摘要: 我国东北地区位于东亚季风影响区的边缘，具有典型的生态环境脆弱性，受全球气候变化影响深刻。黄土堆积对气候变化的响应较为敏感，是晚第四纪环境变化的良好记录。但是，目前对该区域黄土堆积与环境演变的研究仍比较薄弱，特别是缺少系统可靠的独立... 展开 我国东北地区位于东亚季风影响区的边缘，具有典型的生态环境脆弱性，受全球气候变化影响深刻。黄土堆积对气候变化的响应较为敏感，是晚第四纪环境变化的良好记录。但是，目前对该区域黄土堆积与环境演变的研究仍比较薄弱，特别是缺少系统可靠的独立年代。在广泛野外踏勘的基础上，本文对研究区内位于科尔沁沙地南缘，由南至北分布的安家窝铺(AJWP)、牛样子沟(NYZG)、头道井子(TDJZ)、三把伙(SBH)、平安村(PA)和库伦沟(KLG)六个具有代表性的黄土剖面，进行了详细的粗颗粒(63-90 μm)石英单片再生剂量法(Single-aliquot Regenerativedose protocol,简称:SAR)、热转移释光法（Thermally transferred optically stimulated luminescence，简称:TT-OSL）和钾长石红外后释光法(post-IR infrared (IR)stimulated luminescence，简称:post-IR IRSL; pIRIR）测年研究。特别是针对钾长石红外后释光法（pIRIR），开展了详细的剂量恢复实验、信号稳定性检验和残留值提取等方法学研究。然后，通过石英SAR-OSL、TT-OSL和钾长石pIRIR三种方法的对比测试，对不同释光测年技术在东北地区黄土定年中的适用性和可靠性进行了讨论。在此基础上，首次获得了末次冰期以来东北地区黄土堆积高密度的、较为系统可靠的释光年龄序列。最后，结合沉积地层和粒度、磁化率气候代用指标分析，对末次冰期以来东北地区黄土的沉积特征及其记录的气候环境变化进行了重建。 我们发现，东北地区黄土石英样品的SAR-OSL信号以快速组份为主，等效剂量预热坪和剂量恢复实验结果表明，这些样品适合应用单片再生剂量法测量其等效剂量(Equivalent dose，De)。并且，与黄土高原等地的黄土相一致，受测试上限(～200Gy)的限制，石英SAR-OSL仅能应用于～50-70 ka以来的黄土样品测试。 对于钾长石pIRIR290，剂量恢复和等效剂量测量实验结果均与检验剂量大小相关。因此，在应用pIRIR程序进行等效剂量测试时，为了保证测量结果的可靠性，检验剂量的大小，应为等效剂量的15-80％;若检验剂量超出此区间，则可能会导致等效剂量的低估或高估。基于饱和剂量（B/M界线附近）样品对比测试结果，我们发现对于pIRIR290，低的第一步红外激发温度(50℃)产生的pIRIR信号仅比高的第一步红外激发温度(200℃)低5％左右;与此相反，对于MET-pIRIR，低温产生的pIRIR信号则比高温的低～21％左右，这种低估可能是不同激发温度下剂量恢复实验结果的产物。无论是pIRIR290，还是MET-pIRIR，对于超饱合样品（B/M界线附近样品），即使采用最高的第一步红外激发温度，均可能存在一定程度的不稳定信号（不稳定信号～10％）。 石英SAR-OSL、钾长石IR50和pIRIR290信号的晒退实验结果表明，石英SAR-OSL信号比长石红外信号更易于晒退，当石英SAR-OSL信号晒退至不足原始信号强度的10％时，钾长石IR50信号仅减少至原始信号强度的50％，而pIRIR290信号只减小至原始信号强度的20％。这一结果显示，三种释光信号的比率，可以作为判别样品晒退程度的指标。长时间太阳模拟灯(SOL2)晒退实验结果表明，黄土样品的钾长石pIRIR290，可能存在一个相当于6.2±0.7 Gy的，难以晒退的残留信号。 石英SAR-OSL与钾长石pIRIR290测试结果，至少在50～70 ka内有很好的一致性;超过该年龄范围后，石英SAR-OSL年龄出现明显的低估，而钾长石pIRIR290年龄则与地层年代，特别是末次间冰期的古土壤层（MIS 5，相当于黄土高原红色古土壤层S1）很好的对应。由此表明，钾长石pIRIR290方法至少可以用来准确测定东北地区黄土样品～200 ka（～800 Gy）以来的年代。 黄土样品的石英TT-OSL信号，总体上较弱，同时，其较钾长石pIRIR290信号更加难以晒退，导致沉积时可能存在较大的信号残留，从而导致等效剂量和测年结果总体上出现高估。但是，相对于石英SAR-OSL和钾长石pIRIR290，石英TT-OSL具有较高的测试上限，因而，可应用于受残留值影响较小的老样品，特别是对于＞200ka的黄土样品年代测定。 高密度的光释光年代测试结果表明，东北地区的黄土，由于受堆积的地貌位置等影响，可能存在一定程度的沉积间断。基于释光测年结果的黄土沉积速率，自末次间冰期以来快速增加，并在MIS 4(～62 ka)达到峰值，之后在MIS 3出现低谷，然后在MIS 2再次增大。在同一时间段内，自北向南，随着距科尔沁和浑善达克沙地距离的增加，黄土的沉积速率快速减小，黄土颗粒的粒径逐渐变细，而黄土的磁化率则逐渐增高，可能反映了源区的空间距离对黄土沉积过程的影响。基于光释光测年结果恢复的黄土沉积速率和粒度、磁化率气候替代性指标的变化，特别是MIS 4时期黄土沉积速率的快速增加，表明科尔沁和浑善达克沙地向东南方向的扩张，是该时期全球和东亚冬季风极端干冷气候的区域干旱化发展的结果。 收起