黄土堆积及其风化成壤改造所记录的季风气候变化信息是环境变化研究的重要课题。汉江上游位于秦巴山地之间、温带和亚热带季风气候变化的敏感过渡地带,是环境变化研究中具有独特地理位置的特色区域。汉江上游河谷两侧分布有一系列大型山间盆地,相对开阔的盆地地段发育四级阶地,上覆厚度约5～20m不等的黄土堆积。其中,二、三、四级阶地上黄土经长期侵蚀多为残丘,而一级阶地上黄土分布范围广,地层连续且完整,是记录汉江一级阶地抬升以来成壤环境变化的理想研究材料。本文重点对汉江一级阶地的形成年代、上覆黄土的完整地层和年代序列、及其记录的深海氧同位素MIS-3以来气候变化信息展开系统、深入研究。选取地层完整清晰的黄土剖面进行连续高分辨率采样分析,包括汉中盆地的军王村(JWC)和张沟(ZG)剖面、安康盆地的罗家滩(LJT)剖面、郧县盆地的庹家湾(TJW)和黄坪村(HPC)剖面。野外对其地层学和沉积学特征进行详细观察,室内对磁化率、色度、粒度、地球化学等理化性质以及微结构特征进行系统测试分析,并结合光释光(OSL)测年、14C测年、地层对比、文化遗迹的断代分析,获得了一系列新的认识,具体结论如下:1)以技术测年数据为依据,论证了汉江上游一级阶地的形成年代及演变过程。对一级阶地古河漫滩相砂层顶部和上覆盖黄土底界样品系统的OSL测年结果显示,不同河段上覆黄土的底界年代介于46.1±4.1～57.2土2.5 ka,表明阶地形成上界年龄;而砂层的顶界年代介于54.4±2.8～55.1±5.2ka,表明阶地形成下界年龄;综合表明汉江上游一级阶地自55.0 ka B.P.开始抬升,逐步形成汉江流域的现代地貌格局。2)系统建立了汉江一级阶地上覆黄土完整的地层序列及其年代。结合野外地层划分、室内理化指标证据和年代测试,将一级阶地上覆黄土从上至下依次划分为:全新世黄土 L0(3.0～0.0 ka B.P.)—古土壤 S0(8.5～3.0 ka B.P.)—过渡黄土Lt(11.5～8.5 ka B.P.)—马兰黄土L1-L1(21.0～11.5 ka B.P.)—弱古土壤L1-S1(23.0～21.0 ka B.P.)—马兰黄土 L1-L2(24.5～23.0 ka B.P.)—弱古土壤 L1-S2(31.0～24.5 ka B.P.)—马兰黄土 L1-L3(33.0～31.0 ka B.P.)—弱古土壤 L1-S3(34.0～33.0 ka B.P.)—马兰黄土 L1-L4(36.0～34.0 ka B.P.)—弱古土壤 L1-S4(44.5～36.0 ka B.P.)—马兰黄土 L1-L5(55.0～44.5 ka B.P.)。这些年代框架建立为探讨黄土成壤改造及其季风气候响应变化等奠定了重要的年代学基础。3)系统研究和总结了汉江上游黄土-古土壤理化性质参数及微结构特征。汉江上游黄土-古土壤以粉砂含量(5～50μm)为主,介于56.60%～67.62%,黏粒(<5μm)含量介于13.22%～26.24%,砂粒(>50μm)含量介于13.32%～25.84%;常量元素以SiO2、Al2O3和Fe2O3为主,三者含量总和在780.64～851.43 g.kg-1之间,总体呈现风尘堆积性质。微结构特征显示马兰黄土 L1的薄片颜色主要呈黄橙色、疏松多孔,主要以简单填充孔隙为主且孔隙壁粗糙,甚至呈现不规则的锯齿状;黄土中次生黏土土矿物较少且以残积黏土为主;粗颗粒矿物主要以石英、长石、云母为主,边界不规则,主要呈次棱角或棱角状。而古土壤So薄片颜色主要呈红棕或暗棕色,次生黏土含量非常多,存在大量淀积黏土以及铁锰质胶团,且黏土被无定形铁浸染;孔隙较少,主要为面积较大的孔道或者圆形孔隙,孔隙壁平滑;粗颗粒呈圆状或次圆状且含量较少、主要以难以风化的石英矿物为主。黄土 L0和黄土 Lt层薄片颜色仍以黄橙色为主,含有中等数量的黏粒胶膜和孔隙数量,孔隙类型主要以简单填充孔隙为主,并存在一些形态细长的裂隙型孔道,孔隙壁较粗糙。黄土-古土壤中均未看到任何形式的次生碳酸盐矿物,CaCO3含量仅为0.8～2.4 g.kg-1。4)分析和总结了秦岭南侧亚热带地区黄土风化过程和风化强度。对古土壤与黄土细致对比发现,古土壤的磁化率、a*值、Fe2O3,烧失量含量明显增加,而L*值降低,CIA、黏粒含量高,易溶元素Ca、Na、Mg淋失强烈,Fe、Al相对富集。结合黄土、古土壤的微结构(粗颗粒、土壤形成物、孔隙)特征差异分析,共同反映了亚热带环境下黄土风化过程中主要经历了强磁性矿物的形成及红化作用、硅酸盐矿物的分解和黏化作用、有机质的形成、强烈淋溶作用等。采用CIA、PIA、CIW、CPA、钾钠比、淋溶系数、退碱系数、残积系数等不同化学风化参数深入分析,一致显示出黄土-古土壤的化学风化强度大致处于中等化学风化阶段,且A-CN-K三角图反映其处于脱钙、钠阶段,尚未达到脱钾阶段;化学风化产生的黏土矿物主要以蒙脱石和伊利石为主。为更好揭示季风过渡地带的汉江上游黄土风化特征与规律,与洛川黄土和下蜀黄土进行对比,其化学风化强度呈现从西北向东南(洛川黄土→汉江黄土→下蜀黄土)逐渐增强的变化规律,恰好与我国现代夏季风气候格局一致,有力地说明夏季风气候对南北及过渡区域黄土化学风化强度变化的影响,为深刻理解黄土风化对东亚夏季季风气候变化区域响应提供关键性证据。5)论证了汉江流域黄土母质发育的土壤在中国土壤系统分类中的地位。汉江流域黄土母质发育的土壤具有A-AB-Bt-BC-C的剖面构型,不同剖面Bt层的厚度约50～170 cm,黏粒含量比上覆淋溶层和黄土母质层明显增加,且绝对增加量≥3%;并呈现致密坚硬、暗红棕(5YR)、红棕(5YR)、暗棕(7.5YR)等颜色明显偏红的色调;微结构特征显示该层分布有大量残积黏土和淀积黏土胶膜;这些特征与“黏化层”的诊断条件相吻合,并具有坚实的棱柱状或棱块状结构、常伴有铁锰胶膜和铁锰团,黏土胶膜厚度≥0.5 mm,符合“黏磐”的诊断层标志,结合中国土壤系统分类检索,可将汉江流域黄土母质发育的土壤归属于为“黏磐湿润淋溶土”。6)揭示了晚更新世末次冰期中MIS-3时期温湿气候变化在汉江流域的存在,并讨论了其环境意义,重建了汉江一级阶地形成以来的气候变化轨迹。55.0～11.5 ka B.P.,整体上处于较干冷的气候环境中,风化成壤作用非常微弱,形成马兰黄土L1。但是本文鉴别出黄土L1中发育4层弱古土壤层,其年代为23.0～21.0 kaB.P.、31.0～24.5kaB.P.、34.5～33.0 ka B.P.和 44.5～36.0kaB.P.。这 4 层弱古土壤风化成壤强度(以TJW剖面的黏粒变化为例),弱古土壤L1-Si、L1-S2、L1-S3和L1-S4(18.44%、20.60%、15.91%和14.48%)明显高于相邻上下黄土层,高于黄土 L1均值(13.32%),而低于古土壤S0(25.94%),并呈现L1-S2>Li-S1>L1-S3>L1-S4的变化特征,表明这4个时期气候温湿程度波动变化。其中,弱古土壤L1-S4和L1-S3的风化成壤程度较微弱,说明55.0～31.0kaB.P.期间气候以干冷为主,在44.5～36.0kaB.P.和34.5～33.0 ka B.P.期间表现出弱温湿的变化特征;弱古土壤L1-S2和L1-S1经历的风化成壤作用较高,且弱古土壤L1-S2最强烈,说明31.0～21.0 kaB.P.期间气候呈现一个非常明显的、持续时长约10.0ka的温暖湿润时期,且气候最为温湿阶段出现在31.0～24.5 ka B.P.,而24.5～23.0 ka B.P.时期出现一次短暂的干冷特征;21.0～11.5 kaB.P.期间气候表现出一个持续9.5 ka的干冷阶段,黄土大量堆积,与全球性的末次盛冰期相吻合。11.5～8.5kaB.P.,气候转向温湿→8.5～3.0kaB.P.达到最温湿阶段→ 3.0～0.0 ka B.P.又转向凉干。