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本文选取不同特点的米浪沟湾MGS1层段、滴哨沟湾DGS1层段作为研究对象,通过野外沉积构造观察,实验室沉积物粒度、主元素氧化物分析、碳酸钙分析、磁化率分析以及碎屑矿物、粘土矿物、扫描电镜分析,借鉴前人已有的相关地球化学、沉积物粒度等与环境的研究成果,同时使用生物地层方法进行佐证,结合萨拉乌苏河流域特殊的地貌特征,探讨与OIS1相同时代的萨拉乌苏河流域MGS1、DGS1地层段所揭示的环境变化。本文得出如下认识:
1.MGS1地层段由11层沙丘砂和11层河湖相、古土壤组成。沙丘砂与河湖相、古土壤相互叠覆,构成11个沉积旋回。DOS1层段则共划分为30层,上部以沙丘砂、次生黄土为主、下半部以湖沼相为主。利用MGS1的11个年代测试,DOS1的7个年代测试,建立了全新世12kaB.P.以来的年代框架。
2.通过对MGS1、DGS1沉积相、粒度、化学元素、磁化率、碳酸钙、粘土矿物、重矿物及软体动物化石数据的详细分析,明确了各气候代用指标在本区的环境指示意义。通过对MGS1各沉积旋回的主元素氧化物分析,结果表明河湖相中Al2O3、TOFE、K2O、MgO、CaO、Na2O、TiO含量通常明显高于沙丘砂,而SiO2含量则呈现相反的变化,构成了与沉积旋回相对应的11个主要氧化物变化旋回。剖面中的粒度分析结果也表现出与主元素氧化物相近的分布特征,河湖相中细颗粒物质含量通常高,而沙丘砂相粗颗粒成分含量较高,也构成与沉积旋回相对应的11个粒度变化旋回。碳酸钙、磁化率也都展现出和粒度、化学元素相似的变化旋回。
3.通过上述各指标之间的对比,DGS1较好的揭示了本区12kaB.P.以来的气候环境变化和冬夏季风的更迭历史。依据它们在地层中的变化趋势和在本区域的气候环境指示意义,结合剖面的时间框架,推断出12kaB.P.以来毛乌素沙漠南缘地区气候变化过程存在1次较大的以冬、夏季风交替为主的气候波动过程,暖期为主的时期的年代为12～4.3kaB.P.,以冷期为主的时期的年代为4.3kaB.P.至今。这一过程又可划分为4个气候阶段,第1阶段气候特征为震荡回暖。第2阶段温暖湿润,气候适宜为主要特征,震荡转向冷干是第3阶段气候特征,第4阶段冷干。根据通过年代测定并根据平均沉积速率内插获得第1阶段的年代为12～9.4kaB.P.,第2阶段年代为9.4～6kaB.P.,第3阶段的年代为6～4.3kaB.P.,第4个阶段为4.3kaB.P.至今。
4.MGS1、DGS1均反映出本区12kaB.P.以来大的气候波动内还存在若干次一级的气候波动,共计11个气候冷暖变化旋回。MGS1和DGS1地层内均发现有软体动物化石,经鉴定属种后发现地层内大部分软体动物化石代表了温暖湿润时期,印证了地球化学、粒度等的环境指示意义。同时用粘土矿物、重矿物以及扫描电镜等方法对上述环境指示意义加以证实,同时对沉积物成因做以分析。MGS1阶段持续的时间为12ka,一个冬夏季风环境的变化大致平均仅需要1.1ka,一个冬季风或者夏季风环境的平均持续时间大约0.55ka。显然,这是一个千年尺度的气候变化。
5、沙漠演化过程与本地区气候变化相对应,沙漠期与冷期相对应,暖期与间沙漠期相对应,这11次寒冷事件对应的沙丘砂堆积即沙漠扩张期的时代分别是:0～1000、1350～2240、2470～3530、4000～4180、4290～4350、4380～4760、5040～5290、6600～8100、8800～9700、9900～10300和10900～11600aB.P.。
6.本文的研究还表明,MGS1、DGS1阶段气候波动与北大西洋及其周边地区OIS1的环境变化、晚冰期气候变化等具有良好的对应关系。因此,可以推断MGS1、DGS1阶段记录的千年尺度环境变化是北半球环境变化在本区域的响应,推测本区气候环境总体偏凉是受青藏高原隆起的影响,在此总体背景之上受控于太阳黑子周期变化和北半球高纬度太阳辐射量的变化。