末次冰期结束以来的现代间冰期全新世是距离现代最近的地质历史时期,全新世气候整体温暖,但也存在阶段性的气候波动,体现出时间与空间的不稳定性。位于季风边缘区的毛乌素沙地,对气候变化响应敏感,沙地东南缘地层沉积序列丰富且保存完整,记录了地质历史时期气候变化与地貌演化的过程,是研究全新世气候变化的理想场所,并可为正确应对气候变化及预测未来气候提供历史相似型。毛乌素沙地全新世气候变化复杂,前人已对此进行了大量的研究工作,但对全新世气候的阶段划分及水热状况仍存在分歧。此外,毛乌素沙地风沙地貌发育、河流湖泊演化过程研究程度较为薄弱,地貌演化过程的重要外动力—气候与地貌演化之间的耦合过程尚不明朗。因此,本研究(1)以野外考察采样的地层剖面为依据,利用粒度、有机质、地球化学元素等代用指标,结合前人研究成果,探讨毛乌素沙地全新世气候变化过程,为毛乌素沙地全新世气候变化提供新的地质证据;(2)以地层沉积相的变化为依据,结合剖面测年结果,利用概率密度函数的分析方法,对毛乌素沙地全新世河湖相、泥炭层、风成砂、古土壤4种沉积地层进行概率密度统计,从而揭示全新世毛乌素沙地地貌演化过程;(3)结合东亚季风区其他古环境与气候记录,探讨气候变化与地貌演化的驱动机制。在野外考察中选取毛乌素沙地南缘贺家沟剖面(HJG)剖面湖沼相-风成砂-古土壤沉积序列进行采样,建立沉积序列年代框架,揭示了毛乌素沙地全新世气候经历了多次变化:13.5 ka前,风成砂堆积,风沙活动活跃,是冰后期寒冷干燥的气候环境;13.5~10.4 ka发育湖沼相地层,为浅湖环境,气候较为暖湿;10.4~8.9 ka发育沼泽,水量减少,但气候仍较湿润;8.9~8.4 ka降水继续减少,风沙活动开始活跃,但仍能维持植被生长,气候向干冷转变;8.4~6.7 ka发育厚层风成砂,风沙活动活跃,气候表现为干冷;6.7~4.1 ka发育砂质古土壤层,植被覆盖增加,风化成壤作用加强,气候温暖湿润;4.1 ka以来又开始发育风成砂,气候再次转为干冷。剖面顶部次生黄土层堆积是后期流水作用的产物,代表了阶段性的降水增加,气候较为湿润。不同沉积序列中年代数据的概率密度统计分析表明毛乌素沙地全新世经历了三次气候地貌演化过程:全新世早期8.4 ka BP之前河湖相地层发育,区域降水较多,但此时风成砂堆积也有记录,反映了此时风沙活动活跃,是河湖地貌与风沙地貌共存的地貌景观。全新世中期8.4~4.2 ka BP,沙地南缘低洼河谷区河湖相地层继续发育,风成砂堆积减少,沙地东南缘沙漠/黄土边界带砂质古土壤层广泛发育,沙丘基本固定,期间虽存在短暂的风沙活动活跃期,但仍是以河流、湖泊为主的地貌景观。全新世晚期4.2 ka以来风成砂堆积数量增加,古土壤地层减少,风沙活动再次加强,风沙地貌再次发育。毛乌素沙地全新世经历的三次地貌演化过程,每次都是风成砂堆积与河流、湖泊发育之间的一次此消彼长的过程。在时间与空间上的演化过程表现为:湖泊扩张,湖面上涨,河湖相沉积叠覆在风成砂层之上;相反,湖泊萎缩,湖面下降,风沙活动增强,使原来的湖泊沉积物变为风成砂堆积的物质来源,并覆盖在河湖相沉积层之上,循环往复。毛乌素沙地全新世地貌演化过程不是单向发展的,风沙地貌与河湖地貌间的演化是在风营力作用与湖泊(河、湖)营力作用相互消长下进行的,是气候变化主导的演化过程,揭示了整个地貌景观更迭的波动性。毛乌素沙地全新世气候变化及环境变迁与季风边缘区岱海、公海湖、浑善达克沙地、科尔沁沙地等具有一致性,表明全新世我国季风边缘区气候环境变迁与轨道、亚轨道尺度变化引起的夏季太阳辐射变化密切相关,并通过东亚夏季风的强弱及区域降水变化起作用。东亚夏季风增强时,季风降水增多,植被覆盖增加,风沙活动减弱,河流、湖泊发育;东亚夏季风减弱时,降水减少,湖泊面积缩小,植被退化,风沙活动增强,风沙地貌发育。毛乌素沙地气候变化与地貌演化正是东亚季风强弱变化在我国季风边缘区的反馈。北大西洋冰筏冷事件“8.2事件”及“4.2事件”也对我国季风边缘区毛乌素沙地及其它区域的气候变化及环境变迁产生了重要影响。