千萬年前的青藏高原也有「粉塵」，能告訴我們啥

西寧盆地、臨夏盆地和黃土高原靈颱風成沉積序列位置，以及推測的中新世至上新世期間東亞冬季風和西風帶盛行位置與方向。

本報訊 近日，中國科學院青藏高原卓越創新中心、青藏高原研究所大陸碰撞與高原隆升實驗室研究員方小敏課題組，聯合國內外科學家針對青藏高原東北緣西寧盆地距今1270萬~480萬年晚新生代河流相沉積物序列（莫家莊剖面）開展了系統的碳酸鹽Ca-Mg-Sr元素和放射性Sr同位素地球化學研究；並將其與距西寧盆地東南方向200 km的臨夏盆地同時期一套河流相沉積序列（黑林頂剖面，距今1200萬~510萬年）碳酸鹽成分進行對比。相關成果在線發表於 Earth and Planetary Science Letter。

粉塵是地球氣候系統中的重要因子。粉塵的產生與傳輸受到區域氣候的影響，同時粉塵也會對區域與全球氣候造成反饋作用。

在晚新生代，亞洲內陸乾旱區就已經成為全球重要的粉塵源區，通過西風和冬季風環流向下風方向輸送大量粉塵物質，在合適的地貌和氣候條件下可以形成厚且連續的風塵堆積。風塵沉積物對粉塵源區和沉降區氣候變化敏感，是記錄區域古環境變化的理想載體，如黃土高原800萬年以來經典的風成紅粘土—黃土古土壤序列。

然而，晚新生代構造活動強烈的青藏高原東北部地區由於缺乏合適的沉積條件，限制了純風塵沉積的形成和保存，嚴重阻礙了科學家對該區域古環境演化的認知。風力搬運的粉塵物質溶解可以改變區域水化學組成，因此通過分析過去時期區域水化學組成變化是重建區域粉塵輸入歷史的另一有效途徑。陸相盆地沉積物中的自生碳酸鹽礦物是記錄古水體化學信息的重要媒介；研究河湖相沉積物中自生碳酸鹽的地球化學或可反映區域地質歷史時期水化學組成，提供粉塵輸入的線索。

研究發現，西寧盆地莫家莊剖面中的自生碳酸鹽在對數MgCa-SrCa圖解上沿斜率為0.8的線性分布，偏離了經典方解石自生沉澱過程（PCP）形成的碳酸鹽組成關係，可能反映了風力搬運的粉塵物質溶解對水化學的影響，並且這種影響在860萬年之後更加強烈。其次，距今860萬年起，臨夏盆地碳酸鹽87Sr/86Sr比值開始急劇升高，並最終與西寧盆地趨於一致，與距今700萬年之後的黃土高原典型風成紅粘土87Sr/86Sr比值相同，表明距今860萬年之後臨夏盆地水化學顯著受到粉塵影響。再次，西寧盆地莫家莊剖面整體的高87Sr/86Sr比值和碳酸鹽化學組成表明，該區域至少在1270萬年前本地水化學就顯著受到粉塵影響。

這項研究揭示了晚新生代青藏高原東北緣不同區域受粉塵輸入影響的起始時間差異，這種差異與高原東北部階段性生長和東亞季風的階段性增強密切相關。進一步，晚新生代大量粉塵物質沉降青藏高原東北部山間盆地，並成為水系沉積物的重要組成部分，這可能解釋了為什麼六盤山以西的黃土高原西部缺乏800萬年以來連續沉積的風成紅粘土—黃土古土壤序列。

中國科學院青藏高原研究所阮笑白為第一作者，楊一博副研究員和方小敏為共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金、中科院「泛第三極環境變化與綠色絲綢之路建設」先導專項、中國科學院對外合作重點項目和青年促進會項目的資助。

（李晨）

相關論文信息：DOI：10.1016/j.epsl.2019.03.022

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