玛雅雪山第四纪冰川发育及其与气候和构造之间的耦合关系

摘要

玛雅雪山(4447 m)位于青藏高原东北缘，纬度上连接天山、祁连山、太白山和长白山、日本山脉，经度上连接横断山脉以及阿尔泰山和西伯利亚，是探讨冰川发育的气候和耦合机制的理想地点。因此，玛雅雪山冰期系列的准确定位堪称是核心中的核心。对玛雅雪山南北坡进行冰川地貌考察，在海拔3000m以上发育典型冰川侵蚀和堆积地貌，并对北坡见木加沟和马营沟的冰碛物、冰碛垄上层沉积物、泥石流沉积物进行光释光测年(OSL)，年代结果分别为:高侧碛垄冰碛物年龄42.6±1.9 ka，45.7±3.0 ka，冰碛物上层沉积物年龄3.6±0.2 ka，判断该冰碛垄属于末次冰期中期，对应深海氧同位素3阶段(MIS3b);低侧碛冰碛物年龄23.2±1.0 ka，上覆沉积物年龄2.9±0.3 ka，2.3±0.1 ka，判断该冰碛垄属于末次冰盛期，对应深海氧同位素2阶段(LGM)。地貌和年代学相结合，确认玛雅雪山末次冰期发育两次冰川作用:末次冰期中期和末次冰盛期。MIS3b的冰川规模较LGM时期冰川规模大，MIS3b时段冰川末端延伸到3000m左右;LGM时期冰川末端延伸到约3300 m。根据本文提出的计算雪线公式f（T1+(e)Y/(e)Z△H，P1+(e)P/(e)Z△H）=0，计算得玛雅雪山现代平衡线4900m，末次冰期雪线4100m。 对玛雅雪山土样进行沉积学分析:磁化率值较低，主要与玛雅雪山的母岩岩性为灰岩有关，也间接反映玛雅雪山风化作用较弱，水汽条件差，或者是形成时代较新;地球化学元素分析数据结果指示MIS3b时期，气候环境较为湿润，这与古里雅冰芯记录的古气候环境相吻合;粒度分析显示，玛雅雪山MIS3b时期形成的冰碛物粉砂和粘土的含量均高于LGM时期，而砂的含量较LGM时期低，很可能是由MIS3b时期的气候湿润，化学风化作用强，导致细粒级的颗粒含量相对较高，而LGM时期气温相对较低，且降水少，因此物理风化作用较强，沉积物粒度相对较粗;另一个原因是，MIS3b时期的冰川规模大于LGM时期，冰川的搬运力强，冰碛物的搬运距离远，导致细颗粒含量增加。 通过庄浪河阶地确定玛雅雪山的隆升速率，得末次冰期以来玛雅雪山抬升100-140m，利用10Be数据计算玛雅雪山剥蚀速率25mm/ka，末次冰期以来剥蚀2-4 m，恢复末次冰期流域高度4150-4100m，达到了末次冰期气候雪线(4100m)，在流域平均高度到主峰之间冰川开始积累，发育冰川。因而，玛雅雪山冰川发育是在气候和构造相耦合的背景下发生的。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 国内外研究现状

1．2 第四纪冰川发育与构造抬升之间的关系

1．3 冰期系列的绝对年代学研究如火如荼

1．4 存在的主要问题

1．4．1 中国第四纪冰期与深海氧同位素阶段(MIS)对比

1．4．2 目前中国第四纪冰期与MIS曲线对比过程存在的主要问题

1．4．3 冰川发育规模与深海氧同位素记录反映的全球冰量之间的关系

1．5 选题依据与意义

1．5．1 选题依据

1．5．2 选题意义

1．6 前人工作及存在的主要问题

1．7 研究内容和拟解决的关键问题

1．8 本论文的特色与创新

1．9 技术路线与研究方案

2 研究区自然条件特征

2．1 地理位置

2．2 区域水系

2．3 区域气候

2．4 区域植被与土壤

2．5 区域构造与岩性

3 玛雅雪山冰川地貌的分布特征

3．1 冰川侵蚀地貌

3．1．1 冰斗和冰坎

3．1．2 冰川谷(槽谷)

3．2 冰川堆积地貌

3．3 相对地貌年代的初步确定

4 冰川沉积物分析

4．1 冰碛物化学元素分析

4．1．1 实验原理与方法

4．1．2 实验结果与常量元素分析

4．1．3 化学元素综合指标分析

4．1．4 化学元素的活动与迁移

4．2 冰碛物磁化率分析

4．2．1 概述

4．2．2 定义

4．2．3 过程和方法

4．2．4 实验结果

4．3 冰碛物粒度分析

4．3．1 粒度测试原理及方法

4．3．2 粒度组成

4．3．3 粒度参数和频率曲线

5 玛雅雪山冰期系列的初步确定

5．1 样品选择与采集

5．2 样品的制备

5．3 测量仪器和测试条件

5．4 实验结果

5．4．1 等效剂量的测定

5．4．2 样品环境剂量率的测定

5．4．3 测年结果

5．4．4 玛雅雪山的冰期系列

5．4．5 玛雅雪山冰期系列与邻近山地的对比

6 现代与古冰川平衡线的确定

6．1 现代平衡线的确定

6．2 计算方法的选择对计算现代平衡线的影响

6．2．1 降水量的选取对现代平衡线的影响

6．2．2 气温对现代平衡线的影响

6．3 气象站位置对现代平衡线的影响

6．4 气温垂直递减梯度

6．5 玛雅雪山现代平衡线

6．6 古平衡线高度的确定

7 玛雅雪山隆升与剥蚀速率的确定

7．1 隆升速率

7．1．1 径迹年龄-地形高差法

7．1．2 径迹年龄-海拔高程法

7．2 剥蚀速率

7．2．1 宇宙成因核素定义及形成机制

7．2．2 侵蚀速率为零时剥蚀速率的计算

7．2．3 侵蚀速率不为零情况下的暴露年代及侵蚀速率计算

7．2．4 玛雅雪山剥蚀速率

8 玛雅雪山第四纪冰川发育与气候和构造之间的耦合

8．1 逻辑假设

8．2 玛雅雪山冰川发育的气候与构造耦合

8．2．1 冰期时段的山体高度

8．2．2 冰期时的雪线高度

8．2．3 山体高度与雪线之间的关系

结论

参考文献

附录 照片

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢