中新世-上新世青藏高原东北缘临夏盆地气候环境-风化记录及其对高原隆升-全变变化-季风演化的指示

How did the Asian monsoon evolve in the Mio-Pliocene? What relationships do it have with uplift of Tibetan Platean, continental weathering and global change? These are still key questions for global change researches. Recently we found a sequence of flood plain to braided river stratigraphy-paleosol association in the southern Linxia Basin on the NE Tibetan Plateau, which bears three layers of abundant fossil mammals and was paleomagnetically dated to at about 12-5 Ma. This sequence provides an excellent chance to insight into the questions above. This project will plan to obtain the whole sequence of the stratigraphy-paleosol association through a combination of outcrops and shallow drillings. With them, we will carry out detailed paleomagnetism, sedimentology, pedogenesis and analyeses of multiple paleoclimatologic, ecologic and weathering proxies to reveal evolution of the Mio-Pliocene Asian monsoon and weathering, especially viewing the charateristics during some distinct paleoclimatic events such as Miocene Climate Optimum (ca. 17-15Ma), Middle Miocene global meg-cooling (ca. 14.5Ma) and C3/C4 vegetation shift at ca. 8Ma and long-term trend. By comparing those records with global change and Tibetan uplift, relationships between them can be detected.

中新世-上新世亚洲季风如何演化，与高原隆升、大陆风化和全球变化到底是什么关系，至今仍是一个困扰全球变化研究的重大科学问题。最近在高原东北缘的临夏盆地南缘，发现一套含有3个层次丰富哺乳动物化石的洪泛平原至辫状河的地层，化石和初步古地磁确定其年代约为12-5Ma，地层中发育几十层钙积型古土壤，总体形成多个级别旋回的河道细砂岩-漫滩粉砂岩和顶部古土壤组合，是开展上述问题研究的绝好素材。本项目将通过浅钻扩展天然剖面的记录，获取早中新世至上新世中期完整的地层－古土壤序列，开展古地磁年代学、沉积学、古土壤发育及其同位素生态环境指标和多种相关的风化及古气候指标分析，揭示亚洲季风和风化的演化特征，尤其全球气候和生态环境特征时段（约17-15Ma中新世暖期、约14.5Ma中中新世大降温、约8Ma C3/C4植被转型）和长期趋势中季风和风化变化的特征，并通过与全球变化和高原隆升的对比，探讨它们之间的关系。

本项目针对中新世-上新世亚洲季风演化与高原隆升、大陆风化和全球变化的关系这一重大科学问题，在高原东北缘的临夏盆地南缘黑林顶地区，通过浅钻扩展天然剖面的记录，获取了早中新世至上新世中期完整的地层－古土壤序列。项目对该剖面开展了古地磁年代学、沉积学、古土壤发育及其同位素生态环境指标和多种相关的风化及古气候指标分析。结果表明（1）高分辨率古地磁年代学和哺乳动物化石确定这套地层年龄~22-1.8Ma；结合临夏盆地从北到南三个典型新生代剖面时空上的沉积相变化和地层对比反映了发生在约23.3和约8Ma的两次明显挠曲变形过程；（2）建立了天然剖面和钻孔约（22-1.8Ma）以来多指标记录的气候环境、化学风化和物源变化过程，揭示了全球温度主控该地区长时间尺度气候变化和化学风化的过程和以及晚新生代区域隆升驱动的物源变化过程；（3）建立了该地区22-1.8Ma总有机质碳同位素记录，表明该地区生态环境演化受全球温度控制；（4）利用剖面古土壤层的发育对比和土壤微形态学，揭示了亚洲季风早中新世加强，中中新世最强而后逐渐弱化的过程；（5）利用详尽的地球化学元素和同位素记录（主要基于自生碳酸盐组成）刻画了该地球约8Ma前后构造隆升驱动气候干旱化和风化减弱过程，并伴随着粉尘输入加强对古河流水化学的显著改变。项目的实施成功揭示了青藏高原东北部中新世-上新世季风演化和风化历史之间的关系以及它们与全球变化和高原隆升的关系，为验证高原隆升-风化强化-CO2下降和全球降温的碳循环假说，揭示中新世-上新世季风演化过程，理解季风演化机制提供重要的证据。