末次盛冰期以来黄土高原阶地沉积序列研究

The past monsoon variability can be well derived from loess-red clay sequences developed on the Loess Plateau at tectonic-to-orbital timescale, but the lack of other sedimentation types on the Loess Plateau makes high resolution climate interpretation (Last Glacial Maximum) relatively controversial. A relatively thicker fluvial-aeolian deposit is well accumulated on river terraces spreading over western and northern parts of the Loess Plateau, which might be a rare archive of high resolution climate evolution. However, the deposition process and climate interpretation possibility of fluvial-aeolian sediment have not been widely investigated. This proposal will conduct a Loess Plateau terrace deposit investigation since the Last Glacial Maximum, to ascertain the features and mechanisms of rapid climate changes. By integrated comparisons of river terrace deposit parameters (chronology, scanning XRF-derived elemental geochemistry, grain size, and magnetic susceptibility) and other reliable regional geological records, our objectives are to evaluate the possibility and reliability of river terrace deposit regarding the paleoclimate decipher, and to provide new evidence for high resolution climate changes over the last 20 ka.

黄土高原黄土-红粘土序列为构造-轨道时间尺度季风演化做出了巨大贡献。然而，黄土高原其他沉积类型相对匮乏，短尺度（末次盛冰期以来）高分辨率气候变化研究仍显薄弱。黄土高原西、北部河流阶地面上发育一套相对较厚的河流-风成相沉积，有可能是黄土高原难得的高分辨率古气候记录。关于这套沉积序列的沉积过程、气候变化记录潜力尚未展开深入研究。本项目将以“末次盛冰期以来黄土高原阶地沉积序列研究”为切入点，以黄土高原西、北部河流一级阶地序列为研究对象，通过高分辨率年代学、高分辨率的XRF岩心扫描、粒度和磁化率等研究，查明黄土高原河流阶地序列的沉积相变化和连续性特征，尝试提取敏感气候指标后重建高分辨率气候演化历史。通过与区域及可靠地质记录对比，评估河流阶地沉积序列揭示古环境变化的潜力，为重建过去2万年来气候演化历史提供新证据。

本项目选择黄土高原西部2个高沉积速率的河流阶地序列，通过高分辨率理化指标的测试，结合高分辨率14C和OSL测年分析，从河流阶地沉积物中遴选出了敏感的东亚冬、夏季风代用指标，重建了16ka以来高分辨率古环境演化序列，分析了千-百年尺度季风变率的时空特征，明确了河流阶地沉积在古气候演化研究中的潜力。本项目在以下两个方面取得新进展：（1）利用河流阶地沉积序列，重建了末次冰消期以来千-百年尺度的冬、夏季风快速变化，探讨了冬、夏季风强弱波动于太阳活动和高纬气候突变的可能联系；（2）在对沉积相展开研究的同时，开展了粒度的多组分分离研究，并开发了一个开源易用的沉积物粒度综合分析软件。该软件不仅集成了多种传统分析工具（如偏度、峰态等），并且提供了新的端元分析和单样品分解算法；与其他端元分析算法相比，新方法具有更加优异的表现。此外，本项目对渭河盆地末次冰期和末次盛冰期以来的风尘-河湖相沉积序列展开研究，探讨了其沉积相的变化特征和可能影响。本项目为利用河流阶地、风尘-河湖相沉积序列重建古气候演化提供了关键数据，为理解气候突变的规律和机理提供了新线索。在本项目资助下，已发表论文4篇，其中2篇SCI收录论文，2篇中文核心期刊论文。