科尔沁沙地地表沉积物特征及其气候意义

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2024.00043

摘要/Abstract

摘要：

沙漠作为干旱气候的产物，记录着气候与环境变迁的丰富信息，在不同区域条件下沙漠风成沉积物特征指示的气候环境存在差异。本研究在科尔沁沙地自东向西共选取25个样点，进行色度、漫反射光谱和磁化率分析，探讨沙地地表风成沉积物的空间变化特征，并结合区域的现代气候因子探讨各代用指标的气候意义。结果表明：科尔沁沙地地表风成沉积物的色度特征与区域降水关系密切，亮度（L*）、红度（a*）与黄度红度比（b*/a*）能够作为指示区域气候的代用指标；地表沉积物中针铁矿（Gt）和赤铁矿（Hm）的相对含量均处于较低水平，Gt/Hm的变化能够指示气候干湿条件的总体趋向；地表风成沉积物的χ_fd%值能够作为区域降水情况的代用指标，沉积物的磁性增强主要源于降水强度增加导致的风化成壤作用加强，进而产生大量细颗粒亚铁磁性矿物。总体而言，科尔沁沙地地表风成沉积物色度、磁化率和Gt/Hm能够有效指示区域气候环境。

关键词: 地表沉积物, 色度, 针铁矿赤铁矿比值（Gt/Hm）, 磁化率, 气候意义

Abstract:

As a product of arid climate， deserts record rich information about climate and environmental changes. The climate environment indicated by the characteristics of desert aeolian sediments varies under different regional conditions. In this study， we selected a total of 25 sample points from east to west in the Horqin Sandy Land， and the chromaticity index， DRS and magnetic susceptibility were analyzed to explore the spatial variation characteristics of aeolian sediments on the sandy surface. At the same time， the climate significance of various proxy indicators in the context of regional modern climate factors is discussed. The results show that the chromaticity characteristics of surface wind-sand sediments in Horqin Sandy Land are closely related to regional precipitation. L*， a* and b*/a* can be used as proxy indicators to indicate regional climate. The goethite and hematite in surface sediments are at low levels， and changes in Gt/Hm can indicate the overall trend of dry and wet climate conditions. The χ_fd% value of surface wind-sand sediments can be used as a proxy indicator of regional precipitation. The magnetic enhancement of sediments is mainly due to the strengthening of weathering and pedogenesis caused by the increase of precipitation intensity， which leads to the production of a large number of fine-grained ferromagnetic minerals. Generally speaking， the chromaticity， magnetic susceptibility and goethite to hematite ratio of surface aeolian sediments in Horqin sandy land can effectively indicate the regional climate and environment. This study deepens the relationship between surface sedimentation and climatic parameters in Northeast China from the perspective of modern process， and provides an important reference for the reconstruction of paleoclimate change history in Northeast China.

Key words: surface sediment, chromaticity, goethite to hematite ratio, magnetic susceptibility, climate significance

中图分类号:

P512

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图/表 10

图1 （A）东亚地区DEM图；（B）科尔沁沙地DEM图；（C）年降水量；（D）年平均气温

Fig.1 （A） DEM map of East Asia；（B） Horqin Sandy Land DEM map；（C） Annual precipitation；（D） Annual mean temperature

表1 科尔沁沙地风成沉积物颜色参数

Table 1 The color parameters of wind-sand sediments in Horqin Sandy Land

样品	亮度L*			红度a*			黄度b*
样品	平均值	最大值	最小值	平均值	最大值	最小值	平均值	最大值	最小值
全样	74.01	80.37	55.19	3.18	5.30	1.93	11.02	13.00	8.36
<63 μm	56.91	63.30	52.58	5.04	6.19	3.65	13.81	16.22	10.29
42°—43°N	73.91	79.38	55.20	3.24	5.30	3.24	11.20	12.44	11.20
43°—44°N	74.10	80.37	56.10	3.12	4.02	3.12	10.85	13.00	10.85
119°—121°E	76.62	80.37	72.24	2.96	3.26	2.96	10.84	11.81	10.84
121°—124°E	71.60	79.38	55.20	3.38	5.30	3.38	11.19	13.00	11.19

图2 科尔沁沙地地表沉积物色度变化曲线

Fig.2 Chromaticity variation curve of surface sediments in Horqin Sandy Land

图3 科尔沁沙地风成砂样品漫反射光谱一阶导数（IDV）

Fig.3 First derivative diagram of the DRS of eolian sand samples from Horqin Sandy Land

图4 科尔沁沙地风成砂样品针铁矿（Gt）和赤铁矿（Hm）一阶导数（IDV）特征峰分布曲线

Fig.4 Characteristic peak distribution curve of first derivative of goethite and hematite in eolian sand samples from Horqin Sandy Land

图5 科尔沁沙地地表沉积物磁化率变化曲线

Fig.5 Magnetic susceptibility curve of surface sediments in Horqin Sandy Land

图6 科尔沁沙地风成砂色度参数与气候因子相关系数注：*，P≤0.05

Fig.6 Indicative diagram of correlation coefficients between chromaticity parameters and climate factors of aeolian sand in Horqin Sandy Land ［*P≤0.05］

图7 色度参数与DRS参数散点图

Fig.7 Scatter plot of chromaticity parameters and DRS parameters

图8 DRS参数与气候因子散点图

Fig.8 Scatter plot of DRS parameters and climatic factors

图9 科尔沁沙地风成砂磁化率参数与气候因子相关系数指示图

Fig.9 Correlation coefficient diagram between magnetic susceptibility parameters and climatic factors of aeolian sand in Horqin Sandy Land

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