青藏高原东南缘剑川盆地新生代年代地层格架、古环境与古高程重建

发布时间：2020-03-25 12:32

【摘要】：新生代印度-欧亚板块碰撞导致的青藏高原隆起,引发了全球环境巨变等一系列重大地质事件。而青藏高原隆升及其环境响应一直是地质学界研究的热点,其中定量重建古高程对精细重塑高原隆升过程与环境变迁极为重要。从前人研究青藏高原古高程的成果来看,相较于高原的中部以及西南部,其东南缘的研究成果较少,而且研究手段比较单一,主要集中为氧同位素、氢同位素高程计和植被共存分析法,且缺少对古生物、岩相古地理等方面的综合分析。本次研究选择青藏高原东南缘云南西北部的剑川盆地,地处NNW向哀牢山-红河断裂(主控断裂)与NE向剑川断裂之间,是研究青藏高原东南缘隆升的重要地区。本文通过对剑川盆地新生界九子岩组-双河组沉积序列详细实测与采样分析研究基础上,建立孢粉、介形类生物化石组合,并辅以火山熔岩及火山碎屑岩锆石U/Pb测年,厘定其年代地层格架;并通过对孢粉组合的古植被重建、植物类群共存分析法、介形类动物群生态分析、碳酸盐岩氧同位素高程计和二元同位素(TΔ_(47))古温度等定量方法,恢复盆地九子岩组-双河组沉积期的古高程和古气候。本次研究主要取得成果如下:1、本次研究对剑川盆地九子岩组-双河组的灰岩-含煤泥岩-砂岩沉积组合进行了详细的沉积序列和沉积相划分,确定其为湖泊-三角洲沉积环境。通过对九子岩组灰岩样品碳同位素测试结果,认为九子岩组沉积时期的水体可溶硫化物浓度较低,且碳酸盐岩成岩过程中的水体环境存在较多的细菌甲烷作用。结合对九子岩组下部以及双河组钙质泥岩与泥灰岩碳氧同位素相关性分析,本文进一步揭示出剑川盆地九子岩组—双河组沉积环境为温暖湿润条件下短暂开放的湖盆体系。2、本文对剖面244件介形类样品系统分析,获得18个属51个种,建立了两个介形类组合带:Cypridopsis-Heterocypris和Austrocypris levis-Homoeucypris jingtanensis-Cyprinotus jiangsuensis-Darwinula组合带。通过区域对比,结合双河组以及上覆的剑川组底部获得火山熔岩和火山碎屑岩锆石U/Pb年龄结果,我们限定双河组沉积年龄短暂处于35.9±0.9 Ma左右。本次研究认为九子岩组和双河组的沉积时代为晚始新世。3、根据介形类动物群生态组合研究,本次研究认为剑川盆地晚始新世为一种淡水咸水混合-盐度适中且较为温暖的湖泊—三角洲的沉积环境,从九子岩组到双河组盐度逐渐降低。4、通过对双河组150件孢粉化石系统分析,本次研究在85件样品中获得26个属,自下而上划分了4个孢粉组合:组合1Polypodiaceaesporites-Cryptomeriapollenites-Chenopodipollis(33-45层),植被以落叶阔叶林为主,伴生大量蕨类和少量草本,气候温暖湿润,且海拔较低;组合2Quercoidites-Ulmipollenites(46-60层),植被类型为亚热带针叶落叶混交林,反映较为温凉半湿润的气候环境;组合3 Juglanspollenites-Pinuspollenites-Compositoipollenites(64-67b),为温带落叶针阔叶混交林,伴生大量蕨类,气候温凉湿润;组合4 Lygodiumsporites-Cedripites-Ephedripites(67c-74层),为亚热带-暖温带落叶针阔叶林,气候由温暖向温凉半湿润转变。总体而言,剑川盆地晚始新世热带-亚热带落叶阔叶林-落叶针阔叶混交林这一古植被面貌的演化,揭示古气候经历了温暖湿润-温凉偏干的转变。5、双河组中划分的孢粉组合和优势特征植物类群,结合现生最近亲缘种高程变化以及所在环境大气平均年均温资料,本文拟运用共存分析法将剑川盆地双河组古海拔约束为1300-2600m,由于盆地存在地势高差范围较大,1300-2600m指示该时期研究区平均最低海拔值;并获得该地区晚始新世总体的大气平均年均温(MAAT)为16.8-21.7℃,其平均值为19.25±2.45°C,该温度比现代大气平均年均气温高~6℃。6、本文对九子岩组-双河组碳酸盐岩样品进行了系统的氧同位素、二元同位素TΔ_(47)古温度测试分析,排除成岩期重结晶、蒸发作用等影响,获得沉积时期九子岩组和双河组水体中的氧同位素值δ~(18)O_(mw)(VSMOW)分别为-8.9±1.3‰(2σ)、-9.5±1.1‰(2σ)。本次研究使用Hoke et al.(2014)总结的青藏高原东南缘古近纪古高程模型,计算得到九子岩组古高程为2.5±0.7 km(asl),双河组古高程为2.9±0.6 km(asl)。因此,我们认为晚始新世剑川盆地古高程已经接近现代海拔高度。综上所述,研究区在~36 Ma之前开始隆升,且在~36 Ma时其古高程已经接近现代海拔高度。结合前人所获青藏高原始新世-渐新世的区域古高程数据,本次研究揭示出青藏高原在始新世晚期为东高西低的地貌形态。
【图文】：

柱状图,研究方案

6 吴旌：青藏高原东南缘剑川盆地新生代年代地层格架、古环境与古高程重建息资料。3、样品室内处理与数据分析：对实测剖面的地层相关信息进行室内整理以及处理，完成绘制研究区相关地质图和剖面柱状图等图件，完成盆地沉积相分析；对微体古生物（介形类、孢粉）样品进行筛选合适样品按照微体化石实验室标准流程处理分析，并对得到的化石完成鉴定统计，建立生物化石组合；完成锆石 U/P年代学测试以及碳酸盐岩碳氧同位素和二元同位素测试。4、盆地年代地层格架建立：通过介形类化石组合结合标志化石，以及双河组—剑川组锆石 U/Pb 测年数据，精确厘定九子岩组－双河组沉积时代。5、古温度、古高程及古环境重建：在分析室内实验数据的基础上，利用多重方法对比结合，，孢粉共存分析法、碳氧同位素（二元同位素）以及氧同位素高程计，定量恢复古温度和古高程，探讨研究区古高程变化。综合利用微体化石（孢粉、介形类）生物组合、碳氧同位素结果，结合实地调查与前人研究成果，讨论分析研究区古环境变迁历程。

晚始新世,剑川,新生代,始新世

图 2.1 研究区交通位置图2.2 剑川盆地地质背景2.2.1 剑川盆地新生代岩石地层单位研究区内岩石地层近南北向分布，晚古生代—新生代岩石地层都有出露（图2.2），且古生物化石较为丰富。其中新生代地层自下而上依次出露有古新世勐野井组（E1m）、始新世宝相寺组（E2b）、始新世金丝厂组（E2js）、晚始新世九子岩组（E2jz）、晚始新世双河组（E2s）、晚始新世剑川组（E2jc）和上新世三营组（N2sh）。我们从老至新依次简要描述以下的新生代岩石地层序列。
【学位授予单位】：中国地质大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P534.6

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