风成石英的来源变化:从粉尘源区到沉降区的对比研究

亚洲粉尘作为地球气候系统的一个重要连接纽带，无论是对研究过去气候的变化特征还是评估未来气候的变化趋势，都发挥着不可替代的作用。开展亚洲粉尘从源区到沉降区的系统研究，不仅可获得对现代粉尘的排放和传输的背景理解，而且有望加深对亚洲古粉尘循环过程及其气候效应的科学认知。本项目选择亚洲粉尘主要源区的表层沉积物和黄土高原晚第三纪以来的风尘堆积序列为研究对象，通过提取单矿物石英开展详细的矿物学(结晶度)、同位素(氧同位素)和E1′心的ESR信号强度研究，建立基于石英的多指标粉尘来源示踪体系，查明晚中新世以来黄土高原风尘沉积中石英颗粒的来源变化特征，探讨关键气候转型时段（如北半球大冰期发生和中更新世革命）风成石英的来源变化与亚洲内陆干旱化和过去大气环流格局变迁的关联。

本项目以亚洲粉尘源区表土和黄土高原第三纪以来的风尘序列为研究对象，通过开展针对单矿物石英颗粒的电子自选共振(ESR)信号强度、结晶度指数和氧同位素分析，试图建立多指标的粉尘来源示踪体系，查明在关键气候转型时段黄土高原风尘沉积的物质来源变动特征，及其与区域构造和全球气候事件的关联。经过3年的努力，完成了亚洲主要粉尘源区的科学考察和表土样采集，开展了表土样和红粘土-黄土-古土壤样中粗细颗粒石英的分离，完成了480个样品的ESR和CI测定以及160个样品的氧同位素测试，初步建立了基于石英ESR-CI-d18O的亚洲粉尘来源示踪方法，研究了黄土高原末次间冰期以来粗、细颗粒粉尘物质来源的时空变化，以及最近7Ma黄土高原细颗粒粉尘物质来源的波动特征。取得的主要成果如下：1、对粉尘源区表土样品中石英的ESR-CI-d18O结果表明，塔克拉玛干沙漠和蒙古南部戈壁的物质均一性较中国北方的3个沙漠沙漠差，不同源区之间细颗粒石英的空间差异要远明显于粗颗粒石英的结果。细颗粒石英的ESR-CI-d18O结果可有效地区分来自3个主要源区的亚洲粉尘，用于追踪保存在陆地和海洋中细颗粒粉尘的物质来源；2、对比粉尘源区、黄土高原和日本海风尘沉积的ESR-CI结果，发现黄土高原的粉尘物质来源有明显的时空变化特征，海陆粉尘物质的来源和传输动力也存有显著差异。相关成果已在SCI刊物发表论文2篇，另有1篇投到SCI论文在修改，发表中文核心期刊论文3篇。