渾善達(dá)克沙剖面光釋光測(cè)年研究

沙漠是干旱半干旱氣候條件的產(chǎn)物，其形成和發(fā)展與干燥半干旱氣候變化有關(guān)。位于中國(guó)北方的漢江沙區(qū)位于濕潤(rùn)半干旱氣候區(qū)，位于東亞季風(fēng)氣候區(qū)的邊緣。它具有生態(tài)脆弱和氣候變化幅度大的特點(diǎn)。這是研究環(huán)境變化的理想?yún)^(qū)域。沙砂沉積的順序主要是風(fēng)砂-砂質(zhì)-黃土砂層和黃土砂層。它們的形成和發(fā)展直接記錄了沙區(qū)氣候變化和干旱事件。與黃土相比，沙砂沉積沉積的沉積速度快，可能包括幾個(gè)階段的詳細(xì)環(huán)境變化信息。然而，與以往的黃土相比，缺乏對(duì)波動(dòng)變化的干旱記錄，缺乏可靠系統(tǒng)的年測(cè)量數(shù)據(jù)，因此對(duì)沙漠和沙地氣候變化的認(rèn)識(shí)不深于其他地區(qū)（如海洋和黃土）。系統(tǒng)可靠的測(cè)年是重建沙漠/沙地第四紀(jì)氣候變化的前提.以前,渾善達(dá)克沙地的年代序列主要是建立在對(duì)有限分散剖面的14C定年和光釋光測(cè)年的基礎(chǔ)上.由于該區(qū)降雨量較少,植物根系發(fā)達(dá),可能給14C測(cè)年帶來(lái)年輕碳的污染;加之地質(zhì)歷史時(shí)期大部分地區(qū)植被覆蓋度較低,難以找到適合于14C測(cè)年的植物殘?bào)w、碳屑等樣品,利用沉積物中的全巖有機(jī)質(zhì)來(lái)測(cè)定14C年代,很難排除“老碳效應(yīng)”的影響;另外,獲得的14C年齡數(shù)據(jù)需要校正,但是目前還沒(méi)有完全適合于中國(guó)環(huán)境系統(tǒng)的14C校正體系,這就使得14C測(cè)年方法在沙漠/沙地地區(qū)的應(yīng)用受到限制.光釋光年代學(xué)的研究比較分散,測(cè)試的剖面比較少,難以獲得該地區(qū)全新世氣候變化的全貌.同時(shí),由于受研究方法和思路等限制,關(guān)于渾善達(dá)克沙地古氣候變化的一些結(jié)論存在較大的爭(zhēng)議[5~12].例如,以前認(rèn)為毛烏素和渾善達(dá)克沙地沙丘中存在的砂質(zhì)土壤主要是全新世中期的產(chǎn)物,但是就我們最近獲得的光釋光年代結(jié)果顯示,有的砂質(zhì)古土壤的年齡達(dá)萬(wàn)年,有的卻只有幾百年,這一結(jié)果也與近年來(lái)的一些研究結(jié)果相似.為了深入認(rèn)識(shí)晚第四紀(jì)渾善達(dá)克沙地氣候變化和干旱事件的規(guī)律,迫切需要獲得具有高密度和高精度測(cè)年數(shù)據(jù).研究表明,光釋光測(cè)年技術(shù)是解決晚第四紀(jì)沙漠/沙地測(cè)年問(wèn)題的有效途徑,近年來(lái)取得了很大的進(jìn)展[9~17].基于此,本文通過(guò)對(duì)10個(gè)剖面的35個(gè)樣品的光釋光年齡和氣候替代性指標(biāo)的測(cè)試,嘗試依據(jù)風(fēng)成堆積重建全新世渾善達(dá)克沙地氣候變化過(guò)程和干旱事件時(shí)間序列,討論渾善達(dá)克沙地全新世沙丘固定與活化的機(jī)制,在具有絕對(duì)年齡數(shù)據(jù)控制的基礎(chǔ)上分析沙區(qū)氣候變化與全球氣候事件的可能聯(lián)系.1樣品采集和前處理渾善達(dá)克沙地處于北溫帶季風(fēng)干旱-半干旱區(qū),氣候主要受控于東亞季風(fēng)環(huán)流控制,降水集中在夏季,年平均降水量在200~350mm之間,其他季節(jié)降水很少.年平均氣溫為0~3℃,年平均風(fēng)速4~5m/s,大風(fēng)日數(shù)全年累計(jì)為60~80d,主要集中在春季,冬春季節(jié)風(fēng)蝕作用強(qiáng)烈.現(xiàn)代植被主要為半干旱草原-荒漠草原,廣泛發(fā)育固定、半固定沙丘,部分地區(qū)存在流動(dòng)沙丘.對(duì)以上10個(gè)剖面不同的層位(砂層和砂質(zhì)土壤)及產(chǎn)狀不同的砂層采集光釋光樣品,采樣方法參照周亞利等的描述.迄今已經(jīng)獲得了其中的35個(gè)年齡數(shù)據(jù),其他樣品年齡將繼續(xù)測(cè)試.同時(shí),采集了42個(gè)粉末樣品,測(cè)定了每個(gè)樣品的磁化率和粒度分布.磁化率用英國(guó)Bartington公司生產(chǎn)的MS2磁化率儀測(cè)量,粒度測(cè)試用英國(guó)Malvern公司生產(chǎn)的Mastersize-S激光粒度儀進(jìn)行測(cè)量,采用較為徹底的前處理方法.2測(cè)量光的解釋光年齡2.1年劑量的確定及預(yù)處理在暗室安全光源下對(duì)樣品進(jìn)行前處理,以得到適合光釋光年代測(cè)試的石英顆粒.去掉樣品表層的見(jiàn)光部分,此部分用來(lái)測(cè)定樣品的含水量和238U,232Th及40K的含量,以確定年劑量;然后,經(jīng)過(guò)濕篩分別用濃度1mol/L的鹽酸和30%雙氧水浸泡,以徹底去掉碳酸鹽和有機(jī)質(zhì);用比重為2.7g/cm3的重液分選,去掉鋯石等重礦物,用濃度為48%的氫氟酸溶蝕,以去掉其中的長(zhǎng)石組分,過(guò)一次干篩,以確保所選石英的粒徑范圍在90~150μm之間.把提純的石英顆粒用硅膠單層粘貼在直徑為9.8mm的鋁片的中間5mm的區(qū)域,并用顯微鏡及紅外檢測(cè)是否有長(zhǎng)石的污染.2.2等效劑量的確定本研究中等效劑量的測(cè)定選用單片再生劑量法,測(cè)試礦物選用90~150μm的石英顆粒.這種測(cè)試方法目前已經(jīng)在渾善達(dá)克沙地研究中成功應(yīng)用[9,10,11,12,13,15].光釋光樣品年齡的測(cè)定是在美國(guó)內(nèi)布拉斯加大學(xué)釋光實(shí)驗(yàn)室完成的.樣品等效劑量用Ris?TL/OSL-DA-15B全自動(dòng)釋光儀測(cè)試.測(cè)試條件為:測(cè)試石英釋光信號(hào)的藍(lán)光激發(fā)光源的波長(zhǎng)為(470±30)nm,檢驗(yàn)長(zhǎng)石組分所用的紅外激光波長(zhǎng)為830nm,光電倍增管前放置兩個(gè)U-340濾光片,人工β輻射源為90Sr/90Y,對(duì)于粒徑為90~150μm石英的輻射劑量率為0.098Gy/s.分別選取相對(duì)較年輕UNL1224和較老樣品UNL1226進(jìn)行了從180~280℃以20℃間隔進(jìn)行預(yù)熱坪區(qū)檢驗(yàn)(圖3),在200~260℃之間出現(xiàn)了一個(gè)明顯的“坪區(qū)”,其等效劑量不隨預(yù)熱溫度的變化而改變,確定對(duì)較老樣品采用預(yù)熱溫度220℃和Cutheat160℃,對(duì)年輕樣品采用預(yù)熱溫度240℃和Cutheat160℃,并且在此測(cè)試條件下做了熱遷移效應(yīng)及劑量恢復(fù)試驗(yàn),以檢驗(yàn)此條件是否適合渾善達(dá)克沙區(qū)樣品等效劑量的測(cè)試.在最終確定等效劑量值時(shí),依據(jù)釋光信號(hào)的曬褪曲線、感量校正、恢復(fù)系數(shù)(recyclingratio)、回授信號(hào)、擬合的生長(zhǎng)曲線的特征以及測(cè)試誤差的大小,去掉有異常和誤差大于10%的樣片的等效劑量,然后取其權(quán)重平均值.2.3年劑量的確定樣品的年劑量與樣品中U,Th,K和Rb的含量、樣品含水量及宇宙射線等有關(guān).本文用ICP-MS和ICP-AES測(cè)定U,Th,K的含量.由于地質(zhì)歷史時(shí)期含水量無(wú)從得知,所以含水量數(shù)值采用樣品采集時(shí)的含水量,估計(jì)誤差為±10%.據(jù)樣品的海拔高度、地理位置及采樣深度等計(jì)算出宇宙射線對(duì)年劑量的貢獻(xiàn).年劑量計(jì)算時(shí)所用的公式和參數(shù)以Aitken提供的公式和參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn).3測(cè)試結(jié)果3.1預(yù)熱對(duì)熱轉(zhuǎn)移效應(yīng)的影響頻繁的激發(fā)和預(yù)熱會(huì)使能量較低但不易曬褪的陷獲電子發(fā)生熱轉(zhuǎn)移,使得光釋光信號(hào)增強(qiáng),從而使所得的等效劑量值偏大[25~27].在年輕樣品預(yù)熱溫度240℃、cutheat160℃和較老樣品預(yù)熱溫度220℃,cutheat160℃的測(cè)試條件下做了熱遷移效應(yīng)及劑量恢復(fù)試驗(yàn)(圖3).結(jié)果表明,無(wú)論是對(duì)年輕UNL1224還是較老樣品UNL1226,其熱遷移效應(yīng)非常小,年輕樣品為0.04Gy,相當(dāng)于存在17a偏差,而較老樣品為0.15Gy,相當(dāng)于62a的偏差,相對(duì)于這兩個(gè)樣品各自的年齡(0.13±0.01)和(9.9±0.55)ka的只有2%和0.6%的誤差,處于誤差范圍之內(nèi),其熱遷移效應(yīng)可忽略不計(jì).樣品在所選取的預(yù)熱溫度范圍內(nèi)沒(méi)有出現(xiàn)隨溫度升高而等效劑量增大的現(xiàn)象,而是有一個(gè)很好的坪區(qū)(圖3);并且釋光生長(zhǎng)曲線幾乎完全通過(guò)原點(diǎn)(圖3),因此,回授效應(yīng)所引起的等效劑量值的差異可忽略不計(jì).由于預(yù)熱所引起的熱轉(zhuǎn)移效應(yīng)對(duì)測(cè)試結(jié)果影響不大[27~29];恢復(fù)系數(shù)(Recyclingratio)的變化范圍在0.95~1.10之間,表明測(cè)試過(guò)程對(duì)石英顆粒的感量變化得到了很好的校正;在劑量恢復(fù)試驗(yàn)中,給年輕和較老樣品的已知?jiǎng)┝糠謩e為1.98和24.78Gy,恢復(fù)得到的等效劑量分別為1.95和24.86Gy,較已知?jiǎng)┝績(jī)H相差-1.70%和0.29%(圖4).由此可見(jiàn),所選取的測(cè)試條件適合樣品年齡測(cè)試.3.2對(duì)比分析結(jié)果樣品的等效劑量和年劑量及光釋光年齡測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1.同一個(gè)樣品所有測(cè)試樣片的等效劑量值大致相同,變化范圍很小(圖5);并且,樣品的等效劑量值并不隨校正后的釋光信號(hào)的增加而增加;釋光生長(zhǎng)曲線均未達(dá)到飽和(圖3).用全部樣片等效劑量的平均值、中值、擬合峰值和權(quán)重平均值進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果類似,說(shuō)明樣品在沉積之前,經(jīng)過(guò)了充分的曬褪殘留釋光信號(hào)已徹底清空或者可忽略不計(jì),確保所測(cè)年齡數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確和可靠.同時(shí),大多數(shù)樣品的年劑量率很接近,砂層和砂質(zhì)土的年劑量沒(méi)有明顯變化,因此,可以保證因?yàn)椴煌瑢游荒陝┝柯实牟煌鸬恼`差降低到最小.樣品的光釋光年齡據(jù)Aitken提供的方法得到.從表1可看出,渾善達(dá)克沙地沉積序列的年齡變化在0.13~9.90ka之間,數(shù)據(jù)誤差范圍在5%~8%之間,幾乎含蓋整個(gè)全新世.但是,由于沙地既是沉積區(qū),同時(shí)也是侵蝕區(qū),存在沉積間斷,難以在一個(gè)剖面中保存完整的氣候記錄.我們根據(jù)絕對(duì)年代控制和地層分析,結(jié)合氣候替代性指標(biāo)測(cè)試,沙丘記錄所反映的氣候事件如表2所示,揭示了渾善達(dá)克沙地在全新世的多次干濕(冷暖)氣候變化.3.3砂層沉積相的土壤成分特征由于渾善達(dá)克沙地的氣候受控于東亞季風(fēng)環(huán)流,具有明顯的濕熱同季特征.因此,當(dāng)冬季風(fēng)增強(qiáng)時(shí),氣候較為干旱,出現(xiàn)大面積沙層堆積;而當(dāng)夏季風(fēng)環(huán)流處于優(yōu)勢(shì)時(shí),氣候較濕潤(rùn),植被覆蓋度較高,砂質(zhì)古土壤發(fā)育.風(fēng)成沉積物的粒度既反映了風(fēng)力大小,也與物源距離有關(guān).粒度組成中的粗顆粒組分(>63μm)含量,在沙漠研究中被用作東亞冬季風(fēng)的指標(biāo),來(lái)可指示風(fēng)力大小和/或距離源區(qū)的遠(yuǎn)近,從而揭示氣候干旱狀況.測(cè)試的沙層樣品的>63μm顆粒含量較砂質(zhì)土壤明顯偏高,指示了沙層發(fā)育期冬季風(fēng)強(qiáng)盛,氣候較為干旱,砂源供應(yīng)充足(或距離砂源區(qū)很近).但是砂質(zhì)土壤中>63μm顆粒的含量也在60%以上,這些粗顆粒難以被后期的成壤作用改造,有可能是氣候濕潤(rùn)時(shí),以沙層為母質(zhì)在其上直接發(fā)育砂質(zhì)土壤.同時(shí),無(wú)論是砂質(zhì)土壤還是砂層,粒度分布曲線呈現(xiàn)顯著的單峰分布特征,表明樣品分選較好,進(jìn)一步說(shuō)明沉積物搬運(yùn)介質(zhì)及動(dòng)力的單一性,具有典型風(fēng)成沉積物的特點(diǎn).磁化率作為古氣候替代性指標(biāo)在黃土研究中得到了廣泛的應(yīng)用,由于其復(fù)雜的成因機(jī)制[33~35],在沙區(qū)沉積中的應(yīng)用還處于探索階段.但是,磁化率增強(qiáng)的土壤成因模式被廣泛接受,認(rèn)為成壤過(guò)程形成的亞鐵磁性礦物是古土壤磁化率增加的主要原因,并且從黃土-古土壤的巖石磁學(xué)、土壤化學(xué)、同位素以及成壤過(guò)程中的生物作用等不同角度論證了古土壤形成過(guò)程中有大量的超順磁顆粒生成,認(rèn)為其指示了東亞夏季風(fēng)的強(qiáng)度,反映了氣候的濕潤(rùn)狀況.測(cè)試結(jié)果表明,在砂質(zhì)土壤層磁化率值較高,變化范圍在13.70~40.30(10-8m3/kg)之間;砂層中較低,變化范圍在1.4~23.0(10-8m3/kg)之間,差異較大,大部分集中在10(10-8m3/kg)左右.在多數(shù)剖面中磁化率與>63μm的顆粒的百分含量成負(fù)相關(guān),可能間接的說(shuō)明了成壤時(shí)期東亞夏季風(fēng)較強(qiáng),沙地氣候比較濕潤(rùn).但是也有正相關(guān)的現(xiàn)象(圖2),這可能是由于距離源區(qū)較近、受源區(qū)磁性礦物輸入的影響較大等有關(guān).4討論4.1沙地成壤年齡的變化以前,環(huán)境變化研究工作常常局限在單個(gè)剖面記錄中,并且絕對(duì)測(cè)年數(shù)據(jù)少,這些問(wèn)題阻礙了對(duì)渾善達(dá)克沙地氣候變化過(guò)程和干旱事件規(guī)律的深入認(rèn)識(shí).本研究根據(jù)多個(gè)剖面的綜合測(cè)試,基于多個(gè)絕對(duì)年齡控制、沙丘沉積相分析和粒度、磁化率等氣候替代性指標(biāo)分析,以揭示出全新世渾善達(dá)克沙地氣候階變化特點(diǎn).在9.9~8.2ka期間,渾善達(dá)克沙地從南向北的SGDLs-A,SGDL,JPHW,207Road87km和303Road55km5個(gè)剖面的底部普遍發(fā)育黃色厚層粗砂,其光釋光年齡分別為(8.33±0.46),(9.90±0.55),(8.21±0.44),(8.88±0.47),(9.37±0.50)和(8.68±0.47)ka.這些砂層沉積指示了沙地有效水分含量較少,氣候干燥,植被覆蓋率低的階段.砂層的磁化率值達(dá)到最低值,>63μm顆粒的百分含量在90%以上,是沙丘處于活動(dòng)階段的指示.研究區(qū)內(nèi)的風(fēng)成沉積物移動(dòng)不受地形限制,廣泛覆蓋的砂層表明這次沙丘活化事件影響范圍廣泛.在距今約8.0~2.7ka期間,沙地發(fā)育有7層灰黑色砂質(zhì)土壤,其中砂質(zhì)土壤層的年齡分別為(7.96±0.42),(5.06±0.33),(4.46±0.22),(2.74±0.06)ka,直接指示在上述時(shí)間點(diǎn)沙地處于固定成壤階段,氣候相對(duì)濕潤(rùn),植被覆蓋良好,有效水分含量較多砂質(zhì)土壤層磁化率值較上下的砂層明顯偏高,>63μm顆粒百分含量顯著降低,相應(yīng)的粘土等細(xì)顆粒含量相對(duì)增加、顏色偏黑(是有機(jī)質(zhì)含量增多的指示)揭示了植被覆蓋率增大、沙丘固定的特征.此外,由于沙地距離源區(qū)近,沉積速率快,砂質(zhì)土壤層上下沙層的年齡也可間接地指示出砂質(zhì)土壤層的年齡.砂質(zhì)土壤層上下的沙層年齡分別為(6.64±0.37),(5.24±0.28),(4.97±0.27),(4.04±0.22),(3.32±0.10),(2.73±0.15),(2.34±0.12)ka.由此可以看出,在距今大約8.0~2.7ka期間,沙地氣候較全新世早期有明顯改善夏季風(fēng)相對(duì)增強(qiáng),降雨較多,氣候較為濕潤(rùn),但同時(shí)也存在一些短時(shí)間的沙地活化(干旱)事件,表現(xiàn)為沉積序列中的多層砂質(zhì)土壤層與沙層的互層分布,但沙地總體上處于固定-半固定狀態(tài).這一結(jié)論與前人的全新世大暖期的發(fā)生時(shí)段相吻合;同時(shí),韓鵬等對(duì)渾善達(dá)克沙地的光釋光測(cè)年結(jié)果表明,在距今8.1~2.1ka期間,該地區(qū)氣候相對(duì)溫暖濕潤(rùn).通過(guò)對(duì)沙地南部岱海巖芯的粒度測(cè)試也發(fā)現(xiàn),在距今7.9~3.1ka時(shí)段為一濕潤(rùn)期.但不同的是,在這個(gè)階段存在多次短期的氣候轉(zhuǎn)干事件,波動(dòng)較大,也進(jìn)一步說(shuō)明沙地沉積物可能較好地記錄了千年時(shí)間尺度的氣候事件和干旱事件.約2.3ka以來(lái),渾善達(dá)克沙地沉積物以粗砂層為主,直接從沙層得到絕對(duì)年齡分別為(2.34±0.12),(2.03±0.15),(1.62±0.09),(1.58±0.01),(1.30±0.07),(1.22±0.08),(0.95±0.05),(0.74±0.04),(0.68±0.04),(0.66±0.04),(0.63±0.04),(0.43±0.03),(0.15±0.00),(0.13±0.01)ka;其中,在距今1.58~1.22,0.95~0.74,0.66~0.43ka之間發(fā)育3層黑色薄層砂質(zhì)弱土壤,表明在沙區(qū)氣候總體干燥的條件下也有一些短期的濕潤(rùn)時(shí)段穿插其間,氣候波動(dòng)性較小,沙丘又重新開(kāi)始活化.對(duì)渾善達(dá)克沙地的孢粉分析表明,在距今2000年以來(lái),藜科、麻黃科的孢粉突增,說(shuō)明氣候有變干的趨勢(shì).4.2染色事件與氣候背景在中國(guó),多種記錄揭示的氣候長(zhǎng)期變化可能與世界其他地區(qū)的環(huán)境變化,比如與北大西洋的“浮冰”事件,“8.2ka”的降溫事件、歐洲中世紀(jì)暖期以及小冰期等有聯(lián)系.這些氣候事件已經(jīng)在石筍,冰芯,泥炭等記錄得到研究.那么,中國(guó)北方的沙漠/沙地的氣候變化是否也與一些全新世的重要?dú)夂蚴录新?lián)系呢?尤其是渾善達(dá)克沙地的氣候變化是否也與其他記錄的氣候事件[48~60]有聯(lián)系?這些問(wèn)題還沒(méi)有明確的答案.在距今大約9.9~8.2ka期間,渾善達(dá)克沙地的沙丘處于活動(dòng)階段,堆積了大范圍較厚的粗砂層,指示出在全新世早期,沙源充足,風(fēng)力強(qiáng)勁,氣候相對(duì)較為干旱.根據(jù)野外調(diào)查,在JPHW剖面中兩期湖相沉積物之下發(fā)育年齡為8.2ka的粗沙層,可能指示出“8.2ka”冷事件在渾善達(dá)克沙地也有所表現(xiàn),并且在此之后沙地可能至少經(jīng)過(guò)了兩次相對(duì)濕潤(rùn)的氣候階段,其具體的光釋光年齡正在測(cè)試之中.同時(shí),通過(guò)近年來(lái)對(duì)毛烏素沙地,呼倫貝爾沙地,庫(kù)布齊沙漠,科爾沁沙地等的釋光測(cè)年研究,以及14C年齡控制下進(jìn)行的環(huán)境變化記錄分析[53~55],發(fā)現(xiàn)在全新世早期中國(guó)北方大部分沙地氣候均表現(xiàn)為較干旱的特點(diǎn).北大西洋在10.36,9.38,8.47ka出現(xiàn)了3次大的“浮冰”事件,與本文中所得到的粗沙層年齡在誤差范圍內(nèi)基本一致,可能說(shuō)明全新世早期北半球氣候普遍較為冷干.大約從2.3ka以來(lái),沙區(qū)氣候總體處于干旱的條件下并有一些短期的濕潤(rùn)階段穿插其間,氣候波動(dòng)性較小,沙丘又重新開(kāi)始活化.北大西洋深海沉積物在2000年以來(lái)也出現(xiàn)了三次較大浮冰增多時(shí)段(1.47,1.19,0.63).尤其是0.63ka的小冰期事件,在研究區(qū)內(nèi)的SGDLs-A,SGDL及New207Road-116km三個(gè)剖面上均有體現(xiàn),發(fā)育了指示干旱氣候的粗砂質(zhì)層且沙層的光釋光年齡在0.68~0.63ka之間.沙層最厚可達(dá)4m,>63μm顆粒的百分含量大于92%,并且得到了這三個(gè)剖面5個(gè)粗砂層光釋光年齡數(shù)據(jù)的驗(yàn)證(表1),較充分地說(shuō)明小冰期氣候事件在渾善達(dá)克沙地存在的可能性.此外,在New207Road-116km剖面厚約9m的沙丘沉積中發(fā)現(xiàn)(圖6),上部6m厚淺黃色砂層中1m處獲得砂層的光釋光年齡為0.49ka,在1.3m處由相對(duì)較細(xì)的砂層突變?yōu)橐缓窦s5cm的淺黃色粗砂層,發(fā)育典型的上粗下細(xì)風(fēng)成砂沉積標(biāo)志,可能指示存在一次沉積間斷或者沙塵暴的發(fā)生而與上部地層分開(kāi).層理產(chǎn)狀為90°∠18°,并且在6m處的砂層光釋光年齡為(0.63±0.04)ka,與下伏出露近3m厚的水平砂層產(chǎn)狀明顯不同(90°∠3°),但是在8m處所得到的光釋光年齡幾乎完全相同,盡管兩個(gè)數(shù)據(jù)間的沙層厚度接近2m.由此可以說(shuō)明,在此時(shí)段沙地的沙源充足,風(fēng)力強(qiáng)勁,砂層堆積速率較高并且有可能在極短時(shí)間內(nèi)風(fēng)向發(fā)生了明顯變化,致使上下砂層產(chǎn)狀出現(xiàn)顯著差異.沙地在距今1.58~1.22,0.95~0.74ka之間發(fā)育的兩層砂質(zhì)土壤,能分別與隋唐溫暖時(shí)段(570~770AD)和“中世紀(jì)暖期”事件發(fā)生時(shí)間基本一致.Zhang等據(jù)中國(guó)2000年以來(lái)的歷史文獻(xiàn)分析得出在650~1050AD時(shí)段,降雨量普遍增加,有效濕度增強(qiáng).對(duì)處于干旱-半干旱區(qū)域的沙漠/沙地來(lái)說(shuō),降雨量較溫度更能影響其植被覆蓋程度,從而促進(jìn)其砂質(zhì)土壤的發(fā)育.呼倫貝爾沙地在距今1.8~1.4,0.84~0.5ka期間也發(fā)育有兩層砂質(zhì)土壤,沙地南部的岱海在1700~1350calaBP也同樣出現(xiàn)溫暖事件的記錄.中國(guó)的許多地方在800~1400AD都出現(xiàn)溫暖事件記錄[52,58,59,60,61,62],全球也有這些溫暖事件.沙丘沉積記錄揭示,在隋唐溫暖時(shí)段和“中世紀(jì)暖期”,渾善達(dá)克沙地氣候濕潤(rùn),植被較為發(fā)育,沙丘相對(duì)固定.5沙區(qū)的氣候變化及古土壤組織通過(guò)對(duì)渾善達(dá)克沙地從南到北的10個(gè)代表性沙丘、沙/黃土剖面沉積序列的野外采樣和分析,以光釋光年齡為基礎(chǔ),結(jié)合磁化率、粒度等氣候代用指標(biāo)的測(cè)試,揭示出渾善達(dá)克沙地在全新世經(jīng)歷3個(gè)氣候變化階段:在距今9.9~8.2ka期間,沙地的沙丘處于活動(dòng)階段,氣候干旱,植被覆蓋率低;距今8.0~2.7ka期間,沙地處于固定成壤階段,氣候波動(dòng)性較大,氣候濕潤(rùn),植被覆蓋率增加;從2.3ka以來(lái),沙區(qū)氣候在總體干旱的條件下有一些短期的濕潤(rùn)階段穿插其中,沙丘又重新開(kāi)始活化.渾善達(dá)克沙地對(duì)“8.2ka”冷事件、小冰期事件以及全新世早期的冷事件等反映明顯,并且從沙地沉積層理產(chǎn)狀的顯著變化推測(cè),在小冰期時(shí),渾善達(dá)克沙地可能發(fā)生過(guò)氣流改變.此外,對(duì)應(yīng)“隋唐暖期”和“中世紀(jì)暖期”,沙地發(fā)育了兩層指示氣候濕潤(rùn)的古土壤.渾善達(dá)克沙地全新世