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本文从毛乌素沙漠萨拉乌苏河流域米浪沟湾MGS1层段砂丘与河湖相、古土壤互为叠覆的高分辨率的气候地层记录出发,进行了15种微量元素:P、Pb、Rb、Mn、Nb、Zr、V、Sr、Cu、Ni、As、Ba、Co、Cr、Zn的分析与研究。研究目的是从微量元素出发,系统探讨本区全新世MGS1地层微量元素与气候间存在的关系,旨在能在短时间尺度上揭示该区全新世的气候变化。
实验分析结果表明:化学性质相对稳定的元素P、Pb、Rb、Mn、Nb、Cr和相对活泼的元素V、Sr、Cu、Ni、As、Zn在剖面上的含量波动与由古风成砂和上覆河湖相或古土壤构成的沉积旋回呈现明显的对应关系,其含量的峰值段对应河湖相或古土壤沉积,而谷值段对应风成砂沉积,其含量的高低变化反映出不同地质历史时期的环境变迁。
通过与现代沙丘砂对比,表明其他层位的砂丘沉积是全新世期间毛乌素沙漠多次受到类似现代干冷的东亚冬季风作用的结果,上覆于砂丘沉积的河湖相和/或古土壤所表现出的高值微量元素,则与暖湿气候背景下本区地处的鄂尔多斯高原与黄土高原之间特殊的低洼地貌位置有关。微量元素含量在谷峰上的先后交替即可近似视为风成砂堆积时的干冷气候与嗣后河湖相或古土壤堆积时相对暖湿的气候交替的一个沉积-气候旋回,在MGS1层段这种旋回可达10个。
为了探讨这一环境演变过程及其成因,论文首先推算在干冷气候下沉积的各层砂丘的时间跨度:0~960、1350~2240、2470~3530、4000~4180、4290~4350、4380~4760、5040~5920、6570~8270、9020~9700、9880~10160yrB P,将其与北大西洋深海沉积记录的寒冷事件对比,发现两者有较好的耦合性。这说明米浪沟湾剖面MGS1层段微量元素分布规律及其揭示出来的kyr尺度气候变化并非偶然,这主要是由于全新世全球突发性气候变化导致东亚冬夏季风相互演化造成的。全新世kyr尺度气候变化不仅出现在深海、高纬冰芯与陆相沉积,而且在沙漠地区也同样具有显著响应。