《Global and Planetary Change》：Eccentricity forcing of late Paleogene dust accumulation in the western USA across the Eocene-Oligocene transition
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白垩-新生代过渡期（EOT）西美黄土沉积记录揭示粉尘动力学与轨道强迫关联，通过两黄土剖面沉积学分析、颗粒级配建模及光谱周期检测，结合火山灰年代学定年，发现黄土沉积东扩伴随粉尘颗粒变细和积累速率降低，识别出100万年尺度的岁差周期在粉尘通量与D50颗粒大小中均有显著响应，证实轨道尺度周期对粉尘生成与传输的调制作用。
郭向伟|范玛洁|马一全|史蒂文·福尔曼|丹尼斯·O·特里|冯冉
美国德克萨斯大学阿灵顿分校地球与环境科学系，德克萨斯州阿灵顿
摘要
分析始新世-渐新世过渡期（EOT）的古气候周期性对于理解轨道尺度的气候强迫及其相关的地表响应至关重要。在这里，我们利用沉积学观测、颗粒体积数据和石英粒度数据，以及对两个晚古新世黄土剖面的光谱分析，研究了美国西部在EOT期间的粉尘变化情况。在沉积框架内，对颗粒体积数据的端元建模表明，风成相中的中粗粉砂和细砂成分代表了局部沙尘暴的沉积物。通过多个定年的火山灰来确定粒度D50记录的天文调谐，为这两个剖面提供了高分辨率的时间框架。研究结果将黄土沉积的开始时间限制在西部约为36百万年，东部约为33百万年，标志着晚古新世美国西部粉尘积累向东部显著扩展。这种扩展伴随着粉尘粒度和质量积累率的共同减少。光谱分析在EOT期间的粒度D50和粉尘通量记录中识别出了统计上显著的偏心率（约10万年）周期。EOT之前的高采样分辨率进一步使我们能够在西部剖面中识别出倾角（约4万年）和岁差（约21万年）周期。这些结果表明，在EOT期间，D50和粉尘通量的变化受到偏心率的影响，其峰值与偏心率峰值相对应。总体而言，这些发现强调了偏心率在调节粉尘生成和传输中的作用，特别是在偏心率最大值期间，由于季节性增强而导致的粉尘增加。
引言
始新世-渐新世过渡期（EOT）标志着从温室气候向冰室气候的根本转变，这一转变主要由大气中二氧化碳浓度的下降（CenCO?PIP联盟，2023年）和南极冰盖的扩张（Van Breedam等人，2022年；Miller等人，2020年）驱动。海洋记录通过约40万年间海底有孔虫δ18O值的逐步正向变化来定义这一过渡，这种变化在各个海洋盆地中是同步的（例如，Cramer等人，2009年；Coxall等人，2005年）。相比之下，陆地上的EOT记录相对较少，例如来自东亚（例如，Dupont-Nivet等人，2007年；Ao等人，2020年；Xiao等人，2010年）、北美中部（例如，Zanazzi等人，2007年；Fan等人，2017年）和北欧（例如，Hren等人，2013年）的例子。这些记录记录了陆地上环境变化的不同程度；从相对的气候稳定到年平均温度下降超过4℃（例如，Hren等人，2013年；Zanazzi等人，2007年；Fan等人，2017年）和/或向干旱方向的转变（例如，Dupont-Nivet等人，2007年；Xiao等人，2010年）。然而，大多数陆地记录缺乏解决短期气候事件和轨道尺度变化所需的时间分辨率。因此，高分辨率的陆地记录对于确定轨道偏心率（约10万年）是否以及如何调节EOT期间的地表过程响应至关重要。
理解轨道尺度对风成过程的控制对于理解气候和环境因素如何影响源区的粉尘生成（例如，Guo等人，2002年；Nie等人，2015年；Forman等人，2023年）、盛行风系统的粉尘传输（例如，Sun等人，2006年；Roe，2009年）以及粉尘对全球气候系统的反馈（例如，Mahowald等人，2006年；újvári等人，2016年）至关重要，特别是在EOT期间。在美国西部，古新世黄土广泛覆盖了落基山脉中部和大平原地区，这归因于北美洲科迪勒拉山脉的构造抬升和EOT期间的全球降温（Fan等人，2020年）。这些沉积物为我们提供了研究轨道尺度气候变异性的机会，并测试黄土动态是否与偏心率在这一主要气候过渡期间共变。
轨道时间尺度上的气候变化在黄土粒度数据中得到了有效记录。黄土通常包含由高层（自由对流层）风输送的远距离细颗粒，以及由近地面风通过边界层内的跳跃和短距离悬浮作用移动的局部粗颗粒（例如，Tsoar和Pye，1987年；Sun等人，2002年）。这些成分可以通过颗粒大小分布的端元建模进行定量识别（例如，Weltje和Prins，2003年）。在这项研究中，我们首先将野外沉积学与来自美国西部两个晚古新世黄土剖面的颗粒体积和石英粒度数据结合起来，以识别EOT期间的风成过程。然后，我们使用非参数端元建模从颗粒体积数据中提取了局部粉尘成分，并随后量化了EOT期间局部粉尘的粒度D50和质量积累率的周期性变化。最后，我们通过对夹层火山灰的已发表绝对年龄进行天文调谐，为黄土开始的时间和空间模式提供了高分辨率的时间框架。我们的结果表明，在晚古新世期间，偏心率对陆地粉尘动态具有持续的控制作用，而EOT期间的短暂降温并未破坏这些周期性过程。
章节摘录
地层
美国西部的晚古新世风成沉积物分布在落基山脉中部、大平原和科罗拉多高原（图1；Evanoff等人，1992年；LaGarry，1998年；Cather等人，2008年；Fan等人，2020年）。本研究考察了怀俄明州Flagstaff Rim的晚始新世-早渐新世White River组以及内布拉斯加州Toadstool地质公园的早渐新世White River组（图1，图2）。总体而言，这些地层从河流相过渡而来，其特征是
岩相和沉积物粒度分析
我们的野外研究集中在Toadstool剖面中以一米为间隔的岩相分析和样品采集上。我们检查了沉积物纹理、结构、层厚变化、接触关系和成土特征（即碳酸盐层、成土结构和颜色斑驳）。野外沉积学观察有助于分类粒度类型并解释每种类型的沉积过程（图DR1）。共采集了157个颗粒体积样本和82个石英样本
沉积学和粒度分布
根据总体沉积学和粒度数据，Toadstool剖面可以分为下部单元（102米）和上部单元（51米）（图2，图3和DR1）。两个单元的边界大约位于LWA火山灰下方31米处，略高于Orella-Whitney成员之间的接触面。下部单元包括Chadron组和Brule组的Orella成员，由灰色-棕色的、以基质支撑的颗粒到卵石砾岩组成（Gmm），灰色-棕色，
粒度端元显示的沉积动态
在两个剖面中，端元建模分析结果显示，所有端元样本中的石英颗粒都比其颗粒体积样本中的石英颗粒更粗。这种差异主要反映了矿物学上的差异，特别是长石、云母和火山玻璃等不稳定相的存在，这些物质在传输和沉积过程中容易风化，产生更小的颗粒和次生粘土。颗粒体积样本和石英样本之间的标准差（GSDs）非常相似，表明
结论
我们的野外沉积学和颗粒体积数据的端元建模分析显示，美国西部的晚古新世White River组/群含有黄土，且黄土向东逐渐变细。分析表明，两个地点的GSDs可以通过多种河流和风成过程运输的四种端元来解释。细粉砂成分（EM0–1）代表了河流环境中的低能量静水沉积物，以及长距离传输后的沉积
CRediT作者贡献声明
郭向伟：撰写——原始草稿、可视化、方法论、调查、正式分析、数据管理、概念化。范玛洁：撰写——审稿与编辑、监督、项目管理、调查、资金获取、概念化。马一全：撰写——审稿与编辑、方法论、调查。史蒂文·福尔曼：撰写——审稿与编辑、资源提供。丹尼斯·O·特里：撰写——审稿与编辑、资源提供。冯冉：撰写——审稿与编辑、资金获取。
未引用的参考文献
Heindel等人，2020年
Huang等人，2025年
Laepple和Lohmann，2009年
Lawrence等人，2010年
Liebrand等人，2016年
Sumaiya等人，2021年
Terry Jr.，2015年
新生代二氧化碳代理集成项目（CenCO2PIP）联盟，2023年
利益冲突声明
作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：
| Majie Fan报告称获得了美国国家科学基金会（NSF）的财政支持。Ran Feng报告称获得了美国国家科学基金会（NSF）的财政支持。如果还有其他作者，他们声明没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。 |
致谢
我们感谢Shankhadeep Baul、Mary Ann Moody和Aaron Xander Parada在分析过程中提供的支持。同时感谢Liliana Marin、Alix Fournier和Ashley Gonzalez在操作Malvern Mastersizer方面的帮助。特别感谢Gábor újvári博士和János Kovács博士在石英分离方面的宝贵建议。这项研究得到了美国国家科学基金会（NSF）的慷慨支持，资助编号为EAR-2114166和EAR-2114204
