晚新生代東亞季風(fēng)氣候演化是古氣候研究的熱點(diǎn)，東亞大陸邊緣及毗鄰區(qū)的沉積盆地是開展季風(fēng)演化特征及機(jī)制研究的理想場所。中國黃土沉積和南海海洋記錄在研究上新世-更新世氣候變化方面取得了系列重要成果，但由于不同代用指標(biāo)對(duì)溫度和降水變化的敏感性差異，目前對(duì)于東亞季風(fēng)長期演化趨勢(shì)的認(rèn)識(shí)仍存在爭議。黃土磁化率、有機(jī)碳同位素及碳酸鹽含量等證據(jù)揭示東亞夏季風(fēng)自晚上新世以來呈現(xiàn)階段性增強(qiáng)（～2.7?Ma、～1.2?Ma、～0.6?Ma），而沙漠?dāng)U張、化學(xué)風(fēng)化和孢粉記錄則表明更新世以來逐漸減弱的長期趨勢(shì)。因此，選擇指示意義明確的代用指標(biāo)并加強(qiáng)不同沉積體系的記錄對(duì)比是推進(jìn)相關(guān)研究的迫切需要。

基于此，中國科學(xué)院地球環(huán)境研究所黃土與氣候變化團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)研究所等單位以豫東盆地鄭州市內(nèi)兩套約3.5 Ma跨度的河流沉積物為研究對(duì)象（圖1），通過高分辨率元素地球化學(xué)分析（XRF）重建了豫東盆地晚上新世以來氣候變化歷史。

圖1 鉆孔地層、年代及沉積相組成

結(jié)果表明，大型河流下游沉積盆地的河流沉積序列具有重建高分辨氣候變化歷史的潛力。對(duì)XRF元素掃描獲取的10種元素的主成分分析表明，第一主成分（PC1）包含Si、K、Ti、Fe、Mn、Rb等碎屑元素，與水動(dòng)力變化關(guān)系密切，進(jìn)而可以指示季風(fēng)降雨的周期性變化；第二主成分（PC2）包含Ca、Sr、Ba反映溫度-降雨誘導(dǎo)的干濕條件變化，同時(shí)這些推斷得到了元素比值（Ti/K、Ca/K）的有力支持。本研究最終揭示出豫東盆地晚上新世以來三階段氣候變化模式，自相對(duì)濕潤的晚上新世（3.5 Ma -2.8 Ma）過渡至較為干旱的早更新世（2.8 Ma – 0.9 Ma），并在0.9 Ma以來干旱條件得到逐漸改善（圖2）,進(jìn)而指出這一氣候變化過程受到東亞夏季風(fēng)階段性演化的控制。

圖2 鉆孔地球化學(xué)指標(biāo)與區(qū)域黃土及海相沉積記錄的對(duì)比

這項(xiàng)研究首次在豫東盆地建立了具有可靠年代框架的高分辨率元素地球化學(xué)記錄，為理解晚新生代東亞季風(fēng)演化提供了新的線索。該成果近期發(fā)表在國際地學(xué)期刊Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology上，研究工作得到了中國科學(xué)院先導(dǎo)項(xiàng)目（No. XDB40000000）、國家自然科學(xué)基金（No.41602273）、中國地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目（No.?DD20211309）的共同資助。

Zhang, J., Lv, D., Yu, C., Yu, M., Zhuo, Z., Liu, X., Liu, Y., Zhang, H., Liu, B., Qiang, X., Kang, S., Sun, Y., 2025. High-resolution elemental compositions of fluvial deposits in the Eastern Henan Basin and its implications for climatic variability over the last 3.5 Ma. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 675, 113043.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0031018225003281