西藏阿里札达盆地上新世-早更新世的古植被、古环境与古气候演化

本文将西藏札达盆地河湖相地层重新划分为第四系下更新统香孜组(Qp1-1x)、新近系上新统古格组(N22g)和上新统托林组(N21t)。河湖相地层的古地磁法和ESR法测年结果表明,札达盆地内河湖相沉积地层的形成时代为新近纪上新世—第四纪早更新世。根据该套河湖相地层沉积演化和其中的孢粉组合特征、河湖相沉积中所发现的各种古动植物化石等的综合分析,笔者对札达盆地上新世—早更新世的古植被、古环境与古气候演变进行了探讨。结果表明,札达地区上新世—早更新世气候经历了从湿热—温暖潮湿—偏冷潮湿—寒冷干旱的变化,以及植被从森林—灌木—草原的逐渐演化。可将札达盆地上新世—早更新世环境演化划分为7个大的阶段,其总体特征是15.4~4.4Ma,札达地区处于亚热带湿热气候环境;24.4~3.95Ma,为暖温带温暖潮湿气候;33.95~3.5Ma,为偏凉潮湿阶段,气候开始转冷;43.5~3.2Ma,为温暖潮湿阶段;53.2~2.9Ma,气候转为偏冷潮湿阶段;62.9~2.57Ma,该阶段气候偏冷而干旱,整体较为干冷;72.57~1.36Ma,气候寒冷而干旱。表明自上新世—早更新世,该区的古气候环境在逐渐变干、变冷的总趋势上,经历了多次明显的冷暖与干湿波动。     

西藏阿里札达盆地香孜剖面孢粉分析

通过对西藏阿里札达盆地香孜剖面的孢粉分析,初步定出该地区新近纪和第四纪的界线,并得到更新世晚期以来该地区植被与环境发展的历史。约在2.68~2.45Ma期间,植被以乔木为主,主要为松、藜、蒿,属山地寒温气候;约在2.45~2.11Ma期间,草本植物迅速上升,气候变得干旱寒冷,显示出灌木草原气候特征;在2.11~1.49Ma期间,草本植物数量和种类达到之最,灌木相对增加,也显示气候进一步趋于干旱;在1.49~1.36Ma期间,草本植物有小幅下降,但蕨类植物增加幅度较大,显示了干冷草原气候特征。     

西藏阿里札达盆地下更新统香孜组地层厘定与层序地层划分

根据札达盆地香孜组河湖相地层剖面的接触关系、沉积旋回、沉积体系和岩相岩性特征,可将札达盆地下更新统香孜组河湖相地层划分为2个沉积相、3个岩段。香孜组一、二岩段为一套砾岩夹砂岩的粗碎屑岩,属典型的冲（洪）积扇沉积物;第三岩段为砾岩与砂岩互层,属冰水冰缘相沉积。ESR法和古地磁法测年结果表明,札达盆地香孜组河湖相地层的形成时代为早更新世早期（2．68—1．36Ma）。札达盆地为一同生断陷盆地,在后期重新复活的过程中,盆地只经历了冲积体系域和水进体系域。冲积体系域形成于札达盆地早更新世早期重新复活层序发育的早、中期,水进体系域形成于札达盆地早更新世早期重新复活层序发育的晚期。     

西藏札达盆地晚上新世—早更新世孢粉组合及其地质意义

札达盆地位于青藏高原西南隅的阿里地区,是在中新世晚期约9.6 Ma B.P.形成的一个NW—SE向断陷盆地。该盆地在上新世—早更新世发育一套完整的河湖-冲积扇相地层。在札达县香孜乡西北约1 km处精细实测了上上新统—下更新统香孜剖面。根据前人的古地磁及ESR年龄数据确定下更新统香孜组年龄为2.60~1.67 Ma B.P.。根据孢粉学研究把香孜剖面自下而上划分为3个孢粉组合带(8个孢粉组合),并据此将札达盆地2.75 Ma B.P.以来的气候变化划分为3个阶段:(1)孢粉组合带Ⅰ(孢粉组合1~2),植被为温暖偏湿的常绿与落叶针阔叶混交林,2.67 Ma以后气候逐渐向干旱转变,地层对比时代为晚上新世(2.75~2.60 Ma);(2)孢粉组合带Ⅱ(孢粉组合3~5),发育温凉偏湿的亚高山落叶针阔叶混交林,并在约2.38 Ma逐渐变为针叶林,气候趋向变冷,地层对比时代为早更新世(2.54~2.16 Ma);(3)孢粉组合带Ⅲ(孢粉组合6~8),发育寒冷干旱的高山针叶林,并存在高寒灌丛草甸草原,低海拔处零星分布落叶针阔叶混交林,指示较强的地势差异,地层对比时代为早更新世(2.13~1.86 Ma)。     

西藏札达盆地上新世托林组剖面环境变化记录

对西藏札达盆地上新世托林组的孢粉、沉积物粒度、磁化率、碳酸盐、易溶盐和ESR年代等测试数据的综合分析,得到5.40～4.40 Ma时期环境变化的丰富信息.5.24～4.72 Ma时期,气候温凉干旱,属于针阔叶疏林草原环境特征;4.72～4.67 Ma时期,河流水量增多,气候湿润,孢粉组合表现出温带森林草原环境特征;4.67～4.40 Ma时期,气候进一步向温暖湿润方向发展,属于暖温带针阔叶混交林环境特征.     

西藏札达盆地古格组剖面沉积环境演化特征

通过对西藏札达盆地古格组剖面的实际调查以及沉积物粒度、磁化率、碳酸盐等环境指标的分析,结合古地磁和ESR法测年资料,探讨了古格组4.4-2.74Ma的沉积环境变化。分析结果表明4.4Ma象泉运动以后,札达盆地沉积环境发生了显著变化,沉积环境由前期河流相沉积向湖相沉积转变。形成了厚度达500余米的古格组沉积,反映札达古湖沉积由滨湖-浅湖-半深湖-滨浅湖阶段的变化,即湖泊产生-发展-消亡的全过程。其发育过程与晚新生代以来高原隆升以及气候、环境变化密切相关。     

西藏札达盆地的上新世地层

<正> 1976年,中国科学院青藏高原综合科学考察队地貌和第四纪地质组(张青松、王富葆),在阿里地区札达县香孜农场采得小古长颈鹿的上颌化石,同时在札达、香孜和曲松等地,系统采集了孢粉样品和其它动物化石,为研究札达盆地湖相地层的时代、沉积环境及西藏高原的隆起过程,提供了新的证据,现简要报道如下。     

西藏札达盆地沉积物的石英砂表面特征及其环境意义

在扫描电镜下对札达盆地香孜组、古格组和托林组地层中的石英砂表面结构特征进行观察, 三个组中石英颗粒外形磨圆度均不好, 以棱角和次棱角状为主, 结合区域地质认为, 盆地的沉积物源距离盆地沉降区很近, 为盆地周围的山地。其中香孜组的上部和中部冰川砂粒表面特征明显, 认为是水体较浅冰缘区河湖相沉积环境; 香孜组下部为湖泊水体较深的冰缘区河湖相沉积环境。古格组石英砂颗粒表面具有溶蚀坑和沟, 属于低化学能的湖相沉积。托林组则表现出河流相沉积的特点。     

西藏札达盆地古格剖面孢粉记录及其反映的古环境信息

通过对西藏札达盆地上新世古格剖面的孢粉分析,上新世古格组地层沉积物记录了4.40～2.74 Ma时期该地区的植被与环境演化过程。4.40～3.75 Ma时期,气候温凉而干旱,呈现出暖温带针阔叶混交疏林植被景观;3.75～3.47 Ma时期,属于山地暖温带针阔叶混交林,气候由温凉干旱向温暖湿润过渡;3.47～3.20 Ma时期,植被发育,属于针阔叶混交林,气候以温暖湿润为主;3.20～2.96 Ma时期,植被以山地暖温带针阔叶混交林与山地寒温带针叶林交替变化为特征,气候开始向干冷方向发展;2.96～2.74 Ma时期,属山地寒温带暗针叶林特征,气候持续干冷。     

西藏札达盆地上新世—早更新世气候变迁与湖泊演化

通过孢粉组合分析, 结合河湖相地层岩性特征和古地磁及电子自旋共振(ESR)法年龄测定结果, 探讨了西藏札达盆地上新世—早更新世的古气候变迁与札达古湖泊演化的关系.研究表明, 札达盆地古湖泊演化可划分为早(湖泊形成期)、中(稳定发展期)、晚(湖泊消亡期)三期.早期(距今5.41~4.40 Ma), 札达盆地为温凉而干旱的疏林草原植被气候, 随后转变为温暖稍湿的森林草原植被气候, 最后转变为温暖潮湿的亚热带针阔叶混交林气候, 这一时期古湖开始形成; 中期(距今4.40~2.57 Ma), 古气候进入寒温期, 古植被表现为先由暖温带针阔叶混交林带向山地寒温带暗针叶林带过渡, 再由山地暖温带针阔叶混交林→山地寒温带暗针叶林交替出现的过程, 古湖泊进入发育期; 晚期(距今2.57~1.36 Ma), 湖区古气候环境进入寒冷期, 古植被为山地寒温带暗针叶林→山地暗针叶林向低矮灌木→干冷草原的变化, 古湖泊进入消亡阶段.古湖泊演化与古植被、古气候演变有很好的相关性, 高原隆升控制了古气候环境的变化, 进而影响湖泊水量的变化.      

札达盆地碎屑裂变径迹揭示的盆山耦合过程

札达盆地是中新世9.5 Ma以来发育的新生代沉积盆地.沉积厚度、砾石成分和古流向分析显示札达盆地新生代沉积的物源主要来自盆地北部的阿伊拉日居山系.札达盆地系列样品碎屑锆石裂变径迹年龄结构显示存在两个明显的峰值年龄区间, 分别为12.6~15.3 Ma(P1峰值年龄)与19.8~22.2 Ma(P2峰值年龄).锆石裂变径迹年龄的滞后时间(lag time)与沉积时代对比分析显示, P1和P2峰值年龄为快速冷却事件的静态峰, 与北部阿伊拉日居地区基岩U-Pb年代研究揭示的热事件时间具有良好的可对比性.因此, 札达盆地碎屑裂变径迹年龄两个峰值年龄区间记录了源区阿伊拉日居的两次构造事件, 可能对应于喀喇昆仑断裂在中新世的两次强烈的构造活动.综合碎屑锆石、磷灰石裂变径迹年龄信息, 估算源区在32.6~9.5 Ma之间的平均冷却速率是15.4 ℃/Ma, 上新世末期—第四纪(3.6~1.4 Ma)之间再次发生了一次快速的隆升剥露事件.札达盆地中新生代沉积地层碎屑裂变径迹热年代学结构与喀喇昆仑断裂东南段阿伊拉日居的热事件年龄格局吻合, 从碎屑裂变径迹年代学角度揭示了造山带地区的盆山耦合过程.      

Late Cenozoic Stratigraphy and Paleomagnetic Chronology of the Zanda Basin, Tibet, and Records of the Uplift of the Qinghai-Tibet Plateau

The characteristics of Late Cenozoic tectonic uplift of the southern margin of the Qinghai- Tibet Plateau may be inferred from fluvio-lacustrine strata in the Zanda basin, Ngari, Tibet. Magnetostratigraphic study shows that the very thick fluvio-lacustrine strata in the basin are 5.89- 0.78 Ma old and that their deposition persisted for 5.11 Ma, i.e. starting at the end of the Miocene and ending at the end of the early Pleistocene, with the Quaternary glacial stage starting in the area no later than 1.58 Ma. Analysis of the sedimentary environment indicates that the Zanda basin on the southern Qinghai-Tibet Plateau began uplift at -5.89 Ma, later than the northern Qinghai-Tibet Plateau. Presence of gravel beds in the Guge and Qangze Formations reflects that strong uplift took place at -5.15 and -2.71 Ma, with the uplift peaking at -2.71 Ma.     

西藏札达盆地上新统古格组和托林组的厘定与层序地层划分

根据札达盆地剖面中地层的接触关系、沉积旋回、沉积体系和岩相岩性特征,可将上新统河湖相地层划分为2个组、5个沉积相、8个岩段。古格组(N22g)一岩段为砾岩,属河流相沉积;二、三、五岩段以细碎屑岩为主,属浅湖相沉积;四岩段以含粘土质细碎屑岩为主,属深湖相沉积。托林组(N21t)一、二、三岩段为一套砾岩、含砾中粗粒钙质长石岩屑砂岩和中细粒砂岩的碎屑岩,为典型冲(洪)积扇沉积物。ESR法和古地磁法测年结果表明,古格组形成时代为上新世晚期(4.40～2.47Ma);托林组形成时代为上新世早期(5.44～4.40Ma)。札达盆地为一同生断陷盆地,在上新世时期的构造运动过程中,盆地演化经历了水进体系域—湖泊扩张体系域—湖泊收缩体系域3个发展阶段。     

西藏阿里札达盆地上新世-早更新世河湖相地层层序地层分析

根据札达盆地河湖相剖面地层岩性、粒度、沉积构造、古生物等反映的沉积岩相,以及不整合面等沉积特征,可将札达盆地上新世—早更新世河湖相地层,初步划分为两个三级层序(Ⅰ、Ⅱ)。层序Ⅰ代表上新统地层层序,并进一步区分出退积准层序组和进积准层序组。对应上新世湖相沉积由低位体系域—湖泊扩张体系域—湖泊收缩体系域的演化,反映湖泊由源区水系冲积亚相—滨湖三角洲亚相—滨浅湖亚相—半深湖亚相—滨浅湖亚相的湖泊,由扩张到萎缩的一个完整的发展演化旋回。层序II代表下更新统地层层序,反映一个盆地受构造和气候(冰期—间冰期)双重控制的夭折型冰湖形成演化的由冰水冲积相到冰湖沉积相的不完整沉积旋回,为青藏高原新近系上新统与第四系的研究与划分提供了重要依据。     

西藏札达盆地上新统一早更新统河湖相地层多重地层划分与对比

根据札达盆地河湖相地层实测剖面中的接触关系、沉积旋回、沉积体系、岩相、岩性、古生物特征和ESR、古地磁测年结果,笔者对札达盆地上新统一早更新统河湖相地层进行了重新划分和时代确定。结合该套河湖相沉积的岩石地层、生物地层、年代地层、磁性地层、层序地层和地质构造事件,对札达盆地上新统一早更新统河湖相地层进行了多重地层的划分与对比。将札达盆地河湖相地层划分为3个组、4个沉积相、7个沉积亚相、11个岩性段。由新到老划分为：早更新统香孜组（Qp^1-1X）、上新统古格组（N22g）和上新统托林组（N2^1t）。