青藏高原北部隆升被认为是亚洲季风-干旱环境耦合系统形成的主要驱动因素之一，我国西部广泛发育的风尘沉积被认为与青藏高原北部隆升过程密切相关。现代高原北部干旱区河流水化学研究表明春季沙尘暴是影响河流溶解组成分季节变化的关键因素，因而在研究内陆干旱区化学风化过程中需要特别注意粉尘组分的贡献。然而现代粉尘沉降的显著水文作用在地质记录中难以有效识别，因此，我国现代西部干旱区水文受粉尘作用的诊断特征和形成历史尚不清楚。
鉴于此，中国科学院青藏高原研究所、青藏高原地球科学卓越创新中心方小敏研究员、杨一博博士后与法国科学家Albert Galy等人合作，对青藏高原东北部临夏盆地发育古土壤的一套晚中新世河流相沉积结合蒸发岩、硅酸盐的各类常量、微量元素和Sr-Nd同位素以及矿物及薄片分析，开展了细致的自生碳酸盐微量元素和Sr同位素分析。研究首先揭示了~8Ma高原东北部隆升主要控制了区域化学风化和气候变化过程。进一步通过自生碳酸盐Mg/Ca-Sr/Ca协变关系在~8Ma前后的显著差异，逐步排除各类潜在影响因素后，建立了水溶液在碳酸盐分离结晶过程中与粉尘输入组分不断混合的自生碳酸盐形成模型，并得到现代风尘组分微量元素、Sr同位素和硅酸盐Nd同位素的验证。
上述研究揭示了粉尘输入控制了~8Ma以来临夏盆地河流水化学组成。因此，现代高原东北部干旱区水化学受粉尘输入控制的格局可以至少追溯到~8Ma，而该时期高原东北部的显著隆升及内陆干旱化加强过程是其最终控制因素。
成果先后发表于Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology (Yibo Yang, et al., 2016. Plateau uplift forcing climate change around 8.6 Ma on the northeastern Tibetan Plateau: evidence from an integrated sedimentary Sr record. Palaeogeography Palaeoclimatology Palaeoecology, 461: 418-431)和Earth and Planetary Science Letters (Yibo Yang, et al., 2017. Eolian dust forcing of river chemistry on the northeastern Tibetan Plateau since 8 Ma. Earth and Planetary Science Letters, 464: 200-210. ) 杂志上。
图1 我国北部现代风尘沉积物分布(a)和临夏盆地及邻区地质图(b)。
图2 临夏盆地黑林顶剖面各类地球化学指标随深度变化。H2O、HOAc、HOAc residue分别代表水溶组分、醋酸溶解组分和醋酸不溶组分。80-116m的灰色条带显示了~8Ma前后各类指标的系统改变。
图3 (a)变化的典型的方解石沉淀PCP (prior calcite precipitation) 通量与稳定的粉尘输入通量混合的概念模型。(b)黑林顶剖面碳酸盐组成Mg/Ca-Sr/Ca的粉尘输入验证。
图4 黑林顶剖面碳酸盐组成Sr/Ca-87Sr/86Sr(a)和Mg/Ca-87Sr/86Sr(b)的粉尘输入模型验证。
