地球環境所揭示約270萬年前北半球冰蓋擴張驅動黃土高原紅粘土向黃土-古土壤沉積體系轉變

約270萬年前，上新世向更新世過渡時期北半球高緯度冰蓋的快速擴張，標志著晚新生代大冰期的開始，并使地球氣候系統由“單極冰室”轉變為“雙極冰室”格局。這一關鍵氣候轉型不僅顯著增強了冰期-間冰期變化幅度，也深刻重塑了全球氣候系統與生態環境。黃土高原廣泛發育的黃土-古土壤與下伏紅粘土風成沉積序列，是記錄這一氣候轉型的重要陸地檔案。然而，紅粘土向黃土-古土壤沉積的轉變顯示在時間上與北半球冰蓋擴張幾乎同步，其內在驅動機制及其與亞洲季風演化之間的聯系仍長期存在爭議，成為理解晚新生代氣候變化的重要科學問題。

針對這一問題，中國科學院地球環境研究所敖紅研究員團隊聯合國內外學者，以黃土高原東北部保德剖面連續黃土-古土壤和紅粘土風成序列為研究對象，通過磁性地層學、巖石磁學和環境磁學分析建立了精確年代框架，確定紅粘土向黃土-古土壤沉積體系的轉變發生在約2.7 Ma。研究發現，該轉變表現為沉積物顏色由深紅轉為淺黃，磁化率顯著下降，指示亞洲夏季風明顯減弱；這一變化在黃土高原多個剖面中具有高度一致性，并與北半球冰蓋擴張、冰筏碎屑增加、大氣CO?下降及全球降溫等氣候事件同步。進一步分析表明，北半球冰蓋擴張通過改變緯向溫度與氣壓梯度，削弱夏季風、增強冬季風，并加劇亞洲內陸干旱化和粉塵供給，在強勁冬季風輸送下促成黃土在黃土高原的大規模堆積，從而開啟了典型第四紀黃土-古土壤沉積體系。

該研究成果發表在國際學術期刊Geophysical Research Letters上。李欣霞博士研究生為論文第一作者，敖紅研究員為論文通訊作者。研究受到了國家自然科學基金（92479211，42274091），陜西省杰出青年項目（2024JC‐JCQN‐33），以及中國科學院黃土科學全國重點實驗室重點項目（SKLLQGZD2501）資助。

Li, X. X., Ao, H., Huang, C. J., Zhao, X. Y., Kou, J. Y., Sun, Q., et al. Intensification of Northern Hemisphere glaciation triggered the red clay to loess-paleosol shift on the Chinese Loess Plateau 2.7 million years ago. Geophysical Research Letters, 2026, 53, e2025GL119622.

https://doi.org/10.1029/2025GL119622

圖1.?黃土高原保德剖面采樣點位置與野外照片

圖2. 保德剖面的巖性特征和磁性地層以及磁化率結果

圖3.?黃土高原東亞季風與區域及全球對比