末次间冰期以来中国西北季风边缘的低洼区记录的数千年尺度环境演变

Both the Salawusu Rivers of Southeastern Mu Us desert and Datu gully of Southern Tengger Desert are low-lying areas, which are located in the Monsoonal Margin in Northwestern and Desret-Loess transitional zones. They are composed of multi-cycle sedimentary sequences of aeolian dune sands and lacustrine deposits belonging to the last Interglacial-Holocene period. However, whether they have some similarities and differences in the temporal and spatial evolution of the sedimentary sequence and the sedimentary process, would be left behind to further research. We would try to reconstruct at least ten typical sedimentary sequences by tracing the marked lacustrine deposits and aeolian dunes and chronosequences by applying the AMS14C and OSL datings. We would try to discuss environment interpretations of various deposit facies on the basis of grain-size, chemical elements, minerals, organic carbon isotopes and pollens and distinguish the differences of sedimentary facies and environment comparing with the local modern deposit environments. Finally, the typical multi-cycle sedimentary sequences of aeolian dune sands and lacustrine deposits and related millennial-scale climate fluctuation would be reconstructed from a regional perspective.

毛乌素沙漠东南缘萨拉乌苏河流域和腾格里沙漠南缘大土沟同样地处我国西北季风边缘与沙漠黄土过渡带，在地形上是一低洼区。前期的大量野外考察和研究已经，这两地自末次间冰期以来都堆积了一套厚度较大且沉积连续的以风成砂与湖相相互叠覆为主的沉积序列。但对于两地的沉积序列在时空演化以及古气候-沉积过程上是否具有某种共性与区别，尚未深入研究。本申请项目拟在前期工作基础上，在这两个区域选择不少于10个典型剖面，以空间分布稳定的具有标志层作用的若干湖相与风成砂为重点，运用加速器和光释光测年建立年代框架。同时，通过现代沉积环境分析，弄清楚粒度、化学元素、矿物、有机碳同位素、孢粉等不同气候代用指标在不同沉积相的环境解译，进而探讨不同沉积相的物源以及沉积过程。在此基础上，从区域空间的角度，建立我国西北季风边缘末次间冰期以来的沉积序列及其反映千年尺度气候变化。

本项目选择地处我国西北季风边缘与沙漠黄土过渡带的萨拉乌苏河流域为主要研究区域，以厚层(至少>50cm)的湖相层为标志，在横跨近100km的长的沿河两岸进行野外追踪和测量，选择了20多个剖面进行系统野外描述和样品采集。同时，利用带RTK无人机对萨拉乌苏河流域进行航拍，通过建模获取了高程数据，建立了基于统一海拔高程的萨拉乌苏河流域晚第四纪地层层序的空间分布。同时，对该流域最顶部的大沟湾组湖相沉积进行了近40个AMS14C年代测定, 结合以上的野外考察，已重建了萨拉乌苏河流域全新世大沟湾组的时空分布格局。目前得到主要结果如下：(1) 厚层湖相在空间上分布较为稳定，往往水平侧向延伸数km，是理想的野外追踪的标志层；(2)萨拉乌苏河流域不同河段的同一时期的湖相或风成砂地层在空间上存在不同高度变化，意味着萨拉乌苏河流域自末次间冰期以来一直是湖泊与沙地共存的景观；（3）萨拉乌苏河流域在不同河段的沉积厚度不一，其上游和下游段可能缺失萨拉乌苏组(末次间冰期)的沉积，以中间河段的晚第四纪沉积地层厚度最大，层序最为完整。(4) 在全新世，萨拉乌苏流域不存在一个统一大湖，其景观为至少4片沙地将5个古湖隔开；湖相开始堆积时间大致为12000-11000 cal. yr BP，但各河段湖泊消失时间不一，这可能与河流下切有关。(5) 典型剖面GGZ、DSGW2020和SCH的粒度、有机碳同位素等气候代用指标，指示该流域全新世分为早全新世(11800—6000 cal. yr BP )，以冬季风为主导，风砂活动剧烈，气候相对干旱；中全新世(6000—2200 cal. yr BP)，以夏季风为主导，风沙活动弱，气候相对湿润。（6）有机碳同位素可以有效地区域是否受到河流作用地影响，可为未来讨论萨拉乌苏河流演化中提供重要参考。这一研究可以丰富对晚第四纪以来我国西北季风边缘沙漠对东亚古季风的响应过程及其成因机制的理解，为中国沙漠形成演变研究的增添新的素材；也可为毛乌素沙地的形成机制及其沙漠化防治提供一定的理论依据。