最近6.5～2.2Ma黄土高原粉尘通量变化及其指示的东亚冬季风演化和亚洲干旱化

黄土高原红粘土沉积与北太平洋885/886孔深海沉积记录的亚洲粉尘沉积通量对比显示,海陆风尘记录万年尺度的变化趋势一致,指示了6 5Ma以来亚洲内陆干旱化和冬季风环流变化的历史:6 5MaBP粉尘源区出现一定程度的干旱化,粉尘通量增加,为红粘土的形成提供了物质基础;5 2～3 6MaBP源区气候较为湿润,冬季风环流偏弱,导致粉尘通量大幅下降;3 6～2 6MaBP,由于青藏高原加速隆升,导致源区气候迅速干旱,冬季风环流发展,粉尘通量急剧增加。但海陆粉尘通量变化也存在差异,显示出区域及半球或全球尺度上粉尘输送方式的不同。

东亚冬季风演变和亚洲内陆干旱化信号的多尺度分析

对中国灵台黄土剖面1MaB.P.粒度时间序列和赵家川剖面3.6Ma风尘通量时间序列进行经验模态分解,探讨东亚冬季风和亚洲内陆干旱化的演变特征,发现:1)1MaB.P.以来,东亚冬季风波动主要周期是100ka,40ka和20ka,其中100ka的周期为主导周期;2)在100ka,40ka和20ka周期即偏心率周期、黄赤交角周期、岁差周期尺度上对比发现,东亚冬、夏季风的强弱变化并非完全对应,在不同周期上相位和振幅差别的原因不甚了解,有待进-步深入研究;3)3.6MaB.P.以来黄土高原风尘通量的波动存在明显的400ka,201ka,100ka,53ka,27ka,14ka和6.6ka周期,并以100ka,53ka和27ka为主周期,青藏高原构造隆升对亚洲内陆干旱化的发展和东亚季风演变有着重要影响。

晚渐新世以来青藏高原北部东昆仑山构造隆升对亚洲内陆干旱化的潜在影响——基于现代地质观测证据

青藏高原的构造隆升—生长过程及其资源环境效应是地球系统科学研究中的一个重要命题。其中,新生代青藏高原构造隆升过程与亚洲内陆干旱化之间的联系是研究的一个热点和难点。本文基于青藏高原从那曲到格尔木沿109国道现代地理要素和景观变化的证据以及大量器测数据和模拟结果讨论了青藏高原具体区域对亚洲内陆干旱化形成演化的重要影响,结果指出东昆仑山对印度季风继续深入内陆具有明显的阻挡作用,是一个重要的水汽屏障。同时本文结合东昆仑山晚渐新世以来主要构造隆升事件与亚洲内陆干旱化关键时间点的高度契合,进一步指出东昆仑山晚渐新世以来的构造隆升对亚洲内陆或者至少柴达木盆地的干旱化事件具有重要的影响,但是~3.6 Ma之后,北半球冰期对内陆盆地的干旱化的影响更大。

西宁盆地总有机碳同位素记录的～39 Ma亚洲内陆急剧干旱事件

始新世亚洲内陆干旱环境演化(简称干旱化)的研究比较匮乏,驱动机制存在争议。位于青藏高原东北缘的西宁盆地含有连续的始新世地层沉积序列,是研究上述科学问题的理想材料。通过西宁盆地中央西宁东和水湾平行剖面(古地磁年代均为~ 43 Ma - ~ 35 Ma)详细的总有机碳同位素记录,对始新世的干旱生态环境变化进行了研究,结果显示:上述两个平行剖面总有机碳同位素平均值均在~39 Ma发生了急剧的~2.5‰变正(分别从-27.5‰和-28.4‰变正为-25.0‰和-26.0‰),结合盆地内耐旱植物麻黄属和白刺属孢粉的百分含量急剧升高,共同指示该时期的西宁盆地发生了急剧干旱化。副特提斯海退却导致的水汽输送的减少可能是驱动西宁盆地始新世干旱生态环境变化的主要原因,全球长期变冷可能起到了背景叠加作用。

晚渐新世以来中国黄土高原风成红粘土序列的发现:亚洲内陆干旱化起源的新记录

亚洲内陆荒漠的扩张影响了环境改善及经济社会发展,受到人们广泛关注.亚洲内陆干旱化成为古气候研究热点,其起始年代始终是这一研究的焦点问题.中国黄土高原晚新生代风成黄土和红粘土沉积作为研究亚洲内陆干旱化的理想载体,蕴含丰富的古气候信息.本文对黄土高原西部庄浪钻孔654m的岩芯进行了磁性地层学、沉积学和地球化学研究.结果表明,庄浪岩芯记录了25.6~4.8Ma的连续磁极性变化序列,主要由高分辨率的风成红粘土序列构成,最早的风成红粘土出现于25Ma,表明亚洲内陆干旱化至少在晚渐新世已经出现,这为研究晚渐新世以来亚洲内陆干旱化过程提供了不可多得的地质记录.

青藏高原东北缘中新世红色土状堆积序列的成因及其对亚洲干旱过程的指示

对青藏高原东北缘堆积于河流阶地上的晚新生代红色土状沉积物进行了地貌与地层、沉积特征、土壤微结构和地球化学等的研究．结果表明，这套红色土状堆积物可分出25套发育较弱的黄褐色土壤（7．5YR6／4）和发育较强的红棕色古土壤（2．5YR5／4）组合，与黄土高原典型的红黏土具有相似的结构和构造．红色土状堆积序列的颗粒总体上偏细，主要组分为粉砂和黏土，砂粒级含量几乎为零．显微镜下，红色土状堆积物为黏土质结构，粗颗粒组分主要包括石英、钾长石、云母和少量辉石、角闪石等，且矿物颗粒都呈似棱角．棱角状；其常量和微量化学元素的含量与特征、稀有元素的分配模式等与典型的第四纪黄土、古土壤具有可对比性．上述证据表明，这套沉积为风成起源．磁性地层指示这套风成成因的红色土状堆积物底界年龄为约11．4Ma，证明中国西北地区晚新生代大面积的风尘沉积分布范围扩展到了青藏高原东北缘．后湾红色土状堆积物与上覆晚第四纪黄土．古土壤序列有着相近的物源和相似的风力搬运系统．与晚第四纪黄土．古土壤相比，后湾红色土状堆积物的颗粒较细、沉积速率较小，反映了搬运动力较弱和（或）源区干旱化程度较低．古气候替代指标的变化表明源区干旱程度和（或）风搬运动力有多次的波动，并且在约10MaBP和7-8MaBP前后，各有一次干旱化加剧的过程，可能表明了高原的隆升或（和）全球变冷促进了亚洲内陆干旱化进一步加剧．10MaBP前后古气候由高频高幅波动转变为较为低频低幅变化，指示了一次重要的环境转型．这次环境转型事件可能是全球性的事件在青藏高原东北缘的表现．

塔里木盆地腹地晚新生代沉积序列的超细粒组分记录及其古气候意义

对红白山剖面的粒度分析表明,塔里木盆地腹地晚新生代沉积物的粒度曲线中普遍存在一个超细粒组分。其众数粒径分布比较稳定,平均为0.87μm,含量变化介于0.3%～10%,在不同成因的沉积物中和在剖面上都具有明显的变化规律。对同一岩性段而言,超细粒组分含量在风成砂中最低,在黄土中较低,在河流相沉积中较高,在湖相泥岩中最高。尽管受岩性变化的影响比较显著,但不同成因沉积物的超细粒组分含量在剖面上的变化基本一致,暗示了其长周期变化受同一驱动因子控制。化学风化和/或成壤作用强度可能起着关键作用。红白山剖面超细粒组分含量在2.8Ma的快速降低指示了化学风化和/或成壤作用强度的显著减弱,进而反映了塔里木盆地腹地干旱化的显著加强。

13.5~2.5 Ma索尔库里盆地沉积物碳氧同位素对古气候演化的记录

索尔库里盆地位于青藏高原东北缘,柴达木盆地的北部,气候恶劣、交通不便,研究资料匮乏。通过对索尔库里北盆地彩虹沟剖面新近纪中后期沉积物的古地磁测年和碳酸盐碳氧同位素质谱分析,揭示了索尔库里盆地13.5~2.5 Ma长序列气候演变过程。13.5~9.2 Ma时期相对冷干,9.2~5.3 Ma时期相对温湿,5.3~3.9 Ma时期相对暖湿,3.9~2.5 Ma时期再次转为冷干。11 Ma左右,青藏高原东北缘隆升到阻止印度洋暖湿气流向北方运输的高度,地处走滑盆地的索尔库里地区逐渐变得极其干旱,标志着亚洲内陆干旱化在此背景下开始。红粘土磁化率和碳氧同位素变化等证据显示,西风在本区贯穿始终,而季风的出现加剧了亚洲内陆古气候的干湿更迭,对区域及全球古气候重建具有重要意义。