北半球大冰期前后北太平洋风尘物源变化研究

Gobi desert, which lies between north of China and south of Mongolia, is one of the main sources of Asian dust and Gobi dust could be transported to Southeast Asian continent and the Northwest Pacific margin. The Nd-Sr isotopic compositions of our low-resolution northwest Pacific sediments showed that Gobi dust shifted for many times between 2.7 and 2.85 Ma when the major Northern Hemisphere Glaciations occurred. However, the relative contribution of different Asian sources during the glacial-interglacial cycles in northwest Pacific sediments still remains unclear. Based on high-resolution sediments (about 2 kyr) of northwest Pacific ODP site 1208A during 3-2.5 Ma interval, this project would quantatively estimate the relative contribution of Gobi dust in north Pacific sediments using the multiple proxies, including scanning electron microscopy, Nd and Sr isotopes, clay minerals, trace elements and rare earth elements as well as grain size, aiming to reveal the mechanism of dust source shift and provide a new understanding in palaeoclimate change and atmospheric circulations in Asian interior.

中国北方及邻近的蒙古国南部的戈壁沙漠是亚洲风尘的主要源区之一，粉尘影响范围涵盖亚洲大陆和西北北太平洋。北太平洋沉积物低分辨率Nd-Sr同位素结果表明，在距今2.7-2.85 Ma期间戈壁粉尘物源可能有多次变动，然而，在冰期-间冰期尺度上不同粉尘源区的亚洲粉尘对西北太平洋沉积物的相对贡献仍不清楚。本项目以西北太平洋1208A钻孔3-2.5 Ma期间高分辨率（约2,000年）沉积物为研究对象，通过扫描电镜、Nd和Sr同位素、粘土矿物、微量和稀土元素及粒度分析，开展戈壁粉尘示踪和演化研究，旨在定量估算北太平洋沉积物中戈壁粉尘的贡献，揭示戈壁粉尘物源变动规律，探究物源变动与物源区气候变迁及大气环流变化的关联。

重点对北半球大冰期（约2.73 Ma）前后西北太平洋沉积物记录的亚洲粉尘沉积突变进行了研究，运用多种方法，包括粉尘组分的提取、扫描电镜、Nd和Sr同位素、微量和稀土元素及粒度，估量北半球大冰期前后北太平洋沉积物中亚洲粉尘物源和通量的变化，分析粉尘沉积变动规律，揭示物源变动与气候变化，全球冰量及大气环流变化的关联。在研究内容、野外考察、实验分析、国内国际交流和科研成果等方面取得积极进展。主要成果包括：1）发现上新世以来西北太平洋（日本海）沉积物中亚洲粉尘的沉积主要受全球冰量变化驱动，为冰量驱动亚洲内陆干旱化提供了新的证据；2）亚洲粉尘物源区沙漠微量元素组成存有差异，可划分为三大区域，为研究西北太平洋沉积物记录的亚洲粉尘物源变动研究提供了数据支撑和理论基础；3）发现北半球大冰期前后亚洲粉尘物源和通量均有突变，2.73 Ma前后北极冰盖的急剧发展和西风带位置的变动是最主要控制因素；4）发现近50万年以来西北太平洋沉积物Nd同位素可示踪粉尘变化，可作为一个潜在的有效指标与全球冰量和温度标准曲线对比获得沉积物年代标尺。项目执行期内，在国内外核心期刊发表论文4篇，其中SCI论文3篇，分别为《Quaternary Science Reviews》、《Journal of Asian Earth Sciences》和《Geological Magazine》和一篇中文核心期刊论文：《第四纪研究》。发表的论文已有多次引用。参加两个国内外重要学术会议和一次会后野外考察，做口头报告两次。项目研究阐明了第四纪以来西北太平洋沉积物记录的亚洲粉尘的沉积规律，揭示了亚洲粉尘产生和传输对全球冰量变化和大气环流的响应机制，为亚洲粉尘研究存在的争议提供了新的注解和理论证据。