地理学报

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毛乌素沙地风沙环境变化研究的理论和新认识

徐志伟, 鹿化煜

地理学报, 2021, 76(9): 2203-2223. DOI: 10.11821/dlxb202109012

图2 典型风成沉积剖面粒度变化揭示的晚新生代和晚第四纪毛乌素沙地风沙环境变化
注：郭家梁剖面数据来源于丁仲礼等^[65],石峁剖面数据来源于孙继敏等^[72]。

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图1 毛乌素沙地的地理位置、自然地理景观和典型地层剖面
注：a. 地理位置;b. 区域卫星遥感影像图(白色虚线框表示沙地与黄土高原过渡带的大致位置,底图为GeoCover影像);c. 高分辨率遥感影像显示的流动沙丘与固定沙丘共存(底图来自Google Earth);d. 沙丘双稳态地貌景观;e. 沙地与黄土高原过渡带的地表覆沙景观;f.沙地内部大型沙丘开挖剖面中出露厚层风成沙和埋藏古土壤;g. 沙地东南部一处典型的河流—湖沼相沉积地层;h. 沙地与黄土高原过渡带黄土堆积中的厚层古风成沙(该层风成沙年代较老)。照片d~h分别拍摄于2019年7月、2010年4月、2011年5月、2012年5月和2010年5月。
图3 毛乌素沙地在末次盛冰期的扩张和全新世中期的固定
注：a. 末次盛冰期的扩张边界;b. 全新世中期(大暖期)的固定。本图引自徐志伟博士学位论文^[73],数据统计截至2014年12月,含部分未发表数据。图b中的虚线表示在全新世中期沙丘大部分被固定、流沙面积大幅度减少,虚线和箭头示意有流动沙丘广泛分布的活跃沙漠处于更加西北的位置。
图4 过去20 ka毛乌素沙地风沙环境变化的典型剖面及测年结果
注：a. LP03剖面,毛乌素沙地与黄土高原过渡带埋藏古风成沙及黄土古土壤沉积;b. MU11-42剖面,毛乌素沙地内部风成沙—古土壤互层沉积;数据引自[20, 34]。
图5 毛乌素沙地风成沙和古土壤年龄的频率分布
注：本图引自[73],数据统计截至2014年12月,含部分未发表数据。沙地外围主要指毛乌素沙地与黄土高原的过渡带。
图6 毛乌素沙地全新世沙丘双稳态演化图谱及理论模型
注：本图改自文献[34]; 图a不同的行列或短杠表示不同点位沙丘的状态及转换特征,在同一时间窗口内,流动沙丘和固定沙丘可以同时存在,在过去12 ka内不同点位沙丘状态的转换存在显著差异;图b蓝色实线代表在不同外部环境条件下的沙丘稳定状态(或称稳定平衡线),蓝色虚线为不稳定状态,在一定的外部环境条件(如②、③、④)存在双稳态,处于其他状态的沙丘会朝向稳定状态演化,F1和F2为分岔点(Tipping Points),沙丘从一种稳定状态转变到另一种稳定状态时(如红色虚线所示),称为稳态转换,“山谷中的小球”示意在不同的外部环境条件下沙丘所处的吸引域,其大小可以表征沙丘被扰动后的恢复力,其中在②、③、④条件下存在2个吸引域,代表2种稳定状态,随着外部环境条件的改变或者受到强的干扰(如红色实线所示),沙丘会发生稳态转换,沙丘在临界点上的稳态转换往往表现为突变。

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