發(fā)布時間：2020-06-27 01:34

【摘要】：青藏高原是世界上海拔最高、面積最大的高原,被譽為世界屋脊。青藏高原的隆起是地球歷史上最重要的地質(zhì)事件之一。印度與歐亞板塊的碰撞被認為是導(dǎo)致高原強烈隆升的主要因素。受印度與歐亞板塊碰撞的影響,青藏高原北緣繼續(xù)向北擴展、新特提斯洋由東向西從塔里木盆地退縮,不僅使亞洲地區(qū)的構(gòu)造格局發(fā)生重大改變,而且對新生代全球和區(qū)域氣候變遷都有顯著的影響。青藏高原的形成、隆升及其對環(huán)境的影響一直是國際地學(xué)研究的熱點。青藏高原內(nèi)部及周緣地區(qū)受印度-歐亞板塊碰撞及其“遠程效應(yīng)”的影響形成了數(shù)目眾多的沉積盆地。循化盆地是青藏高原東北緣一個典型的沉積盆地,盆地內(nèi)積累了巨厚的漸新世-中新世(27-6 Ma)沉積物,比較完整地記錄了高原東北部的變形隆升和氣候變化過程,成為研究高原構(gòu)造隆升-氣候環(huán)境變化耦合過程的理想地區(qū)。本研究在循化盆地高精度年代地層格架基礎(chǔ)上,通過對實測地層剖面羊圈溝剖面與西溝剖面沉積物中粘土礦物含量、非粘土礦物含量、以及地球化學(xué)元素特征等進行研究,探究青藏高原東北緣地區(qū)漸新世-中新世時期的氣候演化過程、及其與新生代青藏高原隆升與東亞季風(fēng)形成演化時間的關(guān)系。取得的主要結(jié)果與新認識如下:(1)循化盆地羊圈溝剖面沉積物粘土礦物含量、非粘土礦物含量及微量元素指標顯示,在晚漸新世-中中新世(27-12.8 Ma)期間,氣候演化的變化主要發(fā)生在下面幾個時期,即:24.5 Ma、22 Ma、19.4 Ma和14 Ma。其中27-24.5 Ma期間,羊圈溝剖面沉積物中出現(xiàn)較多的蒙脫石、具有較高的Rb/Sr和Ba/Sr比值、以及較低的石膏含量,指示在此期間循化地區(qū)的氣候以溫暖濕潤為特征;在24.5-22 Ma期間,沉積物中粘土礦物指標(伊利石+綠泥石)/蒙脫石比值明顯升高,Rb/Sr和Ba/Sr比值呈下降趨勢,而石膏+石鹽含量則急劇上升,表明這一時期循化盆地的氣候明顯變得寒冷、干旱;在22-19.4 Ma期間,沉積物具有較高Rb/Sr和Ba/Sr比值較高,(伊利石+綠泥石)/蒙脫石比值小幅下降,石膏+石鹽含量也呈下降趨勢,表明氣候變得相對溫暖濕潤;在19.4 Ma時期,沉積物中粘土礦物含量發(fā)生明顯變化,(伊利石+綠泥石)/蒙脫石比值明顯上升,Rb/Sr和Ba/Sr比值下降,石膏+石鹽含量再次達到較高值,指示在19.4-14 Ma期間,循化盆地氣候以呈現(xiàn)出明顯的干旱化特征;在14 Ma之后,(伊利石+綠泥石)/蒙脫石比值呈現(xiàn)上升趨勢,方解石與白云石含量明顯上升,表明循化盆地在14-12.8 Ma期間,出現(xiàn)干旱化加劇的氣候變化過程。因此,循化盆地在27-12.8 Ma期間,氣候演化過程為:溫暖濕潤(27-24.5 Ma)—寒冷干旱(24.5-22 Ma)—相對溫暖濕潤(22-19.4 Ma)—干旱(19.4-14 Ma)—干旱化加劇(14-12.8 Ma)。(2)循化盆地西溝剖面沉積物的形成時間為14.6-6 Ma,結(jié)果表明表明,循化盆地在14.6-6 Ma期間的氣候演化過程主要分為三段,即:干旱氣候(14.6-10.8 Ma)—相對溫暖濕潤氣候(10.8-7.3 Ma)—干旱氣候(7.3-6 Ma)。在14.6-10.8 Ma期間,循化盆地沉積物中粘土礦物含量總體上變化不大,(伊利石+綠泥石)/(蒙脫石+高嶺石)比值相對較高,石膏+石鹽含量較高,表明在14.6-10.8時期循化盆地總體上以較為干旱的氣候為特征(也與羊圈溝剖面14 Ma之后干旱化加劇的氣候特征一致);在10.8 Ma之后,西溝剖面沉積物粘土礦物含量發(fā)生明顯變化,(伊利石+綠泥石)/(蒙脫石+高嶺石)比值呈明顯下降趨勢,同時主量元素指標與微量元素指標均發(fā)生明顯變化,CIA值與Rb/Sr比值明顯上升,表明此時期循化盆地氣候逐漸變得相對溫暖濕潤;在7.3 Ma之后,西溝剖面沉積物粘土礦物含量發(fā)生明顯變化,(伊利石+綠泥石)/(蒙脫石+高嶺石)比值急劇上升,Rb/Sr、Ba/Sr比值與CIA值急劇下降,所指示的結(jié)果與粘土礦物一致,表明7.3 Ma之后循化盆地氣候發(fā)生急劇的干旱化。(3)通過羊圈溝剖面非粘土礦物及微量元素指標特征,探究了循化盆地晚漸新世-中中新世(27-12.8 Ma)期間沉積物的物源變化,并通過與周邊地區(qū)巖性對比、古流向分析等,揭示了循化盆地沉積物物源變化原因。循化盆地沉積物在27-12.8Ma期間主要物源變化,體現(xiàn)在24.5 Ma和22 Ma兩個重要的時期。在24.5 Ma左右,羊圈溝剖面沉積物中斜長石、鉀長石、石英和方解石含量急劇下降。由于西秦嶺北緣主要巖性為三疊系復(fù)理石、硅質(zhì)泥巖和石灰?guī)r,拉脊山東段為上泥盆系中-基性火山巖、火山碎屑巖和硅質(zhì)泥巖,而拉脊山西段則由元古代板巖、千枚巖和石灰?guī)r構(gòu)成。根據(jù)沉積物的非粘土礦物以及微量元素特征,結(jié)合前人研究結(jié)果,我們認為24.5 Ma時期循化盆地沉積物的物源變化主要受到拉脊山開始隆升影響,在此時期,循化盆地沉積物以西秦嶺為主要物源,轉(zhuǎn)化為以西秦嶺與拉脊山東段的混合來源物源,從而導(dǎo)致沉積物中方解石含量的下降;在22 Ma時期,循化盆地沉積物的非粘土礦物含量發(fā)生明顯變化,主要表現(xiàn)為方解石含量的明顯上升,主要是由于在22 Ma時期拉脊山的加速隆升導(dǎo)致。拉脊山西段基底巖石含有較多石灰?guī)r,而循化盆地沉積物的物源變化最終導(dǎo)致盆地沉積物中方解石含量的上升。(4)西溝剖面沉積物的特征表明,在14.6-6 Ma期間循化盆地沉積物物源變化主要發(fā)生在13 Ma、10.8 Ma、以及7.3 Ma時期。結(jié)合循化盆地周邊山脈西秦嶺、拉脊山和積石山的隆升歷史及演化過程,可以發(fā)現(xiàn)在13 Ma時期循化盆地沉積物物源變化,主要受到積石山初期隆升的影響,由于此時期循化盆地沉積物的沉積速率出現(xiàn)小幅上升,與積石山早期隆升高度不大的實際情況相一致;在10.8 Ma時期循化盆地沉積物的沉積速率急劇升高,沉積物中非粘土礦物組分也發(fā)生明顯的變化,表明10.8 Ma時期循化盆地沉積物物源變化,主要由于積石山的加速隆升所致;在7.3 Ma時期西溝剖面沉積物中非粘土礦物含量組成發(fā)生急劇的變化,表現(xiàn)為方解石含量的急劇升高,與拉脊山在8 Ma時期的再次隆升有關(guān)。(5)青藏高原東北緣晚漸新世以來的古氣候演化大致可以分為四個階段:在~25-23 Ma時期,古氣候以寒冷干旱為特征;在~20-19 Ma時期,呈現(xiàn)出干旱化加劇的趨勢;在~14-13 Ma之后,氣候以干冷(干旱化)為特征;在約8 Ma以后,則發(fā)生明顯的干旱化。其中,25-23 Ma左右時期的寒冷干旱氣候,主要受到青藏高原該時期的整體隆升影響,因為這一時期青藏高原的大規(guī)模隆升,打破了青藏高原北緣行星風(fēng)系副熱帶控制的氣候模式,導(dǎo)致了亞洲季風(fēng)氣候的形成;在20-19Ma時期的干旱化氣候,普遍記錄于循化盆地、西寧盆地和興海盆地沉積物地層中,干旱化主要與青藏高原在晚漸新世-早中新世期間,從行星風(fēng)系控制的亞熱帶干旱氣候向季風(fēng)氣候的調(diào)整有關(guān);在14-13 Ma時期發(fā)生的干旱化事件,在青藏高原記錄均有記錄,主要受到東亞冬季風(fēng)的增強和夏季風(fēng)的減弱影響,在~8 Ma的干旱化事件,則在青藏高原乃至全球范圍內(nèi)均有記錄,主要受青藏高原快速隆升的影響,同時東亞夏季風(fēng)的減弱也被認為是導(dǎo)致此次干旱化氣候事件的重要因素。
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P512.2;P532
【圖文】：

印度-歐亞板塊產(chǎn)生碰撞后，對我國西部地區(qū)產(chǎn)生了遠程效應(yīng)，從而對亞洲構(gòu)造產(chǎn)生了嚴重影響，使整個亞洲板塊的構(gòu)造產(chǎn)生變化（ Dewey, 1988;Decelles et al., 2002; Yin, 2010），國內(nèi)外學(xué)者提出了多種關(guān)于青藏高原演化的模型包括：北-東北向階梯式增長模式（Tapponnier et al., 2001）；高原中部朝南北同步增長模式（ Wang etal.,2008）；初始碰撞后，北向同步增長模式（Jolivet et al., 2001;Yin et al., 2002; Dupont-Nivet et al., 2004; Clark et al., 2010; Jin et al., 2010; Duvallet al., 2011）；北東向持續(xù)增長模式（ England, 1986）；巖石圈縮短引起的晚新生代高原各主要部分的強烈隆升模式（Lease et al., 2012）;下地殼流動（Royden et al.,2008）和地幔巖石圈對流（Molnar et al., 1993; Xiao et al., 2012）等等。當高原海拔上升到一定程度時，該區(qū)域內(nèi)的大氣環(huán)流將會受到高原影響產(chǎn)生變化，形成季風(fēng)、西風(fēng)環(huán)流等；高原在形成后，印度洋暖濕水分由于受到高原阻擋，很難進入到高原區(qū)域內(nèi)，同時形成高原北移、新特提斯洋洋退等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致我國環(huán)境、氣候產(chǎn)生了較大變化（Raymo et al., 1992; Molnar et al., 1993; An et al., 2001;Garzione, 2008; Yao et al., 2013），其中最為明顯的就是東亞季風(fēng)的形成和亞洲內(nèi)陸干旱化（An, 2006; Guo et al., 2008; Sun et al., 2008）。因此，研究青藏高原的形

定 量 離 子 ， 并 且 所 有 離 子 的 粒 徑 都 基 本 相 同 ， 主 要 包 含 了2+2+3+、Mg、Fe、Fe等離子，八面體六角位置則由氧構(gòu)成，兩個八面體結(jié)構(gòu)連接后，由四面體共用氧進行連接。由四面體構(gòu)成的六邊形結(jié)構(gòu)中，最小的形結(jié)構(gòu)內(nèi)含有三個八面體，若三者內(nèi)包含了足夠的配位離子，則將其叫做三體型，其內(nèi)部配位離子可由2+2+Fe ，Mg構(gòu)成；若其中兩個八面體內(nèi)包含了足位離子，如3+3+A1 ，F(xiàn)e，而剩余的一個八面體為空，那么該結(jié)構(gòu)則叫做二八型。當四面體、八面體相結(jié)合后，則形成更大單元層，通常被叫做結(jié)構(gòu)單元層性堆跺結(jié)構(gòu)單元層后，即可得到較大的層狀結(jié)構(gòu)，若該結(jié)構(gòu)內(nèi)，包含的基本為一層四面體、八面體，則將該結(jié)構(gòu)叫做 1 :1型結(jié)構(gòu)層，即TO 型結(jié)構(gòu)；若構(gòu)內(nèi)包含的基本單元為兩層四面體、一層八面體，則將該結(jié)構(gòu)叫做 2 :1型結(jié)，即TOT 型結(jié)構(gòu)。所該結(jié)構(gòu)內(nèi)包含了兩層四面體、一層八面體，并且有一面體活性氧被反轉(zhuǎn)構(gòu)成基本單元層，則將該結(jié)構(gòu)叫做 2 :1反轉(zhuǎn)型結(jié)構(gòu)層。相個基本結(jié)構(gòu)層內(nèi)的空間即為層間域。進行粘土礦物分析時，可依據(jù)單元晶層分類，得到下圖：

本文編號：2731157