碘-129（129I）是一種長壽命放射性核素，因其半衰期長而在地質年代學中具有獨特優勢。然而，由于陸地環境中129I/127I初始比值的復雜性，該方法在陸相沉積系統中的應用長期受限。前期研究發現，海洋碘釋放和流域“老碘”風化在西風、季風的作用下共同影響水系沉積系統中的碘同位素組成。然而，風塵沉積的黃土與水系沉積物的形成環境差異巨大。黃土中碘同位素存在怎樣的分布特征，受控于哪些因素，其較高的沉積速率能否記錄之前可能的古地磁場變化信號？這些問題的解答將為構建適用于紅粘土定年的129I/127I初始值提供重要思路。

為此，多核素年代學與環境示蹤團隊對中國黃土高原西峰和靖遠兩個典型黃土剖面開展了高分辨率分析，首次全面記錄了129I和127I含量在過去30萬年的沉積變化（圖1）。研究發現，位于黃土高原西部靖遠剖面的127I含量呈現出與高原中部西峰剖面相似的模式。這驗證了他們之前發現的季風變化對東亞內陸風塵沉積中穩定碘含量的控制作用，而129I含量和129I/127I比值與127I含量的變化特征皆不相同，表明129I含量受到了除氣候變化以外其他因素的調控。

進一步，他們將重建的兩個黃土剖面的129I沉積通量與地磁場虛軸向偶極矩（VADM）、海洋沉積物就地自生10Be/9Be以及黃土10Be殘差（residue）進行比對分析，發現其波動與地磁場強度變化高度相關（圖2）。例如，在多個地磁漂移和倒轉事件期間（如Laschamp和Blake事件），129I通量表現出明顯峰值。這證明了地磁場通過影響宇宙射線通量從而調制129I的產率。然而，其中一些峰值的振幅與上述其他指標所反映的地磁場強度變化不一致，可能歸因于各地質歷史時期不同氣候背景下降雨和沙塵分別對大氣中懸浮129I不同程度的清除和載帶。

此外，研究還發現，與上述幾項指標相比，在長時間尺度上，西峰剖面129I通量記錄的部分地磁漂移事件存在缺失、時間跨度縮短以及振幅減小等問題。他們認為，這是由于深層黃土經歷了更長時間的有機質降解，有機質結合態碘這一主要組分隨之分解，從而導致較早形成的黃土中129I通量信息的缺失。

該成果近期發表在Quaternary Science Reviews（中國科學院一區Top期刊，IF: 3.2）上。范煜坤副研究員為第一作者和通訊作者。該研究由國家自然科學基金（42273027）、中國科學院青年創新促進會（2020408）和中國科學院戰略先導專項（XDB40000000）共同資助完成。

Yukun Fan*, Jibao Dong, Zhongyi Liu, Xue Zhao, Yanyun Wang, Xianghui Kong, Qi Liu, Weijian Zhou, Xiaolin Hou (2025). Geomagnetic field modulation of cosmogenic 129I recorded in Chinese loess sequences. Quaternary Science Reviews. 347, 109094.

https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2024.109094

圖1 靖遠和西峰黃土剖面碘同位素深度分布與其他氣候指標比對

圖2 黃土剖面129I沉積通量與古地磁場強度記錄對比