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古环境研究是评估人类现存环境态势和发展趋势的重要途径之一,而重建与人类现存环境相近的温暖气候阶段环境特征越来越得到更多的重视。全新世以来环境变化与人类文明的相互影响及作用机制对当前和未来协调人地关系具有重要的理论和现实意义。新疆南部,深居内陆,紧邻塔克拉玛干沙漠南缘既是文化交汇之所,又是环境脆弱地带。昆仑山北坡自旧石器晚期以来就有多处人类遗迹的发现。本研究选择位于昆仑山北坡3516m a.s.1和3750m a.s.l的两个黄土剖面KLA(Kunlun-shan LoessSection A)和KLB(Kunlun-shan Loess Section B),在AMS碳14高精度定年的基础上,根据沉积物孢粉、炭屑、粒度、有机质、碳酸盐含量和磁化率记录,开展全新世植被与气候变化的研究。同时,探讨这一区域环境变迁过程与人类活动之间的联系,得出了以下主要认识:
(1)对环境代用指标的综合分析表明,近8.4 ka BP以来研究区域气候尽管时有波动,但总体上呈现的是荒漠草原、草原植被交替的变化过程;孢粉组合、有机质和碳酸盐指标反映在7.1~6.0 ka BP(大暖期鼎盛阶段)、3.0~2.5 ka BP、小冰期阶段(1510~1900AD)相对湿润,其余时段表现为干旱状态;粒度指标反映了塔克拉玛干沙漠南缘风沙活动大约在7.4~7.2 ka BP、4.0~3.5 ka BP、2.5~2.3 ka BP和1.2~0.7 ka BP表现活跃,其中大约4.0 ka BP、2.0 ka BP以及1.0 ka BP气候转干表现明显,与全球变暖事件吻合,特别是1.0 ka BP左右的转干事件与中世纪大暖期有很好的对应关系。
(2)结合有机质含量的变化、对孢粉浓度、A/C值(Artemisia与Chenopodiaceae花粉)、禾本科、莎草科和豆科花粉含量变化的分析显示,8.4 ka BP以来研究区域的湿度呈增加趋势,生物量增加、植被覆盖度上升,特别是2.4kaBP以来气候向适宜于草原植被方向变化。
(3)在全球变化背景下区域环境响应具有多样性,盆地表现干旱化,高寒山区是暖湿化。
(4)通过KLA剖面炭屑的分级研究认为,昆仑山北坡黄土中炭屑指示区域性野火的历史,并在一定程度上反映了人类活动的强弱。初步认为应该是由于塔里木盆地周缘地区的气候的转干引起的野火或者人类火活动产生的炭屑,被西风环流带到昆仑山北麓沉积下来。所以KLA剖面中炭屑的含量应该反映的是塔里木盆地的气候干湿变化及人类活动的强弱。
(5)研究表明,KLA和KLB剖面磁化率远远低于黄土高原典型黄土的磁化率值,因中昆仑山北坡黄土成壤作用微弱,磁性性质主要受控于源区颗粒组分磁铁矿含量的变化。相关性分析结果显示:粘粒和砂粒与磁化率呈现较弱的负相关关系,而粉粒含量对磁化率的则是正相关,分析其原因可能与沉积物磁化率值低以及沉积物的来源有关;与黄土高原相比,昆仑山北坡黄土有机质含量特别低,对磁性矿物的生成和阻碍其老化方面贡献小,再加上有机质本身的磁性也极其微弱,所以有机质对磁化率的影响较小;碳酸盐含量与磁化率相关性显著。由此可见,该区黄土沉积物磁化率影响因素较为复杂,进一步表明在该区如果使用磁化率作为气候代用指标来恢复和重建古气候、古环境时需要更多的结合其它气候代用指标,多指标分析和合成解释其结果可能更可靠准确。
(6)利用REDFIT35对KLA和KLB剖面的粒度进行红色噪声谱分析后,通过95%置信度的检验,从中检测到多种与太阳辐射或者太阳活动相关的显著变化周期,如35a、248 a、700 a以及2500 a等,表明研究区环境变化主要的驱动因素与太阳辐射强迫有关,但是它的驱动机制以及机理仍然不甚清楚,尚待更多的工作去研究和证实。