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海洋国家实验室研究人员在亚洲干旱长期演化方面取得重要成果
来源:海洋地质过程与环境功能实验室     2017-08-02 13:56:50

2017年7月17日,国际地学著名期刊《地球和行星科学通讯》(Earth and Planetary Science Letters)在线刊发了海洋国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室副主任、中国科学院海洋研究所万世明研究员团队的最新研究成果“History of Asian eolian input to the Sea of Japan since 15 Ma: Links to Tibetan uplift or global cooling?”。此项工作通过日本海的风尘沉积记录揭示了过去一千五百万年以来亚洲内陆干旱化历史及其与青藏高原隆升和新生代全球变冷的联系。

在六千万-五千万年前,印度大陆和欧亚大陆发生碰撞,导致了青藏高原的逐渐抬升和古特提斯海的向西撤退,亚洲地形和古地理格局随之在新生代发生了剧烈的变化,全球温度总体逐渐降低。亚洲古环境模式在渐新世-中新世之交也从行星风系控制转变为季风控制。亚洲内陆因降雨减少而逐渐变干,最终中亚地区出现了广泛的沙漠和黄土堆积。然而,由于缺乏长期而连续的高分辨率地质记录,中新世以来亚洲内陆干旱如何演化的历史仍然不清楚,进而由于缺乏地质记录的直接对比,亚洲长期干旱的驱动机制(如高原抬升、古特提斯海西撤、全球变冷)也一直以来充满争论。


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(A)亚洲内陆粉尘源区及其向西太平洋传输路径(箭头表示不同的风系,圆点为样品站位);(B)研究站位图(圆点为样品站位,黑色和黄色箭头分别表示现代和中新世表层洋流模式,蓝色线条为周边主要河流)。


基于国际综合大洋钻探计划(IODP)346航次在日本海南部钻探获取的U1430站长达258米岩芯的粘土矿物和Sr-Nd-Pb同位素地球化学研究,万世明研究团队重建了过去一千五百万年以来亚洲风尘输入到日本海的历史。物源分析表明研究区粘土粒级碎屑物质主要来自亚洲内陆的风尘和日本岛弧河流物质的二端元混合。亚洲风尘提供了高87Sr/86Sr、低εNd而富含伊利石的物质,而日本端元提供了低87Sr/86Sr、高εNd而富蒙脱石的物质。伊利石/蒙脱石比值以及εNd值用以指示亚洲内陆风尘输入的强度,从而指示风尘源区的干旱历史。结果显示,亚洲内陆气候自中新世以来整体逐渐变干,尤其在约11.8 Ma(Ma即百万年)、8 Ma、3.5 Ma和1.2 Ma发生了阶段性干旱化增强。与新生代主要构造-气候事件的对比表明,11.8 Ma左右的亚洲干旱为青藏高原隆升和全球变冷(南极冰盖扩展)共同驱动,8 Ma左右的干旱为青藏高原北部进一步隆起驱动,而3.5 Ma以来全球变冷(北极大冰盖扩展)则是晚上新世亚洲内陆干旱化增强的主导因素。


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过去一千五百万年以来亚洲内陆干旱演化的海陆记录及其与全球气候变化和青藏高原主要隆升事件的对比(蓝色和浅蓝色方块分别表示两极冰盖的永久性或短暂扩展,黑色和灰色方块分别表示有较强或不明确的证据所支持的高原隆起事件)。


该项研究为国际上首次重建中新世以来长期、连续且高分辨率定年的亚洲风尘输入到日本海的历史,并进而揭示了晚新生代以来亚洲内陆干旱演化及其驱动机制,这对于理解固体地球构造形变和气候变化的交互作用具有重要科学意义。

论文出处:Shen, X., Wan, S.*, France-Lanord, C., Clift, P.D., Tada, R., Révillon, S., Shi, X., Zhao, D., Liu, Y., Yin, X., Song, Z., Li, A. History of Asian eolian input to the Sea of Japan since 15Ma: Links to Tibetan uplift or global cooling? Earth and Planetary Science Letters, 2017, DOI: 10.1016/j.epsl.2017.06.053.

(链接:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X17303771


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