末次间冰期以来中国黄土记录的气候和环境变化一直是研究的热点,而建立该时段可靠的实测年代标尺是一项基础和重要的工作。目前,释光测年技术已被证实能够为中国黄土提供可靠的年代标尺。近10年来,已发表大量中国黄土高原末次冰期以来黄土-古土壤序列石英OSL年代数据,而末次间冰期古土壤S1的释光年代数据相对缺乏或者存在低估现象。原因主要在于:
传统石英OSL信号渐近饱和;
古土壤S1的成壤化作用带来了不同程度的环境剂量率变化。

中国黄土和洞穴石笋清晰地记录了末次冰期东亚季风的多次突变事件,同北大西洋地区的气候快速变化遥相关联。不同于可以精确定年的石笋记录,中国黄土发育的时间标尺多基于间接的年代模式获得(比如粒度模式或轨道调谐),因而,独立年代标尺的获取是查明中国黄土能否记录季风快速变化的根本前提。最近,随着释光测年技术的发展,高分辨率的黄土释光结果既为建立相对独立的黄土时间标尺提供了机遇,也为认识黄土沉积的连续性提出了挑战。此外,粉尘沉积后所经历的表层混合和风化成壤作用,同样会通过平滑效应影响到黄土所记录的季风快速变化信号的真实性。探索这些因素在不同的时空尺度上的表现特征,成为查明中国黄土能否记录季风快速变化的关键。

  近日,兰州大学资源环境学院西部环境教育部重点实验室青年教师李国强博士和陈发虎院士等在国际知名地学期刊Earth
and Planetary Science Letters上发表了题为“A Tianshan Mountains
loess-paleosol sequence indicates anti-phase climatic variations in arid
central Asia and in East
Asia”的研究成果,该研究受到国家自然科学基金项目(编号:41771210、41302143、41130102)资助。

最近,中国科学院地球环境研究所康树刚博士及其合作者对中国黄土高原南部的渭南剖面古土壤S1进行了密集的释光取样,利用细颗粒石英回授OSL测年技术测定等效剂量,并基于碳酸盐淋溶作用考虑部分样品环境剂量率的校正,得到了18个释光年龄,建立了渭南剖面古土壤S1高准确度的释光年代标尺,获得了S1五个亚地层的相应堆积时代。结果表明:
通过与其他独立年龄相对比证实了回授OSL技术测量古土壤S1年代的可靠性;
从年代学角度证实了古土壤S1与整个MIS5阶段的对应性及S1五个亚地层释光年代与MIS5五个亚阶段SPECMAP年龄在误差范围内的一致性;
渭南剖面末次间冰期及倒数第二次冰期 向末次间冰期
转换期间粉尘堆积无明显的沉积间断。

地球环境研究所孙有斌研究员及其合作小组,通过对黄土高原西北部靖远黄土剖面高分辨的释光测年和代用指标测定,不仅提供了一个末次冰期黄土发育的独立释光年代,而且通过与黄土高原中部西峰和东南部渭南剖面及石笋和冰心记录的详细对比,揭示出发育在平坦塬面上的黄土沉积是基本连续的,而粉尘沉积后的混合和成壤作用则表现出很大的时空差异。在黄土高原中部地区,表层混和作用约为5cm,相对较强的风化成壤和较低的沉积速率使得末次冰期黄土不能记录全部的千年尺度季风事件。相反,在黄土高原西北部,由于风化成壤作用微弱而粉尘沉积速率较高,高分辨率的粒度结果可以真实地记录末次冰期冬季风的多次快速变化,并可与石笋和冰心记录的气候突变事件进行良好对比。

  中亚干旱区是北半球中纬度内陆干旱区的主体,气候干旱,生态系统脆弱,是北半球粉尘的重要源区之一。位于中亚干旱区核心区域的天山地区现代气候主要受控于西风环流,该地区过去环境变化研究可以为认识亚洲内陆干旱区气候变化机制、深入理解东亚夏季风-西风系统相互作用等重大科学问题提供重要依据。研究组陈发虎院士等通过中亚气候变化集成研究提出了中亚干旱区现代间冰期(1.15万年至今)不同时间尺度气候变化与东部季风区存在错相位的“西风模态”,但对于中亚干旱区气候在更长时间尺度上是否也存在有别与季风区的“西风模态”还缺乏深入研究。

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