兰州—民和盆地河口群沉积相和岩石磁化率——祁连山白垩纪隆升的记录

研究白垩纪祁连山构造隆升过程对认识青藏高原形成及其环境效应具有重要意义,兰州—民和盆地连续出露的河口群沉积物较好地记录了早白垩世祁连山隆升过程。河口群从下向上由冲积扇、扇三角洲、辫状河、滨湖、滨浅湖、半深湖、三角洲7个沉积相体系组成;综合分析沉积相时空演化、砾石成分及古水流方向统计和岩石磁化率测量,揭示出早白垩世祁连山经历了3期隆升过程:早期(约143～123Ma)快速强烈隆升阶段,此时祁连山东段开始逐渐断陷下沉,盆地沉积了冲积扇至滨浅湖相沉积体系的砾岩、砂岩和泥岩,岩石磁化率值总体偏低,隆升速度较快;中期(约123～113Ma)稳定隆升阶段,湖盆面积达到最大,沉积物以半深湖相泥岩为主,磁化率值总体偏高,隆升速度较慢;晚期快速隆升阶段,约从113Ma开始,祁连山隆升速度加快,湖盆萎缩,沉积了以三角洲相为主的泥岩和砂岩,磁化率值总体偏低,直至109Ma以后,盆地回返,祁连山地区整体抬升遭受剥蚀。     

柴达木盆地大红沟剖面新生代地层岩石磁学 特征与环境演变

通过对柴达木盆地大红沟剖面新生代沉积物岩石磁学的研究,探讨青藏高原东北部的构造活动与气候变化。典型样品的热退磁曲线表明,磁铁矿含量随地层年代的变新而增大。沉积物的磁化率由老至新划分为5个阶段,随时代变新而不断增大,与磁铁矿含量的增大相吻合。柴达木盆地沉积物磁化率值的变化与气候变化关系密切:①约43Ma,磁化率增大是全球气候变冷变干导致沉积物中磁铁矿含量增加所致;②约33Ma,磁化率增大是全球气候加速变冷的结果;③22Ma左右,青藏高原整体隆升,控制中国大陆环境的气候系统由行星风系转变为季风风系,亚洲内陆开始干旱化,致使更多的磁铁矿得以保存,磁化率值再度增大;④14Ma青藏高原东北缘发生区域构造抬升,西北干旱区进一步扩大,东亚季风明显加强,同时全球冰量扩张,导致柴达木盆地沉积物的磁化率整体增大,而且波动幅度和频率增大。     

青藏高原昆仑山垭口盆地晚上新世以来沉积物磁化率与气候变化

通过对青藏高原昆仑山垭口盆地磁化率、频率磁化率环境重要参考指标的分析,并与黄土—古土壤和深海δ18O记录的气候变化进行对比,结合剖面的岩性特征和年代序列以及前人所获得的粒度和孢粉资料,揭示了3.6Ma～0.5Ma期间昆仑山垭口盆地气候变化经历了6个不同的阶段:3.6Ma～2.48Ma气候相对冷干,2.48Ma～2.14Ma气候偏凉湿,2.14Ma～2.07Ma气候相对冷干,2.07Ma～1.16Ma气候总体相对较湿润(其间有数次冷干波动),1.16Ma～0.78Ma气候偏冷干以及0.78Ma～0.5Ma气候向冷湿发展。     

罗布泊Ls2孔近7.1Ma以来沉积物的环境磁学研究

塔里木盆地的高分辨率环境记录对于理解西部干旱乃至全球变化至关重要.湖泊沉积物的磁学参数能够记录沉积环境和古气候信息.罗布泊地区是受西风影响的典型区域.本文选取罗布泊Ls2孔7.1Ma以来长度达1050.6m的沉积物进行详细的岩石磁学与环境磁学研究.结果表明,磁铁矿和赤铁矿是沉积物中主要载磁矿物.钻孔底部和上部的沉积物磁铁矿含量相对较高,中部强磁性矿物浓度降低导致赤铁矿占主导.磁性矿物以PSD (pseudo-single-domain)颗粒为主,并含有极少量的SP(super-paramagnetic)颗粒.罗布泊Ls2孔的S-ratio比值表明,7.1～5.6Ma气候为相对较干旱和相对较湿润交替出现,5.6～3.6Ma干旱化加剧,3.60～0.74Ma有所缓和,0.74～OMa干旱化最为强烈,其中5.1Ma和3.6Ma是两个明显的转折点.多磁学参数表明,晚中、上新世以来罗布泊地区的磁性矿物含量的变化,可以反映罗布泊地区气候渐进式的干旱化过程.     

柴达木盆地东北部中新世沉积物色度记录的气候变化

中新世是新生代古气候变化的关键时期。本文以柴达木盆地东北部瑙格剖面18.4～6.9Ma沉积物为研究对象,通过对沉积物颜色指标的测定与分析,获得该时段沉积物高分辨率颜色指标变化序列。发现色度值变化与氧化—还原作用有关,红度值与赤铁矿相对含量呈正相关。结合其它资料分析表明,柴达木盆地东北部地区中新世气候变化为18.4～14.2Ma相对暖湿阶段、14.2～7.7Ma相对冷湿阶段、7.7～6.9Ma相对干冷阶段,其变化可能受到全球温度变化的影响,气候转型主要导致了该区沉积相和沉积物色度的变化。     

六盘山地区早白垩世磁性地层年代及其构造意义

研究六盘山白垩纪盆地演化对于认识中国大陆白垩纪及现今构造-环境格局形成具有重要意义。通过对六盘山地区火石寨剖面的沉积地层进行古地磁采样测量,初步获得六盘山群的磁性地层年代为100～130 Ma。综合古地磁测年结果、盆地沉积演化和构造事件分析,认为白垩纪六盘山盆地具拉张断陷性质,经历了早期拉张裂陷阶段(125.3 ～ 129.6 Ma)、中期扩张-稳定坳陷阶段(109.6 ～125.3 Ma)和晚期湖盆萎缩阶段(102.0～ 109.6 Ma)。盆地早期拉张裂陷和中期扩张坳陷阶段的时限与目前已确认的中国东部构造伸展转折的高峰期(110 ~ 140 Ma)相对应,是对中国东部岩石圈减薄作用和构造体制转变的响应。     

宁夏固原寺口子剖面色度记录的29 Ma以来气候演化

宁夏自治区南部固原寺口子剖面位于青藏高原东北缘,记录了青藏高原隆升、扩展与区域气候变化之间的相互作用过程,重建该地区气候演化历史对于揭示高原隆升与全球气候变冷对亚洲大陆腹地干旱化的影响具有重要意义。通过对寺口子剖面晚渐新世—第四纪地层沉积物色度(a~*、b~*、L~*)的系统测量,建立了29～0.5 Ma颜色指标变化序列,结合研究区内已发表的磁化率、孢粉和总无机碳数据,揭示出该区域气候经历了四个阶段:29～24.8 Ma为最湿热阶段、23.8～18 Ma为较湿热阶段、18～5 Ma为逐渐变冷阶段、5～0.5 Ma为快速变冷阶段。剖面记录了25～24 Ma、18 Ma、5 Ma两次显著的气候变冷事件和3 Ma气候变暖事件。结合青藏高原东北缘新生代盆地气候代用指标,发现这些气候变冷事件和3 Ma气候变暖事件具有区域性。通过对比深海氧同位素记录、北太平洋粉尘通量记录、青藏高原构造隆升事件和研究区气候演化特征,我们认为青藏高原隆升和全球气候变化共同控制了区域气候演化,但在不同时期所起作用有所差异。     

陆地沉积物对大洋缺氧事件的响应：六盘山群黑色页岩地球化学特征及其意义

通过对六盘山群中上部湖相沉积中一层黑色页岩年代（113.45~112.98 Ma）及其下部泥灰岩的元素地球化学特征研究发现,黑色页岩形成于干热而相对湿润气候背景下的缺氧还原环境中,与典型缺氧事件黑色页岩的地球化学特征基本一致,说明该黑色页岩记录了六盘山地区对全球白垩纪大洋缺氧事件OAE1b (约113～111 Ma)的响应,可能指示该期大洋缺氧事件是一次全球性的气候变化事件。     

晚塞诺曼期东特提斯洋古海洋环境探析

发生于白垩纪中期塞诺曼期—土伦期之交的大洋缺氧事件2（OAE2）被认为是研究大洋缺氧事件形成与其他地质过程异常的重要窗口。重建晚塞诺曼期OAE2事件发生之前的古海洋环境对于理解OAE2的成因机制至关重要。因而选择沉积速率快且有高分辨率年代标尺的西藏定日地区OAE2剖面事件层位之下冷青热组地层开展了详细的岩石磁学研究,旨在为重建研究区晚塞诺曼期古海洋环境演化提供新约束。对剖面-5.20 m 至30 m的地层以10 cm间隔采样352个,并测得这些样品的磁化率,重点对-5.20 m至0 m样品测量其非磁滞剩磁,饱和等温剩磁等岩石磁学参数。结合已有的0 m 至37.2 m的岩石磁学数据,获得了-5.20 m至37.2 m的完整的岩石磁学记录,并将其年龄限定为（95.58±0.15） Ma至（94.55±0.15） Ma。岩石磁学结果显示1）95.58~95.10 Ma期间磁性矿物含量增多,反映沉积区物源供给逐渐增多。这很可能是由于晚塞诺曼期全球海平面下降（KCe4）所导致,且（95.10±0.15） Ma时海平面下降至最低。2）磁性矿物种类变化反映定日地区古海洋环境在~94.7 Ma发生了较显著变化,从95.10~94.70 Ma期间亚氧化为主的环境逐渐演变为~94.7 Ma后趋于缺氧的海洋环境。这很可能是由于95.10 Ma海平面上升及相伴的低氧带（OMZ）扩张至研究区所致。研究限定的（95.10±0.15） Ma作为全球海平面上升的初始时间可为研究其他OAE2剖面海平面上升对OAE2形成的影响提供重要的年代约束。结合晚塞诺曼期活跃的火山活动,我们认为晚塞诺曼期全球性海平面上升和火山活动共同作用导致了OAE2事件的发生。     

黄土高原西部红粘土岩石磁学性质及其指示的亚洲内陆中中新世气候变化特征

对黄土高原西部庄浪红粘土进行详细岩石磁学分析表明,沉积物磁性由磁铁矿和赤铁矿主导,并且含有一定量的磁赤铁矿.中中新世大暖期红粘土中磁铁矿、磁赤铁矿含量显著升高;中中新世大暖期前后红粘土中的磁铁矿含量相对较低,赤铁矿相对含量较高,但并未显示较强的磁赤铁矿信息.磁性矿物的整体粒径表现为以SP,SD和PSD颗粒为主,MD颗粒较少.庄浪红粘土磁化率在16.5 ～ 13.8Ma出现峰值,与当时的夏季风强盛、降水丰富、成壤作用较强造成的亚铁磁性矿物相对含量增加密切相关.在全球气候变暖的中中新世大暖期,综合庄浪岩石磁学特征以及陆地和海洋的其他证据可以推测当时东亚冬、夏季风可能同时增强.     

Early Cretaceous Climate Changes Recorded in Magnetic Susceptibility and Color Index Variations of the Lower Liupanshan Group, Central China

This study carried out comprehensive analysis on sedimentology, magnetic susceptibility(χlf) and color data of the continental sediments of the Liupanshan Group in Central China so as to obtain climatic change information during the 129.14–122.98 Ma interval. Based on the results of the ?lf and of the redness(a*), the section can be divided into two segments:(1) 129.14–126.3 Ma, with the lowest ?lf values and strongly variable relatively high values of redness and(2) 126.3–122.98 Ma, with high ?lf values and relatively low redness. Analysis of the lithology and facies as well as the magnetic minerals and their contents points to a detrital origin of the magnetic minerals and this allow us to interpret the relationship between magnetic susceptibility variations and climate changes. Our study shows that the climate was significantly dry and hot during the whole studied interval although the interval between 126.3 Ma and 122.98 was a little bit cooler with increased humidity.     

柴达木盆地北缘古-新近纪河湖相沉积物颜色的气候意义

柴达木盆地厚达万米的新生代沉积物记录了青藏高原东北部隆升和古气候变化信息.本文基于盆地北缘大红沟剖面高分辨率的磁极性年代标尺,对该剖面古—新近纪河湖相沉积物进行了颜色测量,首次获得了柴达木盆地长时间尺度（52~7 Ma）的色度参数变化序列.在此基础上,综合沉积相与区域构造和古气候记录,探讨了影响河湖相沉积物颜色参数的因素及柴达木盆地古—新近纪的气候演变.结果表明,大红沟剖面沉积物颜色的变化与全球温度变化趋势基本一致,说明温度是影响颜色参数,特别是红度（a*）的主要因素;沉积相变化,尤其是水面上、下的氧化—还原环境变化对颜色参数也有重要影响.根据色度参数在时间标尺上的变化,将柴达木盆地的气候变化划分为8个阶段:（a）52.0~44.2 Ma湿热,（b）44.2~33.7 Ma在干湿波动中逐渐变干,（c）33.7~27.1 Ma进一步变干,（d）27.1~19.7 Ma逐渐变湿,（e）19.7~17.0 Ma较干旱,（f）17.0~13.3 Ma气候湿润,（g）13.3~9.5 Ma快速变干,（h）9.5~7.0 Ma进一步变干旱.影响柴达木盆地古—新近纪气候变化的主要因素包括全球温度、副特提斯海、青藏高原构造隆升和东亚夏季风.      

Early Cretaceous Paleoclimate Characteristics of China: Clues from Continental Climate-indicative Sediments

The Cretaceous was one of the most remarkable ‘greenhouse' climate periods in geological history. Most of the reported studies of the Cretaceous paleoclimate are based upon marine sedimentary records. Large spatial scale paleoclimatic reconstruction, which has a higher time resolution based upon continental sediments in China, is rarely found. This study presents paleoclimate reconstruction for the six time periods of the Early Cretaceous in China by employing continental climate-indicative sediments, including calcareous deposits, coal, oil shale, gypsum, halite, desert sedimentary systems, ferruginous deposits and laterite, copper-bearing deposits, limestone and dolomite. Based on the distribution of the association of climate-indicative sediments and the influences of paleotopography and orogenic belts(or important structural belts) on climate, seven climatic zones have been identified: 1) a warm and humid zone; 2) a warm and humid-warm and arid zone; 3) a warm and arid zone; 4) an arid and hot zone; 5) the Tibet hot and humid zone; 6) a hot and arid-semiarid zone; and 7) a hot and humid-hot and arid one. It is found that the Early Cretaceous climatic zones of China were nearly latitudinally distributed from northwest to southeast. The aridhot climatic zone expanded in the Aptian, suggesting that a hotter and drier climate prevailed in later period of the Early Cretaceous. Conversely, the humid climatic zone expanded in the Albian, indicating that a wetter climate appeared at the end of the Early Cretaceous. The overall distribution pattern of the seven climatic zones indicates that a hot-warm and arid climate was predominant in China; this coincides with a global ‘greenhouse climate' background. However, palaeogeographic features and specific geologic events, such as the existence and disappearance of the eastern high plateau, and the uplift and denudation of Yinshan, Yanshan, Tianshan, Qinling and Dabie Mountains, led to distinctive regional climatic features of the Cretaceous in China.     

鄂尔多斯盆地东部地区早奥陶世马家沟期沉积模式探讨

上奥陶统马家沟组为鄂尔多斯盆地东部最重要储集层,目前关于该区早奥陶世马家沟期沉积模式及岩相古地理存在较大争议.本次研究运用现代岩相古地理分析方法,以钻探成果资料与微量元素分析、镜下鉴定等分析化验资料为依据,重建了其沉积模式.指出马一、三、五亚期为海退期,盆地东部与外海隔离,气候干热,主要发育膏盐湖与含膏云坪的沉积组合;马二、四亚期为海侵期,发育开阔海、局限海与云灰坪沉积组合.并结合岩相古地理特征,以低海平面时期和高海平面时期分别建立鄂尔多斯盆地东部早奥陶世马家沟期沉积模式.     

沉积物颜色和粘土矿物对库车坳陷第三纪气候变化的指示

库车坳陷第三纪连续的碎屑沉积,记录了丰富的古环境与古气候变化的信息。在详细的磁性地层年代学基础上,对库车坳陷北部第三系沉积剖面进行了系统的沉积物颜色测定和粘土矿物分析。结果表明,库车坳陷第三纪沉积物颜色变化与全球第三纪温度的变化有一致的趋势,随着全球气温的降低,沉积物的颜色的红色指数降低。粘土矿物的组合和含量变化在13 M a出现了一个转折,在此之前,库车坳陷泥岩样品中的粘土矿物组合为伊利石和绿泥石,指示干旱的气候环境。在13 M a之后,库车坳陷的粘土矿物组合变为蒙脱石、高岭石、绿泥石和伊利石,指示干冷与温湿交替的气候环境,与亚洲内陆季风气候加强相对应。由此,可以认为库车坳陷第三纪13M a的气候变化与青藏高原的隆升密切相关。     

辽东苏子河盆地聂尔库组沉积相与沉积环境研究

辽东苏子河盆地是早白垩世形成的小型断陷盆地,盆地内发育了相对连续的陆相沉积,是研究白垩纪陆地环境及气候演化的理想地区。早白垩世晚期沉积的聂尔库组地层出露连续,沉积现象典型。通过分析聂尔库组沉积岩类型、沉积构造、古生物化石及垂向沉积序列,可识别出扇三角洲相和湖泊相,其中扇三角洲相包括扇三角洲平原亚相、扇三角洲前缘亚相和前扇三角洲亚相,湖泊相主要为滨浅湖泥砂沉积。研究表明,聂尔库组形成于断陷盆地边缘陡坡带,属于间歇性洪水控制的扇三角洲—湖泊沉积体系,经历了扇三角洲—湖泊—扇三角洲的沉积环境变化,代表了断陷湖盆由深陷扩张期—抬升收缩早期的沉积充填过程。根据沉积岩与沉积相特征,结合古生物、特殊沉积、黏土矿物及地球化学资料,认为早白垩世晚期辽东地区总体与当时全球"温室气候"的大背景相一致,处于高温干旱/潮湿的气候条件,但这种高温气候具有不均一性,存在气候波动。     

北黄海盆地中侏罗世-早白垩世构造体制转换期的古气候演化及元素地球化学响应

中侏罗世-早白垩世华北地台东部的北黄海盆地受古亚洲构造体制向滨太平洋构造体制转换的影响,其构造演化经历了伸展-反转挤压-伸展的转变.构造体制的差异不但表现在大地构造性质及其产生的地质效应上,也表现在盆地沉积特征、古生物及古气候等方面.本文以北黄海盆地东部坳陷X1井中侏罗统至下白垩统为研究对象,利用泥岩元素地球化学特征对古气候的指示,结合盆地沉积特征及古生物资料,对古气候演化展开研究.研究显示,中侏罗世-早白垩世X1井泥岩样品的Sr/Cu比值（2.12~34.10）、Sr/Ba比值（0.16~1.60）、Rb/Sr比值（0.13~1.23）、Fe₂O₃/FeO比值（0.22~11.10）、V/Cr比值（0.91~1.78）、V/Sc比值（4.89~8.33）、Ni/Co比值（1.14~3.85）、δU比值（0.50~0.84）和U/Th比值（0.11~0.24）的纵向变化反映古气候经历了温湿→整体湿润、短暂干热→干热的演化.沉积物经历了暗色细粒沉积物为主→灰色、灰色夹灰绿色、灰色与红褐色互层细粒沉积物为主→灰色粗粒沉积物和红褐色、灰黄色细粒沉积物为主的变化.古生物经历了喜湿植物丰富→喜热植物出现→喜热植物丰富的过程.结果表明,受古亚洲构造体制和滨太平洋构造体制的影响,华北地台向北漂移,北黄海盆地古气候经历了由中侏罗世-晚侏罗世早期以温湿气候为主,至晚侏罗世晚期-早白垩世早期整体相对湿润,出现短暂干热气候,到早白垩世中期-早白垩世晚期为干热气候的演化.北黄海盆地中侏罗世-早白垩世古气候由温湿向干热的转变正是对华北地台东部晚中生代两大构造体制转换的响应.      

桂林水南洞洞穴沉积物的古地磁记录及其古环境意义

通过对桂林水南洞2.5m厚的洞穴沉积物剖面的古地磁初步研究,其结果及地质证据表明该沉积剖面形成期可能与贾拉米洛正向期对应。根据磁化率、磁性矿物的特征和沉积学特征,对该地区这一地质时期的古环境变化提出以下认识:1.第三暖湿期,以钙华沉积为特征;2.第二干冷期,以含有少量钙质的黄褐色粘土为特征,并以含有高矫顽磁性矿物和低磁化率为特征;3.第二暖湿期,以互层的红褐色粘土、含高含量钙质的粘土或钙华为特征,并以含有低矫顽磁性矿物和高磁化率为特征;4.第一干冷期,以褐灰色粘土为特征,并以含有高矫顽磁性矿物和低磁化率为特征;5.第一暖湿期,以地下河沉积相(砂卵石为主)为特征。      

青藏高原2.8Ma来的环境演化及其对构造事件响应

本文根据青藏高原中部错鄂湖深钻研究的最新成果,结合东部若尔盖盆地湖泊沉积物记录,探讨了青藏高原2.8Ma以来的环境演化过程和高原构造隆升运动对环境演化的影响。初步研究显示:大约2.8MaBP错鄂湖构造成盆;2.6MaBP左右孢粉组合、粒度特征、岩性变化等均记录了一次强烈的构造隆升运动;2.6Ma~0.8Ma时段,高原可能处于一种整体隆升过程中的相对夷平阶段;若尔盖古湖揭示了0.9MaBP来的3次构造隆升运动,反映了高原环境演变的三个阶段;和黄土底界相当的错鄂湖沉积记录显示并未干旱的特征;黄土旺盛堆积时期(L₁₅、L₉、L₆)高原湖泊记录的气候特征为偏湿气候。