滴哨沟湾地层沉积特征记录的毛乌素沙漠变迁

文章编号:10002694X(2008)0621064209 滴哨沟湾地层沉积特征记录的毛乌素沙漠变迁 收稿日期:2007212205 ;改回日期:2008203201 基金项目:中国科学院知识创新工作重要方向项目( KZCX32SW2341) ;中国科学院寒区旱区环境与工程研究所知识创新项目资助 作者简介:靳鹤龄(1963 ) , 研究员,主分从事干旱区第四纪与环境与全球变化研究。Email :jinhl lzb. 靳鹤龄,董光荣,左昕昕 (中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,甘肃 兰州730000) 摘 要:毛乌素沙漠的盛衰变化明显地受到全球变化特别是东亚夏季风变化的影响。根据毛乌素沙漠东南缘萨拉 乌苏河流域滴哨沟湾地层沉积物的物质组成、 粒度参数等,结合孢粉研究结果,将沙漠演化过程划分为若干阶段: 中更新世晚期沙漠萎缩期,气候温暖半干旱2半湿润,沙漠缩小,为森林草原或灌丛草原;中更新世晚期沙漠稳定期, 气候在寒冷干旱2半干旱间波动频繁,自然景观在荒漠、 荒漠草原与干草原间变化,并有河流和小湖存在;晚更新世 早期沙漠固定期,气候温暖半湿润至半干旱,期间自然景观经历了森林草原、 灌丛草原、 草原、 荒漠草原多种变化; 晚更新世晚期沙漠扩张期,气候干旱寒冷,自然景观以荒漠和荒漠草原为主,同时也有草原乃至灌丛草原出现;全 新世沙漠频繁变化期,气候变化频繁,沙漠出现多次盛衰变化,自然景观在荒漠、 荒漠草原、 草原、 疏林草原间变化。 关键词:地层沉积特征;孢粉;气候变化;沙漠变迁;毛乌素沙漠;滴哨沟湾 中图分类号: P532文献标识码: A 沙漠是地球表面重要的景观类型之一,是干旱 气候的产物。受气候干旱和人类活动的影响中国北 方沙漠分布广泛,但西部沙漠和东部沙漠在形成和 演化上存在显著的差异性1。自20世纪80年代以 来毛乌素沙漠受到广大地学工作者的关注,并陆续 取得了一系列具有重要意义的研究成果2 - 7。董光 荣等在对沙漠进行全面调查的基础上,讨论了沙漠 形成、 演化和成因问题2;李保生等根据沙漠南缘萨 拉乌苏河流域米浪沟湾地层研究近150 ka来沙漠 堆积和变迁3 - 4;孙继敏等利用石峁黄土/古土壤/ 风成砂剖面的沉积特征讨论沙漠50多万年来的变 迁5 - 6,还研究了过去2300 a风成沙丘变化7。近 年来再次出现了研究毛乌素沙漠特别是萨拉乌苏河 流域环境与气候变化的高潮,针对区域环境与气候 变化提出新的观点,取得了大量新的进展8 - 18,为 进一步深入研究毛乌素沙漠变迁奠定了坚实的基 础。本文根据萨拉乌苏河流域滴哨沟湾右岸剖面新 近获得野外调查和室内分析资料着重讨论毛乌素沙 漠近220 ka来变化的历史。 1 沉积特征 萨拉乌苏河位于鄂尔多斯高原南部。研究选择 萨拉乌苏河中游的滴哨沟湾右岸12 (37 43095N , 1083122E ,) ,地层出露总厚6314 m ,可划分5个 单元:全新统 (0 2162 m)、 上更新统上部城川组 (2 16222112 m)、 上 更 新 统 下 部 萨 拉 乌 苏 组 (22 11248116 m)、 中更新统上部风水两相沉积 (48 11661102 m)和 中 更 新 统 上 部 冲 洪 积 层 (61 102631 4 m) 12 。 野外样品采集按沉积层序进行,对小于30 cm 的沉积单元采集一块样品,大于30 cm的沉积单元 每30 cm采集一块样品,共采集样品261块。样品 分析由英国马尔文公司生产的激光粒度仪完成。 1. 1 沉积物组成 根据SPSS软件统计计算,滴哨沟湾地层沉积 物细砂含量最高,平均值达3310 % ,范围0 % 85117 % ,标 准 差2716 ;其 次 是 粗 粉 砂,平 均 31162 % ,范围0112 %80175 % ,标准差24176 ;再 次极细砂,平均12188 % ,范围0 %3714 % ,标准差 714 ;最后是粘土和中砂,前者含量10126 % ,范围 0 %59126 % ,标准差11161。后者含量7109 % ,范 围0 %4718 % ,标准差10159 ;平均含量最小的是 细粉砂和粗砂,前者平均含量4191 % ,范围0 % 23169 % ,标准差5198 ;后者平均含量0124 % ,范围 0 %11157 % ,标准差1117。 不同地层的物质组成存在极大差异(图1) :其 中全新统 (12 块样品)沉积物以细砂为主,不同粒级 第28卷 第6期 2008年11月 中 国 沙 漠 JOURNAL OF DESERT RESEARCH Vol. 28 No. 6 Nov. 2008 颗粒的平均含量自大而小为:细砂 粗粉砂 极细 砂 粘土 中砂 细粉砂,平均值分别为35147 %、 29194 %、11165 %、10121 %、7123 %和5149 %。样 品大多数属细砂质粉砂。 上更新统上部城川组 (68 块样品)细砂占绝对 优势,不同粒级颗粒的平均含量自大而小为:细砂 中砂 极细砂 粗粉砂 粘土 粗砂 细粉砂,平 均 值 为64117 %、15181 %、12136 %、5104 %、 1145 %、0184 %、0134 %;沉积物细颗粒物质含量很 少,个别样品含有少量粗粉砂和极少量的粘土。 上更新统下部萨拉乌苏组(116块样品)粗粉砂 占优势,不同粒级颗粒的平均含量自大而小为:粗 粉砂 粘土 极细砂 细砂 细粉砂 中砂,平均 值为52152 %、1619 %、13155 %、7142 %、7137 %和 23123 %;除个别样品外,细砂含量很少,属粘土或亚 粘土。 中更新统上部风成相和河流相互层 (54 块样 品)沉积物中细砂占优势,不同粒级颗粒的平均含量 自大而小为:细砂 粗粉砂 中砂 极细砂 粘土 细粉砂 粗砂,平均值为49124 %、17132 %、 11171 %、11168 %、6132 %、2164 %和0107 % ,部分 样品具有城川组沉积物的特征,其他样品中却含有 较多的粉砂和粘土(图 1) 。 图1 萨拉乌苏河滴哨沟湾地层粒度成分 Fig. 1 Particles granularity composition of Dishaogouwan section in Salawusu River area 中更新统上部冲洪积层 (11 个样品)剔除砾石 后的沉积物以粉砂为主,不同粒级颗粒的平均含量 自大而小为:粗粉砂 细砂 极细砂 粘土 细粉 砂 中 砂 粗 砂,平 均 值 为36166 %、2414 %、 16198 %、12132 %、7174 %、3183 %和0106 % ,同时 含有一定量的其他成分,是典型的混杂堆积。 滴哨沟湾地层沉积物不同粒径颗粒含量在地层 垂向存在明显的变化(图 2) 。其中,中砂和细砂变 化规律一致,极细砂与粗粉砂、 细粉砂及粘土变化规 律一致。 全新统(H)中砂含量低,自下而上含量波动式 降低,同时存在两个小峰。细砂含量变化规律相似; 极细砂、 粗粉砂、 细粉砂和粘土含量自下而上波动式 增大,粘土含量在018 m、119 m出现两个峰,粗粉 砂和细粉砂含量还在215 m处又出现1个峰。 城川组(C)沉积物不同粒径颗粒含量变化频 繁,中砂含量在45 %之下变化,细砂含量在50 % 75 %间波动,粗粉砂、 细粉砂和粘土含量则表现出1 峰两谷的特征(图2中C1、C2和 C3) 。 细砂含量在 C1中还存在多次波动,至少有5个相对高的小峰, 相应地极细砂和粗粉砂含量出现小谷; C2中极细 砂、 粗粉砂、 细粉砂和粘土含量都表现为峰,中砂和 细砂含量为谷,从极细砂和粗粉砂含量看,它由两个 小峰组成的; C3中细砂含量表现为峰,其上至少存 在9个小峰,极细砂和粗粉砂含量表现为谷。 萨拉乌苏组地层(S)不含中砂,细砂也较小,一 般低于25 % ,但表现出频繁的波动,粗粉砂含量显 著增多,在45 %75 %波动,粘土和细粉砂含量明 显增大并出现高频率波动,至少出现19个小峰。 中更新统上部风水两相(FS)中砂含量出现两 个集中的大峰,每个大峰由45个小峰组成,细砂 含量明显增多,极细砂、 粗粉砂、 细粉砂和粘土含量 出现频繁波动,细粉砂含量出现9个明显的峰;中更 新统上部冲洪积层(CH)细砂表现明显的低谷,但谷 态中有3个小峰,极细砂、 粗粉砂、 细粉砂和粘土含 量表现为峰,并由3个小峰组成。 1. 2 沉积物的粒度参数 粒度参数常用于反映沉积物的粒度特征,主要 有:标准离差(I)、 分选系数(So)、 偏度(S KI)、 峰态 (Kg)和平均粒径(Mz) 19 - 20 。 分析结果表明滴哨沟湾地层标准离差平均 114 ,范围01473125 ,标准差0162 ;分选系数平均 1122 ,范围11021157 ,标准差0109 ;偏度平均 0127 ,正偏,范围- 01110161 ,标准差0116 ;平均 尖度1122 ,峰态窄,范围01812121 ,标准差0124 ; 平均粒径80135m ,标准差67187 ,范围310 25713m。 不同地层沉积物的粒度参数存在较大差异(图 3) 。全新统沉积物标准离差平均2109 ,分选差,范 围01982172 ,分选中等到差;分选系数114 ,范围 5601 第6期靳鹤龄等:滴哨沟湾地层沉积特征记录的毛乌素沙漠变迁 图2 滴哨沟湾剖面沉积物颗粒组分在地层中的变化 Fig. 2 Vertical profiles of particle composition in Dishaogouwan strata of Salawusu River area 11191157 ,标准差0114 ,分选差;偏度0141 ,极正 偏,范围0120161 ,极正偏;平均尖度1119 ,峰态 窄,范围01811184 ,属于中等到极窄;平均粒径 57187m ,范围2014515m ,标准差35199。 城川组沉积物平均标准离差0173 ,分选中等, 范围01472101 ,属于分选好到分选差,标准差 0123 ,相当于分选系数平均值的3115 % ,样品间分 选程度相差不大;分选系数平均1119 ,范围1111 6601 中 国 沙 漠 第28卷 图3 粒度参数解析图 Fig. 3 Results of granularity parameters analysis 1138 ,标准差0106 ,分选较好;平均偏度0113 ,正 偏,范围00138 ,属近对称到正偏,标准差0109 ; 平均尖度1119 ,峰态窄,范围01911155 ,中等到 窄,标准差0115 ,差异较小;平均粒径158115m , 范围2525713m ,标准差40148。 萨拉乌苏组沉积物平均标准离差1167 ,分选 差,范围11093125 ,属分选较差至差,标准差 0136 ,相当于分选系数平均值的21156 % ,样品间差 异较小;分选系数1119 ,范围11021147 ,标准差 0106 ;偏度0131 ,极正偏,范围- 01110155 ,对称 至极正偏,标准差0115 ;平均尖度113 ,峰态窄,范围 01872121 ,属中等到很窄,标准差0126 ;平均粒径 25155m ,范围31016118m ,标准差20177。 中更新统上部风水两相沉积物平均标准离差 1143 ,分选较差,范围0157218 ,属分选较好到分 选差,标准差0173 ,相当于分选系数平均值的 51105 % ,样品间差异较大;分选系数1127 ,范围 11151144 ,标准差0109 ;平均偏度0133 ,极正偏, 范围01010153 ,表现为近对称到极正偏,标准差 0114 ;平均尖度1122 ,峰态窄,范围0196117 ,属 峰态中等到很窄,标准差1118差异大;平均粒径 110185m ,范围121422916m ,标准差61123。 中更新统上部冲洪积物平均标准离差2108 ,分 选差,范围01812177 ,分选中等到分选差,标准差 0168 ,分选很差且样品间差异大;分选系数1134 ,范 围11211145 ,标准差0108 ;平均偏度0135 ,极正 偏,范围01180146 ,峰态正偏到极正偏,标准差 0109 ,样品间差异小;平均尖度1108 ,峰态中等,范 围01871146 ,峰态属宽到窄,标准差0119 ;平均粒 径44175m ,范围171917716m ,标准差4815。 沉积物粒度参数在地层垂向上也表现出一定的 规律(图 4) 。标准离差在全新统( H)为显著的峰, 分选较差;城川组(C)为谷态,期间有若干微小的峰 谷变化,谷态分选较好,小峰分选中等,个别峰分选 较差。据其变化态势可划分为C1、C2和C3 3个阶 段,C3为谷,分选较好,期间波动频繁,存在8个小 峰; C2为峰,并由两个小峰构成;C1为明显的谷, 自下而上缓慢减小;萨拉乌苏组地层(S)是一个较 高的平台,分选较差,期间波动频繁,由明显的5峰 4谷组成,同时含有更多次一级的峰谷变化,小峰至 少有19个之多;中更新统上部冲洪积层(CH)呈峰 态,但期间存在3峰两谷波动,分选差到较差;中更 新统上部风水两相(FS)标准离差呈锯齿状变化,存 在3谷3峰波动,其波动幅度大,至少含有9个次一 级的小峰。 分选系数在地层中同样存在频繁波动,全新统 沉积物表现明显峰态,且大都超过112 ,表明分选程 度低;城川组地层(C)中分选系数在112左右频繁 波动,个别超过了112 ,表现出频繁的锯齿状波动。 其中C3至少存在9个小峰,C2表现为谷,由两个小 峰组成, C1存在5个小峰;萨拉乌苏组(S)存在5 个较大的峰,这些大的峰由至少19个小峰组成;中 更新统上部风水两相(FS)分选系数较大,其值明显 超过城川组、 萨拉乌苏组沉积物的分选系数,存在3 谷3峰,3个大峰至少由9小峰组成;中更新统上部 冲洪积层(CH)表现为峰态,该峰由3个小峰组成。 地层中偏度的变化趋势可分5个阶段,即全新 统、 城川组、 萨拉乌苏组及风水两相上部、 风水两相 下部和冲洪积层。全新统下部为峰表现为极正偏, 上部为谷接近正偏;城川组为明显的谷,下部C3波 7601 第6期靳鹤龄等:滴哨沟湾地层沉积特征记录的毛乌素沙漠变迁 8601 中 国 沙 漠 第28卷 动式增大,中部C2 91513 m为峰,为极正偏或正 偏,上部C1波动式减小,表现为对称或正偏;萨拉 乌苏组和风水两相上部地层偏度波动非常频繁,偏 度值高;风成相/河流相地层下部(FS)偏度低,中更 新统冲洪积层(CH)最高。整个变化趋势为风成地 层偏度值低,与水相关的地层偏度值偏高。 地层中峰态的变化与偏度相似,全新统为谷 态,峰态中等或接近宽;城川组中波动频繁,表现出 扁担型形态,其中C3峰态值波动式中等,峰态由中 等到窄;C2中部峰态值较大峰态窄, C1峰态值小, 峰态中等;萨拉乌苏组地层中峰态值较大,且波动频 繁,峰态窄到很窄,存在9个明显的峰态,它若干个 细小的尖峰组成;中更新统上部风成相/河流相地 层(FS)地层峰态值波动频繁,存在4个明显的峰, 峰态值较大,峰态窄到很窄;中更新统上部冲洪积层 (CH)峰态降低,表现为谷,并由3个小谷组成,峰态 中等。 平均粒径在地层中变化层次分明,全新统( H) 为谷值;城川组(C)粒径明显增大,并出现频繁波 动,其中C3波动式减小,存在9个相对高的小峰; C2明显降低为谷,有两个小谷组成; C1不但是增 大,有5个相对高的峰;萨拉乌苏组(S)平均粒径显 著减小,出现5个较大的谷,以及至少19个次一级 波动;中更新统上部风成相/河流相地层(FS)的平 均粒径增大,出现2谷3峰变化,其中存在至少9个 次一级的波动;中更新统上部冲洪积层(CH)平均粒 径减小,出现谷态,它含有3个次一级的小谷。 2 毛乌素沙漠演化过程 2. 1 沉积物粒度组成和参数反映的气候环境意义 沉积物粒度能很好地反映沉积环境和搬运营 力,是气候环境变化的指标8。气候环境是影响地 表物质风化的关键因素,较温湿的气候环境利于地 表物质的化学、 生物风化以及粘化作用,沉积物颗粒 偏细;干冷的气候环境则相反,沉积物颗粒偏粗。干 旱多风条件下形成的风成沉积物以细砂为主,辅以 极细砂和中砂,并夹有微量的粉砂和粘土;河流相沉 积虽与风成砂相似,但粉砂和粘土成分显著增多;湖 相沉积以粉砂为主,辅以粘土及少量细砂。因此,本 区地层沉积物以细砂为主者代表干冷气候环境,粉 砂和粘土为主者代表温暖湿润、 半湿润的气候环境, 以细砂为主,夹有较多的粉砂、 极细砂,代表半干旱 气候环境。 干旱多风环境下的沉积物以细砂和极细砂为 主;同时因风力充足使得沉积物得到充分的分选,沉 积物标准离差小,分选较好20。可见分选好且以细 砂为主的沉积物是干旱多风的荒漠环境的产物。温 暖较湿润的环境下大量的碎屑物质被风化成较细的 颗粒,它们被流水搬运到低洼地区沉积,沉积物远不 如风成沉积物的分选好,标准离差偏大,分选系数 大。冲洪积堆积要求既要有充足的碎屑物质,同时 又要具有适当的流水,当气候过于干冷时既不利于 形成丰富的碎屑物,又不利于物质的快速搬运、 堆 积;湿润的环境又造成大量碎屑物质被侵蚀,只有半 干旱或半湿润气候非常利于冲洪积物的堆积,因而 其沉积物既含砾石和砂,又含粉砂和粘土,标准离差 较大,分选较差。偏度反映沉积物粗细分布的对称 程度,干旱多风条件下较细的颗粒如粉砂和粘土较 早被风蚀迁移,当风力达到起沙风速时,细砂甚至中 砂才会形成风沙流产生运动,一旦风速降低,风沙流 中的砂物质会迅速卸载,因此其偏度一般为对称或 正偏;河湖相沉积因流水携带的泥砂物质卸载缓慢, 特别是湖泊当湖水水深增大时,物质卸载更慢,偏度 表现为正偏或极正偏。峰态是沉积物正态分布的集 中状况,它的变化比较复杂,很难用环境变化来解 释,但对于流水沉积而言流水作用增强,峰态变 窄21;平均粒径反映沉积物颗粒直径大小的平均状 况,是一种反映搬运营力强度的指标。干冷气候环 境下,化学风化减弱,沉积物颗粒平均粒径增大。相 反,温暖湿润的环境下,化学风化强度大,粘化作用 增强,沉积物颗粒的平均粒径减小。黄土研究结果 表明其沉积物平均粒径是指示东亚冬、 夏季风强度 的良好指标22 - 24,也是风力大小和气候干湿状况的 替代指标25。流水沉积物平均粒径与水动力密切 相关,河流流量越大,流速越快,水动力越强,沉积物 颗粒越大,湖泊沉积物的粗细同样代表水动力的强 弱和入湖水量的相对大小,在一定程度上反映湖区 降水的变化,具有气候干湿变化的指示意义26 - 27。 综上所述,萨拉乌苏河地区地层具有明显的风 成层理,细砂为主,标准离差小、 平均粒径大、 正偏或 对称,峰态值偏小的沉积物代表干旱荒漠环境;其 中含少量的粉砂、 粘土,具有风成层理和水平层理互 层的沉积物代表半干旱的荒漠草原环境;以粉砂为 主含有较多粘土,标准离差大、 平均粒径小、 偏度为 正偏或极正偏的沉积物代表半湿润乃至湿润的森林 草原环境。 9601 第6期靳鹤龄等:滴哨沟湾地层沉积特征记录的毛乌素沙漠变迁 2. 2 沙漠演化过程 中更新统上部的冲洪积层(CH)含较多砾石,粉 砂和极细砂含量占优势,但也含有粘土和细砂,是典 型的混杂堆积,底部细砂含量很高,粘土和粉砂减 少,沉积物分选较差到差,偏度为极正偏,峰态中等, 平均粒径小,并3个小谷;地层出现柳+松+桦+蒿 +藜孢粉组合,还含有亚热带的风杨、 化香和枫香植 物花粉,同时灌木和草本植物孢粉含量高,特别是 蒿、 藜及禾本科植物为主10,表明当时气候以温暖 半干旱-半湿润为主,期间也出现温暖湿润,当时 的自然景观为森林草原或灌丛草原。 中更新统上部风成相/河流相互层(FS)沉积物 以细砂为主,并有3个较大的峰,夹有中砂、 极细砂, 同时部分样品含有较高的粉砂和粘土,粉砂和粘土 出现9个小峰,沉积物标准离差变化幅度大,在分选 较好和分选差间摆动,并存在两个明显的峰和至少 9个次一级的小峰,偏度在多次和极正偏间变化,峰 态在中等到窄间摆动,两者的变化趋势与标准离差 相似;平均粒径变化幅度大,有明显的3峰两谷和至 少19个次一级的峰谷更替,表明中更新世晚期气候 波动频繁。地层出现松+栎+桦+菊+藜+婆婆纳 组合和松+云杉+桦+豆+蒿+藜+菊组合孢粉, 早期乔木花粉少并以松、 桦为主,反映气候寒冷,草 本植物以菊、 藜、 婆婆纳为主,蒿含量减少表明气候 干旱,自然景观为荒漠草原;后期乔木花粉仍以松、 云杉、 桦为主,说明气候依然寒冷,但豆、 蒿含量增 多,并出现禾草,表明自然景观为灌丛草原或豆科中 生草原。总之,气候以寒冷干旱为主自然景观在荒 漠、 荒漠草原与干草原间变化,并有河流和小池塘存 在。环境以荒漠为主并出现荒漠草原乃至灌丛草 原10 ,28。 上更新统下部萨拉乌苏组粉砂占绝对优势,并 含有较多的粘土和极细砂,细砂含量很少,缺失中 砂,细粉砂和粘土出现至少19个较高的小峰,沉积 物分选较差到差,存在5个相对高的峰和若干小峰, 偏度变化幅度大,在对称和极正偏间波动,峰态在中 等至很窄间变化,也有5个明显的峰,平均粒径急剧 减小,多小于30m ,至少呈现19个峰谷更替,表 明萨拉乌苏组沉积时萨拉乌苏河地区气候以温暖半 湿润为主,但也存在多次半干旱气候波动,其中有5 个明显的暖湿气候期,它包含至少19个暖湿气候事 件;孢粉分析显示出现松+云杉+桦+榆+蒿+藜 +菊组合、 松+柳+蒿+菊+藜组合和松+云杉+ 桦+蒿+菊+藜组合,乔木花粉明显增多,乔木植物 主要以松、 桦、 榆、 柳为主,并含有云杉和栎,灌木和 草本植物,蒿、 藜、 菊类植物居于显著优势,同时还有 禾本科和毛茛科植物,水生植物的香蒲属和水龙骨 含量较高。表明气候温暖半湿润至半干旱,自然景 观为森林草原、 针阔混交林草原10 ,28;椎动物化石 群既存在森林动物、 森林草原动物,有存在草原动 物、 荒漠草原动物乃至荒漠动物29,表明环境经历 了森林、 森林草原、 灌丛草原、 稀树草原、 草原、 荒漠 草原多种变化。 上更新统上部城川组(C)由三部分组成,城川 组下部C3细砂占绝对优势,并含有较多的中砂和 极细砂,粉砂和粘土含量很少,并存在频繁变化,细 砂含量出现9个明显的峰,沉积物分选较好至中等, 偏度对称至正偏,并表现出从下至上波动增大的趋 势,峰态中等至窄,平均粒径明显增大,自下至上波 动式减小,并出现9个小峰,表现这一时期气候由冷 干波动式向较冷半干旱演化;城川组中部C2以粉 砂为主,并含较多的极细砂和粘土,细砂和中砂含量 较低,沉积物分选较差,为极正偏,峰态很窄,平均粒 径明显减小,并有两个明显的谷,反映当时风砂活动 显著减弱,气候环境从干旱半干旱的荒漠和荒漠草 原转变为较温暖半干旱2半湿润草原和稀树草原; C1以细砂为主,并含有较高中砂、 细砂和极细砂,粗 粉砂和粘土含量很小,且存在波动,沉积物分选较好 到好,偏度对称到正偏,峰态中等,平均粒径多超过 150m ,属细砂,且自下而上波动式增大,并存在5 个小峰,是典型的风成沉积物,表明地层沉积时气候 干旱,沙漠发育,但期间存在多次半干旱的气候波 动;地层出现松+栎+柳+榆+蒿+藜+菊+婆婆 纳组合、 蒿+藜+菊+婆婆纳+禾草组合、 松+云杉 +菊+婆婆纳组合多种孢粉组合的更替。总的来看 乔木花粉较少,但种类增多,水生植物花粉显著减少 或完全消失,灌木和草本植物蒿类逐渐减少,藜科、 禾本科植物波动式变化,婆婆纳明显增多。表明总 的气候特征为寒冷干旱,自然景观在荒漠、 荒漠草 原、 干草原甚至稀树草原间变化10 ,28;动物化石基 本上都是干旱至半干旱的荒漠和荒漠草原动物29, 中期曾出现半湿润至半干旱的灌丛草原和疏林草原 生活的原始牛和鹿,以及滨水动物野天鹅和哑天鹅 等,表明总的气候特征为干旱寒冷。总之,末次冰期 萨拉乌苏河地区气候干旱寒冷,自然景观以荒漠和 荒漠草原为主,同时也有草原、 稀树草原乃至灌丛草 原出现。 0701 中 国 沙 漠 第28卷 全新统地层沉积物以粉砂为主,并含有较多的 粘土和少量的极细砂,细砂、 中砂含量极少,全新统 自下而上中细砂逐渐减少,极细砂先减小后增加,粗 粉砂、 细粉砂和粘土含量波动式增大至中部逐渐减 小,并存在两个小峰,沉积物分选较差到极差,平均 粒径小,偏度为极正偏,峰态中等到很窄;地层出现 松+桦+菊+蒿+藜组合、 松+桦+藜+蒿+菊+ 麻黄组合、 松+柳+菊组合和松+柳+蒿+菊组合。 其中全新世早中期乔木花粉相对较多,主要为松,灌 木和草本植物以菊、 藜、 蒿为主10 ,28,表明全新世早 中期气候相对偏湿,后期气候再次转向半干旱,流 域内有沙地分布,自然景观为荒漠草原、 草原、 疏林 草原。 3 结论 大量的研究成果表明中国北方季风区沙漠地区 的气候变化与全球变化具有高度的一致性8 ,12 - 13, 滴哨沟湾地层沉积特征显示毛乌素沙漠的盛衰变化 与区域气候变化密切相关,寒冷期盛行的西北风和 偏北风驱使沙漠向东南和偏南扩张,温暖时期湖泊 或古土壤发育,沙漠固定缩小,近220 ka来沙漠的 变化可划分多个阶段: 中更新世晚期沙漠缩小出现森林草原、 灌丛草 原景观。期间存在3次沙漠小规模扩张的过程。中 更新世晚期沙漠扩张期,自然景观以荒漠为主并出 现荒漠草原乃至灌丛草原。其中存在3次沙漠较大 规模扩张,两次沙漠稳定或小规模缩小的过程,沙漠 变化出现至少19次小幅度的波动。末次间冰期沙 漠固定缩小、 湖泊发育期,自然环境经历了森林、 森 林草原、 灌丛草原、 稀树草原、 草原、 荒漠草原多种变 化。沙漠的演化并非持续缩小,同样存在一定程度 盛衰变化,其中有5个相对长的时期沙漠固定缩小、 湖泊发育,其中至少有19次次一级沙漠固定事件。 但整个末次间冰期毛乌素沙漠并未完全固定,在某 些区域还有沙地存在。末次冰期沙漠发育鼎盛期, 沙漠在西北风和偏北风的作用下大规模的发展,出 现9个沙漠强劲发展的事件,自然景观以荒漠和荒 漠草原为主,偶尔也有草原、 稀树草原乃至灌丛草原 出现。中期沙漠曾一度缩小,出现零星池塘,但沙漠 变化规模较小。全新世沙漠多变,早期沙漠逐渐缩 小,中期沙漠大范围固定,出现较大范围的湖泊,自 然景观为荒漠草原、 草原、 疏林草原。沙漠出现多次 固定缩小与活化扩张的变化。 参考文献( References) : 1董光荣,靳鹤龄,王贵勇,等.中国沙漠形成演化与气候变化研 究J .中国科学院院刊,1999(4) :276 - 277. 2董光荣,高尚玉,李保生,等.毛乌素沙漠的形成、 演化和成因 问题J .中国科学:B辑,1988(6) :633 - 642. 3Li Baosheng ,Jin Heling ,Lu Haiyan ,et al. Processes of the deposition and vicissitude of Mu Us desert ,China since 150 ka BPJ . Science in China : Series D , Earth sciences ,1998 ,41 (3) :248 - 254. 4Li Baosheng ,David Dian Zhang ,Jin Heling ,et al. Paleo2mon2 soon activities of Mu Us Desert , China since 150 ka BP: a study of the stratigraphic sequences of the Milanggouwan Sec2 tion ,Salawusu River area J . Palaeogeography , Palaeoclima2 tology ,Palaeoecology ,2000 ,162 :1 - 16. 5孙继敏,刘东生,丁仲礼,等.五十万年来毛乌素沙漠的变化 J .第四纪研究,1996 ,16(4) :359 - 367. 6Sun J M ,Ding Z L ,Liu D S ,et al. 5800002year environmental reconstruction from aeolian deposits at the Mu Us Desert mar2 gin ,ChinaJ . Quaternary Science Reviews ,1999 ,18 :1351 - 1364. 7Sun J M. Origin of eolian sand mobilization during the past 2300 years in the Mu Us Desert ,ChinaJ . Quaternary Re2 search ,2000 ,53 :78 - 88. 8张宇红,李保生,靳鹤龄,等.萨拉乌苏河流域150 ka BP以来 的粒度旋回J .地理学报,2001 ,56(3) :332 - 343. 9欧先交,李保生,靳鹤龄,等.萨拉乌苏河流域萨拉乌苏组砂丘 砂沉积特征J .地理学报,2006 ,61(9) :965 - 975. 10孙建中.黄土学M.香港:香港考古学会,2005 :254. 11李保生,David Dian Zhang ,温小浩,等.末次间冰期多旋回气 候波动纪录:鄂尔多斯萨拉乌苏河流域典型地层剖面研究的 新进展J .地质学报,2005 ,79(3) :430 - 437. 12靳鹤龄,李明启,苏志珠,等.萨拉乌苏河流域地层沉积时代及 其反映的气候变化J .地质学报,2007 ,81(3) :307 - 315. 13靳鹤龄,李明启,苏志珠,等. 220 ka以来萨拉乌苏河流域地层 磁化率与气候变化J .中国沙漠,2006 ,26(5) :680 - 686. 14余雪飞,李保生,靳鹤龄,等.末次间冰期全球变化区域响应的 粒度旋回 萨拉乌苏河流域米浪沟湾剖面纪录J .华南师 范大学学报:自然科学版,2004(1) :129 - 135. 15李明启,靳鹤龄,董光荣,等.萨拉乌苏河流域微量元素提示的 气候变化J .中国沙漠,2006 ,26(2) :172 - 179. 16鲁瑞洁.近130 a来毛乌素沙漠北部泊江海子湖泊沉积记录的 气候变化J .中国沙漠,2008 ,28(1) :44 - 49. 17吕玉晓,李保生,靳鹤龄,等,萨拉乌苏河流域末次间冰期全球 变化区域响应的主元素记录J .中国沙漠,2004 ,24 (2) :136 - 143. 18刘宇飞,李保生,杨艺,等.末次间冰期我国半干旱盆地Rb、Sr 的迁移和聚集规律与环境演变J .中国沙漠,2006 ,26 (6) : 341 - 345. 19Folk R L ,Ward W C.Brazos river bar : A study in the signifi2 cation of grain size parametersJ .J Sedim Petro ,1957 ,27 :3 - 27. 1701 第6期靳鹤龄等:滴哨沟湾地层沉积特征记录的毛乌素沙漠变迁 20任明达,王乃梁.现代沉积环境概论 M.北京:科学出版社, 1981 :1 - 150. 21吉云松,刘苍宇,洪雪情,等.长江口北支中全新世以来的两次 环境变异J .海洋动态地质,2003 ,19(3) :1 - 5. 22An Z S ,Kukla G,Porter S C ,et al.Late Quaternary dust flow on the Chinese loess plateauJ . Catena ,1991 ,18 :125 - 132. 23Ding ZL ,YU Z W ,Rutter N W ,et al. Towards an orbital time scale for Chinese loess deposits J . Quaternary Science Re2 view ,1994 ,13 :39 - 70. 24Xiao J L ,Porter S C ,An Z S ,et al. Grain size of quartz as an indicator of winter monsoon strength on the loess plateau of central China during the Last 130000 a J . Quaternary Re2 search ,1995 ,43 :22 - 29. 25鹿化煜,安芷生.黄土高原黄土粒度组成的气候意义J .中国 科学,1998 ,28(3) :278 - 283. 26Celina C. LateHolocene lakesedimentology and climate change in southern Alberta ,CanadaJ . Quaternary Research , 1997 ,49 : 95 - 101. 27陈敬安,万国江,唐德贵,等.洱海近代气候变化的沉积物粒度 与同位素记录J .自然科学进展,2000 ,10(3) :253 - 259. 28邵亚军.萨拉乌苏河地区晚更新世以来的孢粉组合及其反映 的古植被和古气候J .中国沙漠,1987 ,7(2) :22 - 26. 29谢俊义,高尚玉.萨拉乌苏动物群J .中国沙漠,1995 ,15(4) : 313 - 321. Vicissitude of Mu Us Desert Recorded by Stratigraphical Characteristics of Disaogouwan Section in Southern Erdos Plateau J IN He2ling , DONG Guang2rong , ZUO Xin2xin (Cold and A rid Regions Environmental and Engineering Research Institute , Chinese Academy ofSciences , L anzhou 730000, China) Abst