前 言

前 言

中亚地区是世界主要黄土分布区之一，地处研究程度很高的中国黄土高原和欧洲两大黄土分布区之间，受西风环流、北冰洋气流和阿拉伯海气流甚至东亚季风环流的影响，是联系北大西洋—中亚粉尘源区—东亚季风区—太平洋的重要纽带，成为全球气候环境变化的敏感区。中亚黄土对研究亚洲内陆干旱化、北半球粉尘来源、古大气环流和全球气候变化具有重要的意义。相对黄土高原和欧洲黄土古气候的研究，中亚黄土的研究仍十分薄弱。中亚的黄土主要分布于山地的迎风坡、河流阶地和山前洪冲积平原，集中于塔吉克斯坦的东南部瓦赫什谷地和帕米高原的西麓，乌兹别克斯坦东部塔什干—费尔干纳盆地、哈萨克斯坦东南部阿拉木图—外伊犁阿拉套山和东北部平原和阿尔泰山麓地带以及中国新疆天山山麓、昆仑山和塔城盆地（图1）。

图1 中亚地理与黄土分布示意图 （据Machalett et al（2006） 修改）Fig.1 Geographic location and loess distribution in Central Asia (Modif ed from Machalett et al (2006))

在上世纪中下叶，前苏联国家、德国、英国等第四纪地质学家等对中亚南部的苏联境内的黄土进行了调查。90年代，Dodonov、Shackleton、Forster、Frechen、周力平等学者对于塔吉克斯坦、乌兹别克斯坦、哈萨克斯坦黄土等做过大量的沉积地层学、年代学和古气候的研究。21世纪以来丁仲礼、Dodonov等进一步的研究发现中亚塔吉克斯坦黄土记录的古环境信息能与黄土高原相媲美。Smalley、Machalett和冯兆东等分别对乌兹别克塔什干地区和哈萨克斯坦的黄土形成分布、年代学及其与大气环流之间的联系进行研究。最近Youn等对吉尔吉斯天山黄土进行了初步的OSL测年。我国新疆黄土的研究可追溯到上世纪50年代，前苏联奥勃鲁切夫和中国周廷儒、刘东生等学者对新疆黄土基本特征进行了初步的调查；80年代，冯先岳、文启忠、滕志宏等学者先后对北疆黄土分布特征、形成时代、物质组成等进行了较系统的研究。90年代以来许多学者对新疆黄土进行了大量的研究工作，范围由北疆扩大到南疆的昆仑山地区，就其物理和化学组成、形成时代、古气候重建等多方面进行了研究。21世纪以来，兰州大学、中科院地环所、中科院青藏高原所、中科院寒旱所、华南师范大学、北京大学、福建师范大学、华东师范大学、南京师范大学等单位研究人员对新疆开展系统的黄土调查与剖面采样工作，对其分布特征、物质来源、年代、磁学性质、粒度特征和地球化学行为等进行了系统的研究，初步揭示了新疆黄土蕴含的古气候与环境意义，并与黄土高原的黄土以及全球记录进行了对比，取得了重要进展。特别是2007年中科院青藏高原所方小敏研究团队在西昆仑山北坡获取了671 m的黄土岩芯, 其年代达上新世，是中亚地区已知的时代最老、厚度最大的风成黄土，为揭示塔克拉玛干沙漠和中亚干旱区的形成、青藏高原隆升的环境效应和构造尺度的气候变化提供了难得的宝贵材料。而2013年中科院地环所在典型西风区伊犁盆地获得的202 m厚的黄土为研究轨道和千年尺度西风气候演化与高低纬气候相互作用提供了理想的载体。近年在中科院走出去战略中，新成立的中国科学院中亚生态与环境中心为我们将进一步开展中亚五国的黄土调查与研究创造了条件，中亚黄土的研究将开创一个新的时代。

2013年6月在新疆伊犁开展黄土钻探时，与几位同行讨论新疆黄土与中亚古气候环境变化，大家觉得很有必要出一专辑报道。一方面，讨论中亚黄土研究现状及其存在的问题，另一方面让更多的人了解中亚黄土尤其是新疆黄土，引起黄土、第四纪与古气候学界的重视。7月初向国内10多个单位做过或正在做中亚黄土研究的专家邀稿，大家积极投稿，经专家评审和作者认真修改，最后收集了14篇论文。本专辑论文涉及的研究区主要有伊犁盆地、准噶尔盆地、塔城盆地、西昆仑山和塔吉克斯坦等，覆盖了中亚黄土分布的核心区域，研究内容涉及黄土分布、地球化学、环境磁学、粒度、色度、矿物等方面，并探讨了这些指标的古气候与环境意义，进行了古环境重建。

在黄土高原黄土古气候研究中，磁化率作为重要的古气候替代性指标，其成壤增强机制已得到大多数学者的认同，磁化率被广泛应用到古气候（如古降雨量）定量重建、东亚古季风演化和海陆气候对比中，常常被视为夏季风强度的替代性指标。而中亚地区有些黄土剖面古土壤层的磁化率值比黄土层的低，可能受沉积时的地形条件（如海拔高度）、气候条件（如气温和降水）、风力强度、源区等多种因素的影响，其磁化率增强机制比较复杂。尽管有学者引用风速论和/或成壤模式来解释中亚黄土的磁化率增强机制模式，但仍需要更多的证据从机理和事实上论证其磁化率的增强机制及可能的古气候环境意义，这对进一步重建中亚地区古气候环境变化具有重要的意义。本专辑有5篇论文从不同的角度讨论中亚黄土磁化率的增强机制及古环境意义。由于各自占有的材料不同，站的角度不同，观点难免有些差异，但给读者提供了很好思路，有助于进一步认识磁化率的古环境意义。张文翔等系统开展了黄土中碳酸盐和磁化率关系的研究，初步探讨了伊犁黄土碳酸盐含量对磁化率贡献的影响机制；结果表明沉积物中碳酸盐含量对磁化率的影响不仅是简单的稀释作用，还与干旱气候环境下碳酸盐化、次生碳酸盐化作用相关。贾佳等通过对伊犁盆地西部不同海拔高度黄土表层沉积物的环境磁学分析，发现黄土沉积物中次生细粒强磁性矿物含量与降水量之间存在很好的正相关关系，而与温度之间存在反相关关系，进而指出次生细粒强磁性矿物的磁化率可以作为古降水量的代用指标。曾蒙秀等则通过对伊犁盆地马兰黄土的粒度、磁化率、元素的分析，认为磁化率与＞63 μm的粗粒级含量呈正相关关系，而频率磁化率与＜ 2 μm含量、Fe2O3含量呈正相关，并初步探讨了伊犁盆地黄土磁学性质的地域分异和受控因素。吕镔等则通过天山北麓（准噶尔盆地南缘）宁家河阶地上的黄土的磁化率和粒度的关系研究，发现磁化率与粒度呈现较好的正相关关系，与黄土高原的情况相反，说明干旱地区的黄土磁学性质主要受原生磁性矿物控制，搬运风力和源区变化是磁化率变化的主导因素。温仰磊等对准噶尔盆地南缘典型风成黄土剖面的岩石磁学与粒度研究结果也得出类似的结果，指出风动力强度对含磁性矿物较粗颗粒具有分选作用，是导致磁化率变化的重要因素。古尔班通古特沙漠在末次间冰期以来的收缩与扩张导致的物源变化可能是影响磁化率变化的又一重要因素。因此，在中亚地区黄土磁化率古环境解译时，无论是成壤模式还是风速说，都需要综合考虑气候（降水、风力等）、海拔高度、物源变化等等多种因子的影响。

粒度在黄土高原黄土古气候研究中被视为冬季风强度的指标，而在新疆黄土粒度也可视为风力强度的指标，尤其是砂粒含量可以反映干旱度和近地面环流或风力强度变化，在主要受西风控制的伊犁地区细粒组分的变化可能与西风环流强度的变化有关。本专辑3篇粒度文章，分别篇报道了塔城盆地、西昆仑山北坡（塔里木盆地南缘）黄土沉积的粒度特征及其来源与环境意义。李云等和昝金波等分别通过塔城黄土和西昆仑山钻孔黄土粒度的系统分析，并与天山黄土、典型的黄土高原黄土对比，确认了新疆黄土的风成成因，但粒度整体较粗，属近源风成黄土，并推断其粉尘来源。李云等认为中亚的萨雷耶西克阿特劳沙漠为塔城黄土提供主要的物源，盛行西风为粉尘的搬运提供足够的搬运动力，向西开口的山间盆地为粉尘的沉积提供稳定的沉积中心，这三个条件的共同作用导致了塔城盆地的厚层黄土的沉积。昝金波等认为西昆仑山黄土主要来源于塔克拉玛干旱沙漠，黄土粒度1 Ma以来呈现出持续变粗的趋势，可能主要反映了中更新世以来亚洲内陆逐步增强的干旱化过程。而柳加波等利用粒度敏感组分对于田普鲁黄土粒度进行分类，认为粉砂组分与常年盛行的环流风场有关，而细砂组分由塔里木盆地南缘频发的沙尘暴搬运，沙尘暴对黄土的搬运作用可能更为显著。鄂崇毅等以研究历史最长、争论较大的伊犁盆地东部的则克台黄土剖面作为研究对象，基于光释光年代框架，利用黄土沉积速率、粒度以及总有机碳含量重建了伊犁地区的环境演变历史，将伊犁地区末次冰期以来的气候演化阶段划分了三个阶段，并能较好地与深海氧同位素和格陵兰冰芯进行对比。

地球化学分析是黄土重建古气候历史、分析风化历史与追溯物源的重要手段。李传想等通过对伊犁昭苏黄土剖面微量元素的分析，揭示了西风区末次冰期以来黄土微量元素地球化学行为特征，认为末次冰期以来伊犁黄土形成环境较黄土高原干旱，环境变化幅度总体较黄土高原小。贾丽敏等首次对伊犁昭苏黄土剖面不同粒级全岩、酸溶组分和残渣组分中的稀土元素进行了分析，发现剖面中无论是分粒级全岩组分还是酸溶组分或残渣组分的稀土球粒陨石标准化配分模式呈轻稀土富集，存在明显的Eu负异常，Ce无明显异常，进一步提出酸溶组分稀土占全岩比例的变化可以反映以西风远源和近地面风近源组分的变化。李金婵等通过对伊犁河谷塔克尔莫乎尔沙漠TKP剖面分粒级化学元素分析，发现Na和Sr元素趋向于在粗粒级中富集，Fe、Mg、Al、Rb元素趋向于细粒级中富集，K元素随粒径变化呈现先降低再升高的态势，16～32 μm粒级出现谷值。CIA、常量元素比值和Rb/Sr随粒度的变化均呈现出了明显的逐渐增大或逐渐减小的规律, 提出在西风沉积区元素含量及常用化学风化指标都明显受到沉积物粒度的影响，使用时需谨慎。宋友桂等初步报道了塔吉克斯坦黄土的矿物学与稀土元素的结果，研究表明塔吉克斯坦黄土以石英为主，其次为长石、方解石，还有少量绿泥石、云母类、白云石等，偶见多种重矿物，主要成分与黄土高原、新疆伊犁黄土矿物组成类似。塔吉克斯坦黄土不同时代的矿物成分和REE特征参数、配分模式与黄土高原、新疆黄土接近，指示其为风成成因，含量的细微差异主要反映了区域地质背景和源区的不同。李越等初步探讨了伊犁盆地昭苏黄土剖面的色度指标的古气候意义。通过色度指标与有机质、碳酸盐的关系分析后发现，亮度在一定程度与有机质含量相关，而红度受赤铁矿含量的影响最大，可以反映气候变干的程度。由于伊犁黄土土壤颜色的影响因素较多且影响程度不同，色度指标对气候指示意义较为复杂，对于色度的气候意义还需要进一步研究。

这次专辑的出版，是近几年中亚黄土尤其是新疆黄土研究获得的初步结果。这些认识还相对粗浅，尤其是关于气候指标的意义，但发现和提出很好的科学问题，有待后续工作中加以进一步的充实和验证。这些结论或解释为中亚地区古气候重建、干旱化历史以及探讨高低纬相互作用的深入理解提供一个崭新的视角，为我国新疆黄土与环境研究注入新的活力和思路，也为丰富中国黄土古气候学说提供了有益补充。感到遗憾的是专辑没有征集到一些关于年代学的文章，而年代学直接关系到古环境重建的质量。已有研究发现同一剖面由于测年技术和测年物质不一样存在着较大的差异，不同粒级石英的光释光年代有差异，有机质、碳屑、蜗牛的AMS14C年代也存在着矛盾。因此，这需要从机理上研究中亚黄土年代的可靠性与精确度。同时，在代用指标方面主要集中于磁化率、粒度、元素地球化学上，多种指标具有多解释性，缺乏更多指标的现代过程研究； 近些年在黄土高原黄土研究中兴起的同位素地化，有机地化等指标以及物源示踪的新方法还很少运用到中亚黄土的研究。中亚的地理位置、大气环流、地形地貌等条件决定了中亚气候的特殊性，关于中亚古气候变化机制的研究还很长的路要走。希望本专辑的出版，能抛砖引玉，让更多学者参与到中亚黄土研究中来。最后，非常感谢各位作者的赐稿和各位审稿专家提出的宝贵意见。

本专辑特邀编辑：宋友桂

2014年3月18日