晚更新世以来浑善达克沙地西北缘水沙相互作用及其对气候变化的响应

Although the study on the environmental changes of Chinese sand seas is growing in recent years, the details of the process and its mechanism remain unclear. The aeolian and fluvial interaction is an important part of the paleoenvironmental reconstructions of sand seas, and also acts as an effective way to explore the climate changes and responses of dune system. Located in the transition area between arid and semi-arid China, the Hunshandake Sandy Land is the home to many dryland landforms included dunes, paleochannels and lake basins, providing an archive of paleoenvironmental changes. This project aims to investigate the dunes and paleohydrologic systems and reconstruct their temporal-spatial variations since the late Pleistocene. The interactions between aeolian and fluvial processes will be studied intensively, based on which the mechanisms of dunes and hydrologic systems responses to climate forcing will be explored. The results of this research would provide an insight into the formation and development of sand seas. It also would be of importance to the desert control and ecological rehabilitation in the north China.

目前，我国沙漠古环境研究方兴未艾，但有关我国北方沙漠环境变化的详细过程与机制却仍不清楚。水沙相互作用过程是沙漠古环境研究的重要内容，也是探究沙漠地区气候变化及环境响应的有效途径。浑善达克沙地处于我国干旱与半干旱气候过渡区，分布着沙丘、古河道和古湖盆等多种地貌景观，蕴含着丰富的环境变化信息。本项目拟对浑善达克沙地西北缘沙丘与古水文系统进行详细研究，重建晚更新世以来古水文网时空演变过程及沙丘形成发育历史，研究河湖与沙丘的物质联系和相互作用，进而探讨气候变化下的水文系统与沙丘系统响应过程与机制。本项目的实施，可丰富和加深对沙漠形成发育的理论认识，对未来荒漠化防治与生态修复具有重要现实意义。

我国约1/3的国土属于干旱半干旱地区。在气候变暖及人类活动增强的背景下，这些地区未来环境变化趋势备受关注。重建这些地区环境变化历史，尤其是典型气候时期环境特征，对预测和应对未来气候变化具有重要参考价值。近些年来，随着第四纪研究的深入，古环境记录的逐渐增多。但这些记录主要集中在全新世，晚更新世我国干旱区古环境记录仍比较缺乏，其环境演变历史还不甚清晰，尚存诸多争议。本研究选择地处干旱-半干旱过渡区的浑善达克沙地西北部为研究区，利用遥感、数字高程模型（DEM）数据分析，结合野外考察与年代测定等手段，对晚更新世以来的古湖岸地貌与沉积序列进行了详细分析，恢复了晚更新世以来古水文与古环境演变历史。研究显示，在浑善达克沙地西北部广泛存在高湖面湖滨地貌遗迹，14C、铀系和光释光等多种方法交叉定年结果显示古大湖形成于末次间冰期。东部古湖湖面高程在1040 m以上，南部古湖最高湖面1025 m左右，北部和西南古湖最高湖面高程约990 m，古湖面积达1.55万平方公里，当时我国北方干旱区经历了泛湖期。年降水量较现在高出1–2倍，1月平均气温较现在可能高出8 °C以上，冬季风格局与现在相差巨大。全新世北部湖盆湖面明显缩小，南部湖盆最高湖面1000 m左右，出现在6.5 ka前后，代表了全新世最为湿润的时期。全新世早期气候也较为湿润，风沙沉积主要发生在全新世晚期。MIS 3时期目前缺少古湖发育证据，气候条件不及末次间冰期，但发现多处冲洪积沉积记录，当时古水文格局尚需进一步研究。东亚和太平洋地区粉尘记录显示，MIS 4时期粉尘通量高于末次盛冰期，很可能与MIS 5时期戈壁荒漠广泛发育的古大湖有关。晚更新世定年不同方法均存在一些问题，需尝试多种方法，交叉检验，以获得较为可靠的年代标尺。贝壳铀系定年仍存在系统不封闭问题，测年之注意显微观察，选取合适样品，仍有望获得具有指示意义的年龄数据。