末次冰消期以来黄河首曲流域气候变化与地表过程相互关系

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2023.00148

摘要/Abstract

摘要：

黄河首曲是世界高海拔地区生物多样性丰富和生态变化敏感的地区，其环境演变过程如何响应区域气候变化具有重要的科学意义。针对该区末次冰消期以来气候环境重建结果的分歧，以目前已发表的多载体记录为基础，独立集成区域气候变化的框架性过程和地表环境演变历史，进而探讨两者的相互关系。结果表明：（1）该区在13~6 ka气温和湿度持续增加，10~6 ka为气候最优期，6 ka以后气温和湿度逐渐下降，气候变冷变干。（2）18~11 ka地表过程以河湖相过程为主，风沙活动非常弱；11~8 ka河湖沉积过程减弱，风沙活动增强；8~3 ka古土壤大规模发育；3 ka以来广泛发育草甸土。（3）区域地表环境变化过程与气候变化之间存在非同步变化，6 ka以前气候变化对区域地表过程呈正向驱动，6 ka以后对区域地表过程呈负向驱动。基于现代和晚全新世草甸土壤粒度的比较，发现草甸土壤的发育是气候变冷变干背景下风成物质不断加积的产物，进一步暗示区域土壤发育与气候变化间的复杂关系。

关键词: 末次冰消期, 黄河首曲, 气候变化, 地表过程, 相互关系

Abstract:

The First Meander of the Yellow River， an area rich in biodiversity， is highly sensitive to ecological changes in the world's high-altitude regions， in where the environmental evolution how responds to regional climate change is of great important scientific significance. In view of the reconstructed results divergence of climate/environment since the last deglaciation， we individually synthesized the framework process of regional climatic change and the history of earth surface environmental evolution， as well as further discuss the relationship between them， with the aid of the published multi-archive records. The results indicated that the regional climate became warmer and wetter during the period of 13-6 ka， with the climatic optimum of 10-6 ka， afterwards， the regional climate tended to be cold-dry owing to the declined temperature and humidity. The regional earth surface process was dominated by the fluvio-lacustrine sediments during 18-11 ka， accompanying with the weakest aeolian activity， whereas the aeolian activity began enhanced from 11 ka to 8 ka， along with the weakened fluvio-lacustrine process. In 8-3 ka， the paleosol is unprecedentedly developed and alpine meadow is extensively formed thereafter. An asynchronous relationship was detected between regional surface environmental and climate change， in detail， climate change positively drove regional surface processes prior to 6 ka， whereas it exerted a negative influence hereafter. Additionally， we concluded that meadow soil is a product of continuous accumulation of aeolian material under the context of gradually cold and dry conditions， by comparing modern and late Holocene meadow soil particle sizes， which implying a complex relationship between regional soil development and climate change.

Key words: the Last Deglaciation, the First Meander of the Yellow River, climate change, surface processes, interrelationship

中图分类号:

P532

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图/表 9

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编号	剖面名称	纬度（°N）	经度（°E）	测年方式	时间范围 /ka BP	年代数	分辨率 /a	代用指标	指标意义	参考文献
Tw1	ZB08-C1	33.45	102.63	AMS¹⁴C	11.0~0	8	~60	孢粉	MTwa	Liang等^[7]
Tw2	ZB10-C9	32.78	102.52	AMS¹⁴C	11.0~0	15	~60	孢粉	MTwa	Liang等^[7]
Tw3	ZB10-C14	33.10	102.67	AMS¹⁴C	11.0~0	18	~60	孢粉	MTwa	Liang等^[7]
T1	ZB08-C1	33.45	102.63	AMS¹⁴C	11.0~0	8	~60	孢粉	MAT	Liang等^[7]
T2	ZB10-C9	32.78	102.52	AMS¹⁴C	11.0~0	15	~60	孢粉	MAT	Liang等^[7]
T3	ZB10-C14	33.10	102.67	AMS¹⁴C	11.0~0	18	~60	孢粉	MAT	Liang等^[7]
T4	HY4	32.78	102.52	AMS¹⁴C	13.0~0	8	~100	BrGDGTs	MAT	Yan等^[22]
T5	Hongyuan Peats	32.77	102.52	AMS¹⁴C	13.0~0	11	~100	GDGTs	MAT	Zheng等^[25]
P1	Hongyuan peat	32.77	102.05	AMS¹⁴C	12.0~0	15	~30	木里苔草碳同位素	夏季风	Hong等^[23]
P2	Hongyuan peatland	32.78	102.52	AMS¹⁴C	13.5~0	32	~25	冷杉花粉	夏季风	Zhou等^[9]
P3	红原泥炭剖面1	32.77	102.50	AMS¹⁴C	12.0~0	15	~30	腐殖化度	湿度	王华等^[24]
P4	红原泥炭剖面2	32.78	102.52	AMS¹⁴C	11.5~0	11	~15-20	灰度	夏季风	于学峰等^[26]
P5	ZB10-C14	33.10	102.67	AMS¹⁴C	10.5~0	18	~60	针叶林相似性得分	湿度	孙晓红等^[6]

编号	剖面名称	纬度（°N）	经度（°E）	测年方式	时间范围 /ka BP	年代数	分辨率 /a	代用指标	指标意义	参考文献
Tw1	ZB08-C1	33.45	102.63	AMS¹⁴C	11.0~0	8	~60	孢粉	MTwa	Liang等^[7]
Tw2	ZB10-C9	32.78	102.52	AMS¹⁴C	11.0~0	15	~60	孢粉	MTwa	Liang等^[7]
Tw3	ZB10-C14	33.10	102.67	AMS¹⁴C	11.0~0	18	~60	孢粉	MTwa	Liang等^[7]
T1	ZB08-C1	33.45	102.63	AMS¹⁴C	11.0~0	8	~60	孢粉	MAT	Liang等^[7]
T2	ZB10-C9	32.78	102.52	AMS¹⁴C	11.0~0	15	~60	孢粉	MAT	Liang等^[7]
T3	ZB10-C14	33.10	102.67	AMS¹⁴C	11.0~0	18	~60	孢粉	MAT	Liang等^[7]
T4	HY4	32.78	102.52	AMS¹⁴C	13.0~0	8	~100	BrGDGTs	MAT	Yan等^[22]
T5	Hongyuan Peats	32.77	102.52	AMS¹⁴C	13.0~0	11	~100	GDGTs	MAT	Zheng等^[25]
P1	Hongyuan peat	32.77	102.05	AMS¹⁴C	12.0~0	15	~30	木里苔草碳同位素	夏季风	Hong等^[23]
P2	Hongyuan peatland	32.78	102.52	AMS¹⁴C	13.5~0	32	~25	冷杉花粉	夏季风	Zhou等^[9]
P3	红原泥炭剖面1	32.77	102.50	AMS¹⁴C	12.0~0	15	~30	腐殖化度	湿度	王华等^[24]
P4	红原泥炭剖面2	32.78	102.52	AMS¹⁴C	11.5~0	11	~15-20	灰度	夏季风	于学峰等^[26]
P5	ZB10-C14	33.10	102.67	AMS¹⁴C	10.5~0	18	~60	针叶林相似性得分	湿度	孙晓红等^[6]

序号	类型	剖面名称	纬度（°N）	经度（°E）	时间范围 /ka BP	测年手段	年代数	代用指标	参考文献
1	风成砂-古土壤序列	section1	33.85	102.57	10~3.5	OSL	2	粒度、总有机碳	Hu等^[10]
2	风成砂-古土壤序列	section2	33.93	102.13	3~0.5	OSL	5	粒度、总有机碳	Hu等^[10]
3	风成砂-古土壤序列	section3	33.78	102.18	1~0	OSL	3	粒度、总有机碳	Hu等^[10]
4	风成砂-古土壤序列	MQQ	33.96	102.08	10~0	AMS¹⁴C	6	粒度、磁化率	Yang等^[27]
5	风成砂-古土壤序列	剖面P.5	—	—	—	¹⁴C	1	—	徐先英等^[20]
6	风成砂-古土壤序列	剖面P.6	—	—	3.5~0.5	¹⁴C	2	—	徐先英等^[20]
7	风成砂-古土壤序列	剖面P.9	—	—	—	¹⁴C	1	—	徐先英等^[20]
8	风成砂-古土壤序列	剖面P.10	—	—	1.5~0.5	¹⁴C	2	—	徐先英等^[20]
9	风成砂-古土壤序列	剖面P.21	—	—	1.5~0	¹⁴C	2	—	徐先英等^[20]
10	风成砂-古土壤序列	MO	33.90	102.16	6~0	¹⁴C	5	地化元素	胡梦珺等^[28]
11	风成砂-古土壤序列	OL	33.94	102.02	5.5~0	¹⁴C	5	地化元素	杨爱丽^[29]
12	风成砂-古土壤序列	LQXR	33.95	102.07	7.5~1	OSL	4	粒度	周家和等^[11]
13	风成砂-古土壤序列	LQXA	33.77	102.21	4~0.5	OSL	7	粒度	周家和等^[11]
14	风成砂-古土壤序列	XCC	34.08	102.58	4.5~1.5	OSL	5	粒度、磁化率、地化元素	柴佳楠等^[17-18]
15	风成砂-古土壤序列	XM	33.7	102.53	16~1	AMS¹⁴C	5	粒度、磁化率	綦琳等^[30]
16	风成砂-古土壤序列	OQC	—	—	18~0	OSL	5	粒度	王娜等^[3]
17	风成砂-古土壤序列	WQD	—	—	18~0	OSL， AMS¹⁴C	6	粒度	周家和等^[31]
18	风成砂-古土壤序列	AB	—	—	1.5~0.5	AMS¹⁴C	2	粒度、重矿物	邹学勇等^[32]
19	风成砂-古土壤序列	EF	—	—	—	AMS¹⁴C	1	粒度、重矿物	邹学勇等^[32]
20	风成砂-古土壤序列	MN	—	—	—	AMS¹⁴C	1	粒度、重矿物	邹学勇等^[32]
21	风成砂-古土壤序列	GH	—	—	—	AMS¹⁴C	1	粒度、重矿物	邹学勇等^[32]
22	风成砂-古土壤序列	IJ	—	—	—	AMS¹⁴C	1	粒度、重矿物	邹学勇等^[32]
23	风成砂-古土壤序列	PQ	—	—	—	AMS¹⁴C	1	粒度、重矿物	邹学勇等^[32]
24	黄土-古土壤序列	TWR	33.99	101.92	13.5~8.5	OSL	4	粒度、磁化率、地化元素等	陈莹璐等^[33-34]
25	黄土-古土壤序列	DEQ-E	34.00	101.90	18~1	OSL	7	粒度、磁化率	肖奇立等^[21]
26	黄土-古土壤序列	ZHK	34.02	101.89	14~0	OSL， AMS¹⁴C	5	粒度、磁化率	Jia等^[15]
27	河湖相沉积	WDT	33.45	102.45	5~0	OSL	3	粒度、磁化率、地化元素	柴佳楠等^[17-18]
28	河湖相沉积	LQ	33.76	102.24	9.5~0	OSL， ¹⁴C	6	粒度、磁化率、地化元素等	左海玲^[13]
29	河湖相沉积	DEQ	34.01	101.88	18~0	OSL	4	粒度、磁化率、地化元素等	戎晓庆^[14]
30	河湖相沉积	JYM	33.53	102.48	18~0	OSL	14	粒度、磁化率、地化元素等	戎晓庆^[14]
31	河湖相沉积	剖面P.7	—	—	12~2	AMS¹⁴C	3	—	徐先英等^[20]

序号	类型	剖面名称	纬度（°N）	经度（°E）	时间范围 /ka BP	测年手段	年代数	代用指标	参考文献
1	风成砂-古土壤序列	section1	33.85	102.57	10~3.5	OSL	2	粒度、总有机碳	Hu等^[10]
2	风成砂-古土壤序列	section2	33.93	102.13	3~0.5	OSL	5	粒度、总有机碳	Hu等^[10]
3	风成砂-古土壤序列	section3	33.78	102.18	1~0	OSL	3	粒度、总有机碳	Hu等^[10]
4	风成砂-古土壤序列	MQQ	33.96	102.08	10~0	AMS¹⁴C	6	粒度、磁化率	Yang等^[27]
5	风成砂-古土壤序列	剖面P.5	—	—	—	¹⁴C	1	—	徐先英等^[20]
6	风成砂-古土壤序列	剖面P.6	—	—	3.5~0.5	¹⁴C	2	—	徐先英等^[20]
7	风成砂-古土壤序列	剖面P.9	—	—	—	¹⁴C	1	—	徐先英等^[20]
8	风成砂-古土壤序列	剖面P.10	—	—	1.5~0.5	¹⁴C	2	—	徐先英等^[20]
9	风成砂-古土壤序列	剖面P.21	—	—	1.5~0	¹⁴C	2	—	徐先英等^[20]
10	风成砂-古土壤序列	MO	33.90	102.16	6~0	¹⁴C	5	地化元素	胡梦珺等^[28]
11	风成砂-古土壤序列	OL	33.94	102.02	5.5~0	¹⁴C	5	地化元素	杨爱丽^[29]
12	风成砂-古土壤序列	LQXR	33.95	102.07	7.5~1	OSL	4	粒度	周家和等^[11]
13	风成砂-古土壤序列	LQXA	33.77	102.21	4~0.5	OSL	7	粒度	周家和等^[11]
14	风成砂-古土壤序列	XCC	34.08	102.58	4.5~1.5	OSL	5	粒度、磁化率、地化元素	柴佳楠等^[17-18]
15	风成砂-古土壤序列	XM	33.7	102.53	16~1	AMS¹⁴C	5	粒度、磁化率	綦琳等^[30]
16	风成砂-古土壤序列	OQC	—	—	18~0	OSL	5	粒度	王娜等^[3]
17	风成砂-古土壤序列	WQD	—	—	18~0	OSL， AMS¹⁴C	6	粒度	周家和等^[31]
18	风成砂-古土壤序列	AB	—	—	1.5~0.5	AMS¹⁴C	2	粒度、重矿物	邹学勇等^[32]
19	风成砂-古土壤序列	EF	—	—	—	AMS¹⁴C	1	粒度、重矿物	邹学勇等^[32]
20	风成砂-古土壤序列	MN	—	—	—	AMS¹⁴C	1	粒度、重矿物	邹学勇等^[32]
21	风成砂-古土壤序列	GH	—	—	—	AMS¹⁴C	1	粒度、重矿物	邹学勇等^[32]
22	风成砂-古土壤序列	IJ	—	—	—	AMS¹⁴C	1	粒度、重矿物	邹学勇等^[32]
23	风成砂-古土壤序列	PQ	—	—	—	AMS¹⁴C	1	粒度、重矿物	邹学勇等^[32]
24	黄土-古土壤序列	TWR	33.99	101.92	13.5~8.5	OSL	4	粒度、磁化率、地化元素等	陈莹璐等^[33-34]
25	黄土-古土壤序列	DEQ-E	34.00	101.90	18~1	OSL	7	粒度、磁化率	肖奇立等^[21]
26	黄土-古土壤序列	ZHK	34.02	101.89	14~0	OSL， AMS¹⁴C	5	粒度、磁化率	Jia等^[15]
27	河湖相沉积	WDT	33.45	102.45	5~0	OSL	3	粒度、磁化率、地化元素	柴佳楠等^[17-18]
28	河湖相沉积	LQ	33.76	102.24	9.5~0	OSL， ¹⁴C	6	粒度、磁化率、地化元素等	左海玲^[13]
29	河湖相沉积	DEQ	34.01	101.88	18~0	OSL	4	粒度、磁化率、地化元素等	戎晓庆^[14]
30	河湖相沉积	JYM	33.53	102.48	18~0	OSL	14	粒度、磁化率、地化元素等	戎晓庆^[14]
31	河湖相沉积	剖面P.7	—	—	12~2	AMS¹⁴C	3	—	徐先英等^[20]

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