黄土高原上新世红粘土记录的东亚夏季风空间格局

上新世是模拟地质历史温暖期的重要时段，重建上新世古气候不仅为评估未来全球增暖后的气候格局提供重要参考，还为检验气候模型提供可靠的地质记录。上新世东亚夏季风格局是全球上新世气候研究计划（PRISM）的重点。但是，究竟是上新世夏季风强盛还是第四纪间冰期夏季风强盛尚有较大分歧。本项目拟首先对迄今为止发现的纬度最高的偏关红粘土剖面进行古地磁分析，建立准确的磁性年代框架。然后，通过偏关－蓝田南北向红粘土和第四纪古土壤（S5）断面的颜色、微形态、元素比值、有机和无机碳同位素组成分析，重建上新世和第四纪间冰期（S5）风化强度和C3/C4植被的空间变化，查明黄土高原上新世和第四纪间冰期（S5）东亚夏季风空间格局的异同。在此基础上，重建上新世东亚夏季风历史并探讨其驱动因子和动力机制。

本项目研究目标为查明上新世东亚夏季风格局与第四纪间冰期的异同，明确究竟是上新世夏季风强盛还是第四纪间冰期强盛，从而深入理解东亚夏季风演化的驱动因子和动力机制。围绕该研究目标，项目首先对黄土高原北部偏关和准格尔旗红粘土剖面进行磁性地层和生物地层学研究，建立了准确的年代框架。然后，通过偏关－蓝田南北向红粘土和第四纪古土壤（S1、S2和S5）断面的风化程度和C3/C4植被组成分析，重建了上新世和第四纪间冰期东亚夏季风的空间格局。. 啮齿类牙齿化石和古地磁结果显示，偏关剖面年龄为6.76－3.02 Ma，准格尔旗剖面年龄为6.61－4.13 Ma。有机和无机碳同位素数据显示，全新世大暖期黄土高原从北到南C4植物生物量显著增加，末次间冰期C4植物生物量向南逐渐减少，倒数第二次间冰期南部和北部C4植物生物量相差不大。上新世C4植物生物量从北向南逐渐减少，和末次间冰期类似。. 从北向南，古土壤S1的红度（a*）值由8增加到9.5，游离铁/全铁值由0.28增加到0.37；S5的红度值由9.2增加到10，游离铁/全铁峰值由0.3增加到0.4；上新世红粘土的红度值仅由15.5增加到16，游离铁/全铁值由0.33增加到0.35。野外和镜下观察表明，黄土高原南部的S5发育大量粘粒和铁锰胶膜，向北胶膜数量逐渐减少，至洛川以北胶膜基本消失。但是，上新世红粘土整体上粘粒和铁锰胶膜较多，即使在黄土高原北部亦有较多的胶膜发育。. 土壤风化强度和C3/C4植被记录一致显示，第四纪间冰期和上新世黄土高原空间上都存在气候梯度，但上新世气候梯度小于第四纪间冰期。总体上看，上新世夏季风要强于第四纪间冰期，这可能同上新世全球温度较高有关。