中国地球物理学会第33届学术年会分专题研讨会剪影讨论会纪要

24-青藏高原隆升与风化剥蚀和气候变化


召集人: 方小敏 孙继敏 陈汉林 李有利 颜茂都
提交论文32篇,口头报告24篇,张贴报告8篇。
      一、围绕青藏高原隆升剥蚀和环境效应,论文涉及以下4个方面的内容和成果
      1、青藏高原及其周边地区新生代地层年代及古气候研究。对青藏高原东北部地区许多新生代地层进行了新的磁性地层年代捋定,在此基础上开展了一些古气候研究,取得了一些新的成果和认识。对西宁盆地各级河流阶地形成年代进行了新的捋定,指示T12-T16四个阶地的年龄分别为2.6Ma、3.2Ma3.6 Ma、4.8 Ma,认为构造隆升是阶地发育的主控因素;获得西宁盆地东部336米厚含丰富晚新生代化石地层高分辨率磁性地层年代结果,12.7 – 4.8Ma;对临夏盆地东部那勒寺地区疑似为风成堆积钻孔岩心分析,揭示年代为3.7-2.4Ma,首次在黄土高原西部地区发现有晚上新世到早更新世(3.6-2.2Ma)的风成沉积序列,磁化率变化与黄土高原中部地区一致,揭示出类似于现今东亚夏季风分布格局至少在晚上新世便已确立;对临夏盆地660 钻孔岩心磁性地层年代(26.5-21.6 Ma)学、岩性特征分析和赤铁矿及红度指标的测定分析,揭示东亚季风在26.5 Ma时就已在临夏盆地出现,该区气候主要受全球温度控制;等。
      2、青藏高原及其周边地区新生代构造演化研究。对高原周边地区开展大量的新生代构造演化研究,取得很多成果和新认识。1)通过临夏盆地高分辨率化石和磁性地层控制与沉积相分析基础上,描述盆内沉积和地层是如何在时空上随盆地演化,指示即使在稳定气候条件下,相同地层岩性单元,比如特征的湖相沉积和洪积砾岩,也将随前渊的盆内迁移而迁移,导致显著的地层穿时性,常常误导认为它们在时空上是同一套地层单元;2)通过系统低温热年代学测试分析和地震反射剖面和野外沉积学观测,揭示祁曼塔格-东昆仑造山带、阿尔金山以及南祁连在~50 Ma就开始发隆升剥露,在~15–8 Ma时,阿尔金断裂系的快速走滑导致中-北祁连和河西走廊地区隆升变形,在~3Ma以后柴达木盆地内部发生强烈的褶皱变形;3)通过对柴达木盆地西北部碎屑锆石裂变径迹和地震剖面资料揭示阿尔金山响应印度-欧亚板块碰撞在古新世-早始新世初始隆升;通过AFT与锆石U-Pb年代对比分析,指示祁漫塔格山在40-30Ma已经开始隆升,柴达木盆地被分割成多个次级盆地;4)对柴达木盆地西部天然剖面沉积相及钻孔资料分析,从时空探讨柴西晚新生代的沉积演化特征与阿尔金地区的构造耦合关系指示区域17-16 Ma构造隆升, ~16-10 Ma快速走滑和 ~10 Ma以来强烈隆升三期构造活动;5)通过对阿尔金断裂南侧构造弧不同部位古地磁的时空旋转关系分析和几何学分析,发现阿尔金的附近的阿卡腾能山背斜在~16.2-11.1Ma期间的逆时针旋转幅度(~50°)与其和和油砂山两背斜轴线走向之间的夹角近似,揭示阿尔金断裂中段在16-11Ma期间的一次快速左旋走滑,滑移量>50 km,滑移速率≥10mm/yr);6)通过对民乐-大马营断裂附近被断层错断的断层陡坎阶地(T1-T6)进行无人机扫描分析,获得高精度的数字高程模型影像,分析获得民乐-大马营断裂的垂直滑动速率为1.02~1.82mm/a;等。7)通过碎屑锆石年代和沉积相分析,揭示早新生代古红河演化历史,即在~35Ma前存在一个连接高原与南海的古水系,之后由于响应印度-欧亚板块碰撞发生了红河断裂走滑活动和藏东南地区的顺时针旋转和南向挤出逃逸,古红河失去了其北部的大部分流域,现代红河格局基本形成;
      3、青藏高原及其周边地区现代及新生代风化剥蚀研究。利用对青藏高原及周边地区现代、过去各种风化剥蚀指标分析,取得许多新的成果。1)通过对青藏高原周缘不同物理剥蚀速度地区的铀同位素地球化学行为分析来探讨物理剥蚀与化学风化关系。结果表明流域细颗粒物质的(234U/238U)值反映颗粒破碎时间(即风化带的年龄),可验证风化控制理论中风化带深度与物理剥蚀速度的假设关系,风化溶解物234U/238U值反映化学风化速度与破坏晶格234U释放速度的相对关系;2)对临夏盆地发育含古土壤晚中新世河流相沉积的碳酸盐微量元素(Mg、Sr)和Sr同位素分析,成功识别了约8Ma粉尘输入的显著信号,建立了碳酸盐沉淀过程控制下的水溶液与外来粉尘溶解组分不同程度混合的碳酸盐形成模型,并得到现代相关指标的验证,认为青藏高原东北部的显著隆升及亚洲内陆干旱化加强被认为是其主要驱动因子;3)通过青藏高原东南部43个花岗岩小流域作为研究对象,对控制流域水化学组成的水文-化学过程,不同来源的物质贡献,流域风化速率计算分析,获得风化速率主要控制因素为:流域河水主要受降水和冰川融水补给,而主要溶解物质来源于岩石风化;小流域的风化速率较高,最高发生在冰川流域;硅酸岩风化速率不受任何单一因子控制。
4、青藏高原及其周边地区新生代古气候、古环境、古高度研究和古气候模拟。在藏南、藏北(青藏高原东北部、塔里木等地)开展了一些新的气候环境指标测试分析、古高度分析和干旱化模拟,尝试了利用碳屑-古火记录研究古气候,取得许多新的认识。1)对柴达木盆地钻孔岩心沉积特征、蒸发盐矿物同位素分析,指示古湖从盐度较低的咸水湖逐渐演化到盐湖、干盐湖直至盐滩的过程,指示2.8Ma以来两个干旱期和多个气候事件,并国内首次发现罕见的亚稳定矿物-硫酸盐矿物尤钠钙矾(Na4Ca(SO4)3•2H2O),并指出成盐物质主要来源于岩石风化,特别是具有低锶同位素的硅酸盐的风化;2)对柴达木盆地红柳沟剖面晚始新世-早渐新世湖泊相绿泥石矿物学和元素地球化学分析,推测出EOCT事件与周边盆地已发表的EOCT记录在时间和气候变化趋势上良好对比,表明绿泥石化学成分的变化可用作示踪区域气候变化的新型指标;3)对比测定柴西钻孔和西宁盆地新生代连续地层δ2Halk和GDGTs等指标的变化趋势,揭示了许多降温事件和干旱化事件,指示其高原北部具有丰富的古环境和古高度指示意义。4)对中新世库木库里盆地、柴西盆地湖相沉积钻孔岩心样品的炭屑浓度变化趋势、古火演化特征,结合孢粉数据,揭示炭屑浓度整体呈增加趋势,从时空上指示与孢粉结果揭示的干旱成分持续增加同步的持续增强的古火特征;5)对塔里木盆地北缘库车剖面孢粉分析,显示30Ma以来植被持续以旱生草本麻黄、藜、蒿等为主,仅在中中新世木本孢粉栎、榆、桦等含量略有增加,和矿物学和元素地球化学证据一致等;6)利用挪威地球系统模式(NorESM-L)对早始新世和晚始新世气候(典型、相同CO2浓度情景)开展耦合试验模拟,并利用CAM4大气模式设计敏感性试验,支持地质重建证据所揭示的始新世亚洲内陆干旱化加剧。
      二、新的学术观点、学术增长点和科技动向:
      1、通过高分辨率化石和磁性地层控制与沉积相分析基础上,构建出一个陆内前陆盆地构造地层演化模式,能很好的解决当前前陆盆地地层岩性、古生物等对比中通常矛盾的问题;
      2、利用古地磁的时空旋转关系,确定了阿尔金断裂在~16-11Ma期间 >50 km滑移量和≥10mm/yr滑移速率,为研究阿尔金的走滑时限、幅度和速率提供了新的独立证据;
      3、通过对古红河水系碎屑锆石U-Pb年龄谱分析,证实早新生代古红河水系的存在;在晚始新世(~35Ma)前后响应印度-欧亚板块碰撞,藏东南地区东南向挤出逃逸(包括红河断裂开始活动、区域开始顺时针旋转),错开了古红河水系,丢失北部的源区,为区域水系演化响应构造地貌活动提供新的认识;
      4、通过对青藏高原周缘不同物理剥蚀速度地区的铀同位素地球化学行为分析来探讨物理剥蚀与化学风化关系;
      另外,还尝试一些新方法新手段,如利用无人机拍摄扫描技术开展构造地貌学研究、利用地层中的碳屑和古火记录开展古气候研究、新的古高度研究方法和手段(如,GDGTs等)、现代小流域风化剥蚀研究、环境污染等,展现了很好的研究前景。