青藏高原东北部黄土物源及其古大气环流意义

Tracing the loess provenance of the Chinese Loess Plateau (CLP) is fundamental for revealing palaeo-atmospheric circulation patterns and environmental evolution of arid lands in the central Asia. However, whether the Tarim Basin and the Qaidam Basin are the major source areas of the CLP is still controversial, limiting interpretation of the dust pathways and associated wind regimes for dust transportation. Because these basins are situated in Western China that dominated by the Westerlies, raise the question of whether the loess deposits of CLP were transported mainly by Asian winter monsoons or also involve the Westerlies. One direct way to settle this dispute is to tracing the loess deposits in the Northeastern Tibetan Plateau, and examining if these dusts have been derived from these basins and transported to the CLP. In this proposal, we will systematically analyze the provenance and paleowind directions of loess and paleosol layers in the Northeastern Tibetan Plateau along an eastward direction by detrital zircon U-Pb age and anisotropy of magnetic susceptibility analyses, and compare these results with published zircon age data from the CLP, with an aim to determine if there is an eastward passage between the Qaidam Basin and CLP for dusts transportation. Our results will provide new evidence for the dust pathways and associated wind regimes and the origins of Chinese loess.

黄土高原粉尘物源的研究对于揭示东亚古大气环流格局和亚洲内陆干旱区的环境演化具有重要意义，但当前不同学者对处于西风气候区的塔里木盆地和柴达木盆地是否也是黄土高原重要的粉尘物源区仍存在较大分歧，限制了对冰期-间冰期气候条件下粉尘的搬运动力和大气环流格局的认识。一个有效的解决方案是自西向东逐步追踪这两个盆地冰期-间冰期粉尘物质的去向，验证其能否到达黄土高原。青藏高原东北部广泛分布的黄土处于塔里木盆地和柴达木盆地向黄土高原输送粉尘的必经之路，该区黄土物源的研究可为研究这两个盆地是否是黄土高原重要的物源区提供关键证据。本项目拟通过碎屑锆石U-Pb年龄物源示踪并结合磁组构分析，沿着自西向东的路线详细研究从塔里木盆地和柴达木盆地到黄土高原沿途不同地点的末次冰期和全新世黄土的物源及其记录的古风向特征。本项目的实施将为认识黄土高原的主要粉尘源区和冰期-间冰期粉尘的传输路径和传输方式提供新的依据。

黄土高原粉尘物源的研究对于揭示东亚古大气环流格局和亚洲内陆干旱区的环境演化具有重要意义，但不同学者对处于西风气候区的塔里木盆地和柴达木盆地是否也是黄土高原重要的粉尘物源区仍存在分歧，限制了对冰期-间冰期气候条件下粉尘搬运动力和大气环流格局的认识。本项目通过碎屑锆石U-Pb年龄物源示踪并结合古风向研究，“从源到汇”系统地分析了塔里木和柴达木盆地、青藏高原东北部的风成砂、黄土及河流冲积物，以及黄土高原西部黄土和古土壤样品的碎屑锆石年龄特征，并重建了末次冰期和全新世的古风向。结果显示：1）青藏高原东北部在晚第四纪冰期旋回中发生了周期性的风向变化和荒漠化，其中，该区在冰期时为荒漠和冰缘环境，盛行西风，无黄土沉积，主要发育风成砂或冰碛物，而间冰期为草原环境，盛行西北风，黄土主要形成于间冰期；2）青藏高原东北部风成砂和黄土的碎屑锆石年龄与柴达木盆地风成砂显著不同，但与当地基岩一致，表明高原东北部的风积物主要来自当地基岩的风化物，而非柴达木盆地，冰期时高原东北部山体在山岳冰川的作用下可能为荒漠中的风成砂提供了物源；3）黄土高原西部黄土的物源存在明显的冰期-间冰期差异，间冰期时的物源可能主要来自祁连山东北麓的荒漠区，由西北风搬运；而冰期时的物源可能主要来自高原东北部的风积物以及塔里木盆地，由西风搬运。上述研究揭示出青藏高原东北部在晚第四纪冰期-间冰期旋回中存在周期性的荒漠和草原环境演替以及风向变化，证明该区是黄土高原冰期时重要的物源区之一，为理解黄土高原冰期-间冰期的物源变化提供了参考依据。同时，这一发现也表明该区生态环境十分脆弱，存在极大的荒漠化风险，因此建议对这一地区制定相关环境保护政策，减少人类的农牧活动。