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青藏高原东北缘地区层状地貌面较为发育,以唐县面为代表的夷平面零星分布在陇中盆地及其周边山脉,它们是研究青藏高原隆升重要的地貌证据。沉积于夷平面之上的晚新生代沉积物不仅对认识夷平面发育和解体、区域地貌发育过程与演变历史具有重要作用,而且对深入理解夷平面形成发育以及解体之后的古气候演变历史提供独的载体。本论文小水子夷平面之上的红粘土-黄土为研究对象,在高精度磁性地层学和古生物年代学框架基础上,首先通过野外地貌和岩性特征、沉积物元素分布规律和粒度分析初步判识了小水子夷平面之上红粘土的风成成因;进而依据红粘土粒度、元素地球化学特征（如化学风化指数）、碳酸钙等气候代用指标的综合研究,初步获得了夷平面上沉积物可能的沉积动力过程和晚中新世-上新世时期小水子古气候演变规律,具体结论和认识如下:（1）综合岩性描述、元素空间分布特征及粒度参数对比得出:小水子夷平面上类似于黄土和红粘土的沉积物为风成沉积物;夷平面上的红粘土是高空西风环流和低空季风环流共同搬运而来,夷平面上的黄土则为比东亚冬季风更强劲的风力搬运而来,可能是极端强盛时期的冬季风,也可能是局部环流。（2）对不同元素统计分析和化学风化对比研究得出夷平面之上红粘土中:K2O、Ti O2、Al2O3、Fe2O3、Rb、Ba、Zn对于气候变化具有指示意义,可以作为化学风化指数中的稳定元素;Ca O、Na2O、Sr对气候变化较敏感,可以作为化学风化指数中的移动元素;小水子中Na2O敏感性不如Ca O、Sr;Mn O、Cl、P对于气候变化没有指示性。小水子钻孔中Sr类型和Ca O类型风化指数为较合适的风化强度的代用指标;上窑滩钻孔中,Na类型和Ca O类型风化指数为较合适的风化强度的代用指标。（3）利用气候代用指标综合重建了小水子晚中新世-上新世古气候演变历史:第一阶段（6.7Ma-6.2Ma）,气候湿润,该时期季风环流与西风环流波动趋势相同,研究区气候变化可能受全球温度变化的影响。第二阶段（6.2Ma-5.2Ma）,气候干旱稳定。该时期东亚季风对研究区气候变化起了主导作用,东亚季风较弱,其强度变化受控于全球温度的变化。第三阶段（5.2Ma-4.6Ma）,气候较湿润且不稳定（干-湿震荡幅度开始增大）,整体降水增多,成壤作用和化学风化作用增强;夏季风受南极冰盖扩张的驱动而增强、西风环流受全球温度降低而南移,二者旗鼓相当地影响了夷平面上的气候变化。第四阶段（4.6Ma-3.58Ma）,降水减少,成壤作用和化学风化作用减弱,4.6-4Ma干-湿波动幅度最大。夏季风和西风环流共同影响研究区气候变化,4.6-4Ma时,可能是巴拿马海峡关闭增强了温盐环流,使得更多的水汽通过西风环流输送至研究区,使干-湿波动幅度尤其大。大约在4.25Ma、4.5Ma、4.7Ma时,出现三次极强降水,可能是全球升温与环流系统（夏季风和西风环流）共同作用的结果。（4）依据风成红粘土的沉积年代范围推测亚洲内陆干旱化开始于7Ma左右。