表生元素在湖相沉积中的地球化学分异及环境演化

摘要

青藏高原东北部的柴达木盆地处于亚洲中部干旱区，同时也是世界上最大的非地带性温带干旱区的中心。由于其特殊的地理位置-处于西风带、东亚季风和西南季风的交汇处，它对于区域和全球气候变化具有较高的响应。因此，对柴达木盆地古气候、环境变化的研究将有助于加深对亚洲中部干旱区对全球变化的响应及反馈机制的理解。进一步深入的、系统的研究我国西部，特别是青藏高原东北缘干旱-干寒区的气候变化具有十分重要的理论意义。 本论文所选取的柴达木盆地察尔汗湖贝壳堤，是到目前为止在柴达木盆地发现的惟一大型贝壳堤，其完整的地质记录、大量的生物化石为研究的可信度提供了良好的保证。通过对柴达木盆地察尔汗古湖贝壳堤沉积物中可溶与残留(酸不溶)组分中常、微量元素及其稀土元素、元素对的分析，并结合可溶与残留组分中元素相关性对比，讨论了贝壳堤剖面元素地球化学指标和沉积环境之间的关系，并根据根据柴达木盆地贝壳梁剖面的化学元素及生物、物理化学指标，在精确测年的前提下，重建了43.5～22.4cal.ka B.P.(39.7～17.5ka.B.P.14C年代)柴达木盆地察尔汗古湖高湖面期间古气候与环境演变过程。根据上述研究本论文得出以下主要结论与认识： 1.通过对比分析得出，可溶组分与残留组分中所含的元素在环境响应模式上并不完全相同，可溶组分中的元素及其元素对可以作为湖泊和流域古气候演化的代用指标；残留组分中的元素及元素对与原岩及其风化程度紧密相关，更多地是记录了物源区的环境特征。 2.由于可溶组分与残留组分中元素在环境响应模式上的差异，故在前处理、研究区域演化时应将二者分开，这样有助于避免在解译环境信号时产生偏差。 3.贝壳堤剖面沉积物中各元素指标揭示了晚更新世43.5～22.4cal.ka B.P。(39.7～17.5ka B.P.14C年代)期间，柴达木盆地察尔汗古湖高湖面从淡水到半咸水-咸水-盐湖转变以及区域古气候与环境演变的过程：43.5～39.8cal.ka B.P.期间，为湖泊高湖面形成期。随着流域降雨增多，湖区的水面扩张，湖泊盐度较低，物源区风化强度增强，气候温湿，但是气候不太稳定，波动较为剧烈；39.8～37.8cal.kaB.P.，当时已经形成淡水至微咸水湖泊；约37.8～31.7cal.ka B.P.为湖泊发育的壮年期，此时段降水量较大，风化强度大，大量的风化物由物源区向湖泊输送物质，湖区水位迅速上升，由于温度适宜，水热条件配备好，形成高湖面鼎盛时期；约31.7～27.0cal.ka B.P.为环境的转变时期，降雨较少，湖泊的盐度加大，物源区风化强度变弱，水动力能下降且入湖水量减少，使得湖泊水位开始降低，气候也由暖湿向温干变化；约27.0～22.4 cal.ka B.P.为湖泊发育的晚期，由于此时降雨较少，湖区的水面强烈收缩，湖泊盐度进一步升高，加上物源区受到环境的影响，风化强度微弱，致使向湖泊输送的物质量衰减，气候表现为凉干的特征；晚期由于环境急剧恶化，湖水快速蒸发，形成盐壳，至此高湖面演化史结束。 4.柴达木盆地贝壳堤剖面揭示的青藏高原东北部晚更新世中晚期高湖面及其演化过程，且其结果可与腾格里沙漠等进行对比，揭示了当时区域性气候环境、特别是水文循环过程的与现代相比发生了根本性的转变与调整，是大范围跨地域气候环境变化的表现，为我们更好的理解晚更新世气候变化的过程及特点，进而探讨气候变化的机理及其对人类和生物界的影响提供资料。 5.研究结果表明，对于同一类沉积物，如湖泊沉积物而言，其元素含量、组分变化及特征参数的差异，反映了沉积环境的差异；在同一参考标准下，利用同一分析方法，对不同地区同一类型沉积物做进一步深入、系统的分析，对于探讨不同地区气候环境差异及区域分异、进而探讨气候变化特点以及全球响应模式具有十分重要的意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

第一节 研究进展及意义

1.元素地球化学研究的进展及意义

2.末次冰期间冰段研究进展及意义

3.中国西部末次冰期间冰段气候环境研究现状与进展

第二节 存在的问题

1.元素地球化学研究存在的问题

2.末次冰期间冰段存在的问题

第三节 论文选题依据及研究内容、目标、手段

1.选题依据

2.研究内容、目标

3.研究手段

第二章 研究区区域概况

第一节 地质概况和自然地理背景

第二节 察尔汗盐湖区晚更新世中晚期沉积与环境研究

第三章 贝壳堤剖面沉积特征与年代学及相关指标

第一节 贝壳堤剖面岩性描述及沉积特征

1.贝壳堤剖面地理位置

2.贝壳堤岩性特征

第二节 贝壳堤剖面的测年研究及年代序列的建立

1.察尔汗盐湖区沉积地层年代学研究

2.贝壳堤剖面沉积特征及年代序列的建立

第三节 贝壳堤剖面相关指标分析

1.贝壳堤剖面粒度沉积特征

2.贝壳堤剖面的碳酸盐含量

第四章 剖面元素分布特征及其分异规律

第一节 元素地球化学基础理论

1.常量元素的化学特征

2.微量元素的化学特征

3.稀土元素(REE)

第二节 贝壳堤剖面中元素含量的实验方法

1可溶组分中元素的测定

2残留组分中元素的测定

第三节 实验结果与数据分析

1.常量元素实验结果及对比研究

2.微量元素实验结果及对比研究

3.稀土元素实验结果及对比研究

第四节 吸附、稀释等作用对剖面元素的影响

1.贝壳堤剖面中对元素的吸附与分选作用

2.剖面中富集与稀释作用对元素的影响

第五章 元素地球化学记录的察尔汗古湖及物源区环境演化

第一节 表生元素地球化学在环境研究中的应用

1.元素在古气候中的应用

2.元素比值在古气候中的应用

第二节 贝壳堤剖面元素地球化学与环境演变

1.可溶组分元素变化与环境

2.残留溶组分元素变化与环境

第三节 贝壳堤剖面其他环境指标

1.Sr同位素的变化及环境意义

2.贝壳堤剖面稳定同位素记录

3.剖面有机分子化石记录

第四节 贝壳堤剖面湖泊环境及区域对比

1.察尔汗贝壳堤剖面湖区及源区环境演化

2.区域环境对比研究

第六章 结论与展望

一、主要结论

二、存在的问题及今后工作展望

参考文献

在读期间研究成果

致谢