青藏高原东缘古近纪沙漠及其对季风起源的启示

沙漠沉积是地质历史演化过程中的一种特殊沉积,是特殊气候条件下的产物,对研究全球气候变化、大气环流样式具有独特的作用。沙漠沉积在地质历史中普遍存在但极少保存,它的发现和研究对恢复地质历史具有重要意义。研究表明,现代东亚季风系统建立前,尤其是古近纪早、中期,青藏高原东缘仍然处于行星环流所控制的干旱带内,发育了大量代表干旱炎热气候的石膏与盐类沉积,但至今尚未找到沙漠存在的确切记录。近年来,笔者采用沉积学、古气候学、古地理学等手段,并结合前人研究资料,对青藏高原东缘沉积盆地的古近纪早、中期红色地层进行了综合研究。结果表明,青藏高原东缘存在一个厚度稳定的古近纪早、中期风成沙丘富集带。在此基础上,通过古地理、沉积模式及古气候替代指标等分析,论证了青藏高原东缘存在古近纪盆山型沙漠沉积体系的可能性。沉积相、古流向分析揭示,青藏高原东缘存在一个由干旱向潮湿、由行星风系向季风风系转换的界面,可能暗示了东亚季风建立事件的发生。本研究相关成果可为新生代中国干旱带演化与全球气候变化研究提供可贵的沉积学资料,也可为青藏高原隆升与东亚季风起源研究提供重要的大气环流证据。     

云南剑川盆地古近纪沙漠沉积特征和古风向重建

气候模拟显示,中国在古近纪曾被带状干旱带控制并被大面积沙漠沉积覆盖,然而在中国境内,尤其是在青藏高原周边气候变化与青藏高原隆升耦合敏感地区却鲜有发现,一定程度制约了东亚季风起源时间和气候变化研究。本文通过岩性、沉积结构、沉积构造、石英砂颗粒表面特征、铁质黏土套的化学成分特征和风成沙丘分布面积综合分析,证实了剑川盆地古近系始新统宝相寺组中段典型沙漠沉积的存在。古风向重建显示,沙漠早期为西风控制,晚期为西北风控制并伴随有初始季风雨。综合分析区域地质证据可见,青藏高原东缘始新世中晚期经历了一个由干旱到潮湿的气候剧变事件,而沙漠的消失即为该事件的标志。研究区古近纪风向偏转、初始季风雨的出现以及沙漠的消失表明,东亚季风可能始于晚始新世。本文进一步确证了青藏高原东缘古近纪沙漠的存在,对深化研究东亚季风起源的时间及其与青藏高原隆升的耦合关系具重要意义。     

宁夏固原古近系寺口子组砂岩成因探讨

宁夏固原寺口子组砂岩是中国古近纪内陆古环境研究的重要载体。通过岩性、沉积构造、石英颗粒表面微结构和粒度分布特征研究,对其成因进行了深入探讨。结果表明,古近系寺口子组砂岩由3个成因段构成:段Ⅰ为河流相沉积;段Ⅱ,即砂岩主体,为典型风成砂岩,沉积环境为风成沙丘和丘间地;段Ⅲ,初步推断其为湖相沉积。结合中国古近纪气候背景、研究区域地形条件及古风向,推断寺口子组砂岩主体风成沉积为行星风系控制下的沙漠沉积。     

宁夏固原古近系寺口子组砂岩成因探讨*

宁夏固原寺口子组砂岩是中国古近纪内陆古环境研究的重要载体。通过岩性、沉积构造、石英颗粒表面微结构和粒度分布特征研究,对其成因进行了深入探讨。结果表明,古近系寺口子组砂岩由3个成因段构成:段Ⅰ为河流相沉积;段Ⅱ,即砂岩主体,为典型风成砂岩,沉积环境为风成沙丘和丘间地;段Ⅲ,初步推断其为湖相沉积。结合中国古近纪气候背景、研究区域地形条件及古风向,推断寺口子组砂岩主体风成沉积为行星风系控制下的沙漠沉积。     

青藏高原东缘古近纪粗碎屑岩沉积学及其构造意义

青藏高原东缘古近纪盆地的填图和沉积学研究表明,在青藏高原东缘区域性走滑-挤压构造背景下形成的古近纪盆地内广泛发育厚层—巨厚层状的紫红色粗碎屑岩系。其沉积特征指示为一种近源快速堆积的泥石流和辫状河道沉积体,形成于干旱炎热气候条件下的典型陆内冲积扇环境。盆地充填序列、粗碎屑岩层序、动植物化石和盆地内岩浆岩~(40)Ar-~(39)Ar年代学等综合研究结果表明,古近纪盆地内粗碎屑岩大约形成于38～29 Ma。该时期与青藏高原东缘北段(横断山地区)古近纪盆地的形成和南段(兰坪—思茅地区)大盆地的裂解时间基本一致,这很可能预示着青藏高原在晚始新世—早渐新世期间曾发生过整体的快速构造隆升。     

湖南衡阳盆地东缘白垩系风成沉积的发现及其古环境意义

首次报道了湘中南衡阳盆地东缘上白垩统红花套组中的风成沉积,重新认识了该地区晚白垩世时期的古地理环境。研究区红花套组主要出露一套紫红色块状中-细粒长石石英砂岩、岩屑石英砂岩,普遍见指示风成沙漠环境的巨型板状、楔状交错层理、双向交错层理、平行层理以及典型的风棱石;镜下不含泥质、云母等悬移组分,电镜下可见碟形坑、新月形撞击坑、上翻（平坦）节理片等,综合分析后确认该套砂岩为风成沉积。该套风成砂岩具有重要的古环境意义:风成砂岩的发现,指示该时期为干热气候,沙漠化、盐湖化明显,食物的短缺可能导致衡阳盆地一带恐龙的迁徙;依据沙丘前积纹层倾向特征,恢复了湘中南乃至湖南地区的地表风带特征,为佐证衡阳盆地与其周缘红盆相连通提供一种新的依据。该发现为湖南省的风成沉积领域提供了宝贵的研究材料。     

云南丽江古近纪风成沉积的发现及其气候意义

云南丽江地区宝相寺组（E2b）下部（原美乐组）一直被认为是水成沉积,本文认为其属于风成沉积。宝相寺组下部巨厚砂岩的主体岩性为紫红色中细粒石英砂岩,不含泥质和云母等悬移质,大型高角度平板状交错层理发育,厚度巨大,风成沙丘前积层特征明显。石英砂的磨圆度高,在电子显微镜下普遍可见风成砂所特有的碟形撞击坑、新月型撞击坑及毛玻璃化表面等特征,可能为沙漠风成沙丘沉积。研究区古近纪以来的沉积特征表明,青藏高原东部的气候经历了一个由干旱到潮湿的重大转变。推测这种气候转变可能是始新世、渐新世之交全球变冷变干事件（EOGM）在青藏高原东部的沉积响应,也可能与青藏高原初次快速隆升及东亚古季风的开始形成有关。     

青藏高原东北部兰州盆地新生代沉积相与古环境演化

兰州盆地是青藏高原东北缘系列盆地中最早接受沉积的地区之一，也是探讨高原隆升与古气候演化的理想场所。通过大量野外露头观察，综合岩石学特征、古生物化石及沉积地球化学等多种指标，对兰州盆地始新世—中中新世沉积演化进行了全面研究。结果表明，兰州盆地始新统西柳沟组桔红色、砖红色砂岩应属于风成沙漠沉积，而非前人认为的扇三角洲或河湖相沉积。西柳沟组沉积之后，兰州盆地进入河流—三角洲—湖泊演化阶段：始新世—渐新世早期(野狐城组沉积期)气候总体干热，形成以滨浅湖(含干盐湖)为主、间或出现小规模三角洲的沉积格局；早渐新世晚期(咸水河组沉积早期)开始发育三角洲沉积，之后水体范围逐渐扩大，至晚渐新世浅湖沉积发育，该时期古环境由半干旱半湿润的开阔林地—灌丛演变为干旱气候背景下的灌丛—草原。早中新世初期(咸水河组沉积中期)发育三角洲平原沉积，之后快速过渡为三角洲前缘—浅湖沉积，代表了湖盆在新生代最后一次扩张，古气候以半干旱为主；中中新世(咸水河组沉积晚期),湖盆逐渐萎缩消亡，兰州盆地整体演变为河流相沉积，仅在局部残存小型洼地，古环境仍为温带半干旱的灌丛—草原。     

青藏高原北缘古近纪石英砂表面特征及其古环境意义

中国西北干旱化和风成记录的研究已取得重要进展,但对亚洲内陆干旱化和亚洲冬季风开始时间的认识目前仍存在分歧。利用扫描电镜,通过对青藏高原北缘广大典型地区古近系中类似风成堆积的红色砂层石英砂微形态详细研究,发现这些红色砂层中绝大部分石英砂颗粒表面具有流水搬运和改造的磨光面与V型坑微形态特征组合,与现代塔克拉玛干沙漠、阿尔金山北缘洪积扇上的现代风沙沉积物石英砂颗粒表面的麻面与蝶形坑组合不同。粒度分析也显示这些沉积物的粒度曲线特征与风成黄土和现代沙丘粒度曲线有明显差别。结合沉积特征认为青藏高原北缘古近纪期间不存在大范围的风沙沉积物,推断亚洲冬季风此时可能尚未激发,而该期的干旱环境可能是由行星风系副热带高压控制的干旱炎热气候以及全球变冷事件造成。     

塔里木盆地古近纪岩相古地理

古近纪是塔里木盆地由海向陆转化的时期。当时该区的海侵来自研究区西侧的古地中海分支，物源则主要是盆地北部的南天山以及南部的昆仑山，沉积中心在库车坳陷西部以及塔西南坳陷带的西部。古新世-始新世早期（库姆格列木群沉积期）在盆地北部库车坳陷发育砾岩、砂岩、碳酸盐岩及膏盐岩，沉积环境有滨岸、漏湖、潮坪及扇三角洲等，塔西南坳陷以碳酸盐岩和膏岩为特征，从东到西发育开阔台地、近岸局限台地、蒸发盐台地、辫状河三角洲环境等，二者之间即在塔北隆起及北部坳陷带位置为宽阔的古隆起区。始新世晚期-渐新世（苏维依组沉积期）整个盆地以滨浅湖为主，发育粉砂岩与泥岩互层沉积，塔西南坳陷虽然仍发育多个海相层，但海水的影响明显比始新世早期弱，当时主要古地理单元有海湾渴湖、滨浅湖、扇三角洲和辫状河三角洲。总体上，塔里木盆地在古近纪经历了早期以扇三角洲为主的浅水环境到晚期的滨浅湖及海湾溻湖环境，古近纪研究区的古气候以热带-亚热带的干旱气候为主。     

准噶尔盆地南缘古近纪—新近纪前陆盆地沉积格局与演变*

针对准噶尔盆地南缘古近系和新近系碎屑岩沉积体,运用野外露头宏观分析与岩心、薄片微观描述来 “定岩相和沉积相”;依据地震相的不同特点及相变的不同位置,刻画湖岸线演化,从而对沉积体“定边界”;根据重矿物组合特征及砂岩等厚图来“定主次物源”的方法,综合研究前陆盆地的沉积相特征。在此基础上,分析了准噶尔盆地南缘湖盆沉积格局与演变,认为准噶尔盆地南缘古近系紫泥泉子组沉积时期,湖平面较低,天山山前带发育4个规模较大的扇三角洲朵状体;至安集海河组沉积时期,湖平面上升,山前带扇三角洲发生退积,仅沉积3个规模变小的朵状体,霍尔果斯地区扇三角洲朵状体不发育。新近系沙湾组沉积时期,由于逆冲推覆构造作用,山前带地形高差大、坡度陡且气候干旱,随着湖平面的迅速下降,山前带发育更大规模进积型扇三角洲沉积。准噶尔盆地南缘古近系—新近系2个主要物源分别是中部东湾—吐谷鲁—玛纳斯背斜、西部西湖—独山子背斜;2个次要物源分别为东部呼图壁背斜和中西部霍尔果斯背斜,此4个物源流向是由南向北。北部卡因迪克地区则是来自前陆隆起区的重要物源。     

剑川-兰坪盆地古近纪沉积-构造变革及其区域构造意义

滇西新生代兰坪盆地和剑川盆地分别位于哀牢山–红河断裂带两侧,青藏高原东构造结内,其沉积过程和构造变形对青藏高原东南缘的构造演化有重要的启示意义。通过对这两个盆地古近纪沉积和构造过程的研究,我们发现兰坪盆地和剑川盆地及邻区的构造变形分为三期:始新世早期的强烈挤压变形、始新世中晚期的伸展变形、渐新世的走滑变形。始新世早期的挤压变形主要表现为兰坪地区的褶皱–冲断系统、哀牢山-红河断裂的逆冲活动和剑川盆地的宽缓褶皱。沉积方面,古新统勐野井组(E_1m)较为稳定的细粒滨湖相沉积转变为始新统宝相寺组(E_2b)较粗的具有前陆盆地性质的河流相沉积,特别是宝相寺组底部发育的一套快速堆积的磨拉石建造,可能是对始新世强烈挤压环境下的沉积响应。始新世中晚期伸展变形体现在盆地的构造环境由早期的挤压环境变为伸展环境和该时期大量富钾岩体和岩脉的侵入,沉积学上,下始新统宝相寺组的河流相转变为中始新统金丝厂组(E_2j)具有快速堆积磨拉石特征的曲流河沉积,极可能是对构造体制变革的沉积响应。渐新世的走滑变形则体现在渐新统的缺失和哀牢山–红河断裂的早期左行走滑。因此,我们认为剑川–兰坪地区在始新世中期和渐新世均发生了显著的运动学转换,这一认识也得到了始新世中期兰坪和剑川盆地物源明显变化的支持。结合青藏高原东南部始新世中晚期岩浆的活动,渐新世大型剪切带(崇山剪切带、高黎贡剪切带)的强烈走滑和保山块体的旋转,我们推测青藏高原东南缘古近纪的构造演化为古新世-始新世早期的挤压、始新世中晚期的伸展、渐新世的转换压缩。     

青藏高原隆升的沉积学响应：来自甘肃酒泉地区新生代风成砂岩的启示*

由于对地球表层环境和大气环流形式产生了明显变化,青藏高原在新生代持续快速的隆升过程,就成为重要而壮观的全球变化事件之一。对该事件的关注与研究,产生了许多重要的科学概念和成果,同时也产生了许多争论。发育在青藏高原东北缘即甘肃省酒泉地区的新生界风成砂岩及其相关沉积,代表了青藏高原新生代隆升过程中造成的环境变化的特殊沉积。它们包括：〗（1）古近系白杨河组底部的风成砂岩,代表了受到印度夏季季风控制的炎热干旱环境的产物;（2）新近系疏勒河组下部的风成砂岩,表明了继续受到印度夏季季风控制的潮湿气候背景的沉积;（3）第四系玉门组冰水沉积中的风成砂岩透镜体,表现为冬季季风（或盛行西风）形成的寒冷气候下的风成砂岩。因此,研究区域的新生界风成砂岩,成为窥视青藏高原新生代隆升的沉积学响应,为研究青藏高原的新生代隆升过程提供了重要思考线索。     

西藏色林错及邻区古近纪沉积凹陷对地壳增厚的响应

青藏高原中部古近纪发育伦坡拉盆地、色林错盆地、尼玛盆地,组成伦坡拉-色林错-尼玛沉积凹陷,总体呈近东西走向,长超过250km,宽30~50km;凹陷中心古近系河湖相沉积地层厚度达5~6km,下部为古新统-始新统牛堡组砾岩、砂岩、泥岩、泥灰岩,上部为渐新统丁青湖组泥岩、页岩、粉砂岩夹油页岩,顶部被新近系河湖相沉积不整合覆盖。凹陷南部发育尼玛-色林错逆冲推覆构造,凹陷北侧发育赛布错-扎加藏布逆冲推覆构造,伦坡拉盆地北部发育薄皮推覆构造,伴有不同规模的褶皱变形。地壳深部不同深度发育多重逆冲推覆构造,羌塘地块南部自北向南逆冲推覆,拉萨地块北部自南向北逆冲推覆;两者对冲部位地壳厚度发生显著变化,地表形成古近纪沉积凹陷。根据深地震反射及构造解释,结合Airy均衡分析,表明不同深度逆冲推覆及对冲构造运动导致地壳缩短增厚,增厚地壳均衡隆升及密度差异对古近纪沉积凹陷及盆地演化具有重要控制作用。色林错凹陷及邻区古近纪沉积记录对青藏高原地壳增厚与隆升过程具有重要指示意义。     

Late Neogene loess deposition in southern Tarim Basin: tectonic and palaeoenvironmental implications

Uplift of the Tibetan Plateau during the late Cainozoic resulted in a thick apron of molassic sediments along the northern piedmonts of the Kunlun and Altyn Mountains in the southern Tarim Basin. Early Neogene sediments are characterised by sandstone, siltstone and red mudstone, representing floodplain to distal alluvial fan environments. The Early Pliocene Artux Formation consists of medium-grained sandstone and sandy mudstone with thin layers of fine pebbly gritstone. The Late Pliocene to Early Pleistocene Xiyu Formation is dominated by pebble to boulder conglomerate typical of alluvial fan debris flow deposits. Sedimentological investigation, together with grain size and chemical analyses of siltstone bands intercalated with sandstone and conglomerate in the Xiyu and Artux Formations, point to an aeolian origin, suggesting desertic conditions in the Tarim Basin by the Early Pliocene. The onset of aeolian sedimentation in the southern Tarim Basin coincided with uplift of the northern Tibetan Plateau inferred from the lithofacies change from fine-grained mudstone and sandstone to coarse clasts. Tibetan Plateau uplift resulted in the shift of sedimentary environments northwards into the southern Tarim Basin, and could well have triggered the onset of full aridity in the Taklimakan region as a whole.     

Aeolian sand sea development along the mid‐Cretaceous western Tethyan margin (Spain): erg sedimentology and palaeoclimate implications

The existence of a mid‐Cretaceous erg system along the western Tethyan margin (Iberian Basin, Spain) was recently demonstrated based on the occurrence of wind‐blown desert sands in coeval shallow marine deposits. Here, the first direct evidence of this mid‐Cretaceous erg in Europe is presented and the palaeoclimate and palaeoceanographic implications are discussed. The aeolian sand sea extended over an area of 4600 km². Compound crescentic dunes, linear draa and complex aeolian dunes, sand sheets, wet, dry and evaporitic interdunes, sabkha deposits and coeval extradune lagoonal deposits form the main architectural elements of this desert system that was located in a sub‐tropical arid belt along the western Tethyan margin. Sub‐critically climbing translatent strata, grain flow and grain fall deposits, pin‐stripe lamination, lee side dune wind ripples, soft‐sediment deformations, vertebrate tracks, biogenic traces, tubes and wood fragments are some of the small‐scale structures and components observed in the aeolian dune sandstones. At the boundary between the aeolian sand sea and the marine realm, intertonguing of aeolian deposits and marine facies occurs. Massive sandstone units were laid down by mass flow events that reworked aeolian dune sands during flooding events. The cyclic occurrence of soft sediment deformation is ascribed to intermittent (marine) flooding of aeolian dunes and associated rise in the water table. The aeolian erg system developed in an active extensional tectonic setting that favoured its preservation. Because of the close proximity of the marine realm, the water table was high and contributed to the preservation of the aeolian facies. A sand‐drift surface marks the onset of aeolian dune construction and accumulation, whereby aeolian deposits cover an earlier succession of coastal coal deposits formed in a more humid period. A prominent aeolian super‐surface forms an angular unconformity that divides the aeolian succession into two erg sequences. This super‐surface formed in response to a major tectonic reactivation in the basin, and also marks the change in style of aeolian sedimentation from compound climbing crescentic dunes to aeolian draas. The location of the mid‐Cretaceous palaeoerg fits well to both the global distribution of other known Cretaceous erg systems and with current palaeoclimate data that suggest a global cooling period and a sea‐level lowstand during early mid‐Cretaceous times. The occurrence of a sub‐tropical coastal erg in the mid‐Cretaceous of Spain correlates with the exposure of carbonate platforms on the Arabian platform during much of the Late Aptian to Middle Albian, and is related to this eustatic sea‐level lowstand.     

川西高原的上白垩统及第三系

川西高原的上白垩统及第三系属于山间盆地型陆相沉积 ,红层发育 ,化石稀少 ,地层划分、对比困难。本地区有化石证据的白垩纪地层仅见于雀儿山南麓的德格县 ,错阿组为一套红色含砾砂岩和粉、细砂岩 ,上部夹灰黄、灰黑色钙质粉砂岩及含铜砂岩 ,深灰色含铜砂岩中产有以希指蕨孢居统治地位的孢粉植物群 ,地质时代为晚白垩世中期。本区古近系红层发育 ,理塘县热鲁村附近的热鲁群下部为红色岩系 ,中上部灰黄、灰色粉砂岩内产以 Pali-binia和桃金娘科为主的植物群 ,时代为早—中始新世。目前可以肯定的中新统仅见于松潘县红土坡一带 ,为一套含煤的灰、灰黄色碎屑岩系 ,其中所含的叶化石和孢子花粉表明其时代为中新世。上新统至更新统分布较广 ,北部以白玉县昌台地区较为典型 ,称昌台群。无论从化石或岩性看昌台群均可分为上、下两套 :下部以杂色碎屑岩为主 ,夹砾岩和玄武岩 ,其中的孢粉组合以麻黄及榆科、藜科花粉丰富为特征 ;上部以含褐煤的暗色碎屑岩为主 ,除丰富的植物化石外 ,孢子花粉为松科、菊科、杜鹃科等居优势的组合 ,昌台群的地质时代为上新世到到早更新世。南部的上新统—更新统以昔格达组为代表 ,主要是河湖相暗色岩系 ,局部地区有褐煤夹层 ,产植物叶化石和孢子花粉 ,时代主要属于更新世 ,下部在某