研究背景

风成沉积物 (包括沙漠、黄土和红黏土) 覆盖了地球表面约三分之一的面积。全球范围内风成沉积物的分布受到风向模式、地形和沉积物来源可用性等因素的影响。因此，揭示这些风成沉积物的起源具有重要的地质学意义，因为它们为研究过去的气候变化和构造活动提供了宝贵的线索。中国西北地区拥有全球分布面积最广泛且沉积厚度最厚的新生代红黏土地层。该地区是研究构造隆升、气候变化和风成沉积物沉积相互关系的天然实验室。许多学者提出了多种理论来解释鄂尔多斯高原红黏土的形成，但是目前尚未达成共识。解决这些争议的关键在于确定鄂尔多斯高原晚中新世至上新世红黏土的来源。来自中国三峡大学土木与建筑学院的林旭副教授及其团队在 Minerals 期刊发表综述文章，提出了一个新的红黏土形成机制，强调了水力和风力作用在鄂尔多斯高原晚新近纪红黏土沉积过程中的共同作用 (图1)，为理解中国西北地区晚新生代沉积环境和气候变化提供了全新的视角。

图1. 鄂尔多斯高原晚新近纪红黏土发育模型

研究过程与结果

作者收集了鄂尔多斯高原晚中新世至早更新世红黏土中12918个锆石U-Pb年龄数据，并与潜在源区的锆石U-Pb年龄数据 (共24280个数据点) 进行对比；使用ISOPLOT和Density Plotter软件生成概率密度图 (图2，3)，并采用多维尺度分析 (Multidimensional Scaling, MDS) 评估数据点的相似性或差异性 (图4)。研究结果表明鄂尔多斯高原东部晚中新世至早更新世红黏土的锆石U-Pb年龄模式与黄河 (祁连山)、渭河以及北中国克拉通西部基岩风化物质的年龄模式相似。晚中新世和上新世期间，东亚冬季风增强，秦岭和太行山的地形屏障作用限制了风成沉积物的远距离传输，以及鄂尔多斯高原的平坦地形共同促进了上述红黏土在鄂尔多斯高原的沉积 (图5)。

图2. 鄂尔多斯高原朝那、灵台、西峰、董湾剖面的锆石U-Pb年龄组成与潜在物源区的对比

图3. 蓝田、武山剖面的锆石U-Pb年龄组成与潜在物源区的对比

图4. 利用多维尺度 (MDS) 图分析了鄂尔多斯高原晚中新世-上新世红黏土与潜在物源的关系，实线表示最近的距离，虚线表示第二最近的距离

研究总结

本文将鄂尔多斯高原晚中新世和上新世红黏土中碎屑锆石的U-Pb年龄与潜在源区进行了对比，并结合了区域的构造和气候背景，确定了这些红黏土的来源区域，讨论了其形成机制，并得出了以下结论：

(1) 鄂尔多斯高原的晚中新世和上新世红黏土主要来源于黄河的上游 (祁连山)、中游 (晋陕峡谷) 和渭河。华北克拉通西部基岩的风化物质对红粘土的形成起到了次要作用。鄂尔多斯高原晚中新世和上新世红黏土的沉积遵循了近源堆积模式。

(2) 鄂尔多斯高原晚中新世和上新世红黏土的广泛沉积归因于丰富的河流碎屑物质、增强的东亚冬季风、鄂尔多斯高原的平坦地形以及秦岭和太行山的地形屏障作用。塔里木盆地和柴达木盆地并非鄂尔多斯高原红黏土沉积的主要来源。

原文出自 Minerals 期刊：https://www.mdpi.com/2800420

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/minerals

Minerals 期刊介绍

主编：Leonid Dubrovinsky, University Bayreuth, Germany

期刊研究范围涵盖矿物学、矿物地球化学和年代学、经济矿物资源、矿物勘探、创新的采矿技术以及矿物加工等广泛领域。期刊现已被SCIE、Scopus等数据库收录

2023 Impact Factor：2.2

2023 CiteScore：4.1

Time to First Decision：18 Days  

Acceptance to Publication：2.5 Days