《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》：Persistent aridification trend in Northeast China since 1.32 Ma
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黄土沉积区磁性地层学研究揭示中国东北自1.32万年以来的持续干旱化，识别出三个关键事件并证实与全球干旱化同步，为亚洲内陆干旱机制提供新证据。
刘岩|贾佳|赵来|姚振远|杨俊怀|范一娇|李在军|陶子伟|陈建辉
中国西北环境系统重点实验室，兰州大学地球与环境科学学院，兰州730000
摘要
中国东北部的黄土沉积物为研究上游沙漠的演化提供了全面的记录，为探讨亚洲内陆地区的干旱化过程提供了关键证据。本研究聚焦于中国东北部赤峰市的牛营子（NYZ）剖面，通过磁性地层学测年方法首次确认其基底年龄为132万年前，这是目前已知最古老的黄土沉积物。利用环境磁学参数，我们重建了东北部的干旱化历史，发现自132万年前以来干旱化程度持续加剧，并经历了三次主要的干旱事件。第一次干旱事件发生在117万年前，可能由区域气候变化引发；第二次和第三次干旱事件分别发生在约92万年前和65万年前，这些事件在整个亚洲内陆地区同时发生。此外，自约50万年前以来，东北部地区的干旱化进程加速，这可能与上游奥廷达格沙地的沙丘地貌形成有关。与非洲和澳大利亚的干旱化代用指标记录相比，发现约92万年前亚洲和非洲的干旱化进程同步加剧，主要受北半球冰盖扩张的影响。本研究填补了亚洲干旱带东部地区沉积记录中的关键时空空白，为理解亚洲内陆地区的干旱化机制提供了重要见解。
引言
在中更新世过渡期（MPT），全球气候发生了显著变化，影响气候变率的主要天文周期从41千年前转变为100千年前（Lisiecki和Raymo，2005）。与此同时，中国西北部的河流和湖泊环境被干旱的沙漠所取代，极大地改变了该地区的地貌（Fan等人，2018；Li等人，2017a；Li等人，2014；Wang等人，2015）。在过去二十年里，人们在腾格尔沙漠（Fan等人，2018；Li等人，2014）、巴丹吉林沙漠（Pan等人，2016；Wang等人，2015）、慕士沙漠和霍布克沙漠（Li等人，2017a）等地进行了大量钻探研究，旨在重建这些地区的演化过程。由于沙漠沉积物的累积具有不连续性，因此很难精确界定其演化历史。相比之下，位于沙漠边缘的黄土沉积物具有较长的时间跨度、较高的地层连续性和较高的分辨率，成为研究沙漠演化的重要档案（Li等人，2018a；Nie等人，2018）。
在间冰期气候条件下，黄土沉积物会风化并转化为土壤，这可能会掩盖沙漠演化的信息（Liu等人，2012；Maher，2011；Maher，2016）。从这些黄土沉积物中提取可靠的沙漠演化信息是重建沙漠演化历史的一大挑战。Deng等人（2004，2006）利用柠檬酸-碳酸氢盐-连二亚硫酸盐（CBD）方法处理样品后的岩石磁学参数以及饱和等温剩磁（SIRM）在交变场退磁（AFD）后的退磁参数，成功从古土壤中分离出了原始矿物学信息，并利用这些信息重建了沙漠地区的连续干旱化历史（Deng等人，2006；Deng等人，2004）。然而，现代研究表明，这些原始矿物的磁学特征（如矿物浓度和磁畴状态）与来自沙漠周边未风化碎屑物质的输入更为密切相关（Jia等人，2019；Wang等人，2019；Xia等人，2020）。因此，中国黄土高原（CLP）第四纪黄土序列中原始磁性矿物的性质应同时受到附近山区物质侵蚀和沙漠地区干旱化过程的影响。
中国东北部部分地区黄土沉积的开始与欧亚黄土带的大规模扩张大致同时发生，反映了中纬度地区干旱化趋势的加剧（Zeng等人，2016）。由于东北部距离中国黄土高原较远，其黄土沉积物可以清晰记录上游沙漠的演化历史，因此它们是补充中国黄土高原黄土记录、重建亚洲内陆干旱化历史的重要依据（Sun等人，2018；Zeng等人，2017；Zeng等人，2020）。然而，与中国黄土高原和中亚地区的黄土沉积物相比，东北部黄土沉积物的气候意义尚未得到充分理解。这一区域局限性阻碍了亚洲古气候演化的空间比较研究，进一步限制了对东亚季风区空间差异机制以及全球尺度干旱化过程与季风演化之间耦合关系的探讨。
本研究以中国东北部赤峰市的牛营子（NYZ）剖面为研究对象。我们通过磁性地层学分析建立了精确的年代地层框架，然后利用指示原始磁性矿物的岩石磁学参数重建了自早更新世晚期以来的区域干旱化历史。将这一干旱化过程与亚洲内陆、非洲和澳大利亚的类似代用记录进行比较，以确定跨区域干旱事件之间的相位关系及其主要驱动机制。本研究填补了东北亚高分辨率古气候记录的空白，并为全球第四纪干旱化数据库做出了贡献。
地质背景
中国东北部的黄土沉积主要分布在三个区域：西辽河流域、松嫩平原东部和辽东半岛。松嫩平原的黄土沉积不连续，主要由次生黄土样土壤组成（Sun和Zhang，2007；Yin和Qin，2010），而辽东半岛的黄土沉积环境较为复杂，因为该地区的部分黄土物质来源于渤海地区的沉积物
采样
NYZ剖面（北纬42° 08′ 06″，东经118° 47′ 55″，海拔700米）位于内蒙古自治区赤峰市，距离赤峰市约15公里（图1）。NYZ剖面包括46.2米的自然露头和10.44米的钻芯，包含16组黄土（L）和古土壤（S）组合。详细剖面描述如下：
0–1.4米（S0）：深灰色，松散，含有土壤团聚体结构、植物根系和虫洞；1.4–9.4米（L1）：黄褐色，
岩石磁学特征
样品的热磁曲线（M–T）显示在300°C至450°C之间M值显著下降，这可能是由于铁磁磁赤铁矿转变为热稳定的反铁磁赤铁矿所致（Deng等人，2000；Florindo等人，1999）。所有样品在加热至580°C时M值迅速下降，表明磁铁矿是黄土沉积物中的主要磁性矿物（Deng等人，2000）。L5样品的热磁曲线显示
自132万年前以来东北部黄土沉积物记录的干旱化程度逐渐加剧
先前的研究表明，黄土/古土壤序列中的赤铁矿含量是可靠的干旱化指标，含量越低表示干旱化程度越严重（Deng等人，2006）。原始磁铁矿主要通过风尘从源区输送到黄土层中，其输送量受风速控制（Wang等人，2021）。相比之下，赤铁矿主要是在高温条件下作为磁铁矿或磁赤铁矿的氧化产物形成的
结论
我们利用中国东北部牛营子（NYZ）剖面的黄土记录，重建了自早更新世晚期以来的区域干旱化历史。磁性地层学测年结果表明该剖面的基底年龄为132万年前。环境磁学分析显示，磁性矿物组合以碎屑磁铁矿为主，同时也存在磁赤铁矿和赤铁矿。干旱化指标SIRM100mT/SIRM60mT比值表明，自那时以来东北部的干旱化程度持续加剧
CRediT作者贡献声明
刘岩：撰写初稿、调查、数据分析、概念构建。贾佳：撰写、审稿与编辑、监督、软件使用、资金申请。赵来：数据验证、方法论研究、数据管理、概念构建。姚振远：数据可视化、验证、调查。杨俊怀：数据可视化、数据分析、概念构建。范一娇：方法论研究、数据分析。李在军：数据验证、方法论研究、调查。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
我们感谢编辑和审稿人对本手稿的辛勤工作和投入的时间。同时，我们也非常感谢国家自然科学基金（编号42171164）提供的财政支持。
