黄河阶地上风成沉积物的年代序列、化学风化强度及其对环境的影响——以青藏高原东北部为例

《Journal of Asian Earth Sciences》：Chronology, chemical weathering intensity, and environmental implications of Aeolian deposits on the Yellow River terrace, Northeastern Tibetan Plateau

　　杜晨|庞江丽|黄春昌|周一莉|查晓春|李玉琴|张玉珠|赵晓康|王新宇 陕西师范大学地理与旅游学院，中国西安710119 摘要 在佐盖盆地发育的黄土-古土壤序列保存了古湖泊退缩并最终消失后地表过程的全面记录。本研究重点关注位于马曲地区黄河第二阶地的欧强村（OQC）剖面。通过对该剖面的地球化学性质和微观形态特征进行了全面分析，并通过光释光（OSL）测年技术确定了沉积年代。研究结果揭示： （1）黄河马曲段第二阶地的连续风成沉积始于约1万年前，形成了不间断的黄土-古土壤序列：河流沉积物（T2–al，>1万年前）— 黄土（L1，1万–8500年前）— 古土壤（S0，8500–3000年前）— 表土（L0+MS，3000–0年前）。 （2）地球化学、A–CN–K分析和微观形态研究表明，OQC剖面的风化作用和土壤形成过程较弱，以斜长石的有限蚀变为主要特征，古土壤的风化程度略有增强但仍较低。 （3）OQC剖面内风化强度的变化有效记录了自黄河马曲段第二阶地形成以来的古气候变化历史：全新世早期（1万–8500年前）气候寒冷干燥，风成作用活跃形成了黄土（L1）；全新世中期（8500–3000年前）气候温暖湿润，风成作用减弱形成了深灰色古土壤（S0）；全新世晚期（3000–0年前）气候再次变冷干燥，形成了黄土（L0）并发展出现代土壤。 引言 青藏高原东北部保存了多样的古环境记录，包括黄土-古土壤序列、泥炭和湖泊沉积物（Yang等人，2024年；Wang等人，2024年）。许多研究利用这些不同的沉积记录来探讨全新世气候变化及其时空演变。例如，Jia等人（2022年）分析了黄河源区风成沉积物的粒度及重矿物组成，认为全新世早期气候变暖湿润，中期达到最佳状态，晚期转为寒冷干燥。Bai等人（2023年）基于洪源泥炭的粒度分析，推断6200–2800年前气候温暖湿润，随后转为寒冷干燥。青藏高原东北部黄土-古土壤序列的磁参数表明全新世气候最佳期出现在11700–8100年前（Xiong等人，2023年）。同样，查卡盐湖在11400–7200年间的最低盐度也暗示了相对温暖湿润的气候（Liu等人，2008年）。然而，花粉分析和泥炭燃烧损失测试表明10000–5500年间的气候温暖湿润。由于研究地点、方法和气候代用指标的差异，重建的古环境历史并不一致，导致该地区全新世环境演变仍存在不确定性（An等人，2012年；Ding等人，2019年；Thompson等人，1997年；Zhao等人，2011年；Liu等人，2013年）。因此，使用约束明确且对环境敏感的代用指标研究代表性剖面至关重要。 佐盖盆地是一个由青藏高原抬升形成的裂谷盆地。晚更新世期间，古湖泊的消失和黄河排水系统的建立对该地区的地貌、地表过程和气候条件产生了深远影响（Wang等人，1995年；Chen等人，2021年；Huang，2021年）。因此，该地区是研究末次冰盛期以来环境变化的关键地点。覆盖在厚层湖泊沉积物之上的各种沉积单元（如河流沉积物、泥炭和风成砂/黄土）为古湖泊退缩后的环境演变提供了明确证据（Zhao等人，2011年；Hu等人，2018年；Qi等人，2020年；Wang等人，2023年）。其中，泥炭沉积物因其高时间分辨率和良好的地层连续性而尤为宝贵，是古环境重建的关键档案。例如，Zhao等人（2011年）根据塘科泥炭记录表明6500–4700年间的气候相对温暖湿润，随后转为干燥寒冷。Zeng等人（2017年）报告称洪源泥炭反映了10900–6000年间的有利气候，随后逐渐转为干旱和寒冷。佐盖古湖泊的退缩导致前湖床大面积暴露，为风成作用提供了有利条件，使其成为该地区地表动态的主要驱动力。以往的研究主要集中在现代陆地沙漠化的原因和时空演变上。由于风成过程（如沙丘的高流动性及其较差的长期保存性），关于佐盖盆地风成沉积物的长期演变及其环境影响的资料较为匮乏。现有研究有限且零散。例如，Chen等人（2024年）提出全新世早期气候逐渐变暖湿润，中期达到峰值，随后在晚期转为寒冷干燥。Hu等人（2018年）认为佐盖盆地的风成作用主要发生在全新世晚期，而早期和中期几乎没有风成作用的迹象。仍有一些关键问题未得到解答，如该地区最早稳定连续风成沉积的准确时间和年代、风化和土壤形成强度的长期变化及其环境影响，以及高寒地区黄土适用的气候代用指标。这些不确定性阻碍了从风成沉积物与泥炭序列和沉积物岩心等更稳定连续档案之间进行直接有效的比较。 在佐盖盆地进行的野外工作表明，沉积物的空间分布主要受主导地貌的影响。尽管沙丘的流动性限制了其长期保存，但相对稳定的风成沉积物仅出现在特定地貌位置——通常是盆地中心上方坡度较小的区域。