通过施密特锤暴露测年法对阿塔卡马沿海冲积扇的晚第四纪地貌年代学进行研究，揭示了这些冲积扇在形成过程中的空间差异性

《Quaternary Science Advances》：Expanding the Late Quaternary morphochronology of Atacama’s coastal alluvial fans by Schmidt hammer exposure dating reveals spatially distinct genesis

晚第四纪阿塔卡马沙漠南中部海岸冲积扇（CAF）的形态年代学扩展及驱动机制分析。通过施密特锤暴露年龄测定（SHD）结合地形测量，揭示11个多阶段CAF系统的区域形态年代学。发现南纬24.85°以南CAF同步演化，年龄分界明确；以北则呈现时间分异，可能受局部构造与微气候差异影响。通过比较扇体与海岸坡度的梯度关系，证实海平面变化是主导南段CAF进化的外因，而构造分异和自主扇体动力学共同作用导致北段分异。研究为干旱区多阶段冲积扇的区域性年代学构建提供新方法。

　　在南中海岸的阿塔卡马沙漠，所有uvial扇被广泛用作古环境档案。然而，区域古环境解释仍然具有挑战性，因为现有的地质年代框架主要基于有限数量的地点，这些地点通过数值年代测定约束了扇体的堆积过程。因此，尚不清楚扇体的堆积和延伸是受大尺度的异源（allogenic）控制还是受个体自源（autogenic）因素影响。为了扩展南中海岸的uvial扇形态年代学，研究探讨了低成本的施密特锤暴露年代测定（SHD）在花岗岩岩性砾石中的适用性。独立暴露年代测定的海岸uvial扇（CAF）Paposo被用作区域年代校准点，用于11个具有多阶段特征的uvial扇（位于24.25°S至25.25°S之间）的SHD。SHD还结合了uvial扇和架空区域的地形和水文形态评估，以及流域的水文和气候特性分析。成功校准的SHD结果表明，沿海沙漠中的风化作用允许在晚更新世范围内进行年代测定。扩展的形态年代学揭示了一个明显的扇体演化阶段，即在24.85°S以南存在同步的形态生成，而在北部则表现为非同步演化。这种空间分割反映在特定的流域水文形态特征以及uvial扇与架空区域梯度关系的差异中，后者表明至少在南部，海平面变化的异源控制具有主导地位。尽管晚更新世的降水和构造活动的时空变化可能是重要的相关因素，但北部uvial扇演化的非同步性也可能源于个体自源扇动力学。

在阿塔卡马沙漠的沿海地区，大多数uvial扇合并形成连续的 bajadas，沿广泛的沿海段延伸。单独的、侧向不受限的uvial扇较为罕见。当海岸存在突出的岬角，多个扇体合并，形成所谓的uvial扇复合体。大多数uvial扇由狭窄的、被密集切割的沿海陡坡（即沿海阶梯）限制。在23.9°S至25.4°S范围内，研究人员识别了56个uvial扇系统，其平面流域面积超过1 km2。这些扇体在这些流域的出口处发育，主要由多个表面生成构成，这些表面生成是在主河道侵蚀较老沉积体和向前延伸的过程中形成的。此外，几乎所有的uvial扇在远端都被海洋趾部侵蚀所截断，这是由于晚期冰川期和全新世的海平面上升造成的。根据被截断的uvial扇的沉积厚度，最近的沿海悬崖高度从几米到几十米不等。

uvial扇的沉积层序已经被详细研究，并且主要由富含砾石的泥石流沉积物组成，这些沉积物由未经分选的粗角砾在砂质到砾质基质中构成，此外还有支撑性不粘合的泥石流沉积物以及基质丰富的高浓度流沉积物。在北部海岸，一些uvial扇显示出与厘米至米厚的风成砂层显著的间歇性，例如在Quebrada Izcu?a（IZC）处。此外，在IZC的下部扇体中，保存了被抬升的 littoral 沉积物，这些沉积物被解释为古海滩沉积物。uvial扇的岩石变化反映了其源区的岩石地层学（见图1）。阿塔卡马沿海阶梯主要由侏罗纪安山岩和玄武岩构成，这些岩石在某些区域交替出现，但西部的阶梯和下游流域则主要由中生代的侵入岩（如花岗岩、花岗闪长岩、闪长岩和花岗岩）组成。

阿塔卡马沙漠的气候环境呈现出不同程度的极端干旱，其中内陆核心区域的年平均降水量（MAP）少于几毫米，而西南海岸的MAP则超过30毫米。海岸线呈现出显著的纬度气候梯度，向北逐渐增加干旱程度。来自太平洋的零星降雨主要在冬季占主导地位。虽然大多数降水事件是低强度的细雨，但至少需要20毫米的高量级降雨事件才能触发形成uvial扇的泥石流。空间上，风暴发生频率的分部通常遵循MAP梯度。在南中海岸，这些事件主要由极地锋面系统或截断低（cut-off lows）引起，而最近也认识到“湿润的北方风”具有重要作用。与内陆极端干旱的阿塔卡马沙漠相比，沿海阶梯地形对海洋对流云层的阻挡，导致沿海频繁出现对流雾，因此成为主要的水分来源。沿海雾的垂直范围从24°S的约400–1000米降至25.5°S的约350–900米。与雾的发生密切相关的是适应性Loma植被的扩散，这些植被在南中海岸的大多数地点从上雾限延伸到uvial扇，并在中间和较高海拔地区通常表现出大于20%的植物覆盖度。

此外，沿海较高的水分供应是形成风化和土壤的关键基础，这些过程和强度与内陆极端干旱的阿塔卡马沙漠有显著差异。研究显示，施密特锤暴露年代测定（SHD）在沿海干旱至超干旱环境中是可行的，但其应用范围和精度尚需进一步探索。这项研究通过使用独立的SHD校准点，成功扩展了南中海岸uvial扇的形态年代学，从而对区域尺度的古环境重建提供了新的见解。研究发现，SHD在沿海环境中的应用可能受到多种因素的影响，包括岩石硬度、风化速率和地形变化等。这些因素在不同区域可能表现出不同的特征，从而影响SHD的精度和适用性。

研究区域的uvial扇系统表现出明显的形态差异，这种差异可能源于不同的源区岩石类型、地形条件和气候影响。通过分析uvial扇和流域的水文形态参数，研究人员能够识别出这些差异，并进一步探讨它们对uvial扇演化的影响。在南中海岸，uvial扇的形态年代学表明，南部扇体的演化过程具有一定的同步性，而北部则表现出非同步性。这种空间分割可能与源区的水文形态特征和气候条件有关，特别是在降水量和海平面变化的影响下。同时，研究还发现，某些uvial扇的形态演化可能受到构造活动的显著影响，例如断层活动和差异性隆升或沉降，这些活动可能在不同区域表现出不同的时间尺度和空间分布。

通过结合SHD与地形和水文形态分析，研究人员能够更准确地评估uvial扇的沉积时间及其与环境变化的关系。例如，某些uvial扇的形态演化可能与海平面变化密切相关，而其他扇体则可能受到构造活动和气候条件的共同影响。研究还指出，虽然SHD能够提供一定的年代信息，但在解释具体的古环境特征时，仍需结合其他地质年代测定方法，如放射性碳测定和陷阱电荷测定。这些方法在某些情况下可能更加精确，但成本较高，因此在研究区域中，SHD提供了一种经济高效的替代方案。

研究结果表明，SHD在沿海干旱至超干旱环境中的应用具有一定的局限性，特别是在降水量和海平面变化的影响下。然而，通过选择适当的校准点和优化采样策略，研究人员能够提高SHD的精度，并更好地解释uvial扇的演化过程。此外，研究还发现，uvial扇的形态演化可能受到多种因素的综合影响，包括气候条件、构造活动和源区的水文特征。因此，在解释uvial扇的演化时，需要综合考虑这些因素，并通过多学科方法进行深入研究。最终，研究强调了在沿海干旱至超干旱环境中，SHD作为一种经济有效的年代测定工具，其应用潜力仍然很大，但需要进一步的校准和验证，以确保其在不同区域的适用性和准确性。