【摘要】：新生代以來,亞洲內(nèi)陸干旱化、全球降溫、特提斯海消亡、青藏高原的階段性隆升、亞洲季風(fēng)系統(tǒng)的形成等構(gòu)造-環(huán)境事件,在成因上有著復(fù)雜的聯(lián)系。中國西北沙漠的形成和發(fā)展,是這些構(gòu)造-環(huán)境事件相互作用的集中體現(xiàn)。位于青藏高原東北緣、黃土高原西北部的騰格里沙漠,不僅是季風(fēng)與西風(fēng)的交互區(qū),也是干旱與半干旱、高原與盆地的過渡區(qū)；它的形成和演化歷史與古環(huán)境記錄是解開干旱區(qū)自身干旱化歷史與驅(qū)動機制的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。騰格里沙漠地區(qū)因沙丘覆蓋,缺少天然露頭剖面,因此在騰格里沙漠腹地進行沙漠巖心鉆探,以建立沙漠內(nèi)部的地層序列,認(rèn)識沙漠形成的地質(zhì)歷史和古環(huán)境演化過程。 鉆孔位于騰格里沙漠腹地(WEDP01),鉆進深度為276m,平均取心率62%(0-147m為78%,147-276m為50%)。按5-10m間距挑選樣品進行巖石磁學(xué)分析,判定樣品中的磁性礦物類型,對鉆孔按20cm間距進行了系統(tǒng)熱退磁和剩磁測量,建立了鉆孔的磁性地層,并與ESR年代進行對比。沉積相分析包括顆粒微觀結(jié)構(gòu)分析和粒度分析。挑選典型巖性地層的樣品、現(xiàn)代沙丘樣品和黃土L1和S1的樣品進行了顆粒表面微觀特征觀察；以10cm間距進行了粒度測量與組分分析,確定不同粒度組分的成因和沉積物的沉積相。古環(huán)境分析包括粒度組分、磁化率、色度和元素地球化學(xué)分析。按1m間距進行元素地球化學(xué)測量,10cm間距進行高、低頻磁化率、色度測量。以紅度為溫度指標(biāo),以風(fēng)成組分含量、化學(xué)風(fēng)化指數(shù)為干旱化指標(biāo),探討騰格里沙漠地區(qū)的古環(huán)境演變過程。在此基礎(chǔ)上,通過與深海沉積、黃土高原黃土-紅粘土序列以及其他研究成果的對比,探討驅(qū)動和控制沙漠形成的主要因素,進而認(rèn)識亞洲內(nèi)陸干旱化與青藏高原隆升、全球降溫之間的耦合關(guān)系。本論文得出以下主要結(jié)論： 1)通過系統(tǒng)的熱退磁和超導(dǎo)磁力儀剩磁測量,獲得了735個可靠的磁傾角數(shù)據(jù),利用Arison-Levi最大似然統(tǒng)計方法計算了正負(fù)極性段的平均傾角,正極性段和負(fù)極性段的平均傾角相差不到5°,通過了倒轉(zhuǎn)檢驗。建立了騰格里沙漠腹地鉆孔的磁極性柱,與標(biāo)準(zhǔn)極性柱能很好的對比,包含了完整的布容正極性世、松山負(fù)極性世和基本完整高斯正極性世,鉆孔底部位于高斯正極性世C2An.3n內(nèi),通過外推法估算鉆孔底部年齡～3.55Ma,B/M和M/G界限分別位于33.17m和144.02m。 2)根據(jù)沉積相分析和古環(huán)境代用指標(biāo)記錄,晚上新世以來騰格里沙漠腹地經(jīng)歷了五次沉積環(huán)境演變：3.55-3.1Ma,相對濕熱的沖洪積與河流沉積環(huán)境,粉塵含量低；3.1-2.6Ma,相對暖濕的河流為主的河湖相交替沉積環(huán)境,粉塵含量低；2.6-1.22Ma,相對溫暖,干濕交替的河流湖泊沉積環(huán)境,粉塵含量高；1.22-0.9Ma,相對冷干的湖相沉積環(huán)境,粉塵含量高；0.9-OMa,冷干的沙漠湖泊沉積環(huán)境。連續(xù)的風(fēng)成砂組分在～0.9Ma之后出現(xiàn),說明騰格里沙漠在～0.9Ma開始出現(xiàn),而典型的風(fēng)成砂在～0.68Ma出現(xiàn),說明沙漠在～0.68Ma之后基本形成。在沙漠出現(xiàn)以前,騰格里沙漠地區(qū)在2.85-2.6Ma出現(xiàn)化學(xué)淋溶減弱、粉塵沉積急劇增加的干旱化事件。以紅度為代表的溫度降低時間分別發(fā)生在2.85和0.9、0.68Ma,與干旱化增強事件是一致的。 3)沉積速率和沉積相分析表明,3.55-2.6Ma期間,騰格里沙漠地區(qū)沖洪積和河流礫石發(fā)育,沉積速率遠高于其他時期,與沙漠周圍山體特別是賀蘭山和祁連山劇烈隆升有關(guān),是對青藏運動在該地區(qū)的直接響應(yīng)。在2.6Ma以后,沉積速率降低,說明阿拉善地臺南部已經(jīng)上升到比較高的位置,與周圍山體高差降低,且整體比較穩(wěn)定。0.9Ma左右的昆黃運動期間,祁連山強烈隆起,沙漠西北部的石羊河開始發(fā)育,現(xiàn)代的盆山格局基本形成。構(gòu)造-環(huán)境事件的統(tǒng)一性,說明青藏高原的階段性隆升是騰格里沙漠形成的主要驅(qū)動因素,證實了沙漠研究專家的觀點,即青藏高原的隆升不僅制造了干旱的氣候環(huán)境,而且給其周邊大型沉積盆地帶來了豐富的碎屑物質(zhì),為大型沙漠形成提供充足的物源。因此,在前人總結(jié)的基礎(chǔ)上,將中國西北部大型沙漠的發(fā)育模式歸結(jié)為“隆升-河湖-沙漠”發(fā)育模式。北半球冰量的變化與騰格里沙漠地區(qū)干旱化事件基本一致,說明二者存在密切的內(nèi)在聯(lián)系,但是具體的驅(qū)動和反饋機制,還需要更深入的研究。 4)在沙漠專家建立的中國沙漠演化階段的基礎(chǔ)上,認(rèn)真總結(jié)了晚上新世以來中國西北內(nèi)陸沙漠的形成和擴張過程。遠源沙漠向近源沙漠分三個階段逐步擴張：-3.4Ma,塔克拉瑪干沙漠西部和古爾班通古特沙漠出現(xiàn)；-2.8-2.6Ma,塔克拉瑪干沙漠和古爾班通古特沙漠均擴張,但塔克拉瑪干沙漠東部的羅布泊地區(qū)還沒有形成沙漠；0.9-0.6Ma,塔克拉瑪干沙漠、古爾班通古特沙漠繼續(xù)擴張,柴達木盆地沙漠、巴丹吉林沙漠、騰格里沙漠出現(xiàn)并形成,西北內(nèi)陸的大型沙漠格局基本形成；-0.15Ma,大型沙漠進一步擴張,東部的沙漠和沙地開始出現(xiàn)和擴張。階段性自西向東擴張的沙漠,不僅縮短了粉塵源區(qū)與粉塵沉積區(qū)的距離,粉塵釋放量也隨之增加,解釋了黃土高原和北太平洋粉塵沉積的沉積速率和粒徑在3.4、2.8、0.9Ma同時增加。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：P941.73;P53

【參考文獻】

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本文編號：2670338