俄罗斯外贝加尔地区中西更新世过渡期的古土壤学记录：塔尔巴加泰关键地层序列

《CATENA》：Paleopedological record of Mid-Pleistocene transition of west Transbaikalia, Russia, Tarbagatay key sequence

本研究通过矿物学、微形态学及碳酸盐含量分析，揭示Transbaikalia地区Tarbagatay剖面在Mid-Pleistocene Transition（MPT）前后的土壤发育差异。Lower Unit（MPT时期）土壤具黏粒质、高次生碳酸钙积累及强烈风化特征，表明温暖干旱气候下的持续成土作用；Upper Unit（MPT之后）以砂质为主，碳酸盐含量较低，显示寒冷气候下景观动力增强。研究支持MPT期间全球成土作用加深，后期土壤发育受气候变冷和景观重塑影响，为第四纪环境重建提供了新证据。

　　### 土壤记忆与环境变化：从中更新世过渡到晚更新世的地理学与地质学视角

在地球历史的长河中，中更新世过渡（Mid-Pleistocene Transition, MPT）标志着气候系统的一个重要转折点，大约发生在120万年至75万年前。这一时期，气候振荡的周期从4万年逐渐转变为10万年，这一变化不仅影响了全球的气候模式，也对土壤的形成过程产生了深远的影响。尽管在海洋和陆地沉积物中，MPT的相关记录较为丰富，但其对土壤形成的具体影响仍存在诸多未解之谜，尤其是在陆地记录相对稀少的背景下。因此，本研究聚焦于西伯利亚东部的塔巴加泰（Tarbagatay）关键剖面，该剖面保存了约100万年的古环境历史，通过矿物学、微形态学和地球化学分析，包括碳酸钙含量、总有机碳（TOC）和颗粒结构等，揭示了MPT前后土壤形成的显著差异。

#### 土壤与沉积物的特征分析

塔巴加泰剖面的土壤和沉积物显示出明显的分层结构，可以划分为两个主要的沉积单元：下部单元（13.6–23米）和上部单元（0–13.6米）。下部单元的土壤主要由黏土和粉砂组成，表现出较强的风化作用，尤其是在碳酸钙的二次积累和Cambic（黏化）特性方面。相比之下，上部单元则以砂质沉积为主，反映了MPT之后更频繁的地形重塑和寒冷气候条件。这种差异不仅体现在沉积物的颗粒组成上，还通过土壤的结构、颜色和碳酸钙的分布得到了验证。

在下部单元中，土壤显示出明显的黏化特征，如碳酸钙的广泛分布和铁锰结核的形成，这些特征与较温暖和干燥的气候条件相关。而在上部单元，由于沉积物的砂质特征，土壤的发育程度较低，表现出更强的地形动态和冻融作用。这种变化可能与MPT之后北方半球冰期的频率和强度增加有关，这些冰期对土壤的形成和演变产生了重要影响。

#### 土壤记忆的重要性

土壤记忆作为研究古环境变化的重要资料，不仅记录了过去的气候条件，还反映了土壤形成过程中的各种物理和化学变化。在塔巴加泰剖面的研究中，尽管上部单元的沉积物以砂质为主，传统观点认为砂质沉积物保留的土壤记忆较少，但通过微形态学分析，研究团队发现这些沉积物中仍然存在丰富的土壤特征，如生物孔隙和铁锰结核。这些特征的存在表明，即使在砂质沉积物中，土壤记忆依然可以被有效提取和分析，从而为理解MPT对土壤形成的影响提供了新的视角。

微形态学分析揭示了土壤中丰富的生物孔隙和铁锰结核，这些特征与土壤的形成过程密切相关。例如，生物孔隙的分布反映了土壤的生物活动和有机质的积累，而铁锰结核则与土壤的氧化还原条件和气候湿润度有关。通过这些微结构特征，研究团队能够更精确地识别和分类不同地质时期的土壤，从而为古环境重建提供了可靠的数据支持。

#### 地质与气候的相互作用

塔巴加泰剖面的研究还揭示了地质活动与气候变迁之间的复杂关系。在MPT期间，北方半球的冰期变得更加频繁和强烈，这一变化可能与大气环流模式的调整和二氧化碳浓度的下降有关。研究发现，该地区的山地发育促进了早期冰川的形成，进而影响了地形的演变和土壤的分布。此外，气候的干燥化趋势导致了碳酸钙的积累，这一现象在下部单元的土壤中尤为明显。

在研究过程中，团队还注意到不同地质时期土壤的矿物组成和颗粒分布存在显著差异。例如，下部单元的土壤中富含伊利石和高岭石，这些矿物的形成与较长时间的风化作用有关。而上部单元的土壤中，由于更频繁的地形重塑和冻融作用，矿物的转化程度较低，主要以砂质沉积为主。这些发现不仅有助于理解MPT期间土壤的形成机制，还为全球范围内的土壤发育趋势提供了新的证据。

#### 研究的意义与展望

本研究通过多学科方法，结合地质学和土壤学的视角，深入探讨了MPT对土壤形成和演变的影响。塔巴加泰剖面的土壤记录不仅揭示了MPT期间的气候特征，还为理解全球范围内的土壤发育模式提供了重要的参考。研究结果表明，MPT期间的土壤形成过程更加深入和复杂，而MPT之后的土壤则表现出更强的地形动态和寒冷气候的影响。

未来的研究可以进一步扩展到其他地区的土壤剖面，以验证和补充这些发现。同时，结合其他地质和古气候记录，如湖泊沉积物和冰芯数据，可以更全面地理解MPT对全球环境变化的影响。此外，随着技术的进步，如高分辨率的地球化学分析和先进的微形态学技术，对土壤记忆的研究将更加精确和深入，为古环境重建提供更丰富的数据支持。