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干旱区研究 >

2025 , Vol. 42 >Issue 9: 1681 - 1690

DOI: https://doi.org/10.13866/j.azr.2025.09.12

荒漠化治理

12.6 ka以来毛乌素沙地典型风成沉积剖面光释光定年及其意义

  • 黄龙 , 1 ,
  • 杜埼敏 1 ,
  • 李敏琪 1 ,
  • 古斯乐图 2 ,
  • 司月君 1 ,
  • 黄日辉 1 ,
  • 杭晓菊 2 ,
  • 牛东风 , 1
展开
  • 1.岭南师范学院地理科学学院，广东 湛江 524048
  • 2.萨拉乌苏考古遗址公园管理局，内蒙古 乌审旗 017300
牛东风. E-mail:

黄龙（1993-），男，博士，讲师，主要从事释光年代学与第四纪地貌学研究. E-mail:

收稿日期: 2024-09-04

  修回日期: 2024-11-22

  网络出版日期: 2026-03-12

基金资助

国家自然科学基金项目(42302212)

萨拉乌苏考古遗址公园管理局校地合作项目(slws20230508)

收起

OSL dating of typical eolian sand profiles in the Mu Us Sandy Land since 12.6 ka and its significance

  • HUANG Long , 1 ,
  • DU Qimin 1 ,
  • LI Minqi 1 ,
  • Gusiletu 2 ,
  • SI Yuejun 1 ,
  • HUANG Rihui 1 ,
  • HANG Xiaoju 2 ,
  • NIU Dongfeng , 1
Expand
  • 1. School of Geographical Sciences, Lingnan Normal University, Zhanjiang 524048, Guangdong, China
  • 2. Sjara-osso-gol Archeological Site Park Authority Administration, Uxin Banner 017300, Inner Mongolia, China

Received date: 2024-09-04

  Revised date: 2024-11-22

  Online published: 2026-03-12

Fold

摘要

毛乌素沙地环境演化对全球气候变化具有高度敏感性，其风沙-古土壤等沉积序列主要受东亚季风环流系统的影响。然而，沙地环境演化对季风变化的响应在局部区域呈现非线性响应特征，导致基于风成沉积重建区域气候环境变化过程存在不确定性。本文采用光释光定年技术对毛乌素沙地3个剖面的8个风成沉积物样品开展了系统的定年分析，结果表明：（1） 剖面在约12.6 ka与0.1 ka沉积风沙层，而在约6.9 ka和9.6~4.2 ka发育古土壤层，分别对应较干冷气候与全新世大暖期的暖湿气候，揭示了沙地沉积受气候变化的影响。（2） 约12.6 ka沙地东南部剖面发育了典型的风沙层，而同期中心区域剖面未见风沙沉积记录，可能与区域地形梯度引发的风力强弱变化及局部地貌差异有关。（3） 沙地腹地剖面古土壤初始与停止发育时间的异同点可能与局部生态过程、地形地貌及气候事件等综合因素有关。（4） 沙地东南部剖面缺失全新世中晚期沉积物，可能与区域流水剥蚀有关；而沙地中心区域剖面上部沉积的较年轻风沙层，可能与区域气候趋于干旱化导致的风沙活动增强有关。

关键词： 光释光定年; 风成沉积; 影响因素; 毛乌素沙地

本文引用格式

黄龙 , 杜埼敏 , 李敏琪 , 古斯乐图 , 司月君 , 黄日辉 , 杭晓菊 , 牛东风 . 12.6 ka以来毛乌素沙地典型风成沉积剖面光释光定年及其意义[J]. 干旱区研究, 2025 , 42(9) : 1681 -1690 . DOI: 10.13866/j.azr.2025.09.12

Abstract

The environmental evolution of the Mu Us Sandy Land is highly sensitive to global climate change, with its eolian sand and paleosoil series predominantly influenced by the East Asian monsoon system. However, the paleo-environmental response of the Mu Us Sandy Land to monsoon variations displays nonlinear characteristics in certain local regions, increasing the uncertainty in reconstructing regional climatic and environmental changes from eolian sediment records. This study employs optically stimulated luminescence (OSL) method to analyze 8 eolian sediment samples from 3 profiles in the Mu Us Sandy Land. The results indicate that: (1) The accumulation of eolian sand layers primarily occurred at approximately 12.6 ka and 0.1 ka, corresponding to relatively cold and dry climatic conditions, whereas paleosoil layers mainly developed at approximately 6.9 ka and between 9.6 ka and 4.2 ka, likely associated with the Holocene Climate Optimum. This indicates that the evolution of the Mu Us Sandy Land is closely linked to paleoclimate variations. (2) At approximately 12.6 ka, eolian sand layers were present in the southeastern part of the Mu Us Sandy Land but appeared absent in the interior region, possibly suggesting that variations in wind strength and local geographical and geomorphological features are significant factors influencing regional sediment deposition and accumulation. (3) Differences and similarities in the timing of paleosoil development initiation and cessation within interior profiles of the Mu Us Sandy Land may be attributed to local ecological processes, topography, and climatic events. (4) The absence of middle and late Holocene deposits in the southeastern region may be related to fluvial erosion, whereas the uppermost young eolian sand layer observed in the central profiles may suggest an increase in eolian activity due to recent regional aridification.

Key words： OSL dating; eolian deposition; influencing factors; Mu Us Sandy Land

毛乌素沙地位于我国北方季风边缘区，其高度敏感的气候响应特征与典型的风沙-古土壤沉积序列，使其成为研究气候环境演化的理想区域[1]；同时作为我国农牧交错带，是防止沙漠向南扩张的重要过渡区，为探究气候变化与人类活动协同演化提供了独特的研究载体。通过沙地风成沉积物年代学研究与沉积序列的古环境代用指标分析，可系统揭示区域地貌演化过程及其古气候驱动因素，进而为沙地荒漠化防治与生态恢复提供理论参考[2]。董光荣等[3]发现鄂尔多斯高原第四纪古风沙沉积相对发育，且古风沙沉积序列的旋回变化与黄土剖面所记录的古环境演变过程存在显著的耦合关系。毛乌素沙地风成沉积记录研究表明，沙地在寒冷干旱的气候背景下以风沙层沉积为主，指示风沙活动活跃期；气候温暖湿润时广泛发育古土壤，指示沙丘固定期。研究进一步揭示了沙地风沙-古土壤沉积旋回的形成演化受东亚夏季风环流系统的周期性变化影响，夏季风的强弱推动了沙地的形成发展[4-6]。区域沙丘的活化与固定变化过程常常伴随着沙地的周期性扩张与收缩，如Sun等[7]发现约50万年以来石峁剖面共记录了13层古风沙，代表至少发生了13次沙漠扩张。通过高分辨率的地层年代测定与沉积相解析，研究发现毛乌素沙地存在短时间尺度的进退旋回特征[8]，结合多区域的地层记录分析进一步定量重建了沙地扩张/收缩的范围[9]，证实了沙地的扩张与收缩受控于季风的影响[10-11]。然而，研究发现我国东部沙地对气候变化的响应存在非线性特征，如风沙沉积对气候变化的响应存在空间分异现象，这种异质性可能源于局地生态-地貌反馈过程差异，导致单一剖面的风沙-古土壤沉积序列重建的气候环境变化存在空间代表性局限，特别是沙地沉积记录中揭示的气候变化与地表过程响应之间的解耦现象，揭示了地层学方法在阐释区域气候-地表系统互馈机制方面的不足[12-16]。值得注意的是沙地边缘区相较于核心区对沙地扩张/收缩更为敏感，其沉积特征不仅记录了古气候系统维持稳态的临界阈值信息，同时也受到局地生态-地貌反馈过程差异的影响。这种空间异质性特征仅通过单一区域沉积记录难以全面探究气候-地表系统的互馈机制，开展沙地边缘区与核心区风成沉积剖面的对比研究，可为深入理解气候-地表系统协同演化规律提供重要的科学依据。
本文基于毛乌素沙地野外考察的基础上，选择了沙地中心区域两个气候条件相似但局部地貌分异的风沙-古土壤序列沉积剖面开展研究工作。为解析地形要素对沉积过程的影响，研究还选择了沙地东南部边缘区的风沙-古土壤序列沉积剖面进行对比研究。通过光释光定年技术[17]与剖面沉积相分析[3]，建立了3个剖面的年代框架，重建了研究区域风沙活动的演化历史，并初步探讨了气候驱动与地貌反馈过程对剖面风沙沉积的影响。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

毛乌素沙地（37.5°~39.5°N，107.4°~110.5°E）位于陕西省北部与内蒙古自治区南部的鄂尔多斯高原（图1），总面积达到31260 km2，是中国四大沙地中面积最大的沙地[18]。地形总体呈现西北向东南倾斜，海拔高度大致介于1000~1400 m。沙地西北地区的梁地海拔可达1600 m，而东南部河谷地带的海拔低至1000 m以下[18]。区域东部水系较为发育，多为外流河，如无定河和窟野河等，河流径流量变化较大，而内部多为季节性内流河。沙地呈现流动沙丘与固定、半固定沙丘、农田交错分布的特点，其中主要以新月形沙丘和沙丘链为主[18]。区域西部往往发育荒漠化草原景观，以风成沙和裸露的岩石地貌为主；而东南部风沙沉积较厚，在流水侵蚀作用下可见基岩的裸露。根据前人的研究结果，沙地基岩主要为红色砂岩[19]。
图1 研究区域与采样位置示意图

Fig. 1 Map of the study area and sampling sites

毛乌素沙地气候类型为温带干旱、半干旱大陆性气候，夏季受季风的影响气候温暖湿润，冬季受蒙古-西伯利亚冷高压影响盛行反气旋风系，气候寒冷干燥[20]。沙地多年气温介于6.0~9.0 ℃，年降水量为250~440 mm，70%的降水量主要集中在7—9月[20]。沙地站点记录结果表明，沙地>5 m·s-1的大风所占比例为12%~20%，春季风力最为强盛[18]。

1.2 样品采集及预处理

本研究分别于2023年10月与2024年5月对毛乌素沙地实施了两次详细的野外考察。基于野外考察结果，重点选取了3处具有典型风成沉积特征的剖面开展对比研究。第一组对比剖面均位于毛乌素沙地腹地乌审旗城区附近，其气候条件相似、地势平坦和邻近沙丘走向基本相同。其中剖面WSQ-N（38°38′14″N，108°47′8″E）位于城区西北部典型沙地环境；而剖面WSQ-S（38°33′57″N，108°54′5″E）位于城区东南部地势相对低洼区，该区湖泽多有发育，与WSQ-N剖面形成微地貌对比组。第二组剖面位于沙地东南部边缘区，剖面GJG（37°33′20″N，109°11′40″E）所处地貌单元与腹地差异显著。该区域地形起伏大，发育密集季节性冲沟系统，表现为典型侵蚀地貌特征，因流水侵蚀可能存在沉积地层缺失现象。
采集样品前，先清理出新鲜剖面并进行剖面描述，重点关注剖面深黑色砂质古土壤的顶部、底部及不同风成沉积相交界处等关键层位。采样过程中使用直径5 cm的不锈钢管水平插入目标地层中，开口端用黑塑料袋密封隔光，待管子取出后将另一端进行密封隔光，记录并贴好标签，以备室内处理。沙地腹地研究剖面为人工挖掘剖面，分别在WSQ-N剖面和WSQ-S剖面采集了3个样品（WSQ-N-1/2/3和WSQ-S-1/2/3），重点采集古土壤层顶部与底部的样品。在自然出露的GJG剖面中，于古土壤层与风沙层交界处分别采集了上覆古土壤层底部与风沙层顶部的样品各1个（GJG-1/2）。具体剖面描述与样品采集结果见图2和表1。
图2 采样剖面示意图

注：图（a）为剖面WSQ-N示意图；图（b）为剖面WSQ-S示意图；图（c）为剖面GJG示意图。

Fig. 2 Schematic diagram of the sampling profiles

表1 采样剖面沉积地层划分、特征描述和光释光样品的深度

Tab. 1 Stratigraphic subdivisions, descriptions, OSL sampling depth in the profile

剖面 深度/cm 地层沉积学特征描述
WSQ-N 0~230 灰黄色风沙层，较松散，颗粒较粗，地表有稀疏植被，剖面清理过程中易垮塌，于风沙层近中部位置
采集样品WSQ-N-1（深度约100 cm）
230~380 深黑色砂质古土壤，颗粒较细，出露面较硬，抗风蚀能力较风沙层强，于古土壤层顶部与底部分别
采集样品WSQ-N-2（~230 cm）和WSQ-N-3（~380 cm）
>380 红色砂岩，坚硬
WSQ-S 0~200 灰黄色风沙层，颗粒粗，非常松散，难以采集原位/埋藏较好的样品
200~300 深黑色砂质古土壤，颗粒较细，出露面较硬，含浅灰色土壤夹层，于古土壤顶部、中部和底部分别
采样WSQ-S-1（~200 cm）、WSQ-S-2（~250 cm）和WSQ-S-3（~300 cm）
>300 灰黄色风沙层，颗粒较粗，风沙层底部为含小砾石水相沉积物
GJG 0~30 深黑色砂质古土壤，颗粒较细，分布广泛，不同位置土壤层的厚度存在明显差异，于土壤层底部采集
样品GJG-1（~30 cm）
>30 灰黄色风沙层，颗粒较粗，于风沙层顶部采集样品GJG-2（~40 cm），风沙层未见底
样品采集完成后进行室内前处理。前处理均在弱红光条件下完成。样品管开封后先收集样管两端约3 cm深度的潜在曝光样品用于含水量及U、Th、K元素含量分析，剩余的主体样品部分用作备份，另一部分经震动水洗后使用10％的盐酸和20％的过氧化氢分别去除样品中的碳酸盐和有机质组分。随后使用蒸馏水对样品进行冲洗和常温烘干，通过干筛法分离出样品中90~125 mm的颗粒组分，继而使用密度分别为2.58 g·cm-3、2.62 g·cm-3和2.75 g·cm-3的多钨酸钠重液分离出颗粒组分中的石英颗粒。最后使用40％的氢氟酸刻蚀上述石英颗粒，以去除长石等杂质及石英颗粒受α射线影响的外层，并用10％的盐酸与蒸馏水先后洗涤被蚀刻的石英颗粒，于常温干燥后以备仪器测试。

1.3 光释光定年分析

样品的等效剂量测试主要在嘉应学院Risø TL/OSL-DA-20释光仪上完成。该仪器配备有90Sr/90Y人工辐射源及LED激发光源，其中石英释光信号的激发波长约为470 nm的蓝光激发。为检验石英颗粒中可能存在的钾长石组分污染，实验同步配置了波长约为830 nm的红外光源激发系统，通过常温红外激发实验来检验石英组分的纯度。蓝光激发的石英信号通过滤光片过滤后由光电倍增管检测。样品等效剂量的测试均采用单片再生剂量法进行测试[21-22]，测试过程中使用小片法[23]，其中涂抹样品的直径约为2 mm，每个样品测试样片的数量约为20片。
样品的年剂量主要根据样品埋藏环境中放射性元素U、Th和K的含量以及宇宙射线辐射量并结合含水量综合计算获得。其中U和Th的含量使用电感耦合等离子体质谱仪测定，K的含量使用电感耦合等离子体原子发射光谱仪测定。宇宙射线贡献量则通过样品的经纬度、海拔高度和埋藏深度计算获得[24]。样品含水量以实际测试后进行估算所得，均以5%±0.05%进行估算。
石英样品激发前，开展了常温红外激发测试以检测石英组分的纯度。为了检验样品的石英释光属性以及单片再生剂量法（SAR）测试流程对本研究样品的适用性，随机选择了样品WSQ-N-2进行预热坪实验和剂量恢复实验。样品的预热处理会引发能量较低但不易晒褪的陷获电子发生热转移，使得光释光信号增强及等效剂量值偏大[13]。因此选择适当的预热温度是获得可靠等效剂量的关键。预热坪实验通过改变预热温度并测试在该温度下的等效剂量值来检测合适的预热温度。预热温度从180 ℃升温至280 ℃，增温间隔为20 ℃，不同预热温度下测试样片的数量为4片。实验结果表明样片的等效剂量值较稳定，不同的预热温度对样片的等效剂量值影响不大（图3a）。本研究选择240 ℃（10 s）作为样品测试的预热温度。剂量恢复实验结果表明，样品的测试剂量与给定的剂量比值在1.0±0.1范围内，能够满足SAR测试流程的要求。本研究样品均为风成沉积样品，在测试过程中表现出较好的释光属性，如样品的光释光信号强、快组分信号占主导，剂量响应曲线几乎经过原点，重复剂量点与再生剂量点基本重合，自然剂量点位于响应曲线较好区间内（图3b）；同一样品不同样片的等效剂量值分布较为集中，整体呈正态分布（图3c）；在雷达投影图中等效剂量值分布整体相对集中（图3d），说明本研究所测定的样品沉积埋藏前信号“晒褪”相对均一。
图3 样品WSQ-N-2的光释光属性

Fig. 3 OSL characteristics of sample WSQ-N-2

2 结果与分析

2.1 定年结果

本文系统开展了毛乌素沙地3处剖面风沙-古土壤序列样品的光释光定年分析，获取了8个风成沉积样品的年代数据。实验过程中样品均显示出较好的释光特性，揭示了样品的测年结果可靠性较高。3个剖面样品年龄序列均呈现自下而上年轻化特征，符合地层沉积规律（图2）。WSQ-N剖面沉积序列由底部红色砂岩层、中部9.6~4.3 ka深黑色砂质古土壤层及顶部0.1 ka灰黄色风沙层构成。其光释光定年结果显示古土壤层（9.6~4.3 ka）与下伏红色砂岩层间存在不整合接触，缺失9.6 ka前的沉积记录；上覆风沙层（0.1 ka）与古土壤层（4.3 ka）之间存在约4.2 ka的沉积间断（图4）。WSQ-S剖面沉积序列由底部较薄的风沙层、中部8.6~4.2 ka深黑色砂质古土壤层、顶部年轻灰黄色风沙层构成。根据野外采样及光释光定年结果表明剖面古土壤层（8.6~4.2 ka）与上伏松散且难以采集原位样品的灰黄色风沙层间可能存在约4.2 ka的沉积间断（图4）。GJG剖面沉积序列由底部灰黄色风沙层（12.6 ka）及上部古土壤层（6.9 ka）构成，揭示了风沙层与古土壤层间存在约5.7 ka的沉积间断（图4）。
图4 研究剖面释光年代序列与其他古气候代用指标记录对比

注：图（b）为65°N太阳辐射量值[28]；图（c）和图（d）分别为沙地东南部沉积物磁化率结果[5,29]；图（e）为沙地东南部沉积物Sr含量结果[31]。

Fig. 4 The OSL ages of study profiles and other related peleoclimatic proxies in Mu Us Sandy Land

最新研究表明中国东北黑土下层古土壤受植被根系活动及其他生物扰动的影响，易与上覆年轻沉积物发生混合，导致光释光定年结果偏年轻[25]。相比之下，毛乌素沙地干旱少雨、植被覆盖度低及人类活动干扰有限，沉积物上下混合风险显著降低。加上研究剖面WSQ-S和WSQ-N的采样深度较深，有效规避了地表生物扰动的影响。值得注意的是沙地东南部边缘区GJG剖面虽属浅层采样，但其样品等效剂量值离散度低，分别为16%和5%（表2），这可能与剖面顶部沉积层大量被剥蚀导致现代生物干扰缺失有关，样品未受明显的后期干扰。样品的光释光定年结果详见表2。
表2 毛乌素沙地样品光释光定年结果

Tab. 2 OSL dating results for samples from Mu Us Sandy Land

样品号 Th/(μg·g-1)a U/(μg·g-1)a K/%a 含水量/%b 宇宙射线
/(Gy·ka-1)c		 埋藏深度/m 离散值/% 年剂量率
/（Gy·ka-1）		 等效剂量/Gy 年龄/ka
WSQ-N-1 3.41 0.87 2.23 5 0.223 1.0 16±5 2.74±0.12 0.31±0.03 0.1±0.1
WSQ-N-2 4.43 1.00 2.25 5 0.187 2.3 5±4 2.82±0.12 12.06±0.32 4.3±0.2
WSQ-N-3 4.03 0.93 2.28 5 0.154 3.8 16±7 2.78±0.12 26.57±2.93 9.6±1.1
WSQ-S-1 4.48 1.04 2.15 5 0.193 2.0 11±6 2.75±0.12 11.49±0.58 4.2±0.3
WSQ-S-2 4.26 1.06 2.01 5 0.181 2.5 19±8 2.60±0.11 18.37±1.52 7.1±0.7
WSQ-S-3 3.38 0.94 1.89 5 0.169 3.0 17±7 2.38±0.10 20.44±2.26 8.6±1.0
GJG-1 6.54 1.56 1.52 5 0.241 0.3 16±6 2.46±0.10 16.97±1.42 6.9±0.6
GJG-2 7.10 1.66 1.50 5 0.238 0.4 8±5 2.50±0.10 31.60±1.43 12.6±0.8

注：a样品U、Th和K含量的相对标准差（RSD）估计为5%；b样品含水量的误差估计为±0.05%；c宇宙射线剂量率的误差估计为±0.02 Gy·ka-1。

2.2 12.6 ka以来风沙演化历史

毛乌素沙地风沙-古土壤沉积序列的演化，记录了晚第四纪以来区域古气候与古环境的变化[3,13]。一般而言，气候寒冷干燥时沙地沉积风沙层，指示了风沙活动较活跃；气候温暖湿润时沙地植被覆盖度较好，植被参与的成壤作用较强，从而促进区域古土壤的发育，指示了风沙活动较弱[26]。本研究GJG剖面灰黄色风沙层颗粒较粗，其沉积年代为12.6 ka，对应于末次冰消期阶段，是研究剖面中较老的沉积单元。古气候代用指标综合分析显示该时期区域年降水量偏低，气候整体呈现干冷特征[27]，与同期太阳辐射量较低[28]（图4a）及周边剖面沉积物低磁化率值[29]（图4b）记录的干旱寒冷环境相一致，均佐证了该时期区域气候干冷。尽管相较于末次冰盛期区域风力强度有所下降，沙丘的流动性亦开始减弱，但毛乌素沙地可能仍以流沙为主，风沙在大部分地区仍然活跃[30]。这种干冷气候限制区域植被生长导致古土壤层发育受阻；风沙层堆积显示区域风沙活动较强。
沙地GJG剖面上部发育的深黑色砂质古土壤定年结果为6.3 ka，该时期处于全新世气候最适宜阶段[29,31]。推测该阶段夏季风降水的增加为地表植被的生长提供了有利条件，进而驱动了流沙固定与成壤作用的发生。来自毛乌素沙地腹地WSQ-N和WSQ-S剖面的结果均表明深黑色砂质古土壤层的初始发育年代可追溯至9 ka前后（图4），并持续发育至中晚全新世，与邻近图克镇剖面已发表的数据结果基本一致[32]。研究剖面古土壤的发育阶段与区域高太阳辐射量值[28]、沉积物记录的高磁化率值[5,29]及高Sr含量[31]形成耦合关系（图4阴影区），综合以上数据表明该时期研究区域具备以下古环境特征：气候温暖湿润，植被生长良好，流动沙丘固定与成壤过程显著增强，地表风沙活动强度较早期显著降低。然而，WSQ-N与WSQ-S剖面的沉积记录显示全新世大暖期结束后，古土壤发育停止于约4 ka，这一突变事件可能指示区域气候经历了重要转变，表现为干旱化进程加速与地表沙化范围急剧扩张[33]。特别是最新研究表明中国北方沙地季风雨带在约4 ka发生了南移[34]，同期干旱化的水文气候条件可能阻止了区域古土壤的进一步发育。
沙地WSQ-N和WSQ-S剖面上部均发育松散风沙层，该层具有较厚的堆积厚度且形成年代较新。值得注意的是WSQ-N剖面风沙层的沉积年代测定结果约为0.1 ka，这一年代数据与邻近图克镇剖面表层风沙层的沉积年代基本一致[32]。同时，沙地东部和东南部等典型剖面的研究结果均显示近百年来区域风沙活动强度呈现显著增强趋势，如沉积物气候代用指标记录的低磁化率值[5,29]与低Sr含量[31]均揭示了此时风沙活动较强，区域气候趋于干旱化[5,32]（图4）。毛乌素沙地作为黄土高原与沙漠系统的物质传输过渡带[35]，在风沙活动强烈时期，沙地表层风成沉积持续经历再沉积作用，从而导致剖面上部风沙层的沉积年代较年轻且堆积厚度较大。

2.3 影响毛乌素沙地风沙沉积的因素

毛乌素沙地东南部GJG剖面在约12.6 ka沉积了典型的风沙层，指示了该时期气候条件相对干冷；约9.6~4.2 ka期间，研究剖面普遍发育深黑色砂质古土壤层，这一特征与全新世大暖期温暖湿润的气候环境相吻合；值得注意的是在约4 ka前后因遭受显著的气候突变事件导致古土壤发育过程停止；约0.1 ka以来，WSQ-N和WSQ-S剖面均沉积了厚层松散风沙层，可能与区域气候近百年来的干旱化趋势有关。基于上述沉积相变化与气候演变特征分析表明：在全新世期间，当东亚夏季风增强阶段，季风环流输送的充沛降水显著改善了区域水热条件，有效促进了地表植被覆盖度的提升及生物量的积累。植被的正向演化（如减缓风力对沙丘的侵蚀）促进沙丘地表稳定性增强，为砂质古土壤层的形成与发育提供了必要的成土环境。反之，当夏季风强度减弱时，区域有效降水量减少导致植被覆盖度降低，地表裸露度增加，在风力侵蚀作用下风沙物质重新进入活跃迁移状态。这种地表转变过程表现为风沙沉积事件（如风沙层的沉积），也可能因强烈的风蚀作用造成地层序列的局部缺失（如沙地多缺失末次冰盛期风沙沉积物）[6]。因此从整体上看，毛乌素沙地风沙-古土壤序列沉积主要受到夏季风降水的影响。
基于研究区域地层对比研究，毛乌素沙地东南缘GJG剖面沉积了约12.6 ka的典型风沙层，而沙地腹地WSQ-N剖面则缺失9.6 ka前的第四纪地层序列。这种沉积记录的差异性可能源于区域地貌格局与风沙动力过程的耦合作用。如沙地整体表现为西北高、东南低的地形特点，其中东南部受白于山的阻挡作用，形成区域性风沙堆积区[36]；而西北部处于风蚀区，成为风沙物质活化迁移的主要源区/过渡区。地貌的分异性导致沙地东南部长期接受古风沙沉积并保存较老的地层层序[37]，而腹地及西北部在风蚀作用下可能仅残存全新世以来的古土壤与风成沙交替沉积“片段”[4,30]。进一步研究表明，GJG剖面在约12.6~6.9 ka及约6.9 ka以来的地层缺失，可能与区域地貌演化过程密切相关。该剖面所处位置地形较高，在全新世大暖期湿润的气候背景下，邻近的萨拉乌苏河谷可能因处于低洼区而广泛堆积河湖相沉积，而GJG剖面高地则转变为地表径流的优先侵蚀区[36]。这种地形驱动的沉积-侵蚀空间分异表明，区域性地层缺失不仅与气候波动有关，更受到区域地貌格局的影响。研究结果表明沙地风成沉积序列的时空异质性可能受到气候与地貌过程共同作用的影响。
沙地内部WSQ-N与WSQ-S剖面的对比研究发现，两剖面距离较近（15 km）、沙丘相似（走向和形态等），且所处区域气候背景（如风向、有效降水量和干旱事件频率）具有高度一致性，但其古土壤发育时序仍存在显著分异：WSQ-N剖面古土壤初始发育时间约为9.6 ka，较WSQ-S剖面的8.6 ka提前了约1 ka。这种发育时序的差异可能与局部区域地形-水文过程有关，如WSQ-N剖面的海拔（1341 m）略高于WSQ-S（1294 m），且WSQ-S剖面周边广泛分布的洼地-湖盆系统可能在全新世早中期通过局地水分汇集作用延迟了古土壤初始发育的时间，导致沙地腹地剖面风沙沉积对气候变化的响应呈现非线性特征[30,32]。两剖面古土壤层均在4.2~4.3 ka期间停止了发育，该现象可能与约4 ka季风雨带南移引发的干旱事件有关，揭示了区域气候突变对风成沉积的控制性影响。尽管WSQ-S剖面处于洼地-湖盆的特殊地貌背景，在干旱化过程中可能经历了更剧烈的地表水体消退过程；而WSQ-N剖面可能主要受大气降水锐减的影响，两者在干旱化胁迫机制上存在地貌特征的响应差异，但最终可能因环境条件超出了成土作用阈值，致使WSQ-S与WSQ-N剖面的古土壤均停止了发育。至全新世晚期（0.1 ka），增强的风沙活动通过地表风蚀-堆积再平衡过程，使得两剖面古土壤层上部均被晚全新世风沙层覆盖，这种“地层年轻化”现象实质是风沙系统对干旱化气候的正反馈响应。综上所述，沙地内部沉积记录既由区域气候变化统一调控，也受到局部地形和水文差异的影响。这一规律对理解风沙沉积中不同时间尺度的环境变化信息具有重要参考价值。

3 结论

本文通过对毛乌素沙地3个典型剖面采集的8个风沙样品进行了光释光定年与沉积特征分析，结合剖面年龄序列、沉积相变化及区域地貌对比，得出以下结论：
（1） 气候驱动的影响，沙地在约12.6 ka及0.1 ka沉积了风沙层，而在约6.9 ka及9.6~4.2 ka发育了古土壤层，分别对应于较干冷的气候与全新世中期的暖湿气候，揭示了气候干冷条件下沙丘活化与暖湿气候条件下沙丘固定，证实了区域沙丘演化受气候变化的影响。
（2） 地貌因素的影响，约12.6 ka沙地东南部剖面沉积风沙层，而腹地剖面未见此类沉积，可能源于区域地貌环境差异引起的沙地东南部为风沙堆积区而腹地为风沙剥蚀区/过渡区；沙地东南部剖面缺失12.6~6.9 ka与全新世中晚期沉积物，可能与剖面地势较高导致的流水侵蚀有关。
（3） 多因素协同的影响，沙地腹地剖面古土壤初始与停止发育时间的异同点可能与局部生态过程、地形地貌及气候事件等综合因素影响有关。

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