這項重要研究成果論文，以“末次間冰期以來伊朗北部黃土—古土壤沉積學特征及其古環(huán)境意義”為題，近日在國際專業(yè)學術期刊《第四紀科學評論》(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。這些沉積物詳細記錄了第四紀(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)，黃土的沉積與運輸主要受西風影響，而東亞黃土的沉積則受季風系統(tǒng)控制。
本次研究相關圖示：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。研究團隊 供圖
已有研究表明，第四紀以來，亞洲中部干旱區(qū)與東亞季風區(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，降水受西風系統(tǒng)控制。然而，該區(qū)域晚第四紀黃土—古土壤沉積序列的演化及其指示的氣候環(huán)境變化特征，此前尚未有明確結論?；诖?，合作團隊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，團隊還重點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，合作團隊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個釋光樣品進行聯(lián)合測年，并使用先進的Bacon年齡—深度模型建立起可靠的年代框架。
合作團隊在伊朗開展Toshan-19黃土-古土壤剖面采樣現(xiàn)場合影。研究團隊 供圖
在此基礎上，這次研究綜合分析了伊朗北部已報道的典型黃土剖面，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，合作團隊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行關聯(lián)比對。
研究有何重要發(fā)現(xiàn)
論文第一作者、中國科學院西北生態(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一步探討。
本項研究還發(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目，伊朗黃土研究的境外采樣工作主要由中國科學院青藏高原研究所西亞(伊朗)中心協(xié)調完成。該中心是在共建“一帶一路”倡議背景下，由中國科學院青藏高原研究所與伊朗戈爾甘農業(yè)科學和自然資源大學(戈爾甘大學)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。研究團隊 供圖
中國科學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爾甘大學，其定位為觀測研究、科教融合、學術交流、戰(zhàn)略咨詢等四大平臺，主要研究內容分別為：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；為中國科學家與西亞、東歐及世界各地科學家的學術交流搭建橋梁；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間尺度氣候環(huán)境變化，以及新石器時代考古與農牧業(yè)傳播、舊石器考古與人群擴散、伊朗可持續(xù)發(fā)展研究等。