浑善达克沙地近5000年来环境演变研究ppt课件

1、 研讨生：武健伟导 师：高尚玉教授浑善达克沙地近5000年来环境演化研讨博士学位论文争辩论文提纲第一章 绪 论第二章 研讨区自然地理概略第三章 剖面概略与地层年代序列第四章 沙地环境演化的证据第五章 近5000年来浑善达克沙地环境变化重建第六章 中世纪暖期浑善达克沙地空间格局与景观特征第七章 结论与讨论第一章 绪论第一节 选题背景 近5000年是过去全球变化研讨的重点时段之一，其重要意义在于该时段各种载体记录的信息丰富，有利于恢复气候与环境变化过程；近5000年又是与人类关系最亲密的一个时期，在此期间环境演化过程在自然演化的根底上又叠加了人类对环境的影响，从而使环境演化过程变得更加复杂。 位于

2、内蒙古高原的浑善达克沙地是对环境演化呼应剧烈的生态脆弱带，沙地内分布有众多内陆封锁、半封锁湖泊和风沙露头剖面，都是记录环境变化的重要载体，敏感的位置与丰富的信息记录使该区域成为环境演化研讨领域关注的热点，本研讨选定浑善达克沙地为研讨对象。 第二节 沙漠演化与环境变化研讨现状 1 国外研讨现状1沙漠演化与环境变化背景研讨 2特征期沙漠空间格局与景观特征研讨2 国内研讨现状图1-1 中国北方现代沙漠、沙地分布1 呼伦贝尔沙地 2 松嫩沙地 3 科尔沁沙地 4 浑善达克沙地 5 毛乌素沙地 6 库布齐沙漠 7 乌兰布和沙漠8 腾格里沙漠 9 巴丹吉林沙漠 10 共和沙地 11古尔班通古特沙漠 12

3、塔克拉玛干沙漠 13 贺兰山1沙漠演化与环境变化背景研讨2特征期沙漠空间格局与景观特征研讨 第三节 研讨内容与方法1 选题及拟处理的关键问题1风沙堆积记录的近5000年来浑善达克沙地环境演化序列； 2湖泊堆积记录的近500年来浑善达克沙地环境演化序列；3浑善达克沙地现代土地沙漠化研讨；4重建中世纪暖期浑善达克沙地空间格局与景观特征。2 研讨方法与技术道路 本研讨主要采用野外调查、野外采样、室内实验、数据处置与分析的研讨方法开展。3 创新点1风沙堆积、湖泊堆积、历史和考古文献、现代器测资料等多种代用资料综合分析，全面认识浑善达克沙地近5000年来环境变化规律；2恢复近500年来高分辨率浑善达克沙

4、地环境变化时间序列；3重建中世纪暖期浑善达克沙地空间格局与景观特征。第二章 研讨区自然地理概略第一节 地理位置 浑善达克沙位置于内蒙古高原中东部，地理位置位于东经11222至11757 ，北纬4156至4424 。沙地呈东西延伸的椭圆形，东西延伸约450公里，南北宽约300公里，面积31540km2。第二节 自然地理概略1 地质地貌 浑善达克沙地在地质构造单元的划分上是蒙古地槽古生代褶皱带的一部分。海西运动上升为陆地，燕山运动以来阅历了振荡式的构造运动，第三纪早期，沉降为内陆湖盆，堆积了第三纪湖相堆积物，第三纪末和第四纪初，湖泊减少，直至消亡，在强劲的风力作用下，构成沙地。 固定、半固定，并含

5、部分半流动和少量流动沙丘的沙丘群与丘间洼地、滩地、积水洼地或大小湖泊的镶嵌分布是沙地的显著特征。图2-1 浑善达克沙地地貌图 2 气候 浑善达克沙地属温带大陆性季风气候，具有气温较低、冷热剧变，降水少、变率大，风频高、风力大，蒸发量大、枯燥度高等特点。3 水文 沙地东南部主要有闪电河、滦河等，东部和中部有公格尔音郭勒河、锡林河、高格斯台河等。沙地中湖泊也相当发育，约有110个，东部为淡水湖，较大的有查干诺尔等；西部多为盐碱湖，较大的盐湖有二连诺尔等。东部地下水丰富，西部地下水缺乏。 4 土壤与植被 浑善达克沙地的主要土壤类型以栗钙土为主，其次为棕钙土，非地带性土壤主要为风沙土。浑善达克沙地植被

6、以草原植被为主，针阔叶乔木、榆树疏林等超地带性植被明显。 第三章 剖面概略与地层年代序列第一节 剖面引见1 湖泊堆积剖面 白银库仑诺尔位于浑善达克沙地北部，湖泊经纬度为4316 20431754N， 116104711615E。湖泊主要依托天然降水和地下水补给，湖泊堆积的碎屑物质主要来源于湖岸雨水冲刷、岸坡侵蚀和风力搬运堆积。 研讨者于2002年6月在北纬43175 ，东经1161420 处开挖取样编号BY1，取样间隔为1cm，共获取117个样品，样品以原始形状存放于自封塑料袋内运回实验室。剖面整体以淤泥、砂质淤泥和粉砂质淤泥为主图3-1。123456图3-1 白银库伦诺尔BY1剖面岩芯柱状图

7、 1. 114cm，灰黑色淤泥，胶结强；2. 1425cm，灰黑色粉砂质淤泥，见少量贝壳残体；3. 2575cm，灰黑色淤泥，程度层理明晰，大量植物、贝壳残体；4. 7591cm, 灰黑色淤泥，少量植物、贝壳残体；5. 9198cm，黑色淤泥，胶结强；6. 98117cm，灰黑色砂质淤泥。 柱状剖面深度cm2 风沙堆积剖面2.1 多伦剖面 多伦剖面采自内蒙古自治区锡林郭勒盟多伦县上都河乡境内，地理位置为北纬4220.933，东经116 30.179，海拔高度为1468米，地处浑善达克沙地南部。剖面出露厚度大于320cm，野外按5cm间隔延续采样，共获得62个样品。剖面详细描画如图3-2。现代风

8、成砂。灰黄色，分选均匀，质地疏松，成分以中细砂、细砂为主，发现大量草根，厚约20cm。弱砂质古土壤。弱发育，深黄色，质地较疏松，略有胶结，厚约17cm。风成砂。风成层理发育，灰黄色，分选较均匀，厚约43cm。弱砂质古土壤。弱发育，灰褐色，略有胶结，厚约25cm。风成砂。灰黄色，分选较均匀，厚约15cm。弱砂质古土壤。淡褐色，弱发育，质地较疏松，厚约30cm。风成砂。灰黄色，分选较均匀，厚约10cm。古土壤。颜色为深褐色至黑色，颗粒粘性强，质地紧实，有机质含量高，厚约75cm。风成砂。黄色，未见底。图3-2 多伦剖面实测图1050深度cm2.2 哈登胡舒剖面 哈登胡舒剖面采自内蒙古自治区锡林郭勒

9、盟正蓝旗哈登胡舒乡境内，地理位置为北纬4235.496，东经11554.239，海拔1317米，地处浑善达克沙地中部。剖面厚度大于200cm，野外按5cm间隔延续采样，共获得40个样品。剖面详细描画如图3-3 。现代风成砂。灰黄色，分选均匀，质地疏松，成分以中细砂、细砂为主，发现大量草根，厚约56cm。弱砂质古土壤。弱发育，深黄色，质地较疏松，略有胶结，厚约11cm。古风成砂。灰黄色，分选较均匀，厚约69cm。古土壤。颜色为深褐色至黑色，从上至下颜色逐渐变浅，颗粒粘性强，质地紧实，有机质含量高，厚约57cm。古风成砂，未见底。图3-3 哈登胡舒剖面实测图EW深度cm2.3 苏尼特剖面 苏尼特剖

10、面位于苏尼特右旗二连浩特公路约40公里处，地理位置为北纬4306.418，东经11225.892，海拔高度为1079米。剖面厚度大于300cm，野外按5cm间隔延续采样，至砂砾岩顶部，共获得60个样品。剖面详细描画如图3-4。 现代风成砂。灰黄色，分选均匀，质地疏松，风成微层理较发育，成分以细砂、微细砂为主，厚约60cm。弱砂质古土壤。弱发育，细砂质，颜色较上层风成砂变深，暗黄色，较紧实，厚15cm。古风成砂。灰黄色细砂，岩性特征与现代风成砂类似，厚约20cm。弱砂质古土壤。弱发育，浅灰褐色，厚约30cm。古风成砂。灰黄色细砂，分选均匀，厚约175cm。灰白色砂砾岩。 图3-4 苏尼特剖面实测

11、图NS深度cm第二节 地层年代测定1 测定方法 由于本研讨所涉及的风沙堆积和湖泊堆积均为全新世以来的堆积物，常规14C测年和放射性核素如210Pb、Cs测年即可满足测年要求。因此风沙堆积样品采用常规14C测年，湖泊堆积表层堆积物采用210Pb和Cs测年。 2 堆积物定年2.1 BY1堆积剖面1963年1952年210Pb强度Bq/kgCs强度Bq/kg图3-5 BY1剖面测年 综合Cs、210Pb测定结果，计算该剖面平均堆积速率为2.3cm/a，根据平均堆积速率、剖面深度和分样间距，BY1剖面代表了分辨率约4.3年具有约500余年跨度的延续堆积序列A.D.15001999，据此可推算不同深度的

12、年龄。199919001800170016001500年代A.D.柱状剖面深度cm图 3-6 BY1剖面年代与深度关系 2.2 多伦剖面实验室编号 深度cm 样品资料 14C测年aB.P.CG-4381 120122 砂土 134090CG-4380 161163 粘土 2200100CG-4322 230232 粘土 494095图3-7 多伦剖面深度与年代关系 494095222010013409014C Age(aB.P.)深度cm柱状剖面2.2 苏尼特剖面实验室编号 深度cm 样品资料 14C测年aB.P.CG-4387 7072 砂土 156085CG-4386 118120 砂土

13、18909018909015608514C Age(aB.P.)柱状剖面深度cm图3-8 苏尼特剖面深度与年代关系 2.3 哈登胡舒剖面 下层古土壤发育时间约为23001900aB.P.，上层弱砂质古土壤发育时间约在16001000aB.P.。因此，该剖面反映出新冰期第三期32002300aB.P.以来浑善达克沙地环境变化过程。BA216380975803614807070801402801410882077874379906.68m2.8m2mC图3-9 哈登胡舒剖面与其它剖面年代对比其中A-哈登胡舒剖面李森等 1995B-桑根达来剖面梁玉莲 1991C-哈登胡舒剖面本文3 地层年代序列年代

14、沉积相16001000aB.P.古土壤19001600aB.P.古风成砂23001900aB.P.古土壤32002300aB.P.古风成砂50003200aB.P.古土壤 根据浑善达克沙地地层堆积相特征、年代测定及与临近地域地层对比，可大致建立浑善达克沙地50001000aB.P.地层年代序列，即50003200aB.P.、23001900aB.P.和16001000aB.P.为三次古土壤发育时期，32002300aB.P.、19001600aB.P.为古风成砂堆积时期表3-1。 由于本研讨缺乏1000500aB.P.延续剖面资料，因此1000500aB.P.浑善达克沙地环境变化将主要根据历史

15、文献和考古资料获得。 近500年来年代序列的建立那么根据沙地内湖泊堆积BY1剖面测年结果。表3-1 浑善达克沙地50001000aB.P.地层分布和年代 第四章 沙地环境演化的证据第一节 代用目的分析测试1 代用目的的气候或环境指表示义 2 代用目的分析测试方法第二节 粒度特征1湖泊堆积物粒度特征1.1粒度组成259535250300120柱状剖面250m%中值粒径深度cm15100图 4-1BY1剖面粒度组成及变化 图4-2 粉砂、中值粒径与细砂的相关性a-粉砂/中值粒径 b-细砂/中值粒径 c-细砂/粉砂 细砂主要反映了风力的搬运作用，而粉砂那么主要反映了较为潮湿时期的湖泊堆积物。细砂和粉

16、砂变化大体分为11791cm、9144cm、4423cm及230cm四段。abc1.2 粒度参数图4-3BY1剖面粒度参数变化 -111.22.803000.51.5柱状剖面平均粒径规范偏向峰态偏度340深度cm2 风沙堆积物粒度特征图4-4 多伦剖面粒度变化 50501001001005000.53.5磁化率40m含量(%)平均粒径m规范偏向柱状剖面494095222010013409014C Age(aB.P.深度cm40105001001005031柱状剖面磁化率平均粒径m40 m含量%规范偏向深度cm图4-5 哈登胡舒剖面粒度变化 图4-6 苏尼特剖面粒度变化 450015070100

17、0.52.5100柱状剖面磁化率平均粒径m40m含量(%)规范偏向18909015608514C Age(aB.P.)深度cm第三节 孢子花粉 对BY1剖面10个样品进展孢粉分析，根据孢粉组合特征，划分为3个孢粉带，自下而上依次为： 孢粉组合：植被容颜为灌丛草原疏林草原，气候冷干。 孢粉组合：植被为疏林草原针阔混交林森林草原，气候冷偏干冷偏湿。 孢粉组合：植被为针阔混交林森林草原，气候温暖潮湿温暖偏干。 本区近500年来植被类型曾阅历了灌丛草原疏林草原以松、云杉为主的森林草原疏林草原以松、云杉、桦等为主的森林草原植被。反映该区气候出现冷干冷偏干冷偏湿温暖潮湿温暖偏干等一系列更替。 第四节 地球

18、化学元素1 湖泊堆积物地球化学元素图4-7 BY1剖面有机质、CaCO3、化学元素含量变化 002071015500030022柱状剖面MnSrBa有机质CaCO3Fe深度cm2风沙堆积物地球化学元素层序岩性SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OMnO1现代风成砂82.787.9611.1050.5760.3042.4471.9010.0222弱砂质古土壤82.258.4071.3630.6040.4022.6011.8930.0283古风成砂82.38.2291.080.5860.3152.6981.960.0234弱砂质古土壤83.177.7291.1750.5930.35

19、52.7131.8760.0255古风成砂83.807.3950.9490.5340.2652.5041.6760.0196弱砂质古土壤81.358.4781.0930.5540.2892.8121.8190.0237古风成砂81.998.4690.9490.5490.272.9971.8590.01958砂质古土壤81.257.9721.7210.6220.4532.6381.4460.03559古风成砂82.367.2621.0960.5420.3572.4991.5370.021平均值82.387.951.220.580.342.641.750.025表4-1 多伦剖面常量元素含量%表4

20、-2 哈登胡舒剖面常量元素含量 % 层序岩性SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OMnO1现代风成砂83.077.5881.1190.6390.3752.4651.7350.0222弱砂质古土壤82.987.6721.1830.6940.4022.5081.6570.0273古风成砂83.867.2410.9030.5440.3442.4281.7770.0194弱砂质古土82.818.0471.2310.6390.422.7691.7090.0245古风成砂84.086.4520.9160.5560.2692.4771.720.015平均值83.27.611.120.630.

21、382.561.720.022表4-3 苏尼特剖面常量元素成分 % 层序岩性SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OMnO1现代风成砂80.858.71.4460.6240.362.512.2560.0252弱砂质古土壤79.2110.211.7051.1770.5282.6332.570.0323古风成砂80.689.111.350.870.4032.7542.3770.0284弱砂质古土壤78.910.071.7891.0350.4862.6242.5090.0395古风成砂79.959.7591.2930.7360.3772.6212.5040.028平均值79.889.6

22、41.480.800.422.592.460.029812120401.22.41.02.21.42.2191301.400.8SiO2/Al2O3SiO2/Fe2O3CaO/MgOK2O/Na2OAl2O3+Fe2O3/RO+R2OSiO2/RO+R2O有机质CaCO3柱状剖面494095222010013409014C Age(aB.P.)深度cm图4-8 多伦剖面氧化物比值、有机质、CaCO3变化 1.2SiO2/RO+R2OCaO/MgO120715SiO2/Al2O3SiO2/Fe2O31.22.4K2O/Na2OCaCO32.0Al2O3+Fe2O3/RO+R2O1.42.0181

23、2有机质01.201.0柱状剖面深度cm40图4-9 哈登胡舒剖面氧化物比值、有机质、CaCO3变化 CaCO31.6SiO2/Fe2O3SiO2/Al2O36103090Al2O3+Fe2O3/RO+R2O1.600.6有机质SiO2/RO+R2O1016CaO/MgO1.20K2O/Na2O12.2柱状剖面18909015608514C Age(aB.P.)深度cm22.4图4-10 苏尼特剖面氧化物比值、有机质、CaCO3变化 第五节 磁化率曲线柱状剖面磁化率SI50494095222010013409014C Age(aB.P.)100深度cm4010柱状剖面磁化率SI深度cm柱状剖面

24、磁化率SI18909015608514C Age(aB.P.)50100深度cm 图4-11 浑善达克沙地风沙堆积剖面磁化率变化 磁化率曲线的低谷段与风成砂层一一对应，反映风成砂堆积时期气候干冷，风积作用旺盛；而磁化率曲线的顶峰段与古土壤层一一对应，反映古土壤发育时期气候暖湿，成土作用明显。 第五章 近5000年来浑善达克沙地环境变化重建第一节 50001000aB.P.浑善达克沙地环境变化重建 50003200aB.P.浑善达克沙地气候暖和潮湿，流沙固定成壤，构成森林草原疏林草原景观。 32002300aB.P.气候干旱冰冷，流沙扩张，植被退化为荒漠草原景观。 23001900aB.P.气候

25、温暖潮湿，流沙再次被固定，构成灌丛草原疏林草原景观。 19001600aB.P.气候冰冷干旱，流沙扩张，植被退化为荒漠草原景观。 16001000aB.P.气候温暖偏干，流沙固定，构成干草原疏林草原景观。第二节 1000500aB.P.浑善达克沙地环境变化重建 1000500aB.P.大致对应唐、宋、元三个朝代，研讨区唐宋时期气候较暖和潮湿，为隋唐暖和期和中世纪暖期，元代初期气候开场转干旱冰冷，标志着小冰期的开场。 第三节 近500年来浑善达克沙地环境变化重建 A.D.15001600，气候干旱冰冷，植被稀疏，为干草原荒漠草原景观； A.D.16001760，气候温暖偏干温暖潮湿，沙地内植被初

26、期为灌丛草原疏林草原，后期以松、桦为主森林草原疏林草原景观； A.D.17601900，初期气候较温暖潮湿，构成以桦、栎、榆等为主的森林草原植被，后期气候趋于干旱，喜暖湿阔叶树种减少，耐旱种类增多。 A.D.1900以来，气温上升，降水量有所添加，初期构成松、云杉、桦、栎等为主的森林草原植被，但近几十年来植被退化，直至构成现代的干草原景观。第四节 浑善达克沙地现代土地沙漠化 1 浑善达克沙地土地沙漠化的自然要素 丰富的沙物质、较低的植被覆盖度、风动力条件及风旱同季是土地沙漠化发生开展的重要自然要素。 近40年来气候呈现暖湿化增温增湿的趋势，应有利于土地沙漠化逆过程的出现。2 浑善达克沙地土地沙

27、漠化的人为要素 人口增长、过度开垦、过度放牧、过度樵采等。3 浑善达克沙地土地沙漠化开展动态1 2000年已发生沙漠化土地面积较1983年添加7.48%。2研讨区沙漠化土地类型以剧烈开展中沙漠化土地和正在开展中沙漠化土地为主，1983年和2000年这两类沙漠化土地面积之和占总面积的比例分别为69.58%和72.69%，2000年比1983年添加约3.11%，正在开展中沙漠化土地面积添加尤其快，2000年比1983年添加约11.45%。3 2000年与1983年相比严重沙漠化土地面积添加4.36%，年均添加约0.24%。4潜在沙漠化土地、正在开展中沙漠化土地、剧烈开展中沙漠化土地和严重沙漠化土地

28、在空间上大致由东南向西北陈列。图5-1 浑善达克沙地沙漠化土地空间分布图1-严重沙漠化土地 2-剧烈开展沙漠化土地 3-正在开展沙漠化土地 4-潜在沙漠化土地第六章 中世纪暖期浑善达克沙地空间格局与景观特征第一节 中世纪暖期中国东西部地域气候特征1中世纪暖期中国东部地域气候特征 613世纪，东部地域气候以暖和为主，暖和期年均温度要高于现代程度，11世纪是我国东部气候变化一个重要的分界点，11世纪之前气候较暖和潮湿，11世纪之后气候动摇较大趋于降温。2中世纪暖期中国西部地域气候特征 中国西部地域613世纪气候大致可以分成两个阶段，611世纪气候暖湿，且相对比较稳定；1113世纪那么有较大动摇。第

29、二节 中世纪暖期浑善达克沙地空间格局与景观特征1中世纪暖期沙地空间格局分布地点 14C测年（aB.P.） 出处 克什克腾旗好鲁库北 120570 武吉华等 1992 克什克腾旗达尔罕乌拉 139070 李容全等 1990 克什克腾旗达尔罕乌拉 145570 李容全等 1990 正蓝旗桑根达来 141088 梁玉莲 1991 正蓝旗那日图 153378 董玉祥等 1993 正蓝旗哈登胡舒 140280 李森等 1995 正蓝旗哈登胡舒 97580 李森等 1995 锡林郭勒河阶地132570刘敬中等 1992锡林郭勒河阶地115570 刘敬中等 1992 多伦县上都河乡 134090 本文苏尼特

30、右旗 156088 本文表6-1 浑善达克沙地中世纪暖期古土壤14C测年3mI3m216380975803614807070806.68m1410882077872736715337841671002.82m4.0m437990DEF494095222010013402.5mG189090H15601325701155700701455701.4m0.47m1205701.8mABC140280图6-1浑善达克沙地风沙地层堆积层柱状剖面 A 克什克腾旗好鲁库牧场据武吉华等，1991B克什克腾旗达尔罕乌拉据李容全等 1990C克什克腾旗达尔罕乌拉据李容全等 1990D正蓝旗哈登胡硕据李森等，19

31、95E 正蓝旗桑根达来据梁玉莲，1991F正蓝旗那日图据董玉祥，1993G多伦本文H 苏尼特右旗本文I锡林郭勒河阶地据李容全等 1990 图6-2 浑善达克沙地中世纪暖期古土壤、河湖相堆积分布 约在1500700aB.P.浑善达克沙地气候条件好转，温度升高、降水增多，植被盖度添加，流沙固定成壤，流沙面积大大减少，但流沙固定范围和程度较之全新世大暖期均有所不及。 2 中世纪暖期沙地景观特征 中世纪暖期浑善达克沙地气候总体较暖和潮湿，或暖和干旱，沙地中植被生长良好，原来的荒漠景观被干草原疏林草原景观所替代。 第三节 中世纪暖期的中国东部沙地 中世纪暖期中国东部沙地流沙固定成壤，沙地面积减少，但较之全新世大暖期沙地的收缩情况那么大大逊色。中世纪暖期东部沙地也出现几次沙漠化正过程，阐明在此期间东部沙地气候存在暖和干湿动摇，但气候动摇幅度较小，总体为温干-温湿气候，沙地以生草成壤占优势。图6-3 中国东部沙地中世纪暖期古土壤 和河湖相堆积 分布N第七章 结论与讨论一、近5000年来浑善达克沙地气候阅历了多次冷暖干湿动摇，沙地相应出现