柴达木盆地西部红沟子地区中新世构造-气候变化及其相互作用

摘要

新生代气候变化、青藏高原隆升与风化剥蚀及其产生的气候环境效应是目前国际前沿重大科学问题，同时青藏高原也是研究地球深部过程与浅部过程相互作用的典型代表。概念模型认为青藏高原隆升使陆地硅酸盐风化加速与大量有机碳埋藏，导致大气中二氧化碳浓度降低，造成新生代全球变冷，而全球变冷又通过促进两极冰盖发育、加大高低纬温度梯度、降低海平面等反作用于气候变化。但由于缺乏证据支持以及对青藏高原隆升过程、新生代气候变化、风化剥蚀历史及其控制因素等方面研究存在分歧，制约着人们对新生代气候变化、青藏高原隆升与风化剥蚀及其产生的气候效应的理解。目前解决这些问题的关键是更多获取青藏高原及其周边长序列的构造和气候变化记录来进行验证。　　柴达木盆地是青藏高原北部最大的盆地，其西部地区发育良好的新生代地层详细记录了周围山体的变形隆升、源区风化剥蚀历史和气候环境变化过程。本文利用“盆山耦合”原理，选取柴达木盆地西部红沟子剖面，在新近纪沉积物精细磁性地层年代研究基础上，通过沉积物色度、氯离子、碳酸钙、硫酸根离子和总有机碳含量气候代用指标的系统分析，恢复了该区中新世气候变化过程。利用沉积相、古水流及物源分析、不整合面等沉积对构造活动的响应，恢复了该区中新世构造活动历史。然后通过侵蚀速率与构造活动和气候变化序列的对比分析，揭示该区中新世侵蚀控制因素，并通过与青藏高原隆升、构造剥蚀历史以及周边和全球气候记录的对比，探讨亚洲气候环境的控制因素和高原北部构造-气候-剥蚀过程相互作用。通过本文研究，主要获得如下结论：　　1、通过对柴达木盆地西部红沟子地层剖面高密度和精细的古地磁测量，结合介形虫的宏观年代，建立了该区约17.25Ma以来，晚新生代地层年代序列，确定了柴达木盆地西部下油砂山组、上油砂山组、狮子沟组和七个泉组的地层年代分别为＞16.5Ma、16.5-10.0Ma、8.9-5.23Ma和＜5.23Ma。　　2、通过对柴西地区红沟子剖面中新世沉积物氯离子、硫酸根离子、碳酸钙含量、色度和总有机碳系统测量分析，恢复该区17.25-5.23Ma气候演化经历了17.25-16.7Ma干旱、16.7-11.0Ma半干旱-半湿润（在14.8Ma和12.6Ma干旱程度逐渐增加）、11.0-7.8Ma相对干旱（波动明显增大）、7.8-5.6Ma半干旱（干湿波动大，并包含6.8-6.4Ma短暂干旱）和＜5.6Ma干旱的五个阶段。　　3、通过对地层不整合面、沉积物粒度、沉积相、砾石成分和古水流方向变化等分析，揭示柴达木盆地西部红沟子地区新近纪至少经历了4次构造活动，分别是＞17.25、12.6-12.2、10.0-8.9和＜5.23Ma。　　4、沉积速率表明：17-16.5Ma侵蚀速率最高、16.5-10.0Ma侵蚀速率较低（但在12.6-12.2Ma之间较高）、8.9-6.4Ma侵蚀速率高、5.6Ma以后侵蚀速率升高。该区沉积速率（侵蚀速率）与气候变化无明显关系，而与构造活动具良好的一致性，即构造活动时期对应侵蚀速率高或突然增高的阶段，所以区域构造活动是控制红沟子地区侵蚀速率的主要因素。　　5、中中新世以来柴达木盆地红沟子地区气候变化受青藏高原隆升和全球变冷的控制，但全球变冷可能是首要因素。其中17.25-16.7和12.6Ma的干旱事件主要受青藏高原隆升的影响，14.8、11.0和6.8Ma的干旱事件以及16.7-14.8、7.8-6.8和6.4-5.6Ma的相对湿润事件则主要受全球气候变化的影响，5.6Ma干旱事件可能受构造和气候的双重影响。　　6、大气二氧化碳浓度和全球温度变化一致，大陆硅酸盐风化和有机碳埋藏是二氧化碳浓度下降的主要因素。通过青藏高原构造活动史、亚洲周缘侵蚀历史、全球侵蚀历史和全球变冷过程的对比，支持高原构造隆升驱动全球变冷学说。　　青藏高原隆升和全球变冷是柴西红沟子地区晚新近纪气候变化的控制因素，而全球变冷可能是由构造活动（青藏高原隆升）引起，因此青藏高原隆升可能是亚洲内陆干旱化的主要驱动力。

目录

第一个书签之前