基于蜗牛壳体化石C-14定年的黄土高原地区3.5万年来气候变化特征

黄土高原地区的风成沉积蕴藏了丰富的气候环境信息，是世界公认的研究地球古气候、古环境演化的三大支柱之一。但长期以来黄土定年精度问题限制了运用黄土记录对气候环境变化机制的深入探讨。本项目利用黄土沉积年代学的最新进展，即蜗牛壳体化石C-14年代学方法，对黄土高原地区3.5万年以来风成沉积进行高分辨率C-14年代测定，结合古气候和古环境记录，厘定3.5万年来黄土高原地区不同时间尺度气候变化的发生与持续时间。在此基础上，与世界其它地区相关的气候环境记录进行对比，探讨不同时间尺度全球气候变化对亚洲季风的影响和响应。本项目的实施将会在厘定黄土高原地区3.5万年以来不同时间尺度气候变化的发生和持续时间方面取得实质性进展，为揭示不同时间尺度全球气候变化对亚洲季风的影响机制提供重要科学依据。

项目完成了项目设计的各项工作和研究，达到预期研究目的。项目系统采集了荥阳、渭南、洛川、西峰、环县等剖面的蜗牛壳体化石和土壤样品。重点分析了蜗牛壳体化石样品的矿物组分、微量和常量元素（Mg， Ca， Mn，Sr等）组成，碳、氧稳定同位素组成，以及放射性碳活度。基于蜗牛的碳-14年代学方法，建立的黄土记录的高分辨碳-14年代标尺。结合了土壤样品的粒度分布、磁化率和元素地球化学组成变化，重建和厘定了末次盛冰期以来，特别是末次冰盛期－全新世以来气候环境的演化特征。通过上述工作和研究取得的以下科学进展：1.基于蜗牛壳体的碳-14年代学研究，建立了让黄土记录的第一条高分辨率碳-14年代标尺，显著提高了黄土记录的定年精度，从过去的千年尺度提高到了百年尺度。2. 厘定了3.5万年来黄土记录的千年尺度气候事件发生的时限，发现这些事件在时限上与高纬度的Henrich事件一致，为黄土高原地区的气候变化的高纬驱动说提供了关键证据；3. 通过对蜗牛壳体的碳-14和指示季风降水变化的氧同位素分析，并与同一剖面的磁化率记录对比发现，在更新世-全新世过渡期，磁化率在黄土高原地区具有明显穿时性，而蜗牛壳体氧同位素变化没有穿时性，而且其变化早于磁化率的变化，磁化率的穿时性可能与土壤磁化率对全新世早期较低的降水和温度增幅不敏感有关，而并不是东亚季风穿时的结果。上述成果不仅在揭示更新世-全新世过渡期东亚季风的变化特征方面取得重要进展，而且为理解东亚季风的驱动机制提供了关键性证据。