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中亚地处中国黄土高原和欧洲两大黄土区之间,是世界上黄土的主要分布区之一,位于中亚东北部常年受西风环流控制的伊犁地区,由于其特殊的向西敞开的喇叭形地形及西风作用在盆地内沉积了大量的黄土,这些黄土真实地记录了中亚干旱区气候变化、沙漠演化、大气环流变化信息。中亚地区也是北大西洋气候区和东亚季风区的纽带,对其沉积记录、演变历史的研究可反映北大西洋地区与东亚季风区气候变化的关系和气候相互作用的机制,这对全球气候变化机制研究有特殊意义。因此对西风区伊犁黄土的研究有助于我们认识西风干旱区黄土演化序列与东部季风区以及北大西洋地区的气候变化的关系。 本文对地处伊犁东部尼勒克县喀什河谷的一厚20.5m的黄土剖面开展了年代学、粒度、磁化率、碳酸盐、有机质、地球化学元素等指标的测试分析,并与格陵兰冰芯以及中国东部季风区的石笋氧同位素进行了对比,初步得出以下结论: 1.粗颗粒石英光释光(OSL)和AMS14C测年结果表明在剖面上部6m(<27ka),年代随着深度的增加而变老。根据OSL的年代结果外推尼勒克黄土古土壤剖面的底部年龄为52ka,为末次冰期以来的堆积。 2.粒度分析表明尼勒克黄土剖面以粉砂为主,整体平均粒径为48.22μm,平均粒径在弱古土壤层中呈现低值,黄土层呈现高值,说明古土壤颗粒较黄土层细,黄土堆积时期风力较大。底部20m以下粒度分选性较差,粒度变化较剧烈,推测底部黄土沉积时期受到强烈的扰动作用。XRF元素分析、磁化率、碳酸盐、有机质等分析结果表明,CaO、MgO、Al2O3、K2O和Fe2O3的含量、<4μm粒径颗粒高含量均对应于弱古土壤层,而低值对应于黄土层,说明伊犁西风区古土壤堆积时期相对于黄土堆积时期气候环境较为温暖湿润。红度a*和黄度b*值与剖面黄土-古土壤的变化具有较好的对应关系。烧失量与有机质的实验研究表明伊犁地区黄土沉积物中<4μm粘粒对550℃高温烧失量贡献较大,550℃高温烧失量变化可以反映土壤中有机质和束缚水的含量变化,而950℃的高温烧失量与黄土-古土壤中碳酸盐的变化正相关,高的950℃高温烧失值反映冷干的气候环境,低的950℃高温烧失值反映比较湿润的气候环境。 3.通过各项指标对比建立尼勒克剖面黄土-古土壤古气候序列 0-1.44m为全新世沉积(<10ka),对应于深海氧同位素第1阶段。顶部0-0.6m为现代土壤层,沉积时期气候相对温暖湿润;0.6-1.44m为黄土堆积层,气候相对上部寒冷,但总体为温暖湿润气候。 1.44-11.2m为末次盛冰期堆积(10-24ka),对应深海氧同位素第2阶段,对比磁化率、<4μm、<10μm、>63μm、碳酸盐、有机质、常量化学元素、化学风化蚀变指数等指标将该段分为三段:1.44-5m(10-18.26ka)为寒冷湿润的黄土堆积层;5-7m(18.26-18.67ka)气候相对温暖湿润的弱古土壤层;7-11.2m(18.67-24ka)气候出现突变的盛冰期。 11.2-20.5m仍属于末次冰期堆积,对应深海氧同位素第3阶段,分为较为干冷的黄土沉积时期(11.2-15.7m,24-39ka);气候逐渐转湿的弱古土壤堆积期(15.7-18m,39-45.74ka);气候波动剧烈的寒冷干旱时期(18-20.5m,45.74-52.65ka)。 4.尼勒克黄土堆积序列对比格陵兰冰芯及中国东部季风区东部石笋记录发现,在西风环流控制的伊犁地区较好的记录了北大西洋冰伐事件,尼勒克剖面记录的末次冰期以来的粒度变粗事件既反映了伊犁地区气候的不稳定性,也说明伊犁黄土记录了具有全球意义的变冷事件以及冷暖波动旋回。伊犁尼勒克黄土粒度变化与东部季风区石笋氧同位素变化具有较好的相似性,指示西风区气候干冷时期与东亚夏季风消弱时期对应,说明西风区气候变化与东亚季风区气候变化具有一定的同步性。