萨拉乌苏地层研究新进展

从历史回顾、分歧焦点和新进展三个方面，评述和总结了中国北方重要的第四纪地质问题之一－－萨拉乌苏地层研究所取得的成绩。     

风成沉积地层化学元素记录的毛乌素沙地气候变化

毛乌素沙地位于东亚季风边缘区,是研究全球气候变化和沙漠变迁的理想场所。选取沙地东缘风成砂/古土壤/湖沼相沉积序列,以常量化学元素含量及比值变化揭示了全新世的气候变化。结果表明：常量化学元素氧化物含量在全剖面上呈SiO₂ > Al₂O₃ > K₂O > Na₂O > Fe₂O₃ > MgO > CaO,且在不同沉积相中含量存在差异;常量化学元素氧化物与<63 μm粉黏组分及磁化率的相关性分析显示,Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO三者之间呈显著正相关性,且与粉黏组分、低频磁化率（X_lf）也呈显著正相关性,表明<63 μm粉黏组分、X_lf可以反映夏季风的强弱;全新世气候变化存在多次暖湿冷干波动,10.39 ka BP之前出现3次快速的气候颤动,表现为3层风成砂与3层湖沼相互层沉积,指示存在3次冬夏季风交替变化;10.39~9.34 ka BP、8.68~8.29 ka BP、2.72~1.34 ka BP为3次明显的冬季风势力增强、风沙活动加剧的相对冷干气候;在9.34~8.68 ka BP、8.29~2.72 ka BP、1.34~0.62 ka BP为3次明显的夏季风盛行、降水增多、生草成壤的相对暖湿气候;0.62 ka BP之后与现代气候状况相近。化学元素及其比值反映出毛乌素沙地具有千百年尺度的气候波动,并与北半球其他地区气候变化有着良好的对比。     

库姆塔格沙漠古水系变迁与沙漠地貌的形成

通过库姆塔格沙漠现场考察, 借助卫星遥感影像并结合地形图和相关研究文献, 对库姆塔格沙漠古水系变迁及其与沙漠地貌形态的形成和变化关系进行了研究, 初步认为: 阿尔金山北麓洪积扇发育和古水系变迁奠定了库姆塔格沙漠形成和演化的基础。第四纪初期阿尔金山强烈抬升之后, 大量剥蚀物质通过洪水搬运, 在阿尔金山北麓堆积, 形成巨厚的第四纪洪积扇层。洪积物不断堆积过程抬高了洪积扇前缘海拔高度, 导致洪积扇和古水系逐渐向海拔较低的右侧(东) 偏转发育和变迁。受卡拉塔什塔格-多坝沟一线的低山阻挡, 洪水携带剥蚀物在低山北侧堆积少而导致低山北侧的洪积扇海拔比其西部海拔低是洪积扇和古水系向右侧(东) 偏转发育和变迁主要原因。当阿尔金山隆升稳定后, 古水系的功能由对剥蚀物搬运转变为对洪积扇的冲蚀, 在洪积扇上形成冲蚀浅沟。流水进一步冲蚀洪积扇层和底部基岩, 形成了恰什坎萨依、厄格孜萨依、梭梭沟、八龙沟、多坝沟等冲蚀沟谷。同时, 流水不断改造 洪积扇, 形成了沙漠地貌的基本框架。库姆塔格沙漠是在流水地貌的基础上, 经过强烈的风蚀风积作用塑造, 形成了“帚状”形态和“羽毛状沙丘”独特的沙漠地貌景观; 广布于沙漠中的砾石体是洪积扇发育完成及沙漠形成后在较短时间里发生的大规模洪水事件的产物, 是古水系对剥蚀物的又一次搬运和堆积所致。     

萨拉乌苏组地层年代学研究

我国北方地区晚更新世河湖相标准地层——萨拉乌苏组地层的年代学研究,有助于正确理解萨拉乌苏组与马兰黄土以及与冰期气候对比等关系。笔者近年来根据野外层位对比和地层沉积相的划分,采用同位素年代测定,并结合黄土-古土壤序列研究的最新成果,初步建立了可以与黄土、深海沉积记录和冰期气候波动对比的萨拉乌苏组地层序列。认为河湖相沉积的萨拉乌苏组形成于约140-70kaBP的末次间冰期,大致与深海氧同位素第5阶段对应,与黄土高原古土壤S₁发育同期。城川组风成细砂形成于约70-10kaBP的末次冰期,与黄土高原的马兰黄土是同期异相地质体.      

库姆塔格沙漠典型线形沙丘粒度特征

对库姆塔格沙漠不同区域典型线形沙丘不同地貌部位的表层沉积物进行了粒度分析。结果表明：线形沙丘沙物质组成的优势粒级为中沙、细沙和极细沙,所占比重分别为28.85%、30.92%和25.98%。根据沙丘剖面形态和粒度特征,该沙漠的线形沙丘可分为两大类,第一类剖面形态不对称,沙物质由沙丘两翼底部向脊部逐渐细化、分选变好,分布于沙漠的东北部、中部、南部和西部;第二类剖面形态较为对称,沙物质在两翼中部最细,脊部最粗,坡脚次之,分选性无明显变化规律,分布于沙漠的东部。对这两类线形沙丘粒度特征的形成原因做了探讨,初步认为第一类是沙物质经风选的结果,而第二类则是风选、物源风化等综合影响的结果。     

萨拉乌苏河流域地层沉积时代及其反映的气候变化

萨拉乌苏河流域位于我国北方沙漠/黄土过渡带和生态脆弱带,它对全球变化反映非常敏感,是研究全球变化的理想区域。本文根据地质测年、气候地层对比,以及地层中气候代用指标的分析,将萨拉乌苏河流域地层和气候变化划分为全新统的风成相与湖相沉积(0~11.5kaBP),早、中期气候较暖湿,晚期气候较干旱;上更新统城川组的风成相沉积(11.5~80kaBP),气候干旱寒冷;上更新统萨拉乌苏组的湖相沉积(80~140kaBP),气候温暖较湿润;中更新统上部的河流相与风成相互层(140~190kaBP),气候冷干与温凉半干旱波动;中更新统上部的冲洪积沉积(190~220kaBP),气候较暖湿等阶段。指出自中更新世晚期以来气候发生频繁波动,无论是暖湿还是冷干阶段,气候都波动频繁,气候变化不稳定性明显。     

浑善达克沙地磁化率和有机质揭示的全新世气候变化

根据浑善达克沙地锡林浩特剖面磁化率、有机质等气候代用指标的变化特征和14C测年结果,分析和讨论了浑善达克沙地10.7kaBP以来的气候变化过程.实验数据显示地层剖面磁化率和有机质值的变化趋势基本一致,且峰值段对应古土壤层,谷值段对应风成砂层.依据磁化率和有机质含量的变化将浑善达克沙地全新世气候变化分为5个阶段:10.7～8.5 kaBP,气候相对冷干,冬季风较强,夏季风相对较弱,但有增强趋势;8.5～5.8 kaBP,气候温暖湿润,夏季风较强,冬季风相对较弱,与全新世最适宜期对应;5.8～3.5 kaBP,气候波动变化频繁,但夏季风和冬季风都相对较弱;3.5～1.9 kaBP,气候温暖湿润,仅次于全新世最适宜期,夏季风较强,冬季风相对较弱;1.9 kaBP以来,气候波动渐变冷干,冬季风逐渐波动增强,夏季风相对逐渐减弱.并且其气候变化与全球变化具有较好的一致性.     

晋西北土地沙漠化问题的研究

根据野外调查和室内实验样品的测试分析，认为晋西北地区现代土地沙漠化是在脆弱不稳定的自然因素基础上产生的自然沙漠化过程和人为不合理的经济活动导致的人为沙漠化加速过程的迭加结果，它是人类不合理的、过度的土地利用与脆弱的生态环境间不相协调的产物。并指出，该区土地沙漠化的未来发展趋势主要取决于自然因素和人为因素的发展趋势。     

130ka来陕北黄土高原北部的气候变迁

根据陕北黄土高原北部两个典型的地层剖面的岩性特征、磁化率曲线等古气候相关指标，认为１３０ｋａ来该区域气候经历了四个明显的暖湿期与干冷期的交替变化。这与黄土高原洛川剖面所反映的古气候旋回及深海氧同位素曲线变化趋势基本吻合，并与全球气候变化具有同步性。     

内蒙古萨拉乌苏河地区第四纪研究的新进展

萨拉乌苏河地区是我国北方晚更新统标准地层的命名点。但长期以来，对这套地层的看法多有分歧，特别是在地层的沉积相划分，地层时代以及该地层反映的古气候等方面存在较大差异。为此，本文从历史回顾、分歧焦点和新的进展三个方面，评述和总结了萨拉乌苏河地区第四纪研究所取得的成绩。