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本项研究选择了位于沙漠-黄土边界带的毛乌素沙漠东南缘萨拉乌苏河流域的米浪沟湾剖面(108°3305.4"E,37°4547.2"N)作为代表性剖面,而末次间冰期地层是指堆积深度为36.95～51.93m的MGS5层段,共计24个层序,即61LS～84S,含10层风成的古沙丘砂,9层河湖相,5层古土壤。以沙丘砂与其上覆的河湖相或/和古土壤构成的沉积按一个旋回计,则MGS5有8.5个沉积旋回。
本文对MGS5进行了高密度采样,并运用释光(光释光和热释光)测年技术对某些层位进行了测年。根据地层岩性和粒度、化学元素、碳酸钙、软体动物化石等气候代用指标数据的变化特征分析,结合剖面时间框架,建立了毛乌素沙漠南缘末次间冰期古气候变化序列,鉴别出了若干千年时间尺度的气候事件,并通过与区域及全球气候变化的对比进而讨论了该区气候变化的成因机制。主要进展包括以下几个方面:
1、MGS5层段距今年代为75.08-134.7 ka,可划分为5个亚段,分别为MGS5a(61LS～66LS)75.08～89.3 ka；MGS5b(67FD～71D)89.3～100.2 ka；MGS5c(72FL～76S)100.2～110.4 ka；MGS5d(77D～79D)110.4～115.1 ka和MGS5e(80LS～84S)115.1～134.7 ka。这5个亚段在时间和气候性质与MIS5各个亚段有很好的对应关系。MIS的5b、5d和5a、5c、5e分别代表了寒冷和温暖气候,而MGS5b,MGS5d和MGS5a,MGS5c以及MGS5e层段的沉积相组合和各个气候代用指标恰恰反映出这分别主要是干冷和暖湿气候的结果:MGS5b和MGS5d层段以沙丘砂为特征,Mz、CIA、<20μm砂含量和碳酸钙含量以及硅铝铁比等气候代用指标显示当时非常干旱寒冷；MGS5a、MGS5c、MGS5e层段都有棕褐色古土壤发育,各个气候指标显示当时的气候相当温暖。
2、MGS5层段发育的河湖相或古土壤是夏季风控制下的产物,沙丘砂是冬季风的产物。MGS5层段的8.5个沉积旋回也可视为8.5个气候旋回,是夏季风和冬季风的交替控制影响的结果,同时沙漠的演化也出现了9次逆过程和8次正过程。
3、MGS5之Mz在河湖相、古土壤层位的9个暖峰和在沙丘砂层位显示出的8个冷谷分别以W1-9和C1-8表示。其中的W1-6和C1-6在时间上分别依次与三宝洞石笋和格陵兰冰芯氧同位素所记录的A20-25和D/O20-25的暖阶和冷阶对应。Mz在MGS5e表现出来的三峰两谷(MGS5e1-5e5),暖峰出现的层位为80LS、82 LS和84S,分别相当于W32、W33、W34,其间的冷谷层位是81D和83D,相当于C7、C8。这种三峰两谷的形态与GRIP冰芯中MIS5el-5e5的特征一致,说明了东亚季风气候在Eemian暖期确有不稳定性存在。
4、通过米浪沟湾剖面末次间冰期气候变化与格陵兰冰芯,三宝洞石笋等气候变化的对比发现,末次间冰期气候变化受北半球65°N夏季太阳辐射量变化控制。北纬65°N曲线在末次间冰期上具有3峰2谷,前者的极值出现在距今81ka、103ka和126ka,后者的极值出现在距今93ka和114 ka。MGS5层段Mz的暖峰与太阳辐射量的峰值对应关系良好；2个谷的极值前后,Mz的冷谷也与之对应。地球轨道变化决定了地表所受太阳辐射量多少,从而导致末次间冰期各亚段气候性质的变化。MGS5层段记录的千年尺度的气候事件,绝大多数能与石笋和格陵兰冰芯氧同位素曲线上反映出来的D/O循环等达到相当耦合的事实,说明由米浪沟湾剖面揭示出来的冬夏季风旋回导致的沙漠期与间沙漠期的相互更迭,或许也是在具有全球气候震荡的背景下孕生的产物。决定季风环境变化的一个至关重要的原因是,极地-北大西洋海冰、欧亚大陆冰盖范围和北极锋锋面移动有关的气温变化,从而通过冷气团影响西伯利亚-蒙古高压的强度。