第四纪晚期的气候变化,尤其是与人类社会发展密切关系的全新世气候变化,一直是学者们关注的焦点。全新世在时间上距今最近,保存的各种地质证据相对完整,比如中国黄土高原的黄土-古土壤剖面的沉积物比较详细的记录了气候演变信息,是全球气候变化的重要信息载体。在汉江和渭河流域,覆盖在河谷阶地上的黄土-古土壤也是记录全新世以来气候变化的信息源,而这些沉积物的独立测年数据是获得高分辨率气候演变信息的关键。这些气候水文事件是对全球气候变化的区域响应,因此对该区域古洪水事件产生的年代及其环境背景进行恢复重建,有利于我们深入研究该地区沉积物形成及成壤与气候驱动因子响应机制,这对于理解本区域气候环境演变与人地关系发展规律意义重大。本研究是基于汉江上游和渭河河谷阶地地层剖面的沉积物释光样品,应用光释光(OSL)测年技术对该流域河谷阶地上的黄土-古土壤和古洪水沉积物进行断代,建立该区域全新世黄土-古土壤剖面沉积记录的年龄序列,并确定了汉江上游和渭河流域古洪水事件发生年代框架,深入探讨引发这些气候水文事件的原因。为此,我们选择汉江上游干流和渭河及其支流千河、北洛河等多个河段进行了深入的野外考察,选取了 13个全新世黄土-古土壤剖面,其中有8个剖面含有古洪水滞流沉层,在剖面关键层位采取黄土、古土壤、古洪水滞流沉积物、坡积物等释光样品73个,砖瓦陶片样品2个,共计75个样品。根据光释光测年技术的要求,按照实验步骤进行了大量的实验分析与计算,包括样品的前处理(石英颗粒提纯),含水量测定,样品中放射性元素U、Th、K的测定,等效剂量的测量等,然后计算样品的环境剂量率和等效剂量值。对于选择测量等效剂量前的温度设置条件进行实验探索,对于影响等效剂量测量因素进行实验研究和理论探讨,这些内容主要包括预热温度坪区实验(预热温度preheat与cutheat的合理组合实验)、样品释光信号晒退的De(t)坪区及检测实验、感量校正的实验及长石信号异常衰退的实验等。并对实验数据分析,讨论影响等效剂量测量的各种因素以及OSL测年数据的可靠性。通过本研究的系统实验和综合分析,揭示了汉江上游和渭河流域全新世黄土-古土壤地层沉积时间序列以及古洪水事件发生的年代框架,探讨区域气候环境背景与全球气候突变的关系规律,由此获得以下主要几点认识:1、应用SAR法的BLSL程序对所研究的样品进行预热温度的坪区实验,从160至300℃之间以20℃的间隔进行预热温度实验。结果显示多数样品在200～260℃出现一个明显的预热坪区,表明样品的等效剂量对再生剂量之后的预热温度(preheat temperature)没有表现出明显的依赖性,而对检验剂量之后的cut-heat温度存在一定的依赖性。实验显示,对于黄土-古土壤样品,当cut-heat温度在200～220℃时,蓝光释光(BLSL)和红外光之后蓝光释光(Post-IR)测量的等效剂量趋于较好的坪区,两者相差最小,由此选择preheat温度为200～260℃/10s和cut-heat温度为200～220℃的条件下测量这些样品的等效剂量;而对于古洪水沉积物样品,则当cut-heat温度在160～220℃时,红外光之后蓝光释光(Post-IR)测量的等效剂量接近于一个坪区,两者相差很小,由此,选择preheat温度为200～260℃/10s和cut-heat温度为160～220℃的条件下测量古洪水沉积样品的等效剂量比较合适。因预热而使等效剂量产生转移的剂量在0.04～2.5 Gy之间,剂量恢复实验显示人工预辐照剂量获得的等效剂量得到很好的恢复,信号回授率很小,均在5%以下,剂量恢复系数接近1.0。2、采用不同的激发方式测量中颗粒和粗颗粒组分样品的OSL年龄存在一定差别,不同类型沉积物表现各异。对于晒退彻底的黄土-古土壤、古文化遗物等样品相差不大,晒退相对较好的古洪水滞流沉积物表现出IRSL偏大,BLSL和Post-IR相差较小;古洪水SWD以及晒退不完全的黄土样品表现为IRSL、BLSL偏大,Post-IR介于二者之间。表明不同的激发方式对OSL信号感量的校正程度不一样,对于晒退彻底的样品没有显著差别,但对于部分晒退的样品,相对比较而言Post-IR OSL信号比BLSL、IRSL等信号对感量的校正程度更优一些。3、石英中颗粒样品的晒退实验表明,多数黄土、古土壤、古砖瓦陶片等样品晒退比较彻底,残留的OSL信号很少,少数被坡积物污染了的黄土样品表现出部分晒退的特征,极少古洪水沉积物样品晒退相对较好,而大部分古洪水SWD样品和坡积物样品晒退不彻底,残留较多的释光信号而使其OSL年龄偏差较大,少数年龄与地层关系不符合,对于这类样品,我们采取挑选相对晒退较好的样片来计算样品的等效剂量,能够获得与真实古剂量值较接近的De值。4、全新世黄土-古土壤样品的BLSL、Post-IR OSL年龄对比没有明显的差异性,但在古洪水SWD样品中的BLSL、Post-IR OSL年龄表现出明显的不同,BLSL年龄偏大,Post-IR OSL年龄相对比较接近样品的真实年龄;而汉江上游与渭河河谷不同区域的古洪水SWD样品的年龄也不一样,前者误差更大一些,汉江河谷样品表现出BLSL年龄大于Post-IR年龄的特征,BLSL年龄高估了 30%左右。平均值在2.3～9.46%之间,前者平均误差在7.5%～21.6%,后者平均误差仅为-1.1～9.09%。晒退较好的黄土-古土壤样品差别不明显,部分晒退的黄土土壤样品也存在与古洪水SWD相似的特征,即平均误差BLSL在3.5～19.4%之间,Post-IR在1.6～5.1%之间。5、根据OSL测年获得样品的绝对年龄数据,结合粒度成分和磁化率等气候替代性指标综合分析,建立了汉江上游和渭河流域河谷阶地黄土-古土壤剖面地层的沉积序列的主要年代框架及其与气候变化的关系规律。汉江上游和渭河流域多个全新世剖面研究表明,该区域河谷阶地上普遍存在黄土-古土壤以及古洪水等沉积物,马兰黄土(L1)记录着11 500 aB.P.之前的晚冰期的表干冷气候;过渡性黄土(Lt)记录了 11 500～8500 a B.P.之间全新世早期升温增湿的气候,大气系统尚不稳定,在9000～8000 aB.P.之间经历了一次全球性干旱寒冷时期;古土壤(S0)记录着全新世中期8500～3100 a B.P.期间的温暖湿润气候,但在6000～5000 a B.P.、4200～3800 a B.P.期间出现一个显著地降温干旱气候事件穿插其间;覆盖在古土壤S0之上的现代黄土(L0)和表土层(TS)记录了全新世晚期3100 aB.P.以来相对干旱的气候,在3500～2500 a B.P.期间由于气候处于向干旱化发展的转折时期,气候波动变化剧烈,气候再次进入了恶化期。6、根据掌握的OSL年龄的绝对数据,确定了汉江上游和渭河流域在全新世期间发生的古洪水事件的年代框架。汉江上游干流在9500～8500、3200～2800、2500～1800和1200～1000 aB.P.等4个时间段发生了多期特大古洪水事件;渭河流域干流在3200～2800 aB.P.之间为古洪水事件的多发时间,其支流千河流域在6000～5000 a B.P.之间是洪水的多发时期,北洛河在8000～7500、6000～5000和4200～4000 a B.P.之间等3个时段为古洪水事件多发时期。这些古洪水事件发生年代分别对应着全新世早期9000～8000 a B.P.之间的全球性干旱寒冷时期,6000～5000和4200～3800 aB.P.的显著降温干旱时期,3500～2500 aB.P.之间的全球气候转型的转折时期,表明处于冷暖交替或转折时期的气候,波动异常,降水变率增大,是导致该区域古洪水事件发生的主要原因。