萨拉乌苏河流域MGS2层段粒度与CaCO3记录的千年尺度气候变化

测定、分析毛乌素沙漠东南缘萨拉乌苏河流域米浪沟湾剖面MGS2层段的粒度与CaCO3,发现该层段不同沉积相粒度Mz和σ呈现峰谷变化,CaCO3含量在沙丘砂及其上覆的河流相和湖沼相中依次变化于0-2.94%(平均值0.39%)、0.14%-2.68%(1.43%)和0.39%-15.57%(8.82%),并与Mz呈显著相关,构成与沉积旋回波动韵律相同的5.5个峰谷交替的粒度与CaCO3旋回。研究表明,毛乌素沙漠冬季风盛行时期沙丘砂强烈堆积,CaCO3发生迁移;夏季风盛行时期河流相和湖沼相发育,粉砂和粘土含量增加,CaCO3相对聚集。这些旋回代表东亚冬夏季风千年尺度交替变化的气候旋回。     

南昌市厚田剖面末次冰期风沙沉积的粒度分维特征及其揭示的古环境意义

赣江下游阶地上断续发育着系列沙丘砂－砂质古土壤序列，有助于探讨亚热带地区粒度分维特征对古环境的指示意义。在多次综合考察的基础上，选择南昌市新建区的厚田剖面开展工作，在OSL年代和粒度测试基础上，采用分形理论中的幂指函数关系法分析了粒度分维特征，并将其与黏粒体积分数、平均粒径、冬夏季风敏感粒径、南京葫芦洞石笋氧同位素进行对比。结果表明：1）厚田剖面的沙丘砂－砂质古土壤序列主要形成于末次冰期（14.9—77.0 ka），其中沙丘砂的分维值为2.04~2.62（平均值2.34），砂质古土壤为2.24~2.70（平均值2.51）。2）分维值与夏季风强度敏感粒径呈正相关性，与冬季风强度敏感粒径呈负相关性，且与粒度分选性密切相关，标准偏差越小则分维值越小，反之则越大。3）分维值在垂向上呈现峰谷交替旋回，峰值分别对应MIS2早期、MIS3c和MIS3a阶段，该时期夏季风强盛，气候暖湿，砂质古土壤发育；谷值分别对应MIS2晚期、MIS3b和MIS4阶段，该时期冬季风强盛，气候干冷，沙丘砂发育。说明厚田沙地在末次冰期发生了3次气候冷暖旋回，其中还明显记录了H5、H6的极端寒冷事件。由此可见，鄱阳湖地区的风沙沉积序列基本同步于区域乃至全球性气候变化事件。     

萨拉乌苏河流域MGS4层段记录的末次冰期早冰阶气候波动

萨拉乌苏河流域米浪沟湾末次冰期早冰阶时期记录了5.5个由古沙丘砂与河流相、湖沼相构成的沉积旋回。对各沉积旋回的粒度及微量元素分析表明,河流相和湖沼相的平均粒径Mz、分选系数σ和SC/D的值明显高于古沙丘砂,河湖相中的微量元素Mn、P、Rb、Zr、V、Ni含量普遍较古沙丘砂含量高,而Ba、Co等则呈现相反的变化;这些气候代用指标的波动构成了与沉积旋回相对应的5.5个粒度及微量元素变化旋回,指示了该地末次冰期早冰阶至少经历了6次冷干和5次暖湿的气候波动,其中若干次气候回暖事件和冷干事件可与格陵兰冰芯和葫芦洞石笋等记录的D/O事件和Heinrich事件相对应。米浪沟湾剖面地层记录的千年尺度气候波动既是对东亚季风环流演变历史的体现,同时也是对全球气候变化的响应。     

MIS3晚期查格勒布鲁剖面微量元素揭示的千年尺度气候变化

通过对巴丹吉林查格勒布鲁剖面时代上属MIS3晚期的地层层位(CGS3a层段)中14种微量元素的分析发现:除Co、Ba含量呈相反变化外,P、V、Cr、Mn、Ni、Zn、Pb、Y、Zr、Nb、Cu和As含量在风成沙丘砂中基本上表现为谷值,而在不同层位沙丘砂上覆的湖相中则相对为峰,构成与沉积旋回相应的元素变化旋回。元素在沙丘砂中呈现的谷值,主要揭示了干冷气候条件下东亚冬季风的侵蚀、搬运和堆积作用;在湖相中的相对富集,则与东亚夏季风盛行时暖湿气候背景下该地所处的特殊洼地地貌位置有关。元素旋回实际上代表的是东亚冬夏季风的气候变化旋回。分析结果显示:MIS3晚期剖面所在地至少经历了5次冬夏季风交替变化的气候旋回,反映了该时期我国沙漠地区的千年尺度气候变化。     

粒度和磁化率记录的毛乌素沙地东缘全新世气候变化

通过对毛乌素沙地东缘大柳塔剖面地层沉积物粒度及磁化率特征的分析，结合光释光测年结果，探讨了毛乌素沙地全新世气候变化。结果表明：（1）剖面沉积物粒度组成以中砂、粗砂为主，古土壤中黏粒组分含量高（3.32%），风成砂中几乎不含黏粒组分（0.01%），粒度参数的平均粒径M_z和分选系数σ也表现为古土壤高值、风成砂低值；（2）磁化率在全剖面呈有规律的变化，低频、高频磁化率在古土壤中呈高值，湖沼相、弱成壤次之，风成砂最小；低频磁化率χ_lf与黏粒（<2 μm）含量、平均粒径M_z呈显著正相关，垂向剖面上变化规律一致，指示了相似的气候环境意义；（3）毛乌素沙地在10.39 ka BP附近存在明显的3次冷干-暖湿气候波动；10.39~9.34 ka BP，气候冷干，风沙活动盛行；9.34~8.68 ka BP，冬季风衰退，夏季风增强，成壤作用强烈；8.68~8.29 ka BP，气候寒冷干燥；8.29~2.72 ka BP，气候整体温暖湿润，在6.55~3.80 ka BP达到鼎盛后转向冷干；2.72~1.34 ka BP，冬季风占主导，沙丘活化，沙漠扩张；1.34 ka BP至今，逐渐接近现代气候。毛乌素沙地的全新世气候变化是东亚冬、夏季风此消彼长作用下全球气候变化的区域响应。     

南昌市厚田沙地风沙沉积记录的末次冰期气候变化特征

位于南昌市南部的新建县广泛分布着由沙丘砂-古土壤叠覆堆积组成的沉积序列。在野外调查的基础上,选择位于新建县南部的厚田剖面进行工作,其沉积序列由3层沙丘砂和3层砂质古土壤组成,顶部与底部的光释光（OSL）年代分别为14.9 ka BP和77 ka BP,为末次冰期的产物。结果表明：（1）厚田剖面的末次冰期地层可划分为HTS4（77~57.1 ka BP）、 HTS3c（57.1~49.7 ka BP）、HTS3b（49.7~36.8 ka BP）、HTS3a（36.8~26.5 ka BP）、HTS2（26.5~14.9 ka BP）5个阶段。（2）以粒级-标准偏差法与主成分因子分析法提取敏感粒度,12.619~20 μm含量与平均粒径和黏粒含量正相关,400~563.667 μm含量与平均粒径和黏粒含量负相关,反映冬季风强度的敏感粒径为400~563.667 μm,反映夏季风强度的敏感粒径为12.619~20 μm。（3）平均粒径、黏粒含量、敏感粒度在剖面上呈现明显的峰谷交替变化,暖阶段基本同步于葫芦洞石笋记录的夏季风强盛期和65°N 7月的天文辐射总量的高峰,揭示出HTS3c、HTS3a、HTS2早期为温暖期,砂质古土壤发育;冷阶段对应于葫芦洞石笋记录的夏季风减弱期和65°N 7月的天文辐射总量的低值,揭示出HTS4、HTS3b、HTS2晚期为寒冷期,沙丘砂发育。厚田剖面末次冰期的气候变化存在万年尺度的气候波动,是太阳辐射总量和东亚季风共同影响下的结果。     

风化成壤对原始粉尘粒度组成的改造证据

对现代粉尘、黄土、古土壤、红粘土全样和对应石英样的粒度分析结果表明,现代粉尘和对应石英样的粒度组成最为相似,而其它经历了风化成壤改造后的全样,粒度组成发生了不同程度的变化,其中以古土壤和红粘土样尤为显著。全样和石英样品的平均粒径比值变化,反映了原始粉尘经风化成壤改造而细化的程度,可能与夏季风强度关系密切。灵台剖面L₆以来的黄土—古土壤序列的磁化率、全样和石英样平均粒径及其比值变化对比表明,在冰期-间冰期旋回时间尺度上,全样和石英样平均粒径记录的冬季风变化特征类似,但在千年时间尺度上,平均粒径比值和石英样的平均粒径变化则揭示出东亚季风具有更高频次的变率特征。     

汉江一级阶地抬升以来北亚热带风尘堆积、发育与东亚季风演变的耦合关系——以郧县段汉江上游谷地为例

风成黄土对东亚冬夏季风优势期转换及起迄时间起到良好指示作用,探究风尘黄土堆积、发育特征与东亚季风演变的耦合关系十分必要。本文通过研究汉江一级阶地上覆黄土-古土壤序列的构型、磁化率、烧失量、粒度、元素组成特征,分析汉江一级阶地抬升以来黄土-古土壤序列的成因及成壤特征,探究东亚冬夏季风的演化序列。结果表明：（1）汉江上游地区黄土-古土壤序列的地层构型为表层土（MS）-近代黄土（L₀）-古土壤（S₀）-过渡层（L_t）-马兰黄土（L₁）,磁化率、粒度、烧失量、元素组成等特征指示各地层成壤强度特征为S₀>L₀/L_t>L₁。（2） 成壤强度指示18000 a BP以来,东亚冬夏季风演替特征为末次盛冰期冬季风强烈→全新世早期冬季风减弱→全新世中期夏季风主导→全新世晚期夏季风减弱~,冬季风强盛,其演变滞后于低纬太阳辐射变化2000~3000 a。（3）该风尘堆积物理化性质对6000~5000a BP的气候恶化期有所响应。总而言之,汉江上游一级阶地上覆黄土为风尘堆积物,指示18000a BP以来东亚季风的变迁规律及季风异常事件,能够体现北亚热带对全球气候变化及极端事件的响应。     

萨拉乌苏河流域150 ka BP以来的粒度旋回

萨拉乌苏河流域米浪沟湾地层剖面150kaBP以来古流动砂丘砂与河湖相和古土壤在粒度上具有多次显著的粗细韵律交替变化，粒度参数-Mz、σ、Sk、Kg和SC/D亦随之响应为多波动峰谷交替的态势，同时，粒度特征值-φ5、φ16φ、φ25、φ50、φ84、φ9相应地表现为非常有节奏地跳动，据此，将米浪沟湾剖面划分为27个粒度粗细沉积旋回，并认为其是150kaBP以来在东亚冬夏古代季风交替影响下沙漠演变的一个颇为完整的气候-地质过程记录。     

150ka B.P.以来萨拉乌苏河流域的CaCO3旋回

以米浪沟湾地层剖面作为萨拉乌苏河流域的典型剖面，探讨了150kaB.P.以来的CaCO3含量分布与气候变化的关系。1）该剖面CaCO3含量及其低-高变化同古风成沙与上覆河湖相或古土壤构成的没积旋回呈现出明显的对应关系。与米浪沟湾剖面的沉积旋回一样，CaCO3在分布上相应地构成了27个含量高低变化旋回。2)CaCO3在风成沙中含量的分布比较稀散，0.8%-7.18%，平均值2.50%；在河湖相和古土壤中土壤中相对富集，2.20%-14.90%，平均值5.74%。从而揭示出其时两者的气候背景是不同的，前者是干旱寒冷气候作用下的风力的侵蚀、搬运与堆积的产物；而后者则与暖湿气候环境下萨拉乌苏河流域地处鄂尔多斯高原和黄土高原这间特殊的低洼地貌位置有关。气候暖湿，河湖沼泽发育、成土成壤作用增强，低洼的集水条件有利于CaCO3的聚集。3）导致米浪沟湾剖面CaCO3的多旋回相对稀钐与聚集的根本原因可能是150kaB.P.以来北半球冰期-间冰期气候波动影响下乌素沙漠冬夏季风的多次更迭所致。     

查格勒布鲁剖面CGS3a层段主元素记录的巴丹吉林沙漠35 000~25 000 a B. P.季风环境变化

对巴丹吉林沙漠东南缘查格勒布鲁剖面该层段的CGS3a层段（Chagelebulu Section 3a）139个样品的主元素——SiO₂、Al₂O₃、TOFE（Fe₂O₃+FeO）进行分析,划分出与地层旋回对应的5.5个化学元素旋回。研究认为：沙丘砂和黄土中SiO₂呈现的峰和Al₂O₃、TOFE、(TOFE+Al₂O₃)/SiO₂和CIA呈现的谷是类似于现代干冷的冬季风在过去多次作用的结果,而嗣后的湖相SiO₂呈现的谷和Al₂O₃、TOFE、(TOFE+Al₂O₃)/SiO₂和CIA的呈现的峰是类似于现代暖湿的夏季风在过去多次作用的结果。即35 000~25 000 a B. P.该沙漠经历了5次冬季风和6次夏季风交替的气候波动,这些气候事件与GRIP冰芯氧同位素记录的D/O（Dansgaard/Oeschger）事件相对应,Heinrich事件也在其中有很好体现。CGS3a层段所记录的千年尺度的气候波动可能是受到了北大西洋气候突变的影响。     

巴丹吉林沙漠东南缘查格勒布鲁剖面CGS1层段粒度特征及其指示的全新世千年尺度气候变化

位于巴丹吉林沙漠东南缘的查格勒布鲁剖面CGS1层段记录了全新世以来显示风力强弱的沙丘砂与黄土堆积旋回。以Md（Φ）、Mz（Φ）的5 Φ（31.5 μm）为界,可以划分出10个“C1-C10”明显的和1个“C11”较弱的（<5 Φ）旋回变化。其中,有7个属于沙丘砂与之上覆黄土或古土壤构成的旋回。这些旋回在Md（Φ）、Mz（Φ）上显示出多谷峰波动的形式。不仅如此,粒度的σ、SC/D值和>63 μm含量亦随之响应。研究认为,CGS1层段粗粒和细粒层位Md（Φ）等参数和>63 μm含量的变化分别代表了东亚冬夏季风的作用过程;冬季风时期的C1与北大西洋IRD事件的冷期B0和B1,C2、C3、C4依次与B2、B3、B4,C7、C9、C10依次与B5、B6、B7在时间-气候性质上具有很好的对应;北大西洋B8冷期在CGS1中没有明显表现,但仍然能够在Md（Φ）、Mz（Φ）曲线上看到这是一个<5 Φ的低值时期,而>63 μm的含量相应增高;C5、C6和C8寒冷时段虽未见于北大西洋,但在中国一些地点却有发现。这些由若干粒度指标反映出来的寒冷事件表明,在全新世东亚夏季风活动盛行的总的形势下还存在频繁的千年尺度的冬季风波动。而尤为重要的是这些寒冷事件存在的与北大西洋寒冷事件的遥相关的关系表明,除C5、C6和C8以外的CGS1粒度记录的寒冷事件都隐含了北大西洋的强烈信号。从这个意义上来说,笔者讨论的内容可为全新世北半球的D/O震荡及其形成机制提供一个比较理想的东亚季风变化与中国沙漠区域环境响应的地质证据。     

腾格里沙漠西南缘土门剖面微量元素记录的MIS3高分辨率季风环境变化

对位于腾格里沙漠西南边缘的土门剖面中时代为MIS3的TMS3层段进行序列分析与¹⁴C和释光测年,并在此基础上对沉积层进行系统的微量元素地球化学分析。结果表明：TMS3是由沙丘砂与其他5类沉积相（黄土状亚砂土、砂黄土、湖沼相、水成黄土和古土壤）构成的相互叠覆的沉积,形成14.5个“沉积旋回”。TMS3微量元素Mn、P、Sr、Rb、V、Zn、Cr、Ni、Cu和Nb在沙丘砂中含量低,在其他5类沉积相中含量高;Rb/Sr比值则呈现相反的变化趋势。在剖面上,随着沙丘砂与这5类沉积相的交替,元素含量、Rb/Sr比值表现出明显的峰（高值）谷（低值）波动,并形成基本上与沉积旋回数量一致的“元素旋回”——ECY1—ECY14.5。该层段14.5个元素旋回揭示了相同数量的腾格里沙漠东亚冬夏季风演变的“旋回”——MCY1—14.5,包括14次冬季风事件和15次夏季风事件,每个季风旋回的持续时间平均约2.48 ka;TMS3元素记录的15次夏季风事件与GRIP冰芯和葫芦洞石笋MIS3-δ¹⁸O曲线的间冰阶具有相同的发生次数,也与邻近的古浪黄土MIS3中的间冰阶可以进行很好的对比。土门剖面TMS3的地球化学迁聚行为和沉积相,在一定意义上诠释了MIS3北半球冷暖波动——腾格里沙漠东亚冬夏季风环境变化的响应过程。     

Sedimentary characteristics of paleo-aeolian dune sands of Salawusu Formation in the Salawusu River Valley

The Salawusu Formation of Milanggouwan section in Salawusu River Valley in-cludes 7 layers of paleo-mobile dune sands, and 4 layers of paleo-fixed and semi-fixed dune sands. Their structures have been observed and their grain size, surface textural features and several main chemical elements have been analyzed. The results showed that: 1) Some of the aeolian structural characteristics of these dune sands are similar to that of the recent dune sands. 2) They are also similar to the recent dune sands in grain size components, and parameters of Mz, σ, Sk and Kg, as well as in several main chemical components. 3) The scattergrams of Mz-σ and SiO2–Al2O3+TOFE and the probability curves of grain size showed that these paleo-dune sands are different from paleosols and fluvio-lacustrine facies, but are consistency with recent dune sands. 4) Quartz sands have well roundness and surface textural features such as dish-shaped pits, crescent-shaped pits, pockmarked pits, upturned cleavage plates, siliceous precipitates and siliceous crevasses, indicating that they had been carried for a long time by the wind. As the 11 layers of paleo-dune sands possess the aeolian characteristics in structure, grain size, surface textural features and chemical elements, the origin of their formation should be attributed to eolation.     

萨拉乌苏河流域萨拉乌苏组砂丘砂沉积特征

The Salawusu Formation of Milanggouwan section in Salawusu River Valley includes 7 layers of paleo-mobile dune sands, and 4 layers of paleo-fixed and semi-fixed dune sands. Their structures have been observed and their grain size, surface textural features and several main chemical elements have been analyzed. The results showed that： 1） Some of the aeolian structural characteristics of these dune sands are similar to that of the recent dune sands. 2） They are also similar to the recent dune sands in grain size components, and parameters of Mz,σ, Sk and Kg, as well as in several main chemical components. 3） The scattergrams of Mz-σ and SiO2-Al2O3＋TOFE and the probability curves of grain size showed that these paleo-dune sands are different from paleosols and fluvio-lacustrine facies, but are consistency with recent dune sands. 4） Quartz sands have well roundness and surface textural features such as dish-shaped pits, crescent-shaped pits, pockmarked pits, upturned cleavage plates, siliceous precipitates and siliceous crevasses, indicating that they had been carried for a long time by the wind. As the 11 layers of paleo-dune sands possess the aeolian characteristics in structure, grain size, surface textural features and chemical elements, the origin of their formation should be attributed to eolation.     

毛乌素沙漠东南缘滴哨沟湾剖面DGS1层段粒度特征及其指示的全新世气候变化

分析滴哨沟湾剖面全新统DGS1段的粒度数据,认为流动沙丘砂、泥炭、砂质古土壤、古固定-半固定沙丘砂到湖沼相和次生黄土的颗粒总体上变细,分选变差。结合腹足类动物化石和湖沼相地层中石英砂粒表面电镜扫描,认为DGS1粒度结果实际上是全新世以来多次冬夏季风的交互演替过程的气候-地质记录。据此,将DGS1粒度信号记录的全新世气候分为4个阶段——全新世早期好转期、全新世鼎盛期、大暖期向寒冷期转变波动期和降温不稳定的沙漠化频繁变化时期。     

瓦窑沟剖面记录的早中全新世毛乌素沙地东南缘气候变化

毛乌素沙地位于中国东亚季风边缘区,对气候变化响应敏感。区域内分布着大量河湖相沉积地层,忠实记录了全新世以来气候变化状况。选取毛乌素沙地东南缘河湖相沉积地层为主的瓦窑沟剖面（WYG）,在光释光（OSL）和¹⁴C（AMS ¹⁴C）测年基础上,对粒度、色度和有机质环境代用指标进行分析,反演得出毛乌素沙地早中全新世气候经历了3个阶段：约9.8 ka BP前气候干冷,广泛沉积沙层;9.8—9.6 ka BP气候逐渐回暖,为气候干冷转为暖湿的过渡期;9.6—5.2 ka BP气候相对暖湿,发育砂质泥炭层。推测计算得出,剖面地层沉积速率沙层>过渡层>砂质泥炭层,且各地层均存在次一级旋回,曲线旋回周期砂质泥炭层（480 a）>沙层（150 a）>过渡层（130 a）,指示砂质泥炭层沉积速率最慢、形成时期气候相对稳定。研究结果与东亚季风区域古气候记录具有很好的可比性,是对东亚冬夏季风强度变化的全球性响应。     

晚第四纪中国北方沙地风沙沉积的Zr/Rb比值特征及意义

Zr/Rb比值因不受后期成壤作用影响,在黄土高原黄土堆积中可作为较好的冬季风气候替代性指标。与黄土沉积相比,中国北方沙地的气候变化研究相对较弱,能够敏感反映沙地气候变化的替代性指标仍处于探索阶段。本文选取东亚季风控制区的毛乌素沙地、浑善达克沙地和科尔沁沙地11个典型的风成沉积序列,对Zr/Rb比值及其意义进行了研究。通过全岩样品Zr、Rb元素含量、Zr/Rb比值与平均粒径和>63 μm的粗颗粒百分含量对比分析,发现在毛乌素沙地,Zr/Rb比值与粗颗粒百分含量和平均粒径成正相关关系,与黄土高原的变化趋势相似,可作为冬季风强度的替代性指标。而在浑善达克沙地和科尔沁沙地,虽然Rb含量在砂质古土壤层中随着细颗粒物质的增加而增大,与毛乌素沙地的变化相同;但是,Zr含量也表现出增加趋势,导致Zr/Rb比值变化趋势与毛乌素沙地相反。其主要原因可能是沙地所处的构造地貌单元不同,物源区存在差异。因此,Zr/Rb比值作为冬季风的替代性指标在不同沙地应用需要慎重分析。