物特征

对毛乌素沙地南缘生态过渡带流动半流动沙丘、固定半固定沙地、丘间盐碱滩地和缓坡丘陵梁地4种不同生境土壤中0—5 cm和5—20 cm土层的细菌、真菌、放线菌三大菌类及硝化细菌、好气性固氮菌和纤维素分解菌三个微生物生理群的数量进行了研究。结果表明：除放线菌数量为缓坡丘陵梁地>丘间盐碱滩地>固定半固定沙地>流动半流动沙丘外,其他菌类及微生物总量均为缓坡丘陵梁地>固定半固定沙地>丘间盐碱滩地>流动半流动沙丘;各类微生物类群中,细菌数量最多,占微生物总量的70％以上;各类微生物的垂直分布,除流动半流动沙丘细菌、放线菌、微生物总量及好气性固氮菌数量为5—20 cm高于0—5 cm外,其他生境条件下各种微生物类群数量均为0—5 cm高于5—20 cm。     

毛乌素沙地北缘泊江海子剖面粒度特征及环境意义

通过毛乌素沙地现代风成沙的粒度与泊江海子剖面沉积物粒度特征对比分析,确定了剖面中4个层位（290—210 cm、190—160 cm 、153.5—123.5 cm、50—40 cm）基本属于风成砂沉积,并且这些风成砂中间夹杂着三次湖相沉积,结合14C年代测定,我们认为此区域在4 000—5 000 a BP存在以下沉积（气候）旋回:至(4 958±84)a BP,沉积风成砂,反映该时期风沙活动强烈,气候干燥,冬季风强盛;(4 958±84)a BP前后,沉积物为灰绿色湖相层,表明这一时期存在短暂的湖面扩展,沙漠退缩;(4 958±84)—(4 793±74)a BP,沉积风成砂,反映了湖泊的退缩和沙漠的扩展;(4 793±74)—(4 536±70)a BP,湖相沉积物,反映了流域降水量的增多;(4 536±70)—(4 085±67)a BP沉积风成砂后,(4 085±67)a BP前后又出现了短暂的湖相沉积,之后又是风成砂沙沉积。     

呼伦贝尔沙地末次冰盛期晚期至全新世风成沙表面矿物特征及环境意义

运用扫描电镜与能谱分析,研究呼伦贝尔沙地末次冰盛期晚期以来全样风成沙的微区形态和粘土矿物成分。呼伦贝尔沙地的沙粒磨圆度较好,在扫描电镜观察下保存了水成沙粒的特征,意味着沙地物源曾经流水作用到达该区域。颗粒表面同时留有风力搬运的碟型坑等撞击痕迹,为干枯河床沙丘活化、风力搬运流动扩张的过程提供证据。末次冰盛期晚期风成沙颗粒大且表面光滑洁净,未见次生粘土矿物,反映出冰期地表无植被发育,区域沙漠活化、流动性加强。而全新世适宜期的褐色沙质土壤砂粒表面同时发育鳞片状自生粘土矿物和同沉积粘土颗粒及团块。能谱分析表明：全新世适宜期,风化自生粘土矿物有蒙脱石和伊利石,在相对温湿气候条件下,发育干旱碱性土壤,反映出冰后期植被发育、土壤化作用增强。     

近40 a毛乌素沙地荒漠化过程研究

毛乌素沙地位于我国北方农牧交错带上,生态环境具有较强的敏感性和脆弱性。采用1977-2010年Landsat数据,运用决策树和非监督分类相结合的方法对近40 a来毛乌素沙地荒漠化过程进行了研究。结果表明：（1）决策树分类和ISODATA非监督分类相结合可快速实现荒漠化地区地物遥感解译,图像总分类精度大于87.28%;（2）近40 a毛乌素沙地流动沙地面积在20世纪90年代末最大,2010年最小;半固定沙地面积在2010年最大,90年代末最小;固定沙地面积在2010年最大,70年代末最小;（3）70年代末荒漠化程度最为严重,流动和半固定沙地面积之和占了毛乌素沙地总面积83.64%;80年代末、90年代末和2010年的流动和半固定沙地面积之和分别占总面积74.51%、77.10%和67.90%;（4）流动沙地、半固定沙地、固定沙地、耕地和水体间的相互转换过程活跃,荒漠化演替过程显著区在70年代末到80年代末主要分布在北部、西北部和南部,80年代末到90年代末主要分布在西部和南部,90年代末到2010年主要分布在西北部、西部、南部和东北部;（5）近40 a毛乌素沙地气温以0.039 ℃/a的平均速度递增,降水则以0.095 mm/a的平均速度递减,气候总体上体现出暖干的趋势。降水是影响荒漠化过程的重要因素,但不是唯一原因,人文因素中的人口、土地利用结构和政策实施等也是影响荒漠化过程重要因素。     

中国沙漠、沙地及砾质戈壁现状的遥感研究

根据一系例地表景观指征将沙漠、沙地分为流动、半流动、半固定和固定四种类型.据此标准以TM影像为信息源,在全数字方式下运用遥感技术与地理信息系统技术结合建立了我国1:10万比例尺的砾质戈壁和沙漠、沙地空间数据库.通过分析得出:2000年全国有砾质戈壁387,347km2,有沙漠、沙地1,242,301 km2,其主要以流动沙(丘)地为主,占41.46%;其次是半流动和半固定沙(丘)地,分别占24.21%和20.38%;固定沙(丘)地最少,仅占13.94%.全国沙漠、沙地分布在28个省区的719个县市的不同生物气候带,有62.33%分布在极干旱区,以流动与半流动类型为主;有21.94%分布在干旱区,固定半固定类型超过流动半流动类型之和.有8.78%分布在半干旱区,也以固定半固定类型为主.有6.78%分布在半湿润区,绝大部分是固定类型.有0.15%分布在湿润区,以固定半固定为主,但流动类型比例高于半流动与半固定类型.     

基于连续观测数据的毛乌素沙地生长季土壤水分动态及其对降雨的响应

水分是制约半干旱区沙地植物生长发育和生态建设的关键非生物因子。于2008—2010年和2018—2021年生长季（4—10月）对毛乌素沙地流动、半固定和固定沙地0～100 cm深土壤水分进行了连续观测,系统分析了不同固定程度沙地土壤水分动态变化规律及其对降雨的响应。结果表明：（1）受降雨季节变化的影响,流动、半固定和固定沙地不同深度土壤水分季节变化一般呈∽型或双峰型,10 cm和30 cm深土壤水分含量波动较大,60 cm和100 cm深土壤水分含量波动较小。（2）3种固定程度沙地生长季土壤水分动态差异明显,总体来看,流动沙地土壤水分状况最好,且土壤水分含量变化相对平缓,固定沙地土壤水分状况最差,且土壤水分含量变化最为剧烈,半固定沙地居于二者之间;固定沙地10～30 cm深土壤水分状况好于半固定沙地和流动沙地,30～100 cm深土壤水分状况则相反。（3）降雨格局是形成土壤水分时空格局的主要原因,随降雨事件降雨量增加,降雨的入渗深度逐渐增加;但是固定沙地土壤水分的深层补充需较强的降雨和较长的时间。生长季降雨事件以小降雨事件为主,表层土壤水分波动更剧烈。生长季初期降雨较少且以小降雨事件为...     

萨拉乌苏河地区粘土矿物组合分析与古气候的关系

萨拉乌苏河嘀哨沟湾剖面中晚更新统下部萨拉乌苏组,晚更新统上部的城川组中部,全新统中下部河湖沉积或黑垆土中的粘土矿物组合以伊利石为主,但伴有少量的高岭石类矿物;而晚更新统上部的城川组上下部,全新统上部嘀哨沟湾组以风成沙为主的粘土矿物组合均以伊利石-绿泥石为主,并有少量的蒙脱石。萨拉乌苏河雷家咀子、马达渠以北西北部梁地的第四纪地层中的粘土矿物组合与萨拉乌苏河嘀哨沟湾剖面的结果基本吻合。这表明本区第四纪风成沙与黄土是在相对干冷气候下沉积的,而河湖相、湖沼相及古土壤是在相对暖湿的气候下形成的。由本区第四纪地层中的粘土矿物组合,反映自晚更新世以来,本区气候曾经历暖湿→干冷→温湿→干冷→暖湿→干冷的多次更替,大体与北半球的玉木——里斯间冰期、前玉木冰期、玉木间冰阶、玉木主冰期、冰后转暖期和新冰期气候变化趋势一致。     

不同下垫面沙通量估算——以策勒绿洲—沙漠过渡带为例

通过对研究区域风速和沙通量的实测数据,分析了策勒绿洲—沙漠过渡带上流动沙地、半流动沙地和固定沙地下垫面风沙活动参数,并进行了不同下垫面模型的推导与验证。研究结果表明:(1)空气动力学粗糙度受到地表植被盖度和风速的共同影响,流动沙漠起沙后,空气动力学粗糙度随风速的增大而升高,半流动沙漠和固定沙漠空气动力学粗糙度随风速的增大而降低,空气动力学粗糙度随地表植被盖度和植被高度等的增大而升高。(2)策勒绿洲—沙漠过渡带流动沙漠、半流动沙漠、固定沙漠的沙通量模型利用Bagnold模型与实际沙通量校正后确定,流动沙漠、半固定沙漠、固定沙漠的幂值分别为3.65、3.57、2.92,B值分别为4.33×10~(-11)、6.27×10~(-11)、2.61×10~(-9)。(3)2014年3~9月,策勒绿洲沙漠过渡带流动沙漠、半流动沙漠(植被盖度约为10%)、固定沙漠(植被盖度约为40%)的输沙通量分别为5 679.4 kg·m~(-1)、1 033 kg·m~(-1)和176.2 kg·m~(-1),植被对下垫面沙通量的影响显著,半流动沙漠的沙通量为流动沙漠的18.2%,固定沙漠沙通量占流动沙漠沙通量的3%。     

不同下垫面沙通量估算——以策勒绿洲—沙漠过渡带为例北大核心CSCD

通过对研究区域风速和沙通量的实测数据,分析了策勒绿洲—沙漠过渡带上流动沙地、半流动沙地和固定沙地下垫面风沙活动参数,并进行了不同下垫面模型的推导与验证。研究结果表明:(1)空气动力学粗糙度受到地表植被盖度和风速的共同影响,流动沙漠起沙后,空气动力学粗糙度随风速的增大而升高,半流动沙漠和固定沙漠空气动力学粗糙度随风速的增大而降低,空气动力学粗糙度随地表植被盖度和植被高度等的增大而升高。(2)策勒绿洲—沙漠过渡带流动沙漠、半流动沙漠、固定沙漠的沙通量模型利用Bagnold模型与实际沙通量校正后确定,流动沙漠、半固定沙漠、固定沙漠的幂值分别为3.65、3.57、2.92,B值分别为4.33×10^(-11)、6.27×10^(-11)、2.61×10^(-9)。(3)2014年3~9月,策勒绿洲沙漠过渡带流动沙漠、半流动沙漠(植被盖度约为10%)、固定沙漠(植被盖度约为40%)的输沙通量分别为5 679.4 kg·m^(-1)、1 033 kg·m^(-1)和176.2 kg·m^(-1),植被对下垫面沙通量的影响显著,半流动沙漠的沙通量为流动沙漠的18.2%,固定沙漠沙通量占流动沙漠沙通量的3%。     

浑善达克沙地沉积物粒度特征及其指示意义

沙漠/沙地中沉积物的粒度是物源及各种地表过程长期作用的结果。研究沉积物粒度特征对认识沙漠/沙地形成演变和防沙治沙具有重要意义。本文对浑善达克沙地不同类型沉积物进行了详细采样,对其进行粒度和端元分析。结果表明,浑善达克沙地风成沙受风力分选作用影响,平均粒径和分选系数沿盛行风向存在显著变化趋势。偏度和峰度的空间格局较为复杂,可能与局地物源、沉积环境和植被覆盖等因素有关。端元分析结果显示,风成沙含有6个端元（EM）,其中EM1与沙地西部湖相沉积露头有关;EM2来自松散的河湖相沉积物,在风力作用下呈现显著空间变化;EM3是风成沙的主要物质来源,与河流携带的碎屑物质有关;EM4可能来源于周围山体的冲洪积物;EM5和EM6粒度最粗,与间冰期河湖相沉积物中的粗粒组分相似。浑善达克沙地沉积物粒度特征表明,风成沙主要来自沙地附近不同时期的河湖相沉积物,远源贡献较少。沙地西部是风成沙的主要源区,在风力作用下较细组分的风成沙向沙地中东部运移,而沙地南缘和东缘河流也为其邻近区域贡献了沙源。本文研究说明,通过高密度采样并结合端元分析,沉积物粒度可解决地表过程复杂的沙漠地区风沙物源识别问题。     

陕西横山L2以来风沙/黄土沉积序列的粒度端元特征及其环境意义

受气候振荡的影响,沙漠边界多次往复摆动,在地层中留下了黄土、古土壤与古风成沙的迭覆沉积。通过传统粒度参数和端元分析模型方法对陕西横山HS剖面L_2以来风成沙—沙质黄土—沙质古土壤所蕴含的粒度成分、相应的沉积信息和沙地进退进行探讨。结果表明:HS剖面粒度组成不同于黄土区,以极细砂(31.07%)、细砂(30.20%)和粗粉砂(23.38%)为主,具有大小混杂的宽粒级范围的明显特征。因此在黄土区具有全球古环境意义的粒度指标未必适合本区,运用参数化端元分析模型对本区粒度指标进行分离,以期得到适宜本区的气候环境指标。其中,端元1(EM1)的众数粒径为8.93μm,反映了西风环流的信息;端元2(EM2)的平均粒径为32.82μm,很大程度上间接指示东亚冬季风强度的变化;端元5(EM5)的平均粒径为235.46μm,是极强冬季风或强风暴的替代性指标,其含量反馈当时冬季风的强烈程度。由此,研究认为陕西横山自L_2以来发生了5次沙地扩张和3次沙地后退事件,其中风成沙层为强烈冬季风环境引发毛乌素沙地扩张时堆积的;而冬季风强度大为减弱时,沙丘迁移被沙尘堆积所取代,形成沙质黄土层;古土壤层是在冬季风相对萎缩时发育的。冰期形成的风成沙层对目前区域沙漠化存在不可忽视的潜在威胁,保护全新世形成的土壤层是防治区域沙漠化的重要措施。     

滦河以北海岸风成砂沉积的初步研究

本文根据1977-1982,1985年滦河以北沿岸的钻探和天然剖面调查资料,分析研究该区沙丘的类型和特征,风沙沉积的地层层位、沉积特征及沉积过程,认为海岸主沙丘是由陆向海和由岸向海运动的两组沙丘相遇而成,其上又生成新的沙丘。根据¹⁴C测年资料,初步确定该区风成沙丘开始形成的时代,并研究风成沙与河流沙、海滩沙的主要区别及海岸和内陆风成沙沉积的辨认依据。     

松嫩沙地的形成与环境变迁

松嫩沙地是由下伏冲积砂经风力吹扬、堆积而形成的, 风成砂既是具风成特点, 又保留冲积特征。自全新世形成以来, 沙地曾经历了4次固定时期和4次扩张时期。松嫩平原西部在9000年以前气候较为干旱, 自然环境为荒漠、半荒漠; 9000年-7000年, 气候为半干旱, 自然环境演变为蒿类草原或稀树蒿类草原; 距今7000年以来经历了3次干旱期、2次半干旱期和1次半湿润期; 距今1000年以来, 气候又呈变干趋势。     

高精度光释光测年揭示的晚第四纪毛乌素和浑善达克沙地沙丘的固定与活化过程

利用光释光测年技术对毛乌素沙地和浑善达克沙地7个地点的沉积剖面进行了年代测试,结合地层特征,获得了最近60kaBP以来两个沙地沙丘固定与活化时间的年代学控制60kaBP以来毛乌素沙地的固定期分别为距今37.71ka、8.54ka、8.32ka、7.93ka、7.77ka、7.57ka、7.39ka和2.39ka以后;活化的时间分别为距今57.08ka、52.50ka、13.65ka、13.13ka、7.20ka前后、2.39ka以前和0.29ka以来。在10.97kaBP、10.04kaBP、9.81kaBP和8.67kaBP前后沙地处于气候干湿交替时期。全新世期间,浑善达克沙地在距今8.74～8.72ka、7.79ka前后,沙丘活化;5.69kaBP、4.25kaBP、2.75kaBP、1.53kaBP和0.71kaBP前后,沙丘处于相对固定阶段,0.15kaBP以来,沙丘处于半固定状态。晚第四纪气候千年至百年尺度的变化可能是两个沙地沙丘活化与固定的主导因素。     

策勒绿洲—沙漠过渡带风沙流挟沙粒度的垂直分异

在策勒绿洲一沙漠过渡带选取流动沙地、半流动沙地两个典型下垫面,采集下垫面地表0~1 cm沙样,利用梯度集沙仪收集风风沙流中垂直高度层中1~20 cm的沙通量,利用mastersizer2000分析所收集沙样的粒度。结果表明研究区风沙流挟沙粒度的垂直分布特征为:沙粒平均粒径随高度增加而减小,风沙流中沙粒的平均粒径小于床面沙粒平均粒径。其中粉沙含量随着高度的增加,其相对含量呈现幂函数增加,极细沙和细沙含量随高度的增加呈幂函数规律递减。风沙流中平均粒径(φ)值在3.58~3.81;分选系数集中在0.46~0.55,分选性较好;偏度值变化范围为-0.006~0.1,峰度变化值在0.94~0.96。半流动沙地风沙流中平均粒径小于流动沙地,分选性较好。平均粒径(φ)与分选系数、峰度和偏度均呈正相关,分选系数与偏度、峰态间呈现正相关,峰态与偏态之间呈现正相关。研究区沙粒主要以细沙、极细沙和粉沙为主,分选性较好,沙粒粒径分布符合正态。流动沙地较半流动沙地风蚀程度大,地表沙粒粒径粗。策勒地区地表风沙来源主要为风成沙,沙粒运动方式以跃移质为主,悬移质次之。