中国东北沙地物源定量重建与粉尘源-汇模型：来自碎屑锆石U-Pb年代学的约束

针对东北沙地(NESL)物源识别与粉尘传输机制不清的科学问题，研究者通过建立<63 μm碎屑锆石U-Pb指纹数据库，采用逆向蒙特卡洛模型定量解析了四大沙地（OD/HQ/HL/SN）及下风向哈尔滨黄土的物源贡献，首次揭示该区域"河流-沙地-黄土"连续沉积的独特粉尘系统运行模式，为东亚季风边缘区地表过程研究提供新范式。

　　

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在中国东北广袤的平原上，分布着四大沙地——浑善达克(OD)、科尔沁(HQ)、呼伦贝尔(HL)和松嫩(SN)，它们如同镶嵌在季风边缘区的"干旱指纹"，记录着亚洲内陆荒漠化的历史进程。这些沙地不仅是全球粉尘循环的重要源头，更是理解东亚季风系统与陆地表面过程相互作用的关键窗口。然而长期以来，由于缺乏系统的物源示踪指标，科学界对这些沙地的物质来源及其向下风向输送机制的认识始终模糊不清，严重制约了对东亚粉尘系统完整图景的构建。

黑龙江省自然科学基金资助项目的研究团队在《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》发表的最新研究，通过创新性地建立中国东北沙地(NESL)细颗粒(<63 μm)碎屑锆石U-Pb年代学数据库，结合逆向蒙特卡洛模拟技术，首次实现了对该区域粉尘源-汇系统的定量重建。研究人员采集了19个沙地样品和1个哈尔滨黄土样品，通过LA-ICP-MS（激光剥蚀电感耦合等离子体质谱）技术获得2076组碎屑锆石U-Pb年龄数据，同时整合7512组潜在源区数据，运用Sundell和Saylor开发的逆向蒙特卡洛模型进行定量源解析。

物源贡献的精确量化
研究发现四大沙地具有显著差异的物源模式：浑善达克沙地(OD)主要受南部大兴安岭(50.36–65.36%)和华北克拉通北部(6.6–37.12%)控制，但西部受苏尼特盆地新近纪砂岩影响显著(43.05%)；科尔沁沙地(HQ)对南部大兴安岭的依赖较弱(47.6–61.3%)；呼伦贝尔沙地(HL)物质则来自北部大兴安岭(47.51–63.28%)、额尔古纳地块(9.94–33.15%)和蒙古中部地块(19.35–34.49%)的混合供给；松嫩沙地(SN)呈现西北-西南分异特征，西北部主要经由嫩江流域输送北部大兴安岭物质(～98%)，而西南部则接受松辽地块(51.93–75.23%)和北部大兴安岭(21.62–46.88%)的双重贡献。

粉尘系统的运行机制
研究首次提出东北地区存在"湖泊-河流-沙地-黄土"连续沉积的独特粉尘系统。哈尔滨黄土70.6%物质来源于西南部松嫩沙地，29.4%来自科尔沁和浑善达克沙地，呼伦贝尔沙地贡献可忽略。沙地粉尘排放能力排序为：浑善达克>科尔沁>松嫩>呼伦贝尔。

方法论创新
研究突破传统锆石峰谱目视对比的局限，通过逆向蒙特卡洛模型实现了多期构造运动叠加背景下物源贡献的精确量化。对<63 μm与>63 μm组分的对比分析证实，东北沙地不同粒级组分具有同源性，这与黄土高原<20 μm远源粉尘的特征形成鲜明对比。

这项研究不仅填补了欧亚大陆沙地-黄土带东部关键环节的研究空白，更创新性地提出了季风边缘区河-风两相耦合的粉尘输送模式。研究揭示的物源空间异质性为理解东北沙地形成演化提供了新的动力学解释，建立的定量源解析方法为全球干旱区地表过程研究提供了范式转移。特别是对哈尔滨黄土主要源自邻近沙地而非传统认为的远源物质的发现，从根本上改变了学界对东亚粉尘传输范围的认识，对预测未来气候变化背景下粉尘排放路径具有重要指导价值。