巴丹吉林沙漠湖泊沉积孢粉和正构烷烃记录的全新世环境变化

发布时间：2020-11-01 07:51

　　 干旱区的垂向水运移对湖泊发育和维持具有重要的作用,但长期以来环境演变的研究却主要聚焦于区域降水的作用,对地下水补给型湖泊的环境演变研究比较缺乏。地处中国西北的干旱区的巴丹吉林沙漠降水较少,在沙漠腹地的丘间洼地发育众多的几乎没有地表径流的湖泊,是地下水补给型湖泊环境演变的理想场所。巴丹吉林沙漠腹地地下水补给型湖泊的全新世环境演变研究有助于加深季风边缘区气候变化机制和区域尺度上环境对气候变化的响应方式的理解。本论文选取了巴丹吉林沙漠腹地的两个沉积剖面并通过对其进行粒度、总有机碳、孢粉和正构烷烃等环境代用指标的分析,通过主要代用指标之间的对比,探讨了干旱区粒度、总有机碳、孢粉和正构烷烃等环境代用指标反映环境的灵敏度和适用范围,并重建了全新世以来巴丹吉林沙漠全新世千年、百年尺度的环境演变过程。根据巴丹吉林沙漠沉积记录,该区域沙漠湖盆环境变化可以分为6个阶段。11 ka之前为干旱的风成砂环境;11-10.2 ka以沼泽景观为主,乔木和灌木孢粉含量都较低,而禾本科(Gramineae)孢粉含量最高,旱生植物孢粉较少,沉积物粒径较细,蒿藜比较大,代表相对湿度的孢粉PCA1值较大,表明这一阶段环境转湿;10.2-7.2 ka以典型草原景观为主,禾本科植物孢粉含量减少,蒿属(Artemisia)和藜科(Chenopodiaceae)成为主导。沉积相从沼泽相转变成为湖相,环境更加湿润;7.2-5.6 ka以典型草原为主,蒿属和藜科依然是主导孢粉,蒿藜比较大,旱生孢粉含量达到最低,代表干湿的第一主成分得分最小,表明这一时期环境整体更加湿润,达到全新世以来最为湿润的时期;5.6-3.6 ka蒿属和藜科孢粉含量降低,麻黄属(Ephedra)孢粉含量增加,从典型草原景观转变成荒漠草原景观,孢粉浓度较低,蒿属减少,旱生植物孢粉增加,代表干湿的第一主成分得分增大,陆生植物增加,水生植物减少,表明这一时期环境转干;3.6-0.8 ka风水两相沉积,这一时期风成砂大量入湖,沉积物粒径较粗,湖泊进一步萎缩,松属(Pinus)和麻黄属花粉含量较高,蒿属、藜科孢粉相对减少,湖泊周围是荒漠草原景观,旱生植物孢粉较多,蒿藜比较低,挺水植物减少,环境更加干旱。在变化趋势上,粒径逐渐变细,旱生植物孢粉有减少趋势,表明环境整体有转湿的倾向。综上,巴丹吉林沙漠地下水补给型湖泊在全新世表现为早中全新世环境逐渐转湿,中全新世最湿,晚全新世变干的环境模式。通过对AR剖面主要指标中持续时间较短(非千年尺度)的峰值进行分析,发现了10次快速环境变化事件,包括10.3 ka、7.4 ka、6.3 ka、4.2 ka、和0.4ka的湿润事件以及9.4 ka、8.2 ka、5.4 ka、2.8 ka和1.4 ka的干旱事件。并且这些事件中除6.3 ka和5.4 ka以外,在时间上都和北大西洋冷事件一致,是对全球性气候变化的响应。这些事件可以作为干旱区区域环境重建的对比模式和年代模式的重要参考。通过对两个剖面近千年来的代用指标进行分析,我们发现:在约公元900年至1380年巴丹吉林沙漠整体暖干,公元1380-1920年沙漠整体冷湿,与西北地区的环境演变趋势基本一致,主要受到太阳辐射的驱动。在小冰期内部存在三次明显的冷湿事件,分别为1450-1510年、1610-1680年和1750-1850年事件,这三次冷湿事件基本受减弱的太阳活动控制。
【学位单位】：兰州大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：Q914;P532
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 气候变化研究背景
    1.2 全新世以来的气候变化研究进展
        1.2.1 全新世的开始
        1.2.2 全新世的分期
        1.2.3 全新世的不稳定性
        1.2.4 中世纪暖期和小冰期
    1.3 季风区环境演变研究进展
    1.4 地下水补给型湖泊环境演变的研究意义
第二章 研究区概况和样品采集
    2.1 研究区概况
        2.1.1 巴丹吉林沙漠的高大沙山和湖泊
        2.1.2 巴丹吉林沙漠的气候水文条件
        2.1.3 巴丹吉林沙漠的植被土壤特征
        2.1.4 巴丹吉林沙漠的地质条件
    2.2 样品采集
第三章 实验方法
    3.1 粒度分析
    3.2 总有机碳与总氮含量
    3.3 易溶盐离子
    3.4 孢粉分析
    3.5 正构烷烃分析
第四章 实验结果及解释
    4.1 沉积相
        4.1.1 ZZH剖面岩性描述
        4.1.2 AR剖面岩性描述
        4.1.3 扫描电镜解释
        4.1.4 ZZH剖面沉积相
        4.1.5 AR剖面沉积相
    4.2 年代序列
        4.2.1 巴丹吉林沙漠有机物碳库效应
        4.2.2 AR剖面测年结果
        4.2.3 ZZH剖面测年结果
        4.2.4 AR剖面和ZZH剖面的年代地层学对比
    4.3 粒度参数
        4.3.1 粒度解释
        4.3.2 ZZH剖面粒度参数
        4.3.3 AR剖面粒度参数
    4.4 总有机碳与总氮含量
    4.5 孢粉
    4.6 正构烷烃
        4.6.1 AR剖面正构烷烃
        4.6.2 ZZH剖面正构烷烃
    4.7 高湖面的地貌学证据
第五章 不同指标之间的对比
    5.1 粒度与正构烷烃参数关系
    5.2 粒度与孢粉记录关系
    5.3 孢粉与正构烷烃关系
第六章 地下水补给型湖泊的环境演变模式
    6.1 千年尺度环境演变
        6.1.1 ZZH剖面千年尺度环境演变结果
        6.1.2 AR剖面千年尺度环境演变结果
        6.1.3 ZZH剖面和AR剖面千年尺度环境演变的异同
    6.2 百年尺度的环境事件
    6.3 近千年来的环境演变
        6.3.1 AR剖面记录的近千年来的环境演变
        6.3.2 ZZH剖面记录的近千年来的环境演变
        6.3.3 巴丹吉林沙漠近千年来的环境演变
第七章 区域对比与讨论
    7.1 千年尺度环境演变的区域对比
        7.1.1 与巴丹吉林沙漠内部前人研究的对比
        7.1.2 与中国北方风成沉积记录的对比
        7.1.3 巴丹吉林沙漠周边全新世环境对比
        7.1.4 与蒙古高原北部环境演变模式对比
        7.1.5 与新疆北部环境演变模式对比
        7.1.6 与青藏高原环境演变模式对比
        7.1.7 与华南环境演变模式的对比
        7.1.8 与季风边缘区环境演变对比
        7.1.9 千年尺度环境演变的驱动力探讨
    7.2 百年尺度冷事件
    7.3 近千年来环境演变区域对比及驱动机制探讨
    7.4 巴丹吉林沙漠沉积年代模式及其意义
第八章 结论与展望
    8.1 结论
    8.2 主要创新点
    8.3 问题与展望
参考文献
在学期间研究成果
致谢

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本文编号：2865240