广泛分布于地球表面的风成沉积蕴含着过去大气循环以及内陆干旱化的重要信息,而黄土高原连续且巨厚的风成沉积记录了至少晚中新世以来的古气候信息,被认为是研究亚洲内陆干旱化的理想载体。物源分析是从风成沉积物中提取这些古气候信息的有效手段,黄土高原黄土-红粘土物源研究则能为亚洲内陆干旱化历史以及影响机制提供重要线索。因此,黄土高原黄土-红粘土物源研究一直备受关注。虽然前人利用地球化学、矿物学等多种全岩方法对黄土-红粘土展开了广泛研究,并取得了一系列成果,但就目前来说,黄土-红粘土物源研究仍然存在较大争议。除此之外,相对于第四纪黄土物源研究,红粘土物源研究涉及较少,且其沉积成因也饱受争议。跟全岩物源方法相比,近年来兴起的单颗粒方法具有其独特优势,尤其适用于物质来源比较复杂的黄土高原地区。因此,本文主要利用QEMSCAN(Quantitative Evaluation of Minerals by Scanning Electron Microscopy)重矿物方法和碎屑锆石U-Pb测年相结合的方法对黄土高原朝那和佳县剖面红粘土进行物源示踪研究。通过综合研究揭示黄土-红粘土中重矿物组分所包含的古气候意义以及红粘土的物源历史,进而理解亚洲内陆干旱化历史。基于以上研究本研究获得以下认识:(1)黄土高原朝那和佳县剖面黄土-红粘土QEMSCAN重矿物结果显示朝那剖面中黄土和红粘土样品中的重矿物组分具有一定的相似性,并与佳县剖面红粘土样品的重矿物组分类似,其主要重矿物类型为绿帘石。另外,佳县剖面的重矿物结果显示黄土与红粘土样品的重矿物组分显著不同,黄土的主要重矿物类型为角闪石。(2)通过将朝那和佳县两剖面黄土的重矿物组分与西峰、洛川以及曹岘剖面的黄土-古土壤的重矿物组分进行对比,发现佳县剖面黄土L26(~2 Ma)的角闪石含量高于西峰剖面黄土L26,而黄土L33角闪石含量则与西峰剖面L33相似,且明显高于洛川和朝那剖面L33的角闪石含量。灵台、佳县、泾川、白水、西峰剖面的磁化率数据显示在~2.7 Ma前后黄土高原降水梯度发生了显著变化。~2.7Ma之前,黄土高原东北部地区(佳县剖面)气候湿润,降水多;在此之后,该地区则表现出气候干旱,降水减少。这种明显的降水梯度变化可能与第四纪时期气候变冷导致水分输送减少有关。(3)洛川、朝那、西峰和佳县剖面红粘土(~3 Ma和~7 Ma)重矿物组分比较结果显示佳县剖面红粘土的角闪石含量与洛川和朝那剖面的角闪石含量相似,并且明显低于西峰剖面的角闪石含量。角闪石含量变化表明在红粘土沉积时期佳县剖面气候要比西峰剖面气候湿润。(4)第四纪黄土和朝那剖面红粘土的锆石U-Pb年龄结果显示所有黄土-红粘土样品的锆石U-Pb年龄主要以600-200 Ma为主,并在500-400 Ma和300-200 Ma年龄出现两个峰值,其中第四纪黄土-古土壤比下覆红粘土含有更显著的300-200Ma的锆石U-Pb年龄成分。另外,朝那剖面底部红粘土(CN-8 Ma)、中部红粘土(CN-5.5 Ma和CN-4 Ma)以及上部红粘土(CN-3 Ma)的锆石U-Pb年龄分布模式也各不相同。(5)黄土高原朝那剖面红粘土与潜在源区锆石U-Pb年龄结果对比显示底部红粘土(~8 Ma)主要来自于柴达木盆地和附近的六盘山地区,其中包含风成成分和冲积或洪积成分;中部红粘土(~6-4 Ma)主要是从塔里木盆地搬运而来;上部红粘土(~3 Ma)来自青藏高原北部多个源区,可能包括塔里木盆地、柴达木盆地以及祁连山等地;第四纪黄土的源区则主要位于黄土高原以北地区。上述结果证明亚洲干旱化自晚中新世以来存在至西向东扩张的趋势,其驱动力可能为青藏高原的隆升和全球气候变化。