地球环境所揭示约270万年前北半球冰盖扩张驱动黄土高原红粘土向黄土-古土壤沉积体系转变

约270万年前，上新世向更新世过渡时期北半球高纬度冰盖的快速扩张，标志着晚新生代大冰期的开始，并使地球气候系统由“单极冰室”转变为“双极冰室”格局。这一关键气候转型不仅显著增强了冰期-间冰期变化幅度，也深刻重塑了全球气候系统与生态环境。黄土高原广泛发育的黄土-古土壤与下伏红粘土风成沉积序列，是记录这一气候转型的重要陆地档案。然而，红粘土向黄土-古土壤沉积的转变显示在时间上与北半球冰盖扩张几乎同步，其内在驱动机制及其与亚洲季风演化之间的联系仍长期存在争议，成为理解晚新生代气候变化的重要科学问题。

针对这一问题，中国科学院地球环境研究所敖红研究员团队联合国内外学者，以黄土高原东北部保德剖面连续黄土-古土壤和红粘土风成序列为研究对象，通过磁性地层学、岩石磁学和环境磁学分析建立了精确年代框架，确定红粘土向黄土-古土壤沉积体系的转变发生在约2.7 Ma。研究发现，该转变表现为沉积物颜色由深红转为浅黄，磁化率显著下降，指示亚洲夏季风明显减弱；这一变化在黄土高原多个剖面中具有高度一致性，并与北半球冰盖扩张、冰筏碎屑增加、大气CO₂下降及全球降温等气候事件同步。进一步分析表明，北半球冰盖扩张通过改变纬向温度与气压梯度，削弱夏季风、增强冬季风，并加剧亚洲内陆干旱化和粉尘供给，在强劲冬季风输送下促成黄土在黄土高原的大规模堆积，从而开启了典型第四纪黄土-古土壤沉积体系。

该研究成果发表在国际学术期刊Geophysical Research Letters上。李欣霞博士研究生为论文第一作者，敖红研究员为论文通讯作者。研究受到了国家自然科学基金（92479211，42274091），陕西省杰出青年项目（2024JC‐JCQN‐33），以及中国科学院黄土科学全国重点实验室重点项目（SKLLQGZD2501）资助。

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

图1. 黄土高原保德剖面采样点位置与野外照片

图2. 保德剖面的岩性特征和磁性地层以及磁化率结果

图3. 黄土高原东亚季风与区域及全球对比