沉积学与环境考古
主要成果简介（参与人：苗晓东，王松娜，石天宇，陈鹏等）
研究成果（1）：通过探地雷达和光释光测年方法对北美五大湖地区坎卡基沙丘开展了沉积学和年代学研究，研究结果表明坎卡基沙丘形成经历了三阶段：阶段一（约13.6 ka）为早期沙丘初始形成期，阶段二（新仙女木期, 12.8-11.7 ka）为当前抛物线形沙丘形态形成期，阶段三（中全新世，约4.6-4.8 ka）为早期沙丘再活化期（图1）。其中，形成于新仙女木期沙丘指示研究区在新仙女木期为干旱环境，其抛物线沙丘形态指示风向为西。该测年结果在北美五大湖地区具有区域可对比性，指示五大湖地区在新仙女木期为干旱环境。我们的研究为地貌景观响应气候环境快速变化提供了典型案例。
图1 光释光测年和探地雷达识别出的坎卡基沙丘两期不同沉积沙
研究成果（2）：青藏高原东南缘雅鲁藏布江大峡谷溃决洪水留下的地貌与沉积记录是定量研究极端事件的地貌效应的绝佳载体，我们利用遥感影像、数字高程模型、水力学模拟和野外地貌考察方法对雅鲁藏布江支流易贡河2000年6月10日溃决洪水的地貌效应开展了定量研究。结果表明，溃决洪水发生后，易贡河谷拓宽近3倍，并诱发大量次生滑坡。这次持续时间约10小时的溃决洪水的侵蚀输送能力相当于该地区河流长期连续作用约1000年。同时，溃决洪水堆积数十个砾石坝，增加了河道粗糙程度，抑制了河流下切，对雅鲁藏布江大拐弯处河流裂点的稳定机制有一定的启示。我们的研究结果指示在构造活跃山区，反复发生的极端溃决洪水对快速的剥蚀速率有较大贡献，这可能是研究区控制地貌演化的主要地表过程。
图2 2000年易贡溃决洪水地貌效应-次生灾害统计结果与模拟水力学因子分布。（a,b）水流剪切力与滑坡分布；（c）侵蚀过程所需的临界剪切力与砾石粒径的关系；（3）1990-2020年溃决洪水发生前后两岸滑坡总面积统计
研究成果（3）：通过对河南安阳黄河故道区岸上剖面OSL和AMS14C的测定显示：粗颗粒（90-125 μm）和中颗粒（38-63 μm）石英在以粉砂为主的洪水沉积和浅湖沉积中晒退较好，OSL年代较为可靠；而在以粘土为主的洪水沉积中存在OSL年代高估，可达3-6 ka。与粗颗粒（90-125 μm）石英OSL年代对比，岸上剖面全有机质AMS14C年代在浅湖沉积中与OSL年代较为一致，而在洪水沉积中明显偏老。但是，在洪水沉积中，植物残体组分为可靠组分，其AMS14C年代与OSL年代较为一致。岸上剖面在~13 ka为洪水沉积的成壤化阶段发育的土壤层，~8-3 ka为浅湖相沉积, 并记录了~2.6 ka的周朝洪水、西汉洪水、~1 ka的北宋洪水，以及过去几百年的明清洪水。这些古洪水重建结果与前人研究、历史文献记载较为一致，充分证明了该区域洪水识别和年代的可靠性。
图3 安阳黄河故道区全新世古洪水记录区域对比
（龙王庙剖面洪水记录来自（杨劲松，2023）；大张龙村剖面和三杨庄剖面洪水记录来自（Storozum等，2018））
研究成果（4）：根据岸上剖面湖相沉积的孢粉数据，定量重建了中原安阳地区Pann（年平均降水量）的变化。结果表明，在8.54~3.26 cal. ka BP期间，该地区经历了三个明显的干湿变化阶段：中全新世前半段（8.5~6.0 cal. ka BP）Pann较高；中全新世后半段（6.0~3.6 cal. ka BP）是过去~8500年Pann值最高时期，期间明显记录了4.2 ka气候事件；晚全新世（3.6~3.2 cal. ka BP）Pann变化明显降低（图4）。区域气候记录对比表明，在~8.54至~3.26 cal. ka BP期间，中国中原地区与中国南方地区（长江中下游地区）具有相似的气候变化趋势。控制东亚季风影响下的中国东部全新世湿度空间格局的主要机制是ENSO状态以及由ENSO调控的WPSH的南北向移动。
图4 3个地区（南方地区、中原地区、北方地区）基于花粉重建降水量的比较
a.固城湖南部地区年均降水量（Li等，2018）；b.大九湖泥炭基于花粉重建年均降水量（Sun等，2019）；c.岸上剖面基于花粉重建的年均降水量（本研究）；d.渑池盆地基于花粉重建的年均降水量（Li等，2023）；e.公海基于花粉重建的年均降水量（Chen等，2015）；f.岱海基于花粉重建的年均降水量（Xu等，2010）；g.热带太平洋东部秘鲁沿岸类胡萝卜素通量率记录的ENSO强度（Rein等，2005）；h.西热带太平洋MD98-2176钻孔的全新世海温记录（Stott等，2004）。
