360萬年來亞洲粉塵鐵元素有何變化與影響？中外合作研究揭秘

　　青藏高原西昆侖(lun) 山黃土台地壯觀場景。　中科院青藏高原所 供圖

　　中新網北京6月8日電 (記者 孫自法)360萬(wan) 年來，亞(ya) 洲內(nei) 陸粉塵中鐵的形態和含量如何變化？給區域和全球環境帶來什麽(me) 影響？

　　塔裏木沙塵傳(chuan) 輸至北太平洋的路徑(陰影區)及西昆侖(lun) 山黃土岩芯位置(五角星)。　中科院青藏高原所 供圖

　　青藏高原北部冰川侵蝕增強驅動亞(ya) 洲沙塵鐵(Fe)化學組成和太平洋生態係統轉型。　中科院青藏高原所 供圖

　　中國科學院青藏高原研究所(中科院青藏高原所)團隊領導中外同行最新完成的一項多年合作研究發現，亞(ya) 洲粉塵的二價(jia) 鐵含量對太平洋地區的浮遊植物生長更為(wei) 關(guan) 鍵，也即亞(ya) 洲粉塵“鐵肥料效應”強化北太平洋生物固碳。同時，青藏高原冰川侵蝕過程可能是亞(ya) 洲粉塵鐵化學形態變化的關(guan) 鍵因素。

　　中科院青藏高原所8日向媒體(ti) 發布消息說，曆經十餘(yu) 年持續努力，該所新生代環境團隊昝金波和方小敏研究員聯合英國蘭(lan) 卡斯特大學Barbara A. Maher教授、東(dong) 京大學Toshitsugu Yamazaki教授、臨(lin) 沂大學韓文霞教授等，重建出360萬(wan) 年以來亞(ya) 洲內(nei) 陸粉塵中鐵的化學形態和含量變化曆史，相關(guan) 研究成果論文近日在國際學術期刊《美國科學院院刊》(PNAS)發表，為(wei) 深入理解“亞(ya) 洲粉塵鐵輸入增加、海洋生物固碳作用增強、大氣二氧化碳降低、全球氣候變冷”這一碳循環正反饋機製提供了直接證據。

　　論文第一作者和共同通訊作者昝金波研究員介紹說，地球生態係統中海洋的營養(yang) 物質通過河流和粉塵補充，大陸粉塵攜帶的鐵元素在風力搬運作用下進入海洋，引起浮遊生物增加，並消耗大量的二氧化碳，緩解溫室效應的危害，這一過程被稱之為(wei) 粉塵的“鐵肥料效應”。已有觀測表明，亞(ya) 洲內(nei) 陸大氣粉塵中鐵元素等營養(yang) 物質通過高空西風環流傳(chuan) 輸到西北太平洋地區，促進了浮遊植物的繁盛。

　　不過，地質曆史時期，亞(ya) 洲內(nei) 陸粉塵是否同樣可以通過“鐵肥料”效應強化北太平洋生物固碳作用？並對全球氣候環境產(chan) 生重大影響？這些問題長期以來頗受學界關(guan) 注。

　　為(wei) 此，中科院青藏高原所新生代環境團隊自2006年開始尋找、研究亞(ya) 洲內(nei) 陸粉塵長時間尺度記錄，他們(men) 在塔裏木盆地南緣、西昆侖(lun) 山北坡，發現迄今亞(ya) 洲內(nei) 陸厚度最大、沉積速率最高的黃土古粉塵堆積，其沉積厚度達671米，起始年齡約為(wei) 360萬(wan) 年前。合作研究團隊通過衛星觀測以及地球化學追蹤物質來源均證實，塔裏木粉塵是北太平洋海洋沉積物鐵等營養(yang) 元素的主要來源。

　　在此基礎上，該研究團隊重建了亞(ya) 洲內(nei) 陸粉塵360萬(wan) 年以來，鐵化學形態組成和含量變化曆史，並通過分析黃土古粉塵序列樣品以及小於(yu) 5微米黃土顆粒組分的鐵氧化物種類和含量發現，從(cong) 距今約80萬(wan) 年前的中更新世開始，隨著全球變冷以及北半球中高緯地區山地冰川的急劇增加，青藏高原的冰川侵蝕作用顯著增強，導致塔裏木粉塵鐵氧化物突然從(cong) 赤鐵礦轉變為(wei) 磁鐵礦，同時，鐵元素總含量和高生物活性的二價(jia) 鐵含量急劇增加。

　　研究團隊進一步計算表明，中更新世氣候轉型期之後，亞(ya) 洲內(nei) 陸幹旱區輸送至北太平洋的鐵元素總含量以及二價(jia) 鐵通量，分別增加約70%和約120%，極大促進北太平洋生物物質的繁盛，並可能改變了浮遊植物種群結構，大量消耗大氣中二氧化碳，造成該曆史地質時期全球氣候進一步變冷。(完)