青海大柴旦地区新生代磁性地层学与环境变化研究

【摘要】新生代是地球岩石圈构造发生巨大变动的时期,印度板块经过长期向北漂移,在古—始新世期间终于与欧亚板块对接,新特提斯海域向西退去。印度与欧亚板块继续陆陆碰撞和陆内俯冲,导致新近纪以来青藏高原快速隆起,全球最高最大的高原形成。青藏高原的隆升不仅记录了陆—陆碰撞和岩石圈变形的历史,而且通过其巨大的动力学和热力学效应迫使亚洲大气环流发生重大变化,对当今亚洲地貌格局乃至全球气候—环境变化产生了深远的影响。青藏高原隆升过程及其气候—环境效应是当前地球科学研究的重大课题之一。相对于青藏高原其它地区,高原东北缘的自然环境和工作条件较好,且处在高原向北东方向扩展的最新前缘和东亚季风区、西北干旱区及青藏高原高寒区的交汇处,是进行构造隆升与气候环境变化研究的理想场所。柴达木盆地是青藏高原北部最大的新生代压陷盆地,盆地内堆积的新生代沉积物最厚可达17000m,是进行青藏高原东北部构造隆升与气候环境变化研究的良好载体。在本次研究中,我们选取青藏高原东北缘柴达木盆地锡铁山剖面和大红沟剖面作为研究目标,自下而上系统采集磁性地层年龄样品,建立磁极性年代序列；在地层精细年代框架的基础上,结合磁化率和磁组构研究,揭示青藏高原东北缘的气候变化：并通过古近纪—新近纪气候演化过程与高原其他地区以及全球气候变化横向对比为柴达木盆地早始新世—晚中新世期间的古气候演变历史及其对青藏高原隆升的响应研究提供新的认识。柴达木盆地新生界底部路乐河组的形成时代对认识盆地成因和青藏高原的形成演化具有重要意义。本文对柴达木盆地东北缘锡铁山剖面路乐河组中下部厚约460m的沉积物进行了磁性地层学研究,建立了约53.8-50.7Ma的磁极性地层时间标尺。研究显示盆地沉积速率在约52.6Ma时由25.1cm/kyr减小至8.7cm/kyr,同时沉积相由辫状河相转变为三角洲—滨浅湖相,说明在柴达木盆地形成初期,盆地东北缘山系快速隆升,造成一定的地形高差,水动力作用强,形成以砂岩沉积为主的辫状河相沉积。随后,构造活动减弱,并且经过长期剥蚀、夷平作用,在约52.6Ma后地形高差减小,水动力条件减弱,形成以泥岩、粉砂岩为主的三角洲—滨—浅湖相沉积,沉积动力明显减弱。磁化率各向异性研究表明,印度—欧亚板块碰撞初期构造应力即到达研究区,柴达木盆地东北部路乐河组形成于NE—SW向的构造挤压应力下,在约52.6Ma之后应力减弱,与沉积相转变、沉积速率快速减小揭示的构造活动减弱相符。柴达木盆地新生代开始接受沉积的年龄约为53.8Ma,与青藏高原东北部的羌塘、可可西里、西宁和兰州盆地基本同步,说明青藏高原早期的构造活动具有准同时性。通过对柴达木盆地东北缘大红沟剖面厚约4500m的沉积物进行高密度、精细的古地磁测量,建立研究区早始新世—晚中新世(52-6.5Ma)的地层年代序列,大红沟剖面各组磁性地层学年龄分别为：路乐河组52～43Ma,下干柴沟组43-30.8Ma,上干柴沟组30.8-19Ma,下油砂山组19-14.8Ma,上油砂山组14.8～7.7Ma。全球变冷和青藏高原构造隆升的对亚洲内陆干旱环境的演化起着重要的作用,我们通过对研究区新生代地层的磁化率作为古气候和古环境变化反演的代用指标,讨论柴达木盆地早始新世—晚中新世期间的古气候演变历史及其对青藏高原隆升的响应。根据大红沟剖面磁化率和磁铁矿含量垂向上的变化,我们将研究区早始新世—晚中新世的古环境演化划分为5个主要阶段：(1)早始新世—中始新世(52.0～43.0Ma)：52-43Ma间磁化率强度逐渐增大的趋势与全球深海有孔虫壳体氧同位素记录的全球同时期的降温趋势非常一致。该阶段磁化率值和磁铁矿含量表现为整个研究剖面的最低值,说明研究区在早—中始新世时期古气候特征总体上是温暖潮湿的。52～50Ma左右,剖面北部为剖面提供物源的南祁连山地区发生强烈的隆升。(2)中始新世—早渐新世(43.0-33.3Ma)：磁化率和磁铁矿含量呈现增大的趋势,与地球深海有孔虫壳体氧同位素记录的全球同时期的降温趋势一致。在全球变冷、青藏高原南部隆升阻挡来自印度洋的温湿气流以及特提斯海海退的共同作用下,43Ma左右研究区发生了气候变冷变干事件。(3)早渐新世—早中新世(33.3-22.0Ma)：磁化率曲线表现为稳定增大的趋势,33.3Ma是一个重要的气候转变期,发生了明显的降温事件,对应于地球渐新世初大冰期事件(EOGM)。因此,大红沟剖面33.3Ma以后磁化率增大是青藏高原东北缘对始新世—渐新世之交全球气候加速变冷的响应。并且,由于特提斯洋海退以及欧亚大陆快速拼合,陆地面积增大和全球气温的下降使得全球海洋向大陆输送的水汽降低,研究区在该阶段处于寒冷干燥的环境。(4)早—中中新世(22.0～14.0Ma):22M左右磁化率和磁铁矿含量明显增大,可与全球性Mi-1a事件这个短期快速变冷事件对应。由于青藏高原的整体隆升,亚洲内陆季风形成,造成研究区气候变冷变干。沉积速率的研究表明南祁连山在这一阶段可能也经历了-个构造隆升过程。因此,研究区22Ma以后磁化率进一步增大是青藏高原构造隆升与全球变冷以及亚洲内陆干旱化的综合效应。约19—15Ma剖面磁化率出现减小的趋势,可能受到深海氧同位素记录的中中新世气候适宜期(MMCO)影响,15Ma以后气候又趋向于变冷。(5)中—晚中新世(14.0～6.5Ma)：14Ma右,受中中新世降温事件和亚洲内陆地区干旱化加剧事件影响,研究区气候进一步趋向冷干。16～14Ma青藏高原又发生了一次加速生长,阿尔金断裂左行走滑加强,青藏高原东北缘隆升,西北干旱区进一步扩大,季风加强。青藏高原大范围隆升阻挡来自印度洋的暖湿气流到达柴达木盆地,导致柴达木盆地的干旱化加剧。沉积速率和磁化率的变化显示南祁连山在约12Ma之后出现构造隆升。
【作者】柯学；
【导师】张玉芬；
【作者基本信息】中国地质大学，环境与工程地球物理，2014，博士
【关键词】新生代；青藏高原；柴达木盆地；磁性地层；环境变化；

【参考文献】
[1]郭军.基于角色的访问控制分级授权管理的研究[D].西安电子科技大学,通信与信息系统,2012,硕士.
[2]杨杰.基于眼动模式的面孔识别能力个体差异的研究[D].浙江理工大学,应用心理学,2013,硕士.
[3]尹国平.片姜黄的化学成分研究[D].河南中医学院,中药学,2013,硕士.
[4]朱浩森.断藤益母汤治疗强直性脊柱炎的临床疗效观察[D].广州中医药大学,中医学（专业学位）,2013,硕士.
[5]皮珊.对外汉语课堂情境教学案例分析[D].湖南师范大学,汉语国际教育（专业学位）,2014,硕士.
[6]郭振苗.农村生活污水土壤渗滤过程中氮素运移试验研究[D].清华大学,环境工程（专业学位）,2012,硕士.
[7]刘天时.PRP圆柱坐标工业机械手关键技术研究[D].沈阳工业大学,机械制造及其自动化,2013,硕士.
[8]杜佳敏.不真正连带责任的界定与适用论[D].华东政法大学,法律（专业学位）,2012,硕士.
[9]黎浩勇.现代成本管理研究[D].中南大学,2002.
[10]张双喜.基于雷达与相机的无人驾驶智能车障碍物检测技术研究[D].长安大学,车辆工程,2013,硕士.
[11]陈旭辉.深圳发展银行供应链金融创新研究[D].西北大学,工商管理（专业学位）,2012,硕士.
[12]余前利.运用归因训练改善学生化学学习效能的研究[D].华东师范大学,教育,2003,硕士.
[13]宋路程.绕组开路型混合励磁电机独立发电系统基础研究[D].南京航空航天大学,电机与电器,2014,硕士.
[14]王蔚1,2刘永贤1FuhY.X.Jerry3.ZrO2对激光烧结Al2O3/SiO2/ZrO2显微组织和显微硬度的影响[J].中国机械工程.
[15]施铀,罗立琳.建设我国的国家信息基础设施[J].现代电信科技.1995(05)
[16]裴磊.混合动力挖掘机势能回收系统的研究[D].浙江大学,2008.
[17]张伟.海量变形监测数据集成管理与分析系统的研制[D].西南交通大学,大地测量学与测量工程,2014,硕士.
[18]谭雪飞.大模场双包层光纤模式理论与模拟研究[D].中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所）,光学,2013,硕士.
[19]杨蕾.现代汉语道歉言语行为研究[D].东北师范大学,语言学及应用语言学,2012,硕士.
[20]李泉.基于轻量级J2EE的产品管理系统设计与实现[D].华中科技大学,软件工程,2013,硕士.
[21]黄妍.英国中世纪军事合同制的兴起[D].山东大学,世界史,2013,硕士.
[22]金觉生.宝钢高炉长寿新技术的开发与应用[J].炼铁.2005(01)
[23]李静静.红外图像的目标检测与识别方法研究[D].沈阳理工大学,模式识别与智能系统,2013,硕士.
[24]刘莉.平朔集团不常用备件需求预测和库存模式研究[D].北京交通大学,2014.
[25]曹野.辽宁省城市最低生活保障给付水平研究[D].辽宁大学,社会保障,2012,硕士.
[26]姜莉.我国国库管理制度改革及发展方向研究[D].西南财经大学,财政学,2004,硕士.
[27]王慧.不同小麦品种籽粒中LOX活性及基因型和环境互作分析[D].安徽农业大学,作物遗传育种,2011,硕士.
[28]马雪飞.汉代的豪族与儒学的关系[D].鲁东大学,专门史,2013,硕士.
[29]章（丰刀女）.上海市长宁区重点传染性疾病症状监测系统建立及试点应用[D].复旦大学,公共卫生,2012,硕士.
[30]胡晓舒.我国农业生产污染防治法律制度研究[D].海南大学,环境与资源保护法学,2012,硕士.
[31]程代展,秦化淑,李树荣.非线性控制系统的拓扑结构[J].自动化学报,1991,02:129-136.
[32]高峰.针对C-NCAP的某乘用车正面乘员约束系统仿真优化与试验验证[D].吉林大学,车辆工程,2013,硕士.
[33]姜波.信息技术与高中心理健康教育的整合实践研究[D].内蒙古师范大学,教育（专业学位）,2013,硕士.
[34]苏宁宁.基于用户体验的中国联通用户行为分析及营销策略研究[D].北京邮电大学,工商管理（专业学位）,2012,硕士.
[35]张蕾.民族艺术生态发展规律探讨[D].广西民族大学,美学,2013,硕士.
[36]卓淑娟.基于石墨烯量子点及金属/硅纳米结构的荧光过程研究[D].苏州大学,2012.
[37]杨芳.动画在智能手机娱乐功能中的运用与研究[D].湖北工业大学,设计艺术学,2013,硕士.
[38]黄秀珍.学前教育专业中高职课程衔接研究[D].广东技术师范学院,职业技术教育学,2014,硕士.
[39]任海荣.论科技成果转化中政府的作用[D].太原科技大学,科学技术哲学,2014,硕士.
[40]刘天保.综合能力测评系统的设计与实现[D].中国地质大学（北京）,计算机技术,2014,硕士.
[41]董旭旭.变排量齿轮泵的空化流动研究及验证[D].上海工程技术大学,车辆工程,2014,硕士.
[42]王荐华.广水市农村土地流转问题研究[D].江西农业大学,农村区域发展,2012,硕士.
[43]艾宏远.基于Profibus的控制与保护开关通信模块的研究[D].沈阳工业大学,电机与电器,2013,硕士.
[44]鲁华.兔真皮内注射自体真皮填充物后真皮结构改变的对比研究[D].南方医科大学,整形外科,2012,硕士.
[45]张彩霞.家蚕正反交F_1代SAGE文库的构建与分析及差异基因的时空表达谱研究[D].苏州大学,发育生物学,2012,硕士.
[46]张雷.县级中学地理选修模块课程资源开发途径及实践研究[D].河北师范大学,学科教学,2014,硕士.
[47]吴春梅.改革开放以来党对马克思主义民族问题理论的发展研究[D].西南大学,马克思主义中国化研究,2014,硕士.
[48]冯亭.非英语专业大学生自我效能感、归因方式与英语成绩的相关性研究[D].河北师范大学,外国语言学及应用语言学,2012,硕士.
[49]黄雨翼.风险社会语境下的业务过失犯研究[D].西南政法大学,刑法,2012,硕士.
[50]王全海.过冷水动态结晶的超声机理研究[D].河南科技大学,工程热物理,2014,硕士.