西部黄土高原晚中新世-上新世风尘堆积碳同位素记录的C3/C4植被组成变化研究

晚中新世（~8 Ma）C4植被的大规模扩张是晚新生代生态-环境演变的重大事件，其中区域气候扮演着十分重要的角色，因此开展区域气候与生态系统的相互作用与响应过程研究，对于探讨这次重大生态转变的驱动机制具有重要意义。~8 Ma前后东亚季风系统发生了重大变化，对于这次变化，东亚地区生态系统有何响应？具有什么样的响应过程？是一个亟待开展的重要科学问题。本项目拟对西部黄土高原的西和晚中新世-上新世风尘堆积剖面进行古土壤有机质和碳酸盐碳同位素研究，建立10.4~4.1 Ma的C3/C4植被组成演化序列，研究晚中新世（~8 Ma）C4扩张在黄土高原地区的表现特征，同时结合土壤微形态和古风化强度研究，探讨C4扩张过程及其与东亚季风演化之间的关系。本项目的实施，有望为研究东亚和南亚季风区C4植被扩张的过程及原因差异，探讨晚中新世C4植被的扩张驱动机制提供重要信息。

本项目对西和晚新近纪风尘堆积开展了年代学、地层学及古气候等方面的系统研究，获得大量西秦岭区域构造演化和东亚季风环境演变的重要信息。首先，研究揭示出西秦岭地区在~10.5 Ma前后发生了显著的构造变形，导致类似现今盆-山格局的形成，从而为风尘物质提供了合适的堆积地貌条件，在10.5-4.2 Ma期间，黄土-古土壤序列的完整保存排除了该区曾发生强烈构造变形和快速隆升的可能。8.3-6.9 Ma期间该区构造虽然一度表现出不稳定，却并未引起大规模的构造变形而使得风尘堆积序列受到侵蚀破坏，这可能指示着~8 Ma前后青藏高原的扩展前缘已迁移至距离高原较远的地区，而对西秦岭地区影响甚微。其次，通过与黄土高原西部其它同时期的新近纪黄土剖面的对比研究，揭示出与第四纪及现今类似的季风组配模式至少在10.5 Ma B.P.已经建立，并重建了西秦岭及黄土高原地区2.6-10.5 Ma时期的季风演化历史。研究发现出~3.6 Ma前后冬、夏季风具有反相变化的特征，表现为冬季风和内陆干旱化增强，而夏季风明显减弱，而在~8 Ma前后夏季风具有两步增强的特征，并表现出冬、夏季风同时增强的模式，上述结果表明在中上新世时期(~3.6 Ma)北半球冰盖的大规模扩张而非青藏高原隆升是造成该时期东亚环境重大变革的主要原因，而在晚中新世时期(~8 Ma)青藏高原东北缘的扩展隆升可能是东亚地区环境变化的关键驱动因素。