碘-129（129I）是一种长寿命放射性核素，因其半衰期长而在地质年代学中具有独特优势。然而，由于陆地环境中129I/127I初始比值的复杂性，该方法在陆相沉积系统中的应用长期受限。前期研究发现，海洋碘释放和流域“老碘”风化在西风、季风的作用下共同影响水系沉积系统中的碘同位素组成。然而，风尘沉积的黄土与水系沉积物的形成环境差异巨大。黄土中碘同位素存在怎样的分布特征，受控于哪些因素，其较高的沉积速率能否记录之前可能的古地磁场变化信号？这些问题的解答将为构建适用于红粘土定年的129I/127I初始值提供重要思路。
为此，多核素年代学与环境示踪团队对中国黄土高原西峰和靖远两个典型黄土剖面开展了高分辨率分析，首次全面记录了129I和127I含量在过去30万年的沉积变化（图1）。研究发现，位于黄土高原西部靖远剖面的127I含量呈现出与高原中部西峰剖面相似的模式。这验证了他们之前发现的季风变化对东亚内陆风尘沉积中稳定碘含量的控制作用，而129I含量和129I/127I比值与127I含量的变化特征皆不相同，表明129I含量受到了除气候变化以外其他因素的调控。
进一步，他们将重建的两个黄土剖面的129I沉积通量与地磁场虚轴向偶极矩（VADM）、海洋沉积物就地自生10Be/9Be以及黄土10Be残差（residue）进行比对分析，发现其波动与地磁场强度变化高度相关（图2）。例如，在多个地磁漂移和倒转事件期间（如Laschamp和Blake事件），129I通量表现出明显峰值。这证明了地磁场通过影响宇宙射线通量从而调制129I的产率。然而，其中一些峰值的振幅与上述其他指标所反映的地磁场强度变化不一致，可能归因于各地质历史时期不同气候背景下降雨和沙尘分别对大气中悬浮129I不同程度的清除和载带。
此外，研究还发现，与上述几项指标相比，在长时间尺度上，西峰剖面129I通量记录的部分地磁漂移事件存在缺失、时间跨度缩短以及振幅减小等问题。他们认为，这是由于深层黄土经历了更长时间的有机质降解，有机质结合态碘这一主要组分随之分解，从而导致较早形成的黄土中129I通量信息的缺失。
该成果近期发表在Quaternary Science Reviews（中国科学院一区Top期刊，IF: 3.2）上。范煜坤副研究员为第一作者和通讯作者。该研究由国家自然科学基金（42273027）、中国科学院青年创新促进会（2020408）和中国科学院战略先导专项（XDB40000000）共同资助完成。
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
图1 靖远和西峰黄土剖面碘同位素深度分布与其他气候指标比对
图2 黄土剖面129I沉积通量与古地磁场强度记录对比