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中国东部沙地万年身世解密

Science China Press

“穷荒绝漠鸟不飞,万碛千山梦犹懒”,这是唐代诗人岑参对塔克拉玛干沙漠自然景观的写照。千百年来,浩瀚无垠、寸草不生、荒凉死寂的沙漠是恶劣生存环境的代名词。著名地理学家、浙江大学原校长竺可桢先生也曾说“沙漠是人类最顽强的自然敌人之一”。而在中国,约有60万平方公里的土地被沙漠-沙地所覆盖。研究表明,这些沙漠的环境特征在地质时期曾发生过明显变化。在温室气体排放增加、全球变暖及人类活动增强的背景下,本世纪末,全球干旱区的面积有可能增至陆地表面的56%。作为干旱区主要地表景观的沙漠/沙地如何响应这种气候变化?这是人类社会面临的紧迫环境问题。

在中国科学院战略性先导科技专项“应对气候变化的碳收支认证及相关问题”项目及国家自然科学基金项目的支持下,浙江大学地球科学学院地理系杨小平教授和他的合作者对中国东部的库布齐沙漠、浑善达克沙地和呼伦贝尔沙地进行了详细考察。利用释光年代学、地貌学、沉积学、古环境学等方法,该团队对沙漠沉积序列中保留的“埋藏土壤”和堆积地貌单元进行了详细解读,重建了中国东部沙地过去一万年来的环境变化框架,并通过与国际沙漠研究对比,对中国沙漠研究的现状和困境进行了讨论。该项研究成果近期在《中国科学:地球科学》中、英文版上在线发表。

来自东部沙地的古地貌遗迹和典型风沙沉积序列及古环境代用指标显示:位于鄂尔多斯高原北部、黄河南岸的库布齐沙漠大规模现代沙丘景观形成于地质历史上最新的一个时期,即全新世时期,并在距今约4000至2000年之间发育古土壤,指示了该时段区域降水量或有效湿度增加并促进了植被生长,风沙活动减弱;在最近2000年以来,库布齐沙漠的沙丘扩张除了受自然因素的影响,还与汉唐以来人类垦荒活动密不可分。浑善达克沙地的类现代沙丘景观最初大约形成于12000年前,在此之前浑善达克沙地西部可能存在一个泛大湖;在早中全新世(约9600~3000年),浑善达克沙地大部分区域比现代明显湿润,普遍发育古土壤。位于内蒙古东北部的呼伦贝尔沙地经历了最长的沙丘固定期,其古土壤早在约14500年前便开始发育,可能一直延续到最近2000年。

综合来看,中国东部各个沙地景观特征的空间差异性对古土壤发育影响显著,各个沙地内部不同地点的古土壤发育时间也不尽相同。综合分析目前公开发表的风沙年龄数据库显示,中全新世(尤其是7500~3500年)时期各个沙地的沙丘趋于固定,风沙活动基本偃旗息鼓。各沙地的古环境记录及气候响应模式与现代气候背景表现出良好的一致性。近十年来,中国北方沙漠的古环境记录数量虽有增长,但与我国沙漠/沙地广袤的空间范围仍不匹配,与世界其他地区的沙漠研究还有很大差距。作为干旱、半干旱区不可替代的古环境记录载体,风沙沉积序列的多解性只有在系统深入研究的基础上才能正确甄别。

出版信息:

中文版:杨小平, 梁鹏, 张德国, 李鸿威, Rioual P, 王旭龙, 许冰, 马志邦, 刘倩倩, 任孝宗, 胡凡根, 何毓新, 饶刚, 陈宁华. 2019. 中国东部沙漠/沙地全新世地层序列及其古环境. 中国科学: 地球科学, 49, doi: 10.1360/N072018-00073

英文版: Yang X, Liang P, Zhang D, Li H, Rioual P, Wang X, Xu B, Ma Z, Liu Q, Ren X, Hu F, He Y, Rao G, Chen N. 2019. Holocene aeolian stratigraphic sequences in the eastern portion of the desert belt (sand seas and sandy lands) in northern China and their palaeoenvironmental implications. Science China Earth Sciences, https://doi.org/10.1007/s11430-018-9304-y

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