這項(xiàng)重要研究成果論文，以“末次間冰期以來伊朗北部黃土—古土壤沉積學(xué)特征及其古環(huán)境意義”為題，近日在國際專業(yè)學(xué)術(shù)期刊《第四紀(jì)科學(xué)評論》(Quaternary Science Reviews)發(fā)表。

為什么要研究黃土

論文共同通訊作者、中國科學(xué)院青藏高原研究所謝海超副研究員介紹，黃土和類黃土沉積物廣泛分布于歐亞大陸中緯度地區(qū)，覆蓋地表約10%的面積。這些沉積物詳細(xì)記錄了第四紀(jì)(約260萬前至今)以來歐亞大陸的氣候演化過程。在亞洲中部干旱區(qū)，黃土的沉積與運(yùn)輸主要受西風(fēng)影響，而東亞黃土的沉積則受季風(fēng)系統(tǒng)控制。

本次研究相關(guān)圖示：a.黃土在歐亞大陸的分布；b.伊朗北部黃土分布及研究剖面位置；c.Toshan-19剖面照片；d.文中提及的記錄位置；e.Toshan-19黃土剖面巖性柱狀圖。研究團(tuán)隊(duì) 供圖

已有研究表明，第四紀(jì)以來，亞洲中部干旱區(qū)與東亞季風(fēng)區(qū)在軌道尺度上的干濕變化基本同步，但在亞軌道尺度上則存在明顯的錯位或反相位關(guān)系。伊朗北部位于亞洲中部干旱區(qū)的西部，降水集中于冬春季，屬地中海型氣候，降水受西風(fēng)系統(tǒng)控制。然而，該區(qū)域晚第四紀(jì)黃土—古土壤沉積序列的演化及其指示的氣候環(huán)境變化特征，此前尚未有明確結(jié)論。基于此，合作團(tuán)隊(duì)對伊朗北部厄爾布爾士山脈北麓Toshan—19黃土—古土壤剖面過去20萬年沉積物，開展高分辨率定年工作。此外，研究還對該黃土沉積序列與歐洲、中亞和東亞的黃土記錄進(jìn)行對比分析，以探討不同區(qū)域黃土記錄信息的異同。與此同時(shí)，團(tuán)隊(duì)還重點(diǎn)分析了末次間冰期以來黃土沉積物所記錄的氣候和環(huán)境變化過程。

伊朗黃土現(xiàn)狀如何

伊朗黃土地處歐洲與中亞黃土的過渡帶，主要分布于厄爾布爾士山北麓及其與科佩特山之間的平坦低地。厄爾布爾士山北麓的黃土呈帶狀分布，厚度約30米；而科佩特山之間的平坦低地黃土則呈片狀分布，形成類似黃土高原的景觀(也稱“伊朗黃土高原”)，其厚度可達(dá)60米。

作為古氣候重建的理想載體，這些黃土具有重要的研究價(jià)值。然而，由于缺乏系統(tǒng)的高分辨率的年代框架，其古氣候意義尚未得到深入探討，也在一定程度上阻礙了與其他地區(qū)氣候記錄的對比與聯(lián)系。

論文共同通訊作者、中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院趙暉研究員指出，針對本次研究選擇的Toshan—19黃土剖面，合作團(tuán)隊(duì)采用鉀長石單片紅外后紅外釋光法及多步紅外激發(fā)法對52個(gè)釋光樣品進(jìn)行聯(lián)合測年，并使用先進(jìn)的Bacon年齡—深度模型建立起可靠的年代框架。

合作團(tuán)隊(duì)在伊朗開展Toshan-19黃土-古土壤剖面采樣現(xiàn)場合影。研究團(tuán)隊(duì) 供圖

在此基礎(chǔ)上，這次研究綜合分析了伊朗北部已報(bào)道的典型黃土剖面，梳理了黃土沉積和古土壤發(fā)育特征及其影響因素，并重建了末次間冰期以來的氣候與環(huán)境演化過程。此外，合作團(tuán)隊(duì)還將這條高分辨率的黃土記錄與歐洲、中亞和東亞的黃土記錄進(jìn)行關(guān)聯(lián)比對。

研究有何重要發(fā)現(xiàn)

論文第一作者、中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院博士研究生李冬雪說，此次研究結(jié)果表明，釋光測年方法能夠獲取伊朗北部20萬年以來的黃土沉積樣品年齡。Toshan-19記錄顯示黃土主要沉積于距今約7.8萬-2.4萬年，而古土壤分別在距今約13.9萬—7.8萬年和2.4萬—1700年發(fā)育。厄爾布爾士山脈北麓黃土在末次冰期沉積、古土壤在末次間冰期發(fā)育的模式與伊朗北部其他典型剖面一致，但古土壤發(fā)育程度存在差異。

Toshan-19黃土剖面記錄揭示伊朗北部地區(qū)在末次冰期階段氣候干燥，末次間冰期階段氣候濕潤。在距今約13.9萬—7.8萬年各亞階段存在寒冷干旱與溫暖濕潤交替的氣候特征，這一變化與北半球夏季太陽輻射量的變化有很好的吻合。此外，該研究區(qū)域自約2.4萬年前開始變得濕潤，不過，這一現(xiàn)象背后的原因仍需進(jìn)一步探討。

本項(xiàng)研究還發(fā)現(xiàn)，歐亞大陸在末次間冰期—冰期周期尺度上氣候變化模式大體一致。然而在距今約13.9萬—7.8萬年，Toshan-19黃土記錄的伊朗北部溫暖濕潤與寒冷干燥氣候特征(暖濕、冷干)與中國黃土高原、歐洲及塔吉克斯坦南部的氣候變化同步，但與中國新疆黃土記錄的氣候特征(暖干、冷濕)則呈反相位或不同步關(guān)系。

怎樣開展國際合作

謝海超表示，作為共建“一帶一路”重要國際科研合作項(xiàng)目，伊朗黃土研究的境外采樣工作主要由中國科學(xué)院青藏高原研究所西亞(伊朗)中心協(xié)調(diào)完成。該中心是在共建“一帶一路”倡議背景下，由中國科學(xué)院青藏高原研究所與伊朗戈?duì)柛兽r(nóng)業(yè)科學(xué)和自然資源大學(xué)(戈?duì)柛蚀髮W(xué))等合作建立的海外科教中心，于2019年4月掛牌成立。

中國科學(xué)院青藏高原研究所西亞(伊朗)中心與伊朗合作伙伴簽約。研究團(tuán)隊(duì) 供圖

中國科學(xué)院青藏高原研究所西亞(伊朗)中心的環(huán)境變化研究平臺位于伊朗東北部戈?duì)柛蚀髮W(xué)，其定位為觀測研究、科教融合、學(xué)術(shù)交流、戰(zhàn)略咨詢等四大平臺，主要研究內(nèi)容分別為：與西亞、東歐國家在環(huán)境變化、水資源、生態(tài)與生物多樣性、區(qū)域發(fā)展等多方面的合作研究和觀測提供支持；為西亞、東歐國家培養(yǎng)青年科技人才提供渠道；為中國科學(xué)家與西亞、東歐及世界各地科學(xué)家的學(xué)術(shù)交流搭建橋梁；對絲路沿線地區(qū)的水資源、環(huán)境和生態(tài)狀況進(jìn)行評估研究。

謝海超透露，該中心目前主要研究方向，包括基于黃土、湖泊、石筍和樹輪等氣候載體的不同時(shí)間尺度氣候環(huán)境變化，以及新石器時(shí)代考古與農(nóng)牧業(yè)傳播、舊石器考古與人群擴(kuò)散、伊朗可持續(xù)發(fā)展研究等。

　　 原標(biāo)題：最新研究揭示伊朗黃土沉積發(fā)育記錄氣候環(huán)境演化