晚新近纪热带辐合带对亚洲粉尘输入低纬度西太平洋的调控机制研究

本研究通过分析IODP U1490站点的碎屑沉积物粒度组成及<4 μm组分的Sr-Nd同位素，结合Weibull函数定量分离细粒端元（EM2），揭示晚新近纪亚洲粉尘主要源自中国北部及中西部沙漠，由东亚冬季风与西风带输送。研究发现7.2–4.8 Ma和3.9–2.6 Ma期间EM2含量与粒度显著增加，与亚洲干旱化及热带辐合带（ITCZ）南移同步，首次提出ITCZ通过调控降雨带位置影响亚洲粉尘在低纬度西太平洋的扩散与沉积，为理解晚新近纪全球古气候耦合机制提供新证据。

　　

晚新近纪（约23–2.6 Ma）是地球环境剧变的关键时期，全球温度下降、两极冰盖扩张，亚洲大陆经历青藏高原隆升（约8 Ma）、中国西部干旱化（7 Ma）等重大事件。与此同时，低纬度西太平洋出现热带辐合带（Intertropical Convergence Zone, ITCZ）南移（8–7 Ma）和西太平洋暖池（Western Pacific Warm Pool, WPWP）形成（约4 Ma）等变化。这些现象如何相互关联？亚洲内陆的粉尘如何跨越数千公里抵达热带海洋？其传输过程是否受低纬度气候系统调控？这些问题长期困扰学界。

为解决上述问题，中国科学院的研究团队对国际大洋发现计划（IODP）U1490站点的沉积岩芯展开系统分析。该站位位于WPWP核心区（5°48.95′N, 142°39.27′E），水深2341米，沉积物记录跨越早中新世至今。研究团队创新性地采用Weibull函数拟合粒度数据，定量分离出四个端元组分，其中细粒端元EM2（模态粒径4–8 μm）被确认为亚洲粉尘信号，并通过<4 μm组分的Sr-Nd同位素（⁸⁷
Sr/⁸⁶
Sr和ε_Nd
）溯源至中国北部沙漠（NCDs）和中西部沙漠（WCCDs）。

关键技术方法

1. 粒度分析：采用激光粒度仪测定碎屑沉积物（去碳酸盐和有机质后）的0.04–63 μm组分分布
2. Weibull函数拟合：定量分离EM1（超细粒）、EM2（细粒）、EM3（中粒）和EM4（粗粒）四个端元
3. 同位素地球化学：MC-ICP-MS测定<4 μm组分的Sr-Nd同位素比值
4. 年代框架：基于生物地层学和古地磁数据建立年龄模型

研究结果

1. 粉尘来源与传输机制
   EM2的ε_Nd
   值（-8.5至-10.5）和⁸⁷
   Sr/⁸⁶
   Sr比值（0.715–0.725）与中国沙漠表土高度吻合，证实其亚洲内陆起源。7.2–4.8 Ma和3.9–2.6 Ma两个时段EM2模态粒径显著粗化（达8 μm），反映东亚冬季风（EAWM）和西风环流增强。

2. ITCZ的调控作用
   EM2含量峰值与亚洲干旱化事件（如7 Ma塔克拉玛干沙漠形成）及ITCZ南移记录同步。ITCZ作为低纬度主要降雨带，其南移（从23°N至现代6°N）可能通过两种机制影响粉尘沉积：①削弱北太平洋副高对粉尘的拦截；②扩大西风带粉尘输送通道至更低纬度。

3. 古气候耦合关系
   WPWP形成（约4 Ma）导致赤道东西太平洋温差增大，强化Walker环流，进而通过海气耦合作用促进ITCZ南移。这种低纬度过程与亚洲内陆干旱化协同作用，最终导致更多亚洲粉尘输入研究海域。

结论与意义
该研究首次揭示晚新近纪亚洲粉尘输入低纬度西太平洋受双系统调控：源区气候（干旱化与环流增强）决定粉尘排放量，而ITCZ位置控制其扩散范围。这一发现将传统“源区-传输”二元模型拓展为“源区-传输-低纬度调控”三元模型，为理解全球变冷背景下亚洲季风系统与热带气候的协同演化提供新视角。论文发表于《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》，对预测未来气候变化下粉尘-气候反馈机制具有启示意义。