青藏高原东北缘循化盆地渐新世—中新世孢粉记录与东亚季风演化

发布时间：2017-06-12 17:11

  本文关键词：青藏高原东北缘循化盆地渐新世—中新世孢粉记录与东亚季风演化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：青藏高原的隆起是地球历史上最重要的地质事件之一,印度与欧亚板块的碰撞被认为是导致高原强烈隆升的主要因素。受印度与欧亚板块碰撞的影响,青藏高原北缘继续向北扩展、副特提斯海由东向西从塔里木盆地退缩,不仅使亚洲地区的构造格局发生了重大的改变,而且对新生代全球和区域气候的变迁都有显著的影响。青藏高原的形成、隆升及其对环境的影响一直是国际地学领域研究的热点。受印度-欧亚板块碰撞及其“远程效应”的影响,在青藏高原内部及周缘地区形成了数目众多的沉积盆地。本文研究的循化盆地属于青藏高原东北缘盆-山耦合系统中重要的组成部分,盆地内积累了巨厚的渐新世-中新世(30.0～5.8 Ma)沉积物,比较完整地记录了高原东北部的变形隆升和气候变化过程,成为研究高原构造隆升-气候环境变化耦合过程的理想地区。本次研究中,我们选取位于循化盆地南缘的羊圈沟剖面和西沟剖面作为研究对象,在项目组其他成员对盆地内沉积物系统磁性年代学研究的基础上,展开了详细的沉积环境、物源和沉积速率的综合分析,将青藏高原30 Ma以来的构造隆升分为3个阶段：(1)30-22 Ma初期隆升至稳定阶段；(2)22～7.3 Ma中期隆升至稳定阶段；(3)7.3～5.8 Ma后期急剧强烈隆升阶段。全球环境在新生代以来发生了巨大的改变,其中以两极冰盖的形成和扩张为主要标志的全球变冷过程最为显著,使地球从“温室效应”向“冰室效应”转变。亚洲地区在该时期明显的环境变化表现为东亚季风和内陆干旱化的形成与发展。由于在各种气候变化替代性指标中,植物化石对于生态环境变化的反应最为直接和敏感。为此,本文通过对循化盆地新生代羊圈沟和西沟剖面孢粉样品的系统分析,建立一条较完整的渐新世-中新世孢粉序列,并与全球其他气候替代性指标做对比,为探讨青藏高原东北缘新近纪以来古环境演变及其驱动机制提供了新的证据。根据多种主要植物类型的孢粉属种及其丰度在剖面上的变化,自下而上划分为6个孢粉组合。孢粉组合ⅠPinaceae-Chenopodipollis-Nitrariadites-Ephedripites(30～24.8 Ma),孢粉组合反映出此阶段的植被面貌为稀树灌丛-草原,气候干冷。孢粉组合ⅡPinaceae-Chenopodipollis-Nitrariadites-Ephedripites-Quercoidites (24.8～23.0 Ma),植被面貌仍表现为稀树灌丛-草原,但气候有所好转,较温凉。孢粉组合ⅢPinaceae-Chenopodipollis Betulaepollenite-Juglanspollenites (23.0～17.4 Ma),孢粉组合反映了一种温带气候条件下的针阔叶混交林植被型,气候较温暖湿润。孢粉组合Ⅳ Pinaceae-Betulaepollenites Juglanspollenites (17.4～13.6 Ma),孢粉类型更加丰富,以温带组分为主,反映了一种温带气候条件下的针阔叶混交林植被型,气候更加温暖湿润。孢粉组合Ⅴ Pinaceae Betulaepollenites-Graminidites-Ephedripites-Chenopodipollis (13.6～8.0 Ma),植被面貌表现为稀树灌丛-草原,气候干冷。孢粉组合Ⅵ Ephedripites-Nitrariadites-Chenopodipollis(8.2～5.8 Ma),表现为灌丛-草原进一步发展,气候持续变冷、变干。总之,研究区在30.0～5.8Ma期间的植被经历了稀树灌丛-草原(30.0～23.0 Ma)、针阔叶混交林(23～13.6 Ma)和稀树灌丛-草原(13.6～5.8 Ma)3次重大的演化阶段。目前关于青藏高原新生代隆升过程的研究在不断深入,而且越来越多的定量化数据表明青藏高原在晚渐新世之前已有显著的表面抬升。为详细探讨青藏高原东北缘的古海拔及古气候变化,本文根据已划分的孢粉组合中优势植物类群进行共存分析。通过共存分析,获得了青海循化盆地渐及周边山地在渐新世-中新世古海拔及古气候参数：晚渐新世-早中新世(30～23.0Ma)古海拔约2800～3200 m,年均温7.8-14.9℃,年降水量446～1031 mm；早中新世(23.0～17.4 Ma)古海拔约2400～2800 m,年均温11.3～20.9℃,年降水量798～1540 mm；中中新世(17.4～13.6 Ma)古海拔约2400～2600 m,年均温13.3-20.9℃,年降水量798～1540mm：中-晚中新世(13.6～8.0 Ma)古海拔约2400～2800 m,年均温7.8-14.9℃,年降水量446～1031 mm;晚中新世(8.0～5.6 Ma)古海拔约2400～4000 m,年均温2.8-14.9℃,年降水量403～1031 mm。东亚季风和内陆干旱化环境是全球环境系统的重要组成部分,并涵盖亚洲的大部分地区。越来越多的研究表明影响东亚季风和内陆干旱化形成及演化的机制可能是多元的,主要包括青藏高原的逐步隆升、副特提斯海退和晚新生代的全球变冷过程等。近几十年来,关于中亚地区中新世期间古环境演变的研究取得了一系列成果。然而,对于东亚季风和内陆地区干旱化的起始时间和动力学机制仍没有定论。本文依据孢粉类型的生态习性,将其划分的喜热分子、旱生分子和喜温湿山地针叶分子作为循化盆地环境演化的代用指标,利用年均温(MAT)和年降水量(MAP)曲线作辅助指标,与全球深海氧同位素记录及北太平洋LL44-GPC3钻孔风尘沉积通量的变化进行比较,并得到以下成果：a)约23.0 Ma,孢粉记录显示循化盆地及其周边山地植被由稀树灌丛-草原向森林植被发展,气候由相对干旱寒冷向温暖湿润转变,这可能与东亚夏季风扩展到循化盆地,带来更多的降水有关。由共存分析结果可知循化盆地及周边山地在晚渐新世-早中新世(30-23.0Ma)古海拔已经达到2800～3200 m,结合在～25 Ma青藏高原整体发生隆升的地质证据,我们推断青藏高原隆升与当时大陆和海洋环境耦合,激发了东亚季风,替代了先前的行星风系。因此,青藏高原的隆升可能是东亚季风气候形成的重要驱动因素。此外,一系列研究表明副特提斯海在早中新世之前已经从图兰平原退出,副特提斯海退增强了东亚夏季风,同时使季风区的潮湿度增加,也有可能是影响东亚季风气候形成的重要因素。b)23.0～13.6 Ma期间循化盆地的植被为针阔叶混交林,气候温暖湿润。同时具有较高的年均温(MAT)和年降水量(MAP)分别为11.3～20.9℃和798～1540 mm,表明当时东亚夏季风相对较强。全球气候变化可能是东亚夏季风增强的主要因素,而青藏高原隆升的影响比较有限。c)循化盆地孢粉记录最为显著的变化表现为从13.6 Ma开始,旱分子的百分含量呈现逐渐增加的趋势,喜温湿山地针叶分子的百分含量不断减少,表明循化盆地及周边山地自13.6 Ma以来干旱化持续发展,气候由温暖湿润向寒冷干旱的转变。我们推断这种转变可能与东亚夏季风逐渐减弱,东亚冬季风逐渐增强有关。同时13.6Ma以来的干旱化过程主要通过～13.6 Ma和-8.0 Ma两次显著的变干事件完成的。喜热分子的百分含量和年均温(MAT)呈现出不断降低的趋势,记录了13.6 Ma以来的变冷过程。这与深海氧同位素8180揭示的全球温度趋势具有良好的对应关系,说明13.6 Ma以来循化盆地及周边山地的干旱化演化可能主要受全球变冷的控制。晚中新世以来,青藏高原东北部一系列的造山活动可以有效地打破区域大气环流和降雨模式,形成典型的“雨影效应”,使盆地干旱化。循化盆地在-13.6Ma和～8 Ma发生了一系列的构造活动与干旱化事件在时间基本吻合,推断青藏高原的隆升也可能是晚中新世以来干旱化的影响因素。由于副特提斯海退的确切时间尚且没有定论,所以我们不排除副特提斯海退对循化盆地中中新世晚期以来干旱化加剧的影响。
【关键词】：青藏高原 循化盆地 东亚季风 孢粉 高原隆升
【学位授予单位】：中国地质大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q914;P534.6;P532
【目录】：

• 作者简介6-8
• 摘要8-11
• ABSTRACT11-17
• 第一章 绪论17-26
• §1.1 国内外研究现状及存在问题17-22
• 1.1.1 青藏高原隆升及古高程研究进展17-19
• 1.1.2 孢粉学研究进展19-21
• 1.1.3 新生代气候环境研究进展21-22
• 1.1.4 目前仍存在的问题22
• §1.2 选题目的、来源和意义22-23
• 1.2.1 选题目的22
• 1.2.2 选题来源22
• 1.2.3 选题意义22-23
• §1.3 研究材料和方法23-24
• 1.3.1 研究材料23
• 1.3.2 研究方法23-24
• §1.4 实物工作量24-26
• 第二章 研究区概况26-32
• §2.1 研究区地理位置和自然地理概况26-28
• 2.1.1 地理位置26
• 2.1.2 自然地理概况26-28
• §2.2 研究区区域地质背景28-32
• 2.2.1 循化盆地新生代地层单位30
• 2.2.2 循化盆地周缘新生代断裂构造特征30-32
• 第三章 实测剖面地层序列与沉积学研究32-62
• §3.1 地层剖面描述32-51
• §3.2 岩石地层序列51-52
• §3.3 年代地层序列52-54
• §3.4 沉积学研究54-62
• 3.4.1 沉积相54-57
• 3.4.2 沉积演化对高原隆升的响应57-62
• 第四章 孢粉化石组合与植被类型62-71
• §4.1 孢粉植物群组成62-63
• §4.2 现存最近亲缘类群的生态学特点63-65
• 4.2.1 裸子植物花粉63-64
• 4.2.2 被子植物花粉64-65
• §4.3 孢粉化石组合划分65-70
• §4.4 孢粉记录的古植被演化70-71
• 第五章 古海拔与古气候定量重建71-79
• §5.1 古海拔定量重建71-74
• 5.1.1 共存分析结果72-74
• 5.1.2 讨论74
• §5.2 古气候定量重建74-79
• 5.2.1 共存分析结果75-77
• 5.2.2 讨论77-79
• 第六章 东亚季风演化及驱动机制79-88
• §6.1 循环盆地孢粉记录的东亚季风演化79-81
• §6.2 东亚季风形成的驱动机制81-84
• 6.2.1 青藏高原在25 Ma前后的隆升82-83
• 6.2.2 副特提斯海退83-84
• §6.3 早-中中新世东亚夏季风相对较强事件84
• §6.4 中中新世晚期以来干旱化演化驱动机制84-88
• 6.4.1 全球变冷85-86
• 6.4.2 青藏高原隆升86-87
• 6.4.3 副特提斯海退87-88
• 第七章 孢粉主要属种描述88-93
• 第八章 结论93-95
• 致谢95-96
• 参考文献96-115
• 图版及图版说明115-118
• 附表118-125

【引证文献】

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 张楗钰;张克信;牛志军;徐亚东;陈奋宁;;青海循化渐新世末期-上新世早期地层序列与孢粉学研究[A];中国古生物学会第26届学术年会论文集[C];2011年

  本文关键词：青藏高原东北缘循化盆地渐新世—中新世孢粉记录与东亚季风演化，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：444534