柴达木盆地晚中新世河湖相沉积物粒度组成及其古环境意义

本文应用沉积物粒度端元分析模型对柴达木盆地怀头他拉剖面开放湖相沉积物进行分离,得到4个具有现实环境意义的端元组分,分别代表 4种动力过程。端元1为河流沉积,端元2、3都为湖相沉积,端元4为三角洲沉积。这些成分含量在晚中新世的变化趋势不明显但变化幅度相对较大,表明柴达木盆地这套地层记录了沉积环境或气候的快速变化。尽管怀头他拉粒度变化趋势总体不明显,然而平均粒径在约8.3~7.0Ma期间有所降低,指示当时亚洲季风可能发生了增强,导致柴达木古湖面积扩大,到达研究站点沉积物的粒度变细。东亚和南亚地区古气候数据合成支持这一推论,由此我们推断亚洲大陆在约8.3~7.0Ma期间气候相对较湿润,是青藏高原隆升的一个直接反应;而7Ma以后气候变干可能反映了大气CO₂含量下降的驱动。轨道尺度研究表明柴达木盆地气候在约8.3~7.0Ma期间发生了较大幅度的变化,支持青藏高原隆升是气候变化放大器的观点。

     

柴达木盆地中新世叠层石成因与古环境研究

柴达木盆地西部干柴沟一带发育了大量湖相叠层石,主要存在于新近纪中新世地层中。柴西地区的叠层石形态各异,成因各具特点,而且部分叠层石与现代叠层石完全不同而是更类似于前寒武时期的对应物,根据国内外叠层石研究的最新成果和成因分类标准,柴西地区主要发育了骨架、凝集和细粒叠层石。对应于不同的分类标准其成因也各不相同,细粒叠层石的形成主要是通过微生物自身的钙化作用和生物膜上过饱和碳酸盐等物质以及微生物的引发的沉淀作用;凝集型叠层石的形成主要与原核生物和真核藻类共同发挥粘附作用有关;骨架型叠层石的形成主要是真核藻类等的钙化与原地碳酸盐的沉淀综合作用的结果。柴达木盆地频繁变化的湖相水体条件和周围的构造运动是叠层石形态多样,成因各异的主要外部和环境因素。对各类叠层石的深入细致研究将对沉积学和环境学的研究提供宝贵的现代对应物。     

柴达木盆地中新世-早上新世有机碳同位素记录和植被演化历史

晚中新世C₄植被扩张的过程和驱动机制是全球古气候变化研究的焦点问题。然而,这一生态格局的转变在亚洲中纬度地区的扩张范围尚存在争议,阻碍了对中国北方陆地生态系统的形成及其与高原隆起关系的清晰认识。青藏高原东北缘柴达木盆地河湖相沉积保存了晚新生代连续的古生态演化记录,是研究这一科学问题的理想载体。本研究选取柴达木盆地已具有古地磁年代的、厚度约6200 m的大红沟剖面河湖相地层,通过有机碳同位素和正构烷烃分析,恢复了高原东北缘约20.5~4.4 Ma的植被演变历史。结果发现,大红沟剖面典型样品正构烷烃C₂₇、C₂₉和C₃₁组分含量占总含量的绝大多数,且具有明显的奇偶优势,指示陆生高等植物是该剖面河湖相沉积物有机质的主要来源;大红沟剖面有机碳同位素记录指示中新世-早上新世青藏高原东北缘生态系统以C₃植物为主且晚中新世没有出现C₄植被的大规模扩张,这与低海拔的中国北方晚中新世C₄植被大规模扩张的观点不同。晚中新世较低的大气CO₂浓度和高原隆升引发亚洲夏季风降水增强有利于晚中新世C₄植被的扩张,而晚中新世C₄植被的大规模扩张并没有发生于青藏高原东北缘。据此推测这可能是晚中新世高原东北缘构造抬升造成植物生长季温度较低,限制了C₄植物的生长。这一研究为晚中新世高原东北缘构造隆升提供了间接的生态学证据。

     

柴达木盆地中新世叠层石沉积特征及其环境和构造意义

柴达木盆地西部地区发育了大量的各种类型的湖相叠层石,主要集中在中新世早中期下油砂山组的地层中。根据野外考察并参考国内外的叠层石研究,柴西地区叠层石主要包括丘状、指状、柱状和多边形叠层石4种类型,每一种叠层石的宏观形态、内部成份和构造都具有独特的特征,且形成于不同的沉积环境中。据地球化学元素、孢粉和生物化石等分析可以确定,叠层石形成于气候温暖、水体盐度较高和陆源碎屑流入较少的环境中。与现代叠层石的对比进一步明确了新生代柴达木盆地湖相叠层石的沉积特点和属性特征。结合柴达木盆地中新世的沉积特征、湖相叠层石的属性以及柴达木盆地与青藏高原的关系,进一步讨论了中新世期间青藏高原和柴达木盆地的构造情况以及隆起程度。     

柴达木盆地大红沟地区始新世—上新世孢粉记录及气候变化

柴达木盆地发育了一套完整的古近纪—新近纪河湖相沉积地层,选择在其北缘大红沟剖面采集沉积物样品进行孢粉鉴定分析。根据孢粉组合特征划分出14个孢粉组合带,揭示了该地区古近纪到新近纪的植被、气候变化历史。结果显示:该地区古近纪—新近纪植被代表一种北亚热带常绿阔叶林→暖温带、温带落叶阔叶针叶林→温带针阔叶混交林→山体针叶林→干旱草原荒漠的植被生态景观演变过程。通过对柴达木盆地大红沟剖面植被面貌分析,推断古近纪—新近纪期间研究区气候存在多次冷暖干湿变化,呈现出由暖湿向冷干发展的趋势。11～9 Ma低温干燥的特征与中新世中期全球气候适宜期趋势不一致,可能是盆地构造运动导致的区域特殊性。     

柴达木盆地晚中新世早期的爪兽化石及其古环境意义

爪兽是一类奇特的绝灭的具爪的奇蹄动物。新近纪以来的爪兽是非常典型的食叶动物, 因而可以作为森林环境的指示物种。近些年的考察, 除在柴达木盆地东部外, 在盆地中西部也发现了爪兽化石的踪迹, 本文记述了新发现的这批晚中新世早期的爪兽头后骨骼化石。在我国, 爪兽的头后骨骼非常少见, 因此新材料增加了我们对爪兽骨骼解剖学的认识。同时, 爪兽化石的新发现也指示出中中新世晚期至晚中新世早期, 柴达木盆地东、中西部地区具有以草原为主、森林间杂其间的古环境面貌。     

中中新世以来阿尔金断裂走滑未造成柴达木盆地整体旋转

通过柴达木盆地南八仙剖面磁性地层学研究,建立了部分上油砂山组磁极性序列,认为该剖面时代为7.5~9.0 Ma。从320块样品的古地磁数据分析,揭示了一组高温特征剩磁分量,在95%置信度下通过倒转检验(B级),说明这组高温分量很可能代表岩石形成时的原生剩磁,其特征剩磁方向为:地理坐标下为D_g=358.5°, I_g=40.5°, k=28.5,α₉₅=4.2,层面坐标下为D_s=1.0°, I_s=41.5°, k=34.0,α₉₅=3.8;相应的极位置为λ_p=75.9°N, φ_p=270.5°E, d_p=2.8°, d_m=4.6°。通过与同时代柴达木盆地及邻区的古地磁极对比,说明中中新世以来柴达木地块整体上没有经历明显旋转运动,阿尔金断裂活动致使肃北等毗邻断裂带地区发生了构造旋转。     

气候变化对柴达木盆地水资源的影响-以克鲁克湖流域为例

利用气象、水文和遥感资料,根据柴达木盆地克鲁克湖流域湖泊、湿地和水文状况进行了分析.对柴达木盆地克鲁克湖流域1990-2006年TM卫星影像图解译,并与20世纪50-70年代遥感影像资料对比发现,克鲁克湖以及湿地沼泽群的面积变化不显著,而位于河流尾闾的托素湖水域面积以8.71 km2·(10a)-1的趋势缩小.建立了气候因子与湖泊面积回归方程,计算表明:上一年8-10月降水及年降水对克鲁克湖影响为正效应,而蒸发量及年干燥度对湖泊影响为负效应;气温对托素湖面积影响的贡献率最大,其次为年均水汽压饱和差,均为负效应.当降水量不变,气温每升高1 ℃,托素湖面积将减小5.40 km2;1989年以前,人为因子对托素湖萎缩占主导作用,贡献率为72.73%～85.03%;1989年之后,克鲁克湖维系了一个新的平衡,气候因子对湖泊萎缩贡献率占居主导作用,贡献率为78.39%.     

柴达木盆地早始新世大暖期古土壤中赤铁矿和针铁矿的定量分析及其气候意义

赤铁矿和针铁矿是古土壤中常见的两种风化产物,定量研究赤铁矿和针铁矿有利于了解成壤时期古气候特征。文章利用可见光波段的漫反射光谱法对早始新世大暖期期间柴达木盆地大红沟剖面路乐河组古土壤中的铁氧化物矿物进行了定量分析。测试结果清晰显示了赤铁矿和针铁矿的存在,其中赤铁矿含量约在0.09~17.16 g/kg之间,针铁矿的含量大致为0.13~24.6 g/kg;针铁矿（Gt）相对赤铁矿（Hm）平均含量较高（Gt/Hm变化范围0.04~34.34,平均值约为2.18）,且数据存在较大波动。古土壤在早始新世大暖期时经历了3个阶段的古气候变化,早期古降雨量偏高,针铁矿/赤铁矿平均值为3.06,数据波动明显,指示相对温暖湿润且干湿波动大的气候条件;中期时古降雨量稍低,针铁矿/赤铁矿平均值降低至1.75,指示相对干旱的气候条件;晚期时古降雨量增加,针铁矿/赤铁矿平均值升高至1.80,指示相对温暖湿润的气候条件。其中早期的路乐河组古土壤对应了全球早始新世气候大暖期的峰值,路乐河组古土壤整体的古气候特征是对全球早始新世气候大暖期的区域响应。

     

柴达木盆地东缘中新世盆山系统演化与构造古地貌重建

柴达木盆地东缘毗邻柴北缘断裂带与鄂拉山构造带的交接部位,其中新世盆地充填过程为正确认识周缘山脉隆升剥露历史提供了有效约束.本文以乌兰和查查盆地为例,通过沉积地层学研究与物源分析,刻画了柴东地区中新世2个阶段的构造地貌演化历史.中新世早期,乌兰盆地表现为典型的山间挠曲盆地,主要充填辫状河—三角洲沉积体系,其源区为盆地北侧持续抬升的柴北缘断裂带,与鄂拉山地区无明显关联;查查盆地属于典型的背驮盆地,并以稳定的辫状河道沉积为显著特征,其汇水系统起源于柴北缘断裂带中段(甚至西段),向东流经牦牛山地区后,最终汇入共和盆地.因此,该时期鄂拉山并未显著抬升,即柴东与共和盆地隶属统一的前陆盆地系统.至中晚中新世,在区域性左旋剪切作用的驱使下,包括鄂拉山在内的周缘山脉近于同时抬升,使得乌兰盆地脱离共和盆地成为封闭的欠补偿湖盆.与此同时,牦牛山断裂剧烈活动导致查查盆地所在地区整体抬升,从而缺失同时代地层沉积.     

柴达木盆地东北缘中新统遗迹化石组合及其沉积环境

研究遗迹化石对于恢复古生物活动方式、习性和古环境具有重要意义。在柴达木盆地东北缘双湖地区中新统发现了遗迹化石。经鉴定,研究区的遗迹化石主要包括2大类4属4种:居住迹Palaeopycus heberti（赫伯特古藻迹）,Skolithos verticalis（垂直石针迹）;进食迹Scoyenia gracilis（纤细斯柯茵迹）和Taenidium satanassi（箱形条带迹）。根据研究区的遗迹化石分布及沉积环境分析,该地可划分出一个遗迹组合:Scoyenia-Taenidium-Skolithos遗迹组合, 代表了潮湿气候条件下的浅湖环境。当前化石的发现填补了柴达木盆地东北缘双湖地区中新世遗迹化石研究的空白。     

柴西红沟子地区中新世气候变化与侵蚀速率控制因素

柴达木盆地西部地区发育良好的新生代地层详细地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。通过对柴达木盆地西部地区红沟子剖面中新世沉积物氯离子、硫酸根离子和碳酸盐含量测量分析,将该区17~4.8 Ma气候演化分为四个阶段: 17~16.7 Ma干旱阶段;16.7~7.4 Ma相对前期气候湿润,但气候具持续干旱特征（分别在14.7 Ma和10.7 Ma干旱加剧,8.7~7.4 Ma干湿波动加大）;7.4~5.1 Ma相对湿润,干湿波动大;5.1~4.8 Ma干旱阶段。沉积速率表明:17~16.5 Ma侵蚀速率最高、16.5~9.8 Ma侵蚀速率较低、8.7~6 Ma侵蚀速率高。该区沉积速率变化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较高或突然增高阶段,因此区域构造活动是控制红沟子地区侵蚀速率的主要因素。     

Occurrence of Middle Miocene Fossil Cyprinid Fish in the Northern Qaidam Basin and its Paleoenvironmental Implications

With a thick sequence of early Eocene to Pleistocene terrestrial records, the Qaidam Basin on the northern Tibetan Plateau provides an important sedimentary archive for understanding the paleoenvironmental evolution of the northeast Tibetan Plateau. In this study, specimens of fossil fish remains are collected from the late Middle Miocene (Serravallian, ~12Ma) of the middle member of the Shang Youshashan Formation, Dahonggou (DHG) section, in the northern Qaidam Basin. Based on a systematic study of these materials, the remains have assigned to Cyprinidae, with typical pharyngeal teeth and dorsal fin spines with serrations on the posterior edge. Our discovery improves understanding of the cyprinid fish distribution characteristics in the Qaidam Basin during the Cenozoic. Co-occurrences of terrestrial brackish ostracod species Cyprideis and long chain alkenonesin the layer indicate that the studied cyprinid fish lived in a generally large brackish to saline water body during the late middle Miocene (Serravallian), when the climate of Qaidam Basin was still not sufficiently dry to form an extreme saline water lake.     

柴达木盆地古近纪—新近纪湖相叠层石与藻礁的沉积组合特征与意义

在柴达木盆地发育了各种类型的渐新世—中新世湖相叠层石，其中丘状叠层石具有重要的地质意义，丘状叠层石直接生长在砾岩上，并向上逐渐演化为藻礁，藻礁向上又重新转化为叠层石沉积。通过对内部纹层特征和沉积组分的研究并结合叠层石的同位素、地球化学以及古生物资料分析表明，微生物自身的钙化作用以及微生物引发的沉淀作用形成了这种具有典型内部纹层的丘状叠层石。较高的温度、炎热和干燥的气候条件、坚硬的基底以及较少的藻类干扰作用是叠层石生成的主要因素。总体上，叠层石形成于较为低能的环境中，与高能环境中所形成的藻礁完全不同，而且两者具有明显的相互竞争作用。因此，与气候和水体条件密切相关的后生生物的生长和真核藻类的发育是叠层石在显生宙迅速衰落的主要因素。     

柴达木盆地第四纪古气候变化在物理测井自然伽玛曲线上的记录

利用物理测井曲线分析古气候变化，是近年发展起来的新领域。本文在对取芯井涩中6井多种气候指标分析的基础上，建立了涩中6井GR曲线古气候反演模式，将该模式引进到盆地东部唯一贯穿第四纪的钻孔---达参1井，利用该井高分辨率自然伽玛曲线建立了盆地东部地区2.85Ma以来的时间标尺，据此讨论盆地东部地区2.85Ma以来的古气候变化，表明盆地气候变化在大阶段上明显受到天文轨道周期的控制，但也具有明显的区域性特征。此外还与盆地西部大浪滩ZK-336孔进行了对比。表明柴达木盆地同时包含了高原隆升与全球性气候变化的信息，是古环境变迁的良好的信息载体。也证明了自然伽玛曲线是反映内陆干旱盆地气候与环境变化良好的代用指标。     

柴达木盆地东北缘中中新世以来古气候变化

全球变冷、青藏高原隆升以及特提斯洋海退被认为是控制亚洲大陆新生代气候变化的三大因素,然而由于长时间尺度古气候记录的匮乏,对于三者影响的认识并不清晰。柴达木盆地是青藏高原北部最大的一个封闭盆地,发育巨厚且连续的新生代地层,详细记录了周缘山体构造隆升过程和区域气候演化历史。本文通过柴达木盆地东北缘怀头他拉剖面的中中新世-早更新世沉积物气候代用指标碳酸盐、硫酸根和氯离子含量分析,显示该研究区中中新世以来气候变化经历了15.3~13.0Ma相对湿润、13.0~6.6Ma半干旱-半湿润和6.6~1.8Ma干旱的3个演化阶段。结合生物特征和前人研究成果,认为柴达木盆地干旱化历史可能从中中新世13Ma左右开始逐步发展,而真正意义上的干旱化始于6.6Ma以来。全球变冷是控制柴达木盆地干旱气候形成和发展的主导因素,同时青藏高原晚期持续阶段性的强烈隆升起到了催化剂的作用。     

柴达木盆地新生代以来的气候变化研究:来自碳氧同位素的证据

青藏高原北缘柴达木盆地内部始新世—更新世的碳酸盐中的碳、氧同位素分析结果显示了几次与区域性气候变化和构造运动相关的地质事件,包括青藏高原形成和隆升。新生代厚层的湖相-陆相沉积物记录了在中新世时气候以干旱条件为主。红三旱剖面中出现了两个较短1 Ma到3 Ma的δ13C变化周期。通过稳定同位素的研究可以识别出4个明显的构造事件:(1)上干柴沟组晚期δ13C和δ18O出现明显的增加,反映周边山脉的隆升;(2)上干柴沟组和下油砂山组界限处δ13C和δ18O的剧减,反映了整个柴达木盆地的总体抬升和喜马拉雅山在24 Ma左右的隆起;(3)19~18 Ma同位素数据出现的正异常峰值应该和阿尔金山的强烈隆起有关,同时盆地相对沉降,地貌高差增大,气候变得干旱;(4)12 Ma的明显负异常反映了整个柴达木盆地的海拔又一次增高,而盆地本身相对沉降周边山脉隆升。     

柴达木盆地东北缘大红沟地区古近系露头层序地层

通过对柴达木盆地东北缘大红沟剖面古近纪地层沉积特征的详细研究,识别出冲积扇相、辫状河相、湖泊三角洲相和湖泊相4类沉积相,整体表现为自下而上由粗到细、水深逐渐增大的退积序列.进一步详细的沉积亚相和微相分析、露头准层序叠置方式和水进—水退转换面的分析,在大红沟古近纪地层剖面上划分出6个三级层序和27个四级层序(准层序组),...