中晚全新世毛乌素沙地东南部气候变化过程

位于中国北方半干旱区的毛乌素沙地对气候变化响应敏感,是研究气候变化的理想区域。通过对毛乌素沙地东南部锦界剖面磁化率、有机质含量、CaCO₃含量的分析,重建了7.5 ka BP以来的气候变化过程。结果显示：中晚全新世毛乌素沙地东南部环境与气候变化可分为3个阶段：7.5～4.6 ka BP,夏季风占主导,气候暖湿,与全新世大暖期对应;4.6～3.3 ka BP,气候突变为干冷并波动频繁;3.3～2.5 ka BP气候以干冷为主。另外,存在5次千年尺度的干旱事件：7.0～6.8 ka BP、6.6～5.7 ka BP、4.6～4.1 ka BP、3.7～3.5 ka BP、3.3～2.5 ka BP。研究区气候变化与全球具有较好的一致性。     

常量元素记录的毛乌素沙地东南缘全新世气候变化

毛乌素沙地处于中国季风边缘的半干旱区,对气候变化响应敏感,是研究过去全球气候变化的理想场所。对沙地东南缘锦界剖面全新统砂质黄土-古风成砂-古土壤互层沉积序列进行研究,在OSL测年基础上,通过沉积物常量元素氧化物含量及其比值分析,结合粒度、磁化率特征,探讨了毛乌素沙地东南缘7.9ka BP以来气候变化。结果表明：（1）地层常量元素氧化物以SiO₂和Al₂O₃为主,其他元素含量依次为Na₂O、K₂O、Fe₂O₃、CaO、MgO。各种元素活动性不同,K、Na活动性较强,易淋失;Si活动性较稳定,风成砂中易富集;Ca、Mg、Al、Fe活动性较弱,古土壤中富集。（2）7.9ka BP以来气候变化分为6个阶段。7.9～7.3 ka最温暖湿润时段;7.3～6.8 ka,气候转冷干;6.8～4.3 ka,整体上温暖湿润,期间存在2次由暖湿变冷干的波动,并出现过6次风沙活动,即6.6～6.3、6.1、5.9、5.7～5.5、5.3～5.0、4.7～4.4 ka;4.3～2.5ka BP,气候转冷干;2.5～1.8ka BP出现过短暂湿润期,但暖湿程度不及全新世中期;1.8ka BP以来气候渐趋干旱并接近现代气候。（3）全新世气候变化与毗邻的萨拉乌苏河流域、浑善达克沙地等记录的气候变化具有很好的一致性,这是通过东亚冬夏季风强弱消长变化对全球变化的区域响应。     

毛乌素沙地东缘中全新世以来环境变化及其对文明演化的影响初探北大核心CSCD

毛乌素沙地全新世风成沉积为探讨气候变化与文明演化之间的关系提供了可能。本文通过对毛乌素沙地东缘全新世中晚期寨山剖面沉积物的磁学参数、色度、CaCO含量和粒度进行分析,重建了该区域环境变化历史,并初步探讨了环境变化对文明演化的影响。结果表明:该区域6 800-1 500 cal a BP分别经历了一次气候暖湿期(6 800-5 500 cal a BP)、一次气候相对暖干期(5 500-4 000 cal a BP)和一次气候相对暖湿期(4 000-1 500 cal a BP)。毛乌素沙地东缘仰韶文化(6 800-5 500 cal a BP)的大扩张与气候暖湿期具有一致性,遗址数量增加;仰韶晚期和龙山时期(5 500-4 000 cal a BP)气候变化频繁,文化复杂多样,期间经历了仰韶文明的衰落和龙山文化的扩张,遗址数量逐渐增加;青铜铁器时代和秦汉时期(4 000-1 500 cal a BP)各民族文化融合发展,人口活动频繁,经济文化都得到较好的发展,遗址不断增加,且数量较大。研究结果指示文明兴衰受环境演化影响,两者在时间上有较好的一致性,但短时期内文明演化对气候变化的响应有滞后性。     

毛乌素沙地东南缘全新世气候不稳定性

毛乌素沙地处于中国季风区的西北边缘,对气候变化敏感,是古气候演化和古环境变迁研究的理想场所。全新世气温回暖期,气候整体稳定但存在暖湿冷干的次级波动,不同类型沉积相组成的地层序列记录了全新世千年、百年尺度的气候不稳定性。对毛乌素沙地不同沉积序列的研究表明:(1)毛乌素沙地东南缘的沙漠/黄土边界带DLT、NB剖面粒度及Rb/Sr比值可作为气候变化的代用指标。>63 μm砂含量增加,Rb/Sr比值降低,揭示东亚冬季风增强,风成砂堆积,风沙活动加剧,气候干冷;反之,东亚夏季风增强,降水增多,风化成壤程度加大,气候暖湿。(2)毛乌素沙地东南缘沙漠/黄土边界带及低洼沟谷区年代概率密度函数的分析显示,全新世早期~8\^5 ka BP风成砂堆积,风沙活动加剧,气候表现为干冷;全新世中期8\^5 ka~3\^0 ka BP地势较高处古土壤广泛发育,地势低洼处发育湖沼相/泥炭层,但在6.0 ka BP左右存在气候转冷过程;全新世晚期3\^0 ka BP以来气候波动频繁。(3)毛乌素沙地气候变化与北大西洋冰筏冷事件、董哥洞石笋、季风边缘区湖泊、东部沙地等记录具有可对比性和相对一致性,反映出全新世千年和百年尺度上的气候变化主要受全球变化的影响,这对预测和模拟未来气候变化具有借鉴意义。     

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。     

毛乌素沙地南缘全新世自然环境

根据毛乌素沙地南縁柳树湾剖面的孢粉分析,结合岩性、¹⁴C测定等资料,揭示该地全新世植物群落的演替,讨论自然环境的变迁。     

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。     

全新世浑善达克沙地粒度旋回及其反映的气候变化

 利用浑善达克沙地北部锡林浩特风成砂/古土壤剖面的粗颗粒含量、标准偏差、中值粒径、平均粒径和粘粒含量等气候代用指标,对浑善达克沙地10 ka以来的沉积物粒度进行了系统分析研究\.结果表明气候变化存在4个阶段:10.7～9.6 ka BP气候相对干冷;9.6～6 ka BP气候温暖湿润; 6～3.4 ka BP气候干冷暖湿波动频繁;3.4 ka BP以来气候以干旱为主。     

全新世中期毛乌素沙地炭屑记录与火灾历史

炭屑是探索自然火和人类用火及其驱动机制的重要指标。作者试图通过孢粉提取法获得毛乌素沙地东缘锦界剖面全新世中期(7.5~4.6 ka)的炭屑记录, 用来揭示该地区炭屑变化特征和火灾历史, 并探讨其与气候环境变化之间的关系。结果表明:在7.5~4.6 ka期间炭屑浓度变化范围为340～17 420粒·g^-1, 平均为3 350粒·g^-1。剖面炭屑总浓度变化趋势曲线呈“弓形”, 即在7.2 ka以前炭屑浓度较低, 平均约为1840粒·g^-1 ;在7.2~6.6 ka浓度最高, 平均约为5 280粒·g^-1, 并在6.8 ka前后达到峰值17 400粒·g^-1 ;在6.6 ka之后浓度下降, 平均为1720粒·g^-1。同时, 炭屑粒径指标表明<50 μm的炭屑占主导,>100 μm的炭屑稀少。炭屑浓度主要反映火灾频率和强度, 炭屑粒径则反映火灾距离和范围, 即毛乌素沙地东部在全新世中期火灾活动相对频繁并在6.8 ka左右达到最大值, 同时炭屑物源较远, 主要为区域性火灾。锦界剖面的化学风化指数、地球化学元素和粒度变化特征表明该地区在7.5~4.6 ka气候条件整体较好, 湿度增加, 处于全新世适宜期, 并在7.2~6.6 ka达到最佳值, 这表明毛乌素沙地的火灾主要发生在气候最佳时期。结合毛乌素沙地及其邻区的孢粉资料推测, 该地区在全新世气候适宜期时植被相对茂盛, 为毛乌素沙地的火灾提供了丰富的可燃烧物, 可能是火灾增多的主要原因。     

毛乌素沙地全新世地层化学元素特点及其古气候意义

系统采集毛乌素沙地东、西部各一个全新世地层剖面样品作全量化学分析。根据景观地球化学特征的变化，推论一万年以来气候的变化过程：１０．５—１０ｋａ，Ｂ．Ｐ．、６—５０ｋａ，Ｂ．Ｐ．、３．５ｋａ，Ｂ．Ｐ．、２．５ｋａ，Ｂ．Ｐ．和１．５—１ｋａ，Ｂ．Ｐ．期间分别为化学风化较强，钠、钾淋失较多，而钙、镁、铝、铁、钛相对富集的相对湿润时期；夹于其间的则是化学风化较弱，钠钾相对富集，相对干燥的风化活动时期。     

毛乌素沙地现代沙丘沙的粒度特征及其意义

对毛乌素沙地不同类型41个现代沙丘的沙粒度分析结果表明,流动沙丘沙主要由细沙和中沙组成,平均粒径为2.17 Φ;固定-半固定沙丘沙的主要粒级是细沙和极细沙,平均粒径为3.09 Φ。流动沙丘沙平均粒径整体自西北到东南减小,而分选性总体表现为中等-较好,无明显空间变化规律。概率累计曲线和粒度特征参数散点图表明,毛乌素沙地沙丘沙以跃移搬运方式为主,存在着就地起沙和就地堆积的可能。平均粒径和分选性空间变化规律的差异,是在频繁强烈的风沙活动环境下物源和大气环流共同作用的结果。     

风成沉积物色度记录的毛乌素沙漠全新世以来气候变化

以毛乌素沙漠4个全新世风成砂-古土壤剖面为研究对象,对沉积物色度变化进行分析。结果表明：亮度主要受有机质影响,从而间接反映降水;红度与磁化率负相关,与平均粒径呈正向趋势,因此红度主要取决于风力对红色物质的输入,即反映风力大小。古土壤发育时期,亮度偏低,红度、黄度偏低;风成砂沉积时期,亮度较高,红度、黄度较高。据此将毛乌素沙漠全新世以来的气候演变划分为4个阶段：约10.0 ka BP以前,以风沙环境为主,干燥寒冷、风力较大;10.0-7.5 ka BP,总体环境较之前好转,风沙活动减弱,局部区域发育古土壤;7.5-3.0 ka BP,气候以暖湿为主,古土壤普遍发育,风沙活动较弱;约3.0 ka BP至今,气候趋于干冷,风沙活动强烈,但期间也存在暖湿波动。     

毛乌素沙地中部风成沙的组成与微形态特征

分析了毛乌素沙地中部流动沙丘与固定-半固定沙丘沉积物粒度、元素和微形态特征。结果表明：流动沙丘沙和固定-半固定沙丘沙均以细沙和中沙为主,流动沙丘沙的分选性较好,而固定-半固定沙丘沙的分选性较差,沙丘在频繁强烈的风沙活动环境下跃移搬运,且搬运方式一定,搬运动力稳定。与上部陆壳平均化学组成（UCC）相比,常量元素SiO₂和Na₂O富集,其余均亏损,而微量元素中,Co富集明显。沙丘沙物质CIA值与上部陆壳平均值接近,表明沙丘经历了低等的化学风化。流动沙丘和固定-半固定沙丘颗粒磨圆度普遍较差,大多呈现棱角状或次棱角状外形,真正圆状外形较少。风成环境的典型标志碟形撞击坑占比很大,推断毛乌素沙地中部气候相对干燥,机械作用占主导地位,化学风化作用甚微。     

统万城的兴废与毛乌素沙地之变迁

通过史籍研究与实地考察,证实了统万城的兴废主要是由于人为的军事原因,同时也有自然环境演化的因素。统万城只是偏居毛乌素沙地一隅的人文活动的烙印,其兴废与整个毛乌素沙地并无直接的因果关系     

毛乌素沙地土地沙漠化评价

基于遥感监测反演数据,以多等级土地沙漠化转化度为评价指标,研究构建了毛乌素沙地土地沙漠化转化度模型,并对20世纪80年代末到90年代末期间毛乌素土地沙漠化转化情况和转化机理进行了系统评价和分析。评价发现,毛乌素沙地土地沙漠化情况为:东部区沙漠化发展的转化度为12.113%,逆转的转化度为9.639%,所以该区沙漠化呈现加重的态势;中部区沙漠化发展的转化度为14.551%,逆转的转化度为18.954%,但强烈发展所占比例较大,可见该区土地沙漠化呈现面积缩小、程度加重的特点;西部区沙漠化发展的转化度为8.731%,逆转的转化度为7.298%,说明该区土地沙漠化发展略大于逆转,沙漠化面积扩大,但分析发现该区重度、极重度沙漠化土地逆转的转化度很高,总和为6.483%,约为发展转化度总和的两倍,所以该区土地沙漠化程度整体减轻。     

毛乌素沙地样品扫描电镜的矿物定量分析

矿物定量分析实验用捷克FEI公司生产的MLA650F型矿物解离分析仪,采用MLA原样法和MLA重矿法分别对毛乌素沙地西南和东南地区典型沙样的矿物组成以及含量进行分析,结果表明:MLA650F仪器测量结果的重复性好,精确度高,测得的矿物种类比光学显微镜更丰富,但不能如同光学显微镜一样直接提供矿物最原始的颜色、形状、透明度、光泽、表面断口等特征。虽然扫描电镜与光学显微镜测得的单个矿物含量和矿物分析指标存在一定差异,但矿物含量变化趋势基本一致,均得到毛乌素沙地主要轻矿物以石英-长石为主,重矿物以角闪石-石榴子石为主的结论。此外,扫描电镜与光学显微镜对同一样品的矿物分析指标变化趋势基本一致,其中MLA原样法与光学显微镜的Q/TF和ATi指标同化学风化指标CIA结果一致,均表明毛乌素沙地西南地区风化作用较东南地区强。虽然扫描电镜与光学显微镜均能反应沉积物的沉积环境,但在实际工作中,要注意所使用的数据应建立在同一测量系统内,不同实验室或实验方法测得的实验数据在引用时要慎重。