黄土高原建造有大量的淤地坝,并保存有一定数量的由滑坡导致的（古）聚湫。这些淤地坝和聚湫将自坝体形成以来的流域侵蚀泥沙拦截在坝库中,并将这些泥沙沉积连续地保存下来,是重建黄土高原小流域侵蚀历史、气候和生态环境变化、人类活动等信息的良好载体。本文基于黄土高原南部甘肃省合水县老城镇聚湫和北部陕西省靖边县花豹湾（古）聚湫沉积序列,利用高分辨率XRF岩芯连续扫描,结合散样的含水量、容重、粒度、矿物和137Cs比活度分析,明确沉积旋回的理化特征和代用指标,鉴定年际冻融层并确定旋回的形成年代,进一步恢复近代黄土高原高分辨率侵蚀历史、暴雨强度和频率,并探讨两个流域土壤侵蚀对暴雨和人类活动的响应以其环境状况的差异。黄土高原聚湫沉积序列由暴雨侵蚀形成的沉积旋回组成。每次暴雨后,流域内的地表泥沙侵蚀进入聚湫和淤地坝,通过分选和成层作用,形成两层结构的沉积旋回,即下部粗颗粒层和上部细颗粒层。沉积旋回数量和厚度主要受控于暴雨的次数和强度。如何识别一年内的沉积旋回数量是聚湫和淤地坝沉积序列划分的关键之一。冻融层是聚湫和淤地坝流域一年内最后一次暴雨侵蚀泥沙形成的、经历当年冬季和次年春季霜冻和融化作用的细颗粒层。该细颗粒层因经历了冻融作用,土壤质地结构和化学组成均发生了变化。两个冻融层之间的沉积旋回数量和产沙模数可用于反映该年内发生的暴雨次数和强度。当然,如果没有暴雨,或降水量很低,某些年冻融层也可能缺失。因此,冻融层的识别对于聚湫和淤地坝年际沉积旋回的划分至关重要,进而可为建立沉积旋回的年代序列提供依据。通过对合水和靖边聚湫沉积序列的高分辨率XRF连续扫描、色度、粒度、矿物、含水量和容重等理化特征分析,沉积旋回总体具有以下特征:下部的粗颗粒层亮度较高,主要由粗粉沙和细沙组成,含水量和容重低,松散、易碎;较大或重的矿物如石英、锆石和富钛的矿物富集在该层,相关的元素如Si、Zr和Ti在该层含量较高。沉积旋回上部的细颗粒层亮度较低,主要由粘粒和细粉沙组成,含水量和容重高,结构紧实,呈水平层理;较轻的矿物如钾长石、云母、伊利石、方解石及粘土矿物富集在该层,相关的元素如fe、k、ca、mn、sr和rb在该层含量较高。通过对两个聚湫沉积序列中代表性岩芯段进行理化分析发现,散样的粒度、矿物等分析只能识别一些相对可见的厚沉积旋回,而高分辨率xrf岩芯连续扫描可有效划分聚湫沉积序列中可见和不可见旋回。重要的是,高分辨率xrf连续扫描的rb/zr比值可极大程度地排除了扫描过程中单一元素信号值的误差,因此我们提出rb/zr比值是划分沉积旋回的有效地球化学指标。根据rb/zr比值分布,合水聚湫沉积序列共辨别165个旋回,说明该聚湫形成以来共有165次强降雨发生;靖边聚湫沉积序列共划分126个沉积旋回,指示了自该聚湫形成以来流域内共发生了126次强降雨。根据聚湫沉积序列中细颗粒层的137cs比活度测定,确定了合水聚湫内第151个旋回（从下往上）为1966年暴雨侵蚀形成的,靖边聚湫内第97个旋回（从下往上）为1963年暴雨侵蚀形成的。通过高分辨率xrf岩芯连续扫描的两个聚湫沉积序列中代表性岩芯段的fe与ca相关性分布发现,fe和ca在粗颗粒层中含量低且相关性差,两者在细颗粒层含量高且具有较好的相关性。重要的是,细颗粒层在ca与fe（mn）存在两种完全不同的趋势:在一些细粒层中,fe与ca拥有更高的含量和更大的斜率,说明它们在这些细粒层中因冻融作用得到了进一步富集。因此,这些细粒层可被认为是年际冻融层,而其他细颗粒层则为年内细颗粒层。根据这一特征,合水和靖边聚湫沉积序列共分别识别56和77个年际冻融层。通过对比合水和靖边聚湫沉积物的ca、fe和mn信号值及其斜率、粒度和矿物组成,两个流域的土壤质地和冻融过程存在显著的差异。相比于位于黄土高原北部的靖边流域,合水聚湫沉积物的fe和mn含量高而ca含量低,并且fe与ca具有较低的斜率,说明在相对暖湿的气候条件下该流域经历了较强的淋溶作用和较弱的冻融作用。根据上述ca与fe的相关性识别的沉积序列中的年际冻融层数,结合流域内现代暴雨事件和历史时期的洪涝灾害记录,以及聚湫沉积序列中细颗粒层的¹³⁷cs比活度分布,建立了两个聚湫沉积的年代序列。结果表明,合水聚湫沉积序列是1811–1996年期间流域暴雨侵蚀的记录,而靖边聚湫沉积序列记录了1855–2014年间的流域暴雨侵蚀和沉积。在建立的年代序列基础上,依据梯形台地体积计算公式,结合实测的流域面积、聚湫沉积表面面积、旋回厚度、聚湫两侧山体坡度、土壤容重等参数,获得了合水和靖边聚湫各个旋回及年际的产沙量和产沙模数。合水聚湫1811–1996年间沉积序列总产沙量为4.70×10⁶ t,旋回产沙量平均为2.85×10⁴ t,平均年产沙量为2.53×10⁴ t,不同旋回产沙模数平均为1.44×10⁴ t/km2,年产沙模数平均为1.28×10⁴ t/km2/yr。该流域在1811–1996年间经历的165次暴雨侵蚀中,大雨发生29次,暴雨发生49次,大暴雨发生69次,特大暴雨有18次,最大暴雨发生在1838年。靖边聚湫1855–2014年间沉积序列总产沙量为5.13×10⁶ t,旋回产沙量平均为4.07×10⁴ t,平均年产沙量为3.35×10⁴ t,不同旋回产沙模数平均为1.42×10⁴ t/km2,年产沙模数平均为1.12×10⁴ t/km2/yr。该流域在1855以来的160年间发生的126次暴雨侵蚀中,大雨有29次,暴雨有80次,大暴雨有17次,最大暴雨发生在1898年。黄土高原聚湫内记录的年侵蚀量是年暴雨频率和单次暴雨强度的共同结果。根据上述年产沙模数、年暴雨频率和单次暴雨强度分布,合水流域在1811–1996年间年际侵蚀波动较大,与高侵蚀相对应的年际暴雨频率和强度较高阶段共有8个,分别为1811–1822年、1838–1855年、1868–1871年、1883–1914年、1921–1923年、1935–1940年、1956–1961年和1985–1996年。19世纪初到20世纪50年代间,该流域暴雨频率较高且强度较大,加上当地经历了清末休养生息政策下人口的快速增长和耕地的大规模开垦、“同治回变”战争等,造成同时期流域侵蚀较为严重。20世纪50年代至20世纪末期,流域内气候逐渐干旱,暴雨频率和强度较小,且人类活动以稳定的农作物种植为主,该流域侵蚀较弱且相对稳定。与合水流域类似,靖边流域自1855到2014年间年际侵蚀总体呈现逐渐降低的趋势,并于20世纪30年代后侵蚀趋于稳定。综上所述,黄土高原不同地区流域内年际侵蚀历史演变是同时期暴雨和人类活动共同影响的结果。