从地球系统科学角度浅析中国地貌若干问题研究的新进展

以地球系统中各圈层的相互作用为主线,分析总结了我国沙漠地貌过程、流水地貌过程、冰川地貌过程及风沙地貌过程等领域研究的部分进展。由于我国沙漠地理位置的特殊性,其形成和演变与岩石圈构造变动即青藏高原隆升有着紧密的联系,所以,对我国沙漠形成、演变的研究能为探讨青藏高原隆升历史提供重要佐证。近30年来,有关我国沙漠形成时代的认识更新较快。新的沉积记录显示,我国西北地区的沙漠在中新世时就已经出现了,但沙漠沙丘大规模扩展可能是在中更新世才开始的。既使在晚更新世以来,我国沙漠地区的气候也有过明显波动、沙漠地貌的特征也发生过显著变化。沙漠通过为沙尘暴提供物源,对全球变化产生驱动作用。从地表过程来看,风沙地貌的形成演变不仅受风力作用,而且受流水、湖泊等多种地貌动力过程的影响,地貌类型是各种动力过程共同作用的缩影。古冰川地貌曾是最早发现的第四纪气候变化的证据。随着新的测年技术的出现,学术界对我国第四纪古冰川地貌演化过程有了较系统、全面的认识。流水地貌过程应该是地球上作用区域最广的一种地貌动力过程,对流水地貌过程的认识目前正在向微观和宏观深入。

中国大陆新生代典型火山区温室气体释放的规模及其成因

火山活动能够将地球深部的碳输送到大气圈,是地质碳排放和深部碳循环的重要形式。火山作用不仅在喷发期能够释放大量温室气体,而且在休眠期也能释放巨量的温室气体。在全球变暖的背景下,定量化地研究火山活动对大气圈温室气体含量增加的贡献具有至关重要的意义。本文利用密闭气室法等该领域国际先进的测试技术,测量并计算了长白山、腾冲、五大连池及青藏高原南部的羊八井等典型火山区的温室气体释放规模。结果显示,我国大陆新生代典型火山区向大气圈输送的温室气体总通量约为8.13×106t·a-1,接近107t·a-1级别,相当于全球火山活动导致的温室气体(主要为CO2)释放总量的6%左右。太平洋构造域火山区的温室气体在释放通量与总量方面均低于特提斯构造域,并且太平洋构造域火山气体的地壳混染程度较低,显示出大洋俯冲带与大陆俯冲带火山区温室气体释放的成因差异。

陆生蜗牛化石与中国黄土古环境研究

陆生软体动物蜗牛是黄土地层中重要的环境指标,在黄土地层成因和古环境与古气候研究方面具有独到的优势。文章总结了近10多年来中国黄土陆生蜗牛化石研究的成果,包括黄土蜗牛化石的研究方法、蜗牛典型种属及组合的地理分布与生态环境等,侧重介绍了黄土高原不同时间尺度的蜗牛记录及陆生蜗牛化石在黄土古环境和古气候研究中的新进展。

青藏高原东南缘昭通盆地晚中新世到上新世古环境演化过程

青藏高原东南缘的云南区域是研究晚新生代以来气候和环境演化的重要区域之一。虽然针对云南区域已经开展了大量古气候和古环境演化的研究,但是晚中新世到上新世云南区域湿度变化的记录仅为碳同位素和孢粉记录,且分辨率较低。因此,该区域缺乏晚中新世到上新世连续的高分辨率古湿度变化记录。本研究主要基于云南省东北部昭通盆地内晚中新世到上新世的沉积物岩心,通过对沉积物粒度的测试分析,综合沉积序列、岩性特征和沉积构造,表明:昭通盆地在8.8~6.2 Ma以沼泽亚相沉积环境为主;在6.2~2.8 Ma以浅湖亚相沉积环境为主;在2.8~2.6 Ma以湖滨亚相沉积环境为主。昭通盆地沉积物粒度参数记录的晚中新世到上新世云南区域呈现干旱化的趋势。结合前期该钻孔黏土矿物和化学风化的相关成果,认为晚中新世到上新世南亚季风呈现逐渐减弱的趋势,并主要受控于全球变冷和全球CO_(2)浓度降低的影响。

对流层臭氧污染对植物生理影响的研究进展

对流层臭氧是一种存在于近地面、对动植物有害的光化学污染物,定量评估和研究其对植物生理的影响和机制对保障全球粮食安全和人体健康具有至关重要的作用.由于过去三十年的快速工业化和城市化,对流层臭氧浓度正以每年约0.5%~2%的速度上升.针对当前臭氧污染加剧的情况,根据前人的基础理论研究和实验探索,本文就臭氧对植物表观、花粉和光合作用的影响特征及机制进行了总结和分析,得到以下认识:(1)臭氧污染下植物叶片受损、光合速率和固碳能力下降,影响干物质的积累与分配,是造成作物减产的主要原因;(2)臭氧污染导致花粉细胞膜受损,细胞脂质过氧化,改变了过敏原蛋白质的结构,增加了人体呼吸道过敏的风险.受损的化石花粉在沉积物中也有发现,通常与大规模生物灭绝同时期,推测与火山爆发或全球快速变暖导致的臭氧浓度增加有关.这些发现表明应加强自然环境下臭氧对植物生态习性的影响研究,重视植物地下生态过程的影响,开展缓解臭氧对作物影响和耐臭氧品种选育的研究.

藏南新生代火山-地热区温室气体的释放通量与成因——以谷露-亚东裂谷为例

印度-亚洲大陆俯冲带是地球深部碳循环的重要场所,在全球气候变化研究中占有至关重要的地位。谷露-亚东裂谷是青藏高原南部规模最大、延伸最长的近NS向拉张性裂谷,裂谷内出露新生代火山岩和多处大规模地热区,正在向大气圈释放巨量的温室气体。利用密闭气室法测量并计算得出的谷露和羊应火山-地热区的土壤微渗漏CO_2的平均释放通量分别为436.8g·m^(-2)·day^(-1)和99.0g·m^(-2)·day^(-1),接近具有潜在喷发危险的美国黄石公园火山-地热区(410g·m^(-2)·day^(-1))和加利福尼亚州Mammoth Mountain火山区(107.9g·m^(-2)·day^(-1))的CO_2平均释放通量,表明谷露-亚东裂谷的深部地热流体活动异常强烈。此外,在野外考察的基础上,通过实验室测试和理论计算估算了谷露-亚东裂谷每年以土壤微渗漏的形式向当今大气圈释放的CO_2总量约为1.76×107t,与西特提斯俯冲带前缘的意大利Apennine火山区CO_2的释放总量(1.32×10~7t·a^(-1))属于同一个数量级。因此,印度-亚洲大陆俯冲带是全球地质碳脱气的重要场所。气体地球化学特征显示,谷露-亚东裂谷内火山-地热气体的He同位素比值(0.10~0.29RA,RA为大气3He/4He比值)和δ^(13)CCO_2值(-7.20‰^-0.78‰)在空间分布上表现为,从南至北呈逐渐递增的变化特征,显示裂谷内火山-地热区气体在南北方向上可能具有不同的动力学成因机制。具体来讲,δ^(13)CCO_2值自南向北递增的趋势,可能与裂谷南北方向地层岩性存在差异有关;裂谷内火山-地热气体的He同位素比值高于0.1RA,揭示"重要的地幔组分",同时裂谷内地幔来源的流体组分从南向北逐渐递增的趋势表明,印度大陆岩石圈的向北俯冲作用是导致谷露-亚东裂谷内剧烈的水热活动和大规模温室气体释放最终的动力来源和成因机制。

中国玛珥湖及其研究意义

随着全球变化研究的深入,科学家们认识到古气候变化除轨道尺度的冰期/间冰期旋回之外还存在年代际-千年尺度的高频变化和突变事件。要认知这些变化,古气候记录的时间分辨率要达到"年-年代际"。因此,寻求时间跨度长、连续性好、信息丰富的高分辨率记录是过去全球变化研究面临的主要任务之一。玛珥湖为火山射汽喷发形成的封闭湖泊,由于其独特的形成机制及水文背景,使其能够提供数万年乃至几十万年连续稳定的沉积记录,是高分辨率古气候、古环境变化研究的重要对象。中国玛珥湖得天独厚,从热带到寒温带均有分布,为系统研究中国不同气候区各种时间尺度古气候变化规律提供了理想材料。本文基于中国玛珥湖的分布及沉积特征,探讨玛珥湖沉积记录能够为古全球变化研究做出怎样的贡献,解决什么科学问题,具体包括以下三个方面的内容:(1)在轨道尺度上,精确定位现代气候在地质历史中的位置是未来最具挑战性的科学问题之一。我国热带地区玛珥湖沉积物跨越了至少4个冰期-间冰期旋回,能够为理解冰期驱动机制、下一次冰期来临、高低纬关联等关键科学问题提供多学科数据;(2)千年尺度古气候变化,其成因可能源于不同的动力学机制,是气候系统对各种外部和内部驱动因子响应的结果,因此千年震荡可能存在明显的时空差异。集成不同气候带的玛珥湖沉积记录将为理解千年震荡规律及其驱动因子做出贡献;(3)年-年代际气候变化是预测未来气候变化的基础,PAGES、IPCC以及PAGES-Asia 2K均将过去2千年来气候变化作为预测未来几十年至百年尺度上重大全球变化的背景,并为此构建全球数据体系,玛珥湖沉积特别是纹层沉积记录能够填补某些地区高分辨率数据的空白。

2002～2005年长白山火山气体的释放特征与地球化学异常研究——多源高光谱遥感证据

长白山火山区是我国具有潜在喷发危险的活火山,在2002~2005年火山活动性增强出现了岩浆房扰动。利用卫星遥感技术具有观测范围大、观测时间长且连续的优势。因此,本文利用对流层污染探测仪(MOPITT)和大气红外探测仪(AIRS)高光谱遥感数据提取了2002~2005年长白山天池火山区CO总量、O_3总量、水汽总量和地表温度异常信息,讨论了高光谱遥感气体地球化学异常信息与火山活动性之间的关系,并对2002~2005年长白山天池火山区火山活动性进行了研究。结果表明,高光谱遥感数据观测到的气体地球化学(CO、O_3、水汽)异常与地震、形变监测结果以及地面流体(CO_2、He、H_2)观测结果相一致,表明MOPITT和AIRS高光谱遥感卫星观测到的气体异常变化较好地反映了2002~2005年大规模的深部岩浆局部扰动。在2002~2005年火山活动期间,CO总量、O_3总量、水汽总量和地表温度均出现了显著异常且异常出现时段相应准偏差显著增大,反映了气体逸出量在时间上具有不均一性,可能与火山、地震活动过程中地应力的作用和变化有关。从气体异常持续的时间以及地面观测结果综合分析,2002~2005年岩浆房扰动并没有产生长时间的地幔物质流的上升和迁移。在火山活动性增强的时间段内,地表温度出现异常低值,这可能与太平洋板块俯冲过程中引起的断裂拉张增强有关。此外,火山活动过程中逸出的气体进入大气圈产生大气化学反应也会导致高光谱遥感所观测到的气体地球化学异常。研究结果为2002~2005年长白山火山活动性的研究提供了来自高光谱遥感数据的气体地球化学新证据,也对高光谱分辨率遥感数据在火山活动规律的研究以及火山监测中的应用具有一定意义。

元素碳碳同位素在古环境研究中的应用

元素碳几乎完全来源于植被的燃烧,长期广泛地分布于大气、土壤、沉积物、岩石、水体和冰体等自然界载体中,记录了大量的古环境信息。利用元素碳碳同位素(δ13CEC)指标来反映古气候、古植被信息是将元素碳应用到古环境研究的一个重要方面,本文通过总结国内外学者利用δ13CEC指标进行古环境研究的现状,总结出对于"直接利用δ13CEC指标进行古环境恢复"这一关键问题还存在不同认识。燃烧前后物质的碳同位素是否发生变化是利用δ13CEC进行古环境研究时需要考虑的一个重要问题,国内外学者近20年来对C3、C4植物开展了大量燃烧实验,主要结论是C3植物燃烧前后物质的碳同位素变化(Δδ13C)较小,在±1‰以内,而C4植物变化范围较大,在0‰～-9‰之间;此外,文中还讨论了元素碳外源输入等可能影响δ13CEC指标的因素。建议在利用δ13CEC指标进行古环境重建之前,有必要对δ13CEC进行详细的基础研究工作,进一步研究表土δ13CEC与地表植被相关性以及元素碳外源输入等问题。

浅析新生代气候变化与大气温室气体浓度的关系

根据国内外相关研究结果,对新生代气候变化与温室气体(特别是CO2)浓度在不同时间尺度上的可能关系进行初步归纳和探讨。在构造、轨道和千年时间尺度上,气候变化和温室气体浓度均有显著的相关性,表明温室气体无疑是影响地球气候系统的重要因素。同时,两者亦具有显著的"非耦合"特征,包括新近纪构造尺度上CO2相对稳定水平下的全球变冷和冰量扩张、轨道和千年尺度上CO2浓度变化滞后于气候变化、两半球气候的不对称演化等;两者变化的幅度、趋势和变率也常有不同。这些特征中的多数并不能用地球轨道参数的变化来直接解释,表明除太阳辐射和温室气体外,气候系统内部的其他一些因素或过程有时对过去的气候变化起到了决定性的作用。气候变化与温室气体浓度之间可能存在一种自调节功能,构成一个自调节系统而相互调控,而目前我们对这类过程与机理所知尚少。CO2、CH4等作为温室气体,在上述不同时间尺度的气候变化过程中,无疑对气温具正反馈效应。地质尺度上气候变化与温室气体浓度的关系与机理有助于理解当前全球增温的机制,但把过去与现在类比的同时,也要考虑其他边界条件的不同。加强气候模拟与记录对比的研究,对理解上述问题有望发挥重要作用。

新生代主要暖期及其对“人为变暖”的启示

地质历史中的暖期常被视为评价未来"人为变暖"的参考。新生代在总体降温的背景下发育了3个持续的温暖时期,早始新世、中中新世和上新世,地球依次经历了两极无冰、南极有冰和两极有冰的状态。多种指标重建结果显示,大气CO_2浓度在早始新世达到或超过2000ppmv,而在中中新世和上新世接近甚至低于现代水平(390ppmv),表明地球温度与大气温室气体浓度之间的不确定性明显。生物多样性在新生代暖期明显增加,亦与"人为变暖"导致生物多样性损失不符。据此认为,地质历史中的暖期不是未来"人为变暖"理想的相似形,但进一步认识这些暖期将有助于进一步理解气候系统内部因子相互作用、认识气候系统对温室气体浓度变化的敏感性以及改善气候模型的预测能力。

中上扬子地区震旦纪灯影组沉积期碳酸盐岩台地古地理格局及有利储集相带分布规律

【目的】中上扬子地区灯影组沉积期碳酸盐岩台地古地理格局及有利储集相带发育分布规律尚存争议,阻碍了灯影组油气勘探领域由绵阳—长宁拉张槽两侧向其他广大地区拓展。【方法】通过中上扬子地区灯影组30余条剖面(钻井)开展岩石类型划分及沉积相分析,【结果】进一步明确丘滩相以块状砂屑/鲕粒白云岩及柱状、穹窿状叠层石白云岩为特征,呈环带状分布在中上扬子台地(或内缓坡)边缘,向外过渡为中—外缓坡风暴岩或斜坡—盆地相区的滑塌角砾白云岩、泥质白云岩、硅质岩等。由于丘滩的阻挡作用,其内侧以低能的潮坪及潟湖沉积环境为主:其中潮坪相主要发育微生物纹层白云岩、穹窿—缓波状叠层石白云岩、凝块石白云岩夹砂屑白云岩、泥晶白云岩,纵向上常常形成米级—厘米级旋回;潟湖相主要由泥晶白云岩、含球粒/砂屑泥晶白云岩组成。相带时空分布表明灯影组在中上扬子地区总体呈现出进积的沉积趋势,内部包含2.5个层序,即三次进积(变浅)和两次退积(变深)旋回。【结论】由于灯影组在台地边缘—斜坡区域普遍遭到剥蚀,以及灯影组沉积期上扬子台地范围远超目前的板块边界,灯影组上部灯四段很少发现高能丘滩相带。在此背景下,局部地区(如松林—岩孔地区、中扬子台地周缘)灯影组中下部灯一段—灯二段(或蛤蟆井段、石板滩段)发育的丘滩相,是重要的有利储集相带。此外,处于海退体系域的灯二段中下部和灯四段上部(或相当层位)在中上扬子台地(或内缓坡)内部广泛发育微生物白云岩,也为储层发育有利相带。在中上扬子台地微生物白云岩广泛分布的背景下,进一步分析优质储层发育机理与分布规律才是找到油气接替区的关键。

塔里木盆地西北部震旦系—寒武系不整合面成因——来自沉积学的证据

【目的】塔里木盆地西北部阿克苏地区广泛发育震旦系—寒武系平行不整合面,目前对其形成机制还存在争议。【方法】以沉积学方法为手段,基于上震旦统奇格布拉克组顶部的沉积相及其岩溶现象,通过详细的野外观察和镜下鉴定,对上述不整合面的成因开展研究。【结果】阿克苏地区奇格布拉克组顶部主要发育于台地边缘和斜坡环境。台地边缘包括颗粒滩和台缘礁,岩相为厚层—块状鲕粒白云岩、中—厚层状砂屑白云岩以及块状叠层石礁白云岩。斜坡环境包括的岩相有滑塌角砾白云岩、浊积岩以及薄层状粒泥白云岩。震旦纪晚期,阿克苏地区东部的沉积水体更深,岩溶发育程度也明显强于西部,垂向上以潜流带为主。此外,寒武纪早期沉积的玉尔吐斯组保持了与奇格布拉克组顶部相一致的沉积趋势,两者自西向东均表现为水体加深的地层序列。【结论】该不整合面由震旦纪末期台缘构造活动诱导的掀斜运动形成,导致阿克苏西部发生抬升,并形成了向东流动的大气淡水水文系统,使得东部台缘带岩溶作用强烈。该研究可为该区域震旦系白云岩储层的油气勘探提供参考。

内蒙古巴彦查干湖白云石的成因及其环境意义

对内蒙古南部巴彦查干湖12400cal.aB.P.以来的沉积物进行了X-衍射、扫描电镜、碳酸盐含量和自生碳酸盐氧同位素组成的研究。结果显示,沉积物中碳酸盐含量较高,6000cal.aB.P.以前为方解石,之后白云石开始出现,4800cal.aB.P.以来代替方解石成为主要的碳酸盐矿物。方解石的形态为细长的结晶棱柱体和薄片状,白云石颗粒的形态均为小球粒状,这些形态特征表明方解石和白云石是快速沉淀形成的。白云石的形态和大小与澳大利亚Coorong等地区微生物成因的白云石非常相似,表明巴彦查干湖白云石的形成可能与微生物活动有关。白云石在6000cal.aB.P.的出现是湖水咸化的直接证据,表明气候变干,这一结果与碳酸盐氧同位素和孢粉记录一致。

渤海湾西岸BZ1钻孔的磁性地层学研究

文章对位于渤海湾西岸黄骅坳陷内的BZ1钻孔进行了详细的磁性地层学研究。结果表明,204.51m的岩芯记录了布容正向极性时(Brunhes)、贾拉米洛(Jaramillo)和奥尔都维(Olduvai)极性亚时,钻孔底部年龄约为2.21Ma。本项研究结果为该区约2.21Ma以来的古环境和相关研究提供了可靠的地层年代框架。与沧县隆起区的BZ2钻孔地层结果对比表明,两个构造单元的沉积物厚度在布容期以来差异较大,即在此期间黄骅坳陷相对沧县隆起下沉40余米,表明1Ma前后发生的新构造运动导致黄骅坳陷区构造下沉速率显著增加。

黑碳的研究历史与现状

黑碳是目前在全球变化研究中备受关注的焦点问题之一。介绍了国内外黑碳气溶胶和沉积物黑碳的研究现状,在黑碳气溶胶方面,重点归纳了其在气候效应方面的作用:黑碳气溶胶吸收太阳辐射,在大气顶产生正辐射强迫,在地表产生负辐射强迫,被认为是导致温室效应仅次于二氧化碳的第二大成分;在沉积物黑碳方面,概括了不同研究者利用提取的黑碳浓度记录,推算化石燃料的使用历史,重建古火灾时间序列,在冰期间冰期尺度上估计气候冷暖干湿变化和黑碳浓度的关系;在黑碳浓度测量方面,概括了目前黑碳研究中几种常用的测量方法:光学方法是用黑碳测量仪进行实时监测,化学氧化、热氧化和热光反射等方法是在化学预处理的基础上获取黑碳浓度估计值。

黄土粉尘搬运过程的动力学物理模型

通过对黄土粉尘重力沉降过程的动力学分析,给出了黄土粉尘粒度分布的数学表达,讨论了粉尘沉积通量随搬运距离、粒径变化的物理过程,首次确定了估算粉尘搬运距离和风力强度的计算方法,为区分粉尘搬运距离和风力强度对粒度的影响及其它们在冰期间冰期中的差异提供了物理学的判别依据。分析结果表明:1)在重力沉降作用下,粉尘沉降通量随搬运距离的变化服从几何分布,具有沉降通量随搬运距离的增加迅速减小,越粗的粉尘颗粒其沉降通量初值越大,同时下降速度也越迅速的特点;2)如果用携粉尘气流的水平通量作代表风力强度,则粉尘搬运距离与粒度分布曲线上重力沉降部分最高点的粉尘沉降通量成反比,风力强度与该点对应粒径的平方和粉尘搬运距离成正比。因此,根据该点的粉尘沉降通量和对应粒径,可以估算粉尘的搬运距离和风力强度。根据上述理论对渭南阳郭中学S_0～L_1黄土-古土壤剖面进行了粉尘搬运距离和风力强度的估算:首先,从粒度分布中提取出3个对数正态分布的独立组份;然后利用粗粒组份的参数计算粉尘搬运距离和风力强度。分析结果表明粉尘搬运距离具有冰期近、间冰期远的特点,风力强度的变化则具有冰期弱、间冰期强的特点,LGM时段的风力强度比MIS 3阶段大,但小于全新世适宜期,而LGM时期粉尘搬运距离并未明显减小,因此,可能黄土粒度的变化并非反映了冬季风的变化,而是反映了夏季风的变化,夏季风是通过影响粉尘源区来影响粉尘粒度的变化。

巴丹吉林沙漠全新世环境记录的年代校正与古气候重建

巴丹吉林沙漠地处东亚夏季风区的西北缘,是认识东亚季风演变及其区域响应的窗口。文章在系统研究前人工作的基础上,对环境记录的年代进行了新的校正,并重建了全新世环境演变的历史。分析结果显示,巴丹吉林沙漠在早全新世开始出现高湖面,早中全新世在湖区广泛出现高湖面和淡水环境并在沙漠东北缘发育了古土壤,晚全新世时湖泊水位下降,沉积地层以风成砂为主。巴丹吉林沙漠全新世环境变化总体上可分为3个阶段:晚更新世末至早全新世初气候干旱;在10.0cal.kaB.P.左右气候由于向湿快速变化,并在8.5～4.0cal.kaB.P.期间气候最为湿润,但同时存在短期的干湿波动;4.0cal.kaB.P.以来气候总体干旱,但在2.2cal.kaB.P.左右出现短期的湿润。巴丹吉林沙漠全新世气候变化反映了该地区在早全新世东亚夏季风降水明显增强,中全新世季风降水较强,晚全新世季风降水减弱,同时具有短时期的不稳定性。10.0cal.kaB.P.以来巴丹吉林沙漠气候总体由湿润向干旱变化,应与北半球全新世以来太阳辐射的持续减弱有关。

西宁盆地晚始新世石膏-红色泥岩旋回的古环境指示

始新世时期东亚环境在轨道时间尺度上变化特征的研究对于认识青藏高原规模较小、两极无冰盖、高大气CO_2浓度背景下天文因素对东亚环境演化的驱动有重要意义。文章通过对西宁盆地塔山剖面石膏-红色泥岩互层沉积的粒度、颜色和孢粉进行分析,初步探讨了晚始新世时期该区石膏-红色泥岩旋回的古环境指示意义及其与轨道变化的关系。结果表明:红色泥岩层粒度较粗,其中孢粉含量较少,以蒿粉和藜粉为主,指示草原或疏林草原景观;石膏层粒度较细,其中孢粉含量丰富,以栎属、楝属、麻黄属、松科植物为主,指示相对温暖湿润的灌丛-森林景观。西宁盆地规律的石膏-红色泥岩旋回具有广泛的空间可对比性,符合轨道尺度上的气候变化特征。晚始新世时期,西宁地区石膏-红色泥岩旋回体现了地球轨道对该区沉积环境和植被变迁的驱动。

沙漠风成沙的可溶盐组成及其环境意义

沙漠环境下,风成沉积物可溶盐的组成、分布和成因可为理解地表过程及环境与气候系统间的相互作用提供重要证据。本研究通过对塔克拉玛干、库姆塔格、巴丹吉林和腾格里四大沙漠的风成沙样品的水溶盐研究,提供了中国北方沙漠带风成沙可溶盐的组成、含量、分布的基础数据,并讨论了风成沙可溶盐的来源、地理分布、成因及其对沙漠固碳的环境意义。风成沙可溶盐的含量介于0.05‰～1.86‰之间(平均0.42‰),盐水溶液的pH值介于8.4～9.6之间并与含碳可溶盐组分的含量显著相关,指示了中国北方沙漠风成沙处在土壤积盐的初级阶段,沙漠土壤的碱性环境受无机碳盐的主导。氯化钠和碳酸钠是可溶盐的主要化学组成,在空间分布模式上具有高度的区域一致性和区间递变性。可溶盐含量和组成的空间变化与区域气候参数(降水和温度)有明显的对应关系,并受风成分异作用的影响,而与区域水文地质条件差异显著。经论证,大气沉降过程控制着沙漠风成沙可溶盐的主体来源;土壤含碳无机盐的含量、属性及沙漠固碳潜力,指示中国北方沙漠在未来全球变暖背景下可能对全球碳循环具有潜在贡献。几个二元沉积结构剖面的可溶盐案例分析表明,在应用二元或多元沉积序列的可溶盐指标重建沙漠区域的古环境变化历史时存在不确定性,需要结合沉积学指标的应用。