华北的浑善达克沙地位于东亚季风的边缘区,沙地环境对气候变化敏感。该地区的古环境研究对于认识第四纪气候演变规律及驱动机制极为重要。然而,基于湖泊与风沙的大量研究,获得的沙地全新世古气候变化的认识并不一致,而对全新世之前的古气候变化也知之甚少。流经浑善达克沙地东缘的西拉木伦河因深切而成为峡谷河流,河谷的谷坡上发育了多级阶地,是研究河流地貌过程的理想材料,也是研究沙地河流地貌对气候变化响应方式的理想对象。通过建立不同高度的阶地年代序列,可以查明河床的蚀积过程,结合现代地表过程分析,与已有的古气候资料对比,有望确定阶地发育对区域气候变化的响应模式,进而通过河流阶地序列揭示末次冰期以来区域气候的变化过程。在遥感影像图、地形图解译的基础上,通过野外地貌调查,包括阶地的形态、位置、沉积特征等调查,在长约38 km的河段内4个地点共确定了 26处阶地;在组成阶地的河流冲积物以及相关地层中采集了 30个光释光样品,利用单片再生剂量法(SAR)测定了冲积物等的沉积年代。同时,将阶地高程视为古河床高程,计算了不同高度的阶地所对应的古河谷容积,由此获得了西拉木伦河阶地高程-年龄图及河谷容积-年龄图。研究结果表明位于浑善达克沙地内部的西拉木伦河,其阶地堆积年龄主要集中在0.3 ka-36.2 ka。不同于一般的河流,西拉木伦河阶地的高低与堆积年龄无关;堆积年龄较大且位置较低的阶地属于侵蚀阶地。阶地顶部普遍分布的砾石层构成了阶地的保护层。如果阶地顶部缺乏保护层,则很难保存,这可能就是目前未能发现YD、H1高阶地的原因。通过分析入河风沙通量和河流输沙量的影响因素,确定了降水量与河床蚀积的关系,推导出气候阶地的发育模式。本区的阶地发育受区域降水量的控制,是水沙输出与风沙输入动态平衡的结果。高阶地是水沙输出减少而风沙输入增加的结果,大体对应降水较少的气候,反之,低阶地则对应降水较多的气候。由此可见阶地高程变化反应降水量变化,较高河床(较低河谷容积)形成于相对冷干的时段,较低河床(较高河谷容积)形成于相对暖湿的时段。该气候阶地的发育模式表明这种类型的阶地高程可以指示降水量的多寡。西拉木伦河阶地指示了浑善达克沙地36 ka年以来降水的相对变化,在36.2 ka、27.5ka、23.6ka、18ka、11.1ka、8.4ka、2.7ka 时,本区降水量较少;而在25.8ka、21.9ka、11.3ka、8.6ka、7.9ka、1.1ka本区降水量较大。因此,西拉木伦河上游气候成因的阶地能够快速响应百年-千年尺度的降水变化。末次盛冰期、早全新世河床高程的变幅最大,其中早全新世河床高程的变率最大。7.9 ka以来的河床相对低,显示这个阶段降水较多,而7.9 ka之前,河床高程变幅大,说明降水不稳定,3个时期(11.7 ka、21.9 ka、25.8 ka)的降水与7.9 ka以来的相当,这暗示在末次盛冰期及冰消期,浑善达克沙地可能短暂地受到东亚季风的影响。相应地,2个时期(8.2 ka、11.5 ka)的降水与末次冰期的冰阶相当,这暗示此时季风曾撤离本区。