钻孔记录揭示的乌兰布和沙漠南部晚第四纪环境演化

摘要

位于内蒙古高原的西南部的乌兰布和沙漠，是中国北方主要的沙漠之一，也是北半球重要的粉尘源区。该沙漠北部主要为固定沙丘和沙垄为主，南部主要为高大沙丘及金字塔形沙丘组成。对于乌兰布和沙漠南部高大沙丘区的环境变化，由于缺乏可靠的沉积记录和足够的年龄数据支持，沙漠环境变化及沙漠形成演化过程目前还不清楚。本研究通过在乌兰布和南部高大沙丘核心区开展沙漠钻探，获得一根120.5 m长的沙漠钻孔岩芯（WL12ZK-1岩芯）。对岩芯开展了详细的沉积地层描述。使用石英光释光测年和钾长石多步法红外后红外释光测年方法，建立钻孔岩芯的年龄框架。使用古环境代用指标（粒度、烧失量、孢粉、介形虫）对WL12ZK-1钻孔记录的环境变化进行了分析，以便重建该地区的环境变化。石英光释光性质（包括剂量恢复实验，释光信号特征）检验，结果表明对小于6万年的年轻样品石英光释光测年方法是可靠的。钾长石释光测年的结果可靠性通过内部信号检验和钾长石年龄—激发温度坪区实验检验。钾长石和石英测年结果的对比也进一步指示了年龄框架的可靠性。结合之前沙漠北部已有的WL10ZK-1和WL10ZK-2钻孔岩芯沉积记录，乌兰布和沙漠南部钻孔岩芯WL12ZK-1古环境代用指标和年龄结果表明乌兰布和沙漠地区干旱环境在中晚更新世就已经形成，沙漠沙丘沙环境至少在~230 ka以前就已经形成，该地区植被自此以来主要是沙漠植被和草甸植被。在约155 ka前开始在该地区形成了由黄河作为主要补给水源的古大湖，古湖泊环境可能一直持续到~87 ka前后，古湖泊可能经历了多次湖面进退波动，孢粉分析表明古湖泊周围主要生长着草甸植物。在~87 ka之后，乌兰布和沙漠地区古湖泊消失，沙漠环境再次形成，在末次冰期该地区很可能没有任何稳定的古大湖发育。乌兰布和沙漠南部末次冰期至全新世早期沙漠环境稳定存在，干旱环境持续至今。内蒙古高原南部的沙漠在末次间冰期、全新世早期和距今约2 ka以来发生了进一步扩张。研究结果表明构造活动和气候变化是更新世中期以来内蒙古南部沙漠形成的主要原因，此外晚全新世的人类活动可能促进了沙漠的进一步扩张。

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第一章 绪论

1 乌兰布和沙漠晚第四纪环境变化研究现状

2研究区概况

3 拟解决的科学问题及研究思路

第二章 研究与测量方法

1 光释光测年技术及测量

2 古环境代用指标方法

第三章 钻孔岩芯的年龄框架建立

1 石英OSL测年结果

2 WL12ZK-1岩芯钾长石Met-pIRIR测年结果

3 钾长石Met-pIRIR测年结果和石英OSL测年结果对比

第四章 钻孔WL12ZK-1岩芯古环境代用指标结果

1 沉积物粒度测量结果

2 沉积物有机质和碳酸盐含量（即烧失量）结果

3 沉积物孢粉序列和介形虫结果

第五章 钻孔WL12ZK-1岩芯记录的中国北方晚第四纪沙漠环境变化

1 钻孔古环境记录

2 乌兰布和沙漠与吉兰泰-河套古湖的时空关系

3 晚第四纪中国北方沙漠环境的形成与演化

第六章 结论及展望

1 主要结论

2 问题与展望

参考文献

附录

个人简历

在学期间的研究成果

致谢