第1章 绪 论
任何学科的发展无一不是服务于人类生存和发展的进一步需求。随着人类社会的发
展，全球变化已成为影响、制约人类更好地生存和进一步发展不可忽视的因素，全球变
化学应运而生。全球变化学是研究地球系统整体行为的一门科学，它将大气圈、水圈、
岩石圈和生物圈作为一个整体，研究地球系统过去、现在和未来的变化规律与原因及控
制机制，从而建立全球变化预测的科学基础，为地球系统的管理提供科学依据。1991
年3月，国际地圈生物圈计划IGBP建立全球变化研究计划PAGES项目，它以
树木年轮、冰芯、黄土、湖泊沉积、深海沉积岩芯、珊瑚、古土壤等白然记录以及物
理、化学分析技术来恢复过去环境的变化，并区分白然因素和人为因素的影响，以此为
依据，检验未来全球变化预测模型Perry et al.，1993；叶笃正和符淙斌，1994；
Hostetler and Bartlein, 1990; Morrill, 2004; 11 and Morrill, 2010, 2013。
通过湖泊沉积物来研究过去全球变化过程，是PAGES计划中的重要部分。目前已
发现的各种白然记录，如冰芯Severinghaus et al.，1998; Thompson et al，1997、
黄土An et al.，1991; Chen et al.，1999a、深海沉积物Ericson and Wollin，1968；
Foster et al.，2013、湖泊沉积物Li et al.，2009a，2012、泥炭Huang et al.，
2013; Huang et al.，2013、树轮Chen et al.，2013、洞穴碳酸盐Sun et al.，
2013等中，湖泊沉积物具有信息量大，连续性好，沉积速率大，时间分辨率高，地理
覆盖面广等优势，这些优势在恢复短时间尺度的气候和环境演化系列时，是其他自然历
史记录所无法替代的（An et al.，1 991；刘东生和文启忠，1 985；沈吉等，2010）。湖泊
沉积物高分辨率、多指标的综合研究是重建短尺度气候变化的重要手段，对认识气候的
白然变化规律和人为干扰，预测未来气候变化趋势及幅度有重要意义。目前湖泊沉积物
环境替代指标主要有孢粉Li et al.，2009b，2011、沉积物粒度（李育等，2011）、碳
酸盐含量（隆浩等，2007）、有机碳同位素Long et al.，2010；11 et al.，2012、磁性
参数（赵强等，2005、碳酸盐碳氧同位素（王宁等，2008）、元素含量及其比值（吴艳
宏等，2004）、矿物含量及其比值Li et a1.，2013、色素张振克等，2000a、硅藻等
微体动物化石（张振克等，2000b）等。
对湖泊沉积学的研究，国际上开展较早，老一代科学家对湖泊沉积学的发展做jLI_I了
卓越的贡献Kummel and Raup，1965; Bouma，1969; Carver，19 71。伴随着国际过
去全球变化的研究，湖泊沉积学研究在全世界范围内展开，各种湖泊沉积物环境代用指
标分析已经成功地运用在湖泊沉积物研究中 Olsen，1 986；I。iu and Fearn，1 993，
2000; Binford et al.，1997。我国湖泊沉积学的运用最初始于20世纪70年代的油田勘
探。80年代以来，人类对环境变化的关注度逐渐增加，湖泊沉积物作为记载过去气候
及环境变化的良好载体，成为了该时期我国过去全球变化研究的一个热点。随着国际上
对过去全球变化研究的重视和国际间合作的加强，我国湖泊沉积学研究也正式进入了国
际科研平台（刘嘉麒等，2000; Fuhrmann et al.，2003；Yancheva et al.，2007）。这一
时期，一些国外的学者也加入了猪野泽的研究，并取得了建设性的成果 Pachur et
a1., 1995; Zhang et al.,2000, 2002。
1.1 我国湖泊沉积学千年尺度环境变化研究现状
我国湖泊沉积物古环境变化的研究，可以进行区域划分，其中包括季风区湖泊
Shen et al.，2005a; Wang et al.，2007; Wu et al.，2012，内陆干旱区湖泊
Wünnemann et al.，2006; Rudaya and Li，2013，青藏高原区湖泊Zhu et al.，
2008; Wu et al.，2007。近几年，亚洲季风边缘地区，由于对季风的进退较为敏感，
成为湖泊沉积学研究的新热点陈发虎等，2004; Shen et al.，2005b; Xiao et al.，
2004，2009; 11 et al.，2009a，2012。虽然这几个区域关于千年尺度古环境研究结果较
多，但是不同区域千年尺度气候变化过程存在差异Chen et al.，1999b，2008; He et
al.，2004; Wang et a1.，2010，且对特定区域的环境变迁史也没有得出同一的结论，
尤其是我国季风区、干旱半干旱地区和季风边缘区。
1我国季风区环境变化研究较为复杂。亚洲季风区的气候变化会导致该区域不同
尺度的气候事件，如洪水和干旱Webster et al.，1998，这些气候事件影响着季风区
人们的生产生活。因此，研究亚洲季风区的气候变化具有一定现实意义。亚洲季风区的
全新世气候变化研究具有一定复杂性，问题的焦点在于，我国全新世适宜期的出现时间
问题，以及东亚季风和印度季风变化的同步与否。An等2000首先指出全新世适宜
期在我国不同区域的分布具有不同步性，在我国北部和东北部出现在约9000cal.a
B.P.，而在我国南部和东南部区域则晚了3000年。亚洲季风可以分为东亚季风和印度
季风两个子系统Tao and Chen，1987; Wang，2002。Herzschuh 2006通过东亚、
中亚地区的75个古气候记录，综述了亚洲季风区全新世的有效湿度变化，提jLI_I在印度
季风区，伴随有高降水量的全新世适宜期发生在早全新世阶段，而在东亚季风区则可能
出现在中全新世阶段。Chen等2008重建了全新世季风以及有效湿度的变化历史，
指出东亚季风和印度季风呈同步变化，我国石笋记录也显示，我国亚洲季风区全新世气
候变化具有一定同步性Fleitmann et al.，2003; Dykoski et al.，2005; Hu et al.，
2008，亚洲季风降水在早全新世期间达到峰值并开始下降。但是，到目前为止，全新
世石笋记录研究点在我国季风区的分布具有一定的局限性，所以其显示的全新世亚洲季
风同步演化的结果，还有待于更多可靠的定年记录来证实。
2我国干旱半干旱地区全新世气候变化也具有复杂性。亚洲干旱半干旱地区对
长尺度气候变化较为敏感Feng et al.，1993; Jacoby et al.，2000，中全新世期间气
候是否干旱是该区域研究的争议所在。安成邦等An et al.，2006发现我国干旱半
干旱区中全新世期间存在千年尺度的干旱事件，但是这些干旱事件在不同区域发生的时
间并不相同。在新疆南部地区，在7000～5000cal.a B.P.期间，气候相对温湿（钟巍
和熊黑钢，1 998）；青藏高原北部大部分区域在5000 cal.a B.P.开始，有效湿度便逐渐
降低 Liu et al.，2002，而来白黄土高原西部的记录却显示中全新世期间气候较为湿
润Feng et al.，2004。
3我国已有的亚洲季风边缘区不同位置全新世气候变化存在差异。我国夏季风边
缘区千年尺度环境变化研究结果较为复杂，尤其是该区域全新世适宜期和中全新世干旱
事件的时间范围问题。Li等2003对糜地湾泥炭剖面的研究结果显示，我国宁夏中
部季风边缘区全新世气候适宜期出现在10000～7500lC a B.P.；岱海湖泊沉积记录显
示，7900～4450cal.a B.P.为全新世气候适宜期Xiao et al.，2004；Zhao等2008
根据猪野泽中部全新世孢粉组合研究，得出全新世气候适宜期出现在中全新世7200～
5200cal.a B.P.期间。亚洲季风边缘区在中全新世期间普遍存在干旱事件，但是该区内
不同区域干旱事件的出现时间却存在差异。巴彦查干湖沉积记录显示，中全新世干旱事
件出现的时间尺度为9000～7000cal.a B.P.Jiang and IiU，2007; Chen等2003
通过湖泊沉积记录研究发现，阿拉善高原7000～5000cal.a B.P.存在大范围的干旱
事件。
1.2 猪野泽湖泊沉积物研究意义
由以上内容可见，国内各区域千年尺度气候变化研究结论较为复杂，缺乏区域性的
总结和同一。jLI_I现上述情况，可能与不同学者所使用的白然记录不同有关，如黄土、石
笋、湖泊沉积物，它们对气候变化响应的敏感程度不同。因此，有必要对给定区域的古
环境研究成果作一总结，为能够准确地预测未来全球变化打基础。本书以猪野泽为例，
总结了季风边缘区千年尺度环境演变过程。之所以以该区域为研究区，是因为：
1猪野泽位于亚洲季风西北边缘区，与中亚西风带控制区较近，对于亚洲季风的
变化比较敏感，季风边缘区也是近年来过去全球变化研究的热点区域。
20世纪60年代就开始了该区域地貌结构的研究。猪野泽是对终端湖盆的统称，终
端湖盆内部又分为白碱湖、东硝池、西硝池、野麻湖和青土湖等小湖盆，在历史时期曾
形成统一的大湖，期间湖泊水位较高（冯绳武，1 963；李并成，1993），但现在已经完
全干涸。Pachur等1995、Zhang等2001，2004、隆浩等2007 Long等2012
分别研究了猪野泽地区晚更新世湖泊地貌演化，并测定了猪野泽东北部古湖岸堤的年
代。上述研究结果表明，早，中全新世猪野泽湖泊水位较高，晚全新世湖泊水位较低，
为该区域环境变化研究的进一步开展打下了基础。
2关于猪野泽湖泊沉积物，已有许多详细的环境代用指标数据公布。陈发虎及其
研究小组对猪野泽地区三角城等湖泊沉积剖面的孢粉、有机碳同位素等指标做了详细研
究Chen et al.，1999a，2001，2003; Shi et al.，2002;张成君等，2000;朱艳等，
2001；本书作者通过猪野泽地区QTH01、QTH02剖面沉积物粒度、孢粉、TOC、C
N和有机碳同位素等指标的研究，建立了全新世猪野泽湖泊的演化过程Li et al.，
2009 a，b；Zhao等2008对猪野泽地区QTL-03剖面的孢粉组合特征进行了分析。
这些研究数据以及成果公布，进一步引起了许多学者对该区域环境变化的关注。
3猪野泽地区已有多个沉积剖面和丰富的剖面及岸堤年代数据。本书作者已掌握了猪野泽XQ、QTH01、QTH02、SKJ和JTL五个湖泊沉积剖面的相关资料。XQ剖
面位于猪野泽湖盆西部，海拔较高，距离石羊河入湖口较近；QTH01、QTH02和SKJ
剖面位于猪野泽中部，JTI剖面位于猪野泽东部。从五个剖面的沉积相来看，猪野泽
湖相沉积物以青灰色粉砂为主，部分层位夹杂褐色锈斑和黑色泥炭沉积层；晚更新世以
来湖相沉积物富含碳酸盐并伴有软体动物壳体残渣，湖相沉积层之间往往夹杂青灰色或
黄褐色砂层，指示了湖泊水动力条件的变化过程和临近区域风沙活动状况；各剖面顶部
通常沉积了厚度不均的晚全新世风成沉积物，说明该区域晚全新世以来湖泊退缩强烈，
湖相沉积层被风成沉积层所替代。这几个剖面已有的年代数据包括，孢粉浓缩物AMS
“C年代、常规“C测年结果、全样有机质、全样无机质、软体动物壳体以及光释光测
年结果。QTH01剖面的全样有
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