晚新生代黄土高原风尘堆积与粉尘源区干旱化问题

基于黄土高原风尘堆积的岩性和磁性地层研究 ,计算了晚新生代黄土高原风尘堆积速率变化 ,并与深海沉积记录的粉尘通量变化对比 ,初步探讨了海陆风尘沉积记录的晚新生代亚洲内陆粉尘源区的干旱化过程 ,揭示出自 4 5MaB P 以来粉尘源区干燥度的逐级增加 ,尤其是在 3 6 2 6MaB P 时段黄土高原风尘沉积速率和ODP885 / 886孔粉尘通量的显著增加 ,暗示可能由于青藏高原在此时段加速隆升所造成的亚洲内陆粉尘源区干燥度的急剧加强。     

临夏盆地新生代沉积物高分辨率岩石磁学记录与亚洲内陆干旱化过程及原因

亚洲内陆干旱化是全球新生代大陆环境变化中最引人瞩目的重大事件,与新生代全球变冷和青藏高原隆升密切相关.文章通过对甘肃临夏盆地几乎连续的新生代沉积物系统岩石磁学性质研究,获取了高分辨率磁化率和非磁滞剩磁记录,揭示在29.0～8.6 Ma的漫长的以湖相粉砂岩和泥岩为主的渐新世晚期和中新世早、中期没有明显的长期变化,从8.6Ma开始持续增加,尤其从6.4Ma和5.3Ma开始表现出两次快速持续增加.同时,以8.6Ma为界磁性矿物相对含量发生明显变化,此前以赤铁矿为主,磁铁矿和磁赤铁矿次之,此后以磁铁矿和磁赤铁矿为主,赤铁矿次之,磁性矿物类型和性质类似于风成红粘土和黄土.因此,我们将这种沉积物中磁性矿物组合、性质和含量的长期变化解释为流域外风成物质的加入,指示我国西北内陆现代干旱气候可能从8.6Ma开始,7.4～6.4 Ma后急剧加速变干,5.3Ma后再次加速变干,并最终形成今天的干旱区的过程.9～8 Ma开始的青藏高原阶段性快速隆升和随后的全球变冷可能是驱动亚洲内陆干旱化进程的动力.     

新近纪以来中国黄土高原的风尘记录

通过对黄土高原中部两个典型的风尘堆积序列的岩性和磁性地层研究 ,认为中国黄土高原风尘堆积的开始发育年龄至少约为 7.2 Ma B.P.。以红粘土和黄土—古土壤交互出现的风尘沉积 ,不仅真实地记录了东亚季风气候的形成演化 ,而且可能包含了青藏高原的阶段性隆升、北半球冰盖形成演化及大冰期发生等构造气候事件的印记。反映粉尘源区的干燥度及携带粉尘的大气环流强度的风尘沉积速率自 7.2 Ma B.P.开始、尤其是 4.5 Ma B.P.以来逐渐增大 ,似乎暗示了自新近纪以来亚洲内陆粉尘源区干旱化的逐级发展和东亚冬季风环流强度的逐渐增加     

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。     

晚渐新世以来青藏高原北部东昆仑山构造隆升对亚洲内陆干旱化的潜在影响——基于现代地质观测证据

青藏高原的构造隆升—生长过程及其资源环境效应是地球系统科学研究中的一个重要命题。其中,新生代青藏高原构造隆升过程与亚洲内陆干旱化之间的联系是研究的一个热点和难点。本文基于青藏高原从那曲到格尔木沿109国道现代地理要素和景观变化的证据以及大量器测数据和模拟结果讨论了青藏高原具体区域对亚洲内陆干旱化形成演化的重要影响,结果指出东昆仑山对印度季风继续深入内陆具有明显的阻挡作用,是一个重要的水汽屏障。同时本文结合东昆仑山晚渐新世以来主要构造隆升事件与亚洲内陆干旱化关键时间点的高度契合,进一步指出东昆仑山晚渐新世以来的构造隆升对亚洲内陆或者至少柴达木盆地的干旱化事件具有重要的影响,但是~3.6 Ma之后,北半球冰期对内陆盆地的干旱化的影响更大。     

晚渐新世以来青藏高原北部东昆仑山构造隆升对亚洲内陆干旱化的潜在影响 ——基于现代地质观测证据

青藏高原的构造隆升—生长过程及其资源环境效应是地球系统科学研究中的一个重要命题。其中,新生代青藏高原构造隆升过程与亚洲内陆干旱化之间的联系是研究的一个热点和难点。本文基于青藏高原从那曲到格尔木沿109国道现代地理要素和景观变化的证据以及大量器测数据和模拟结果讨论了青藏高原具体区域对亚洲内陆干旱化形成演化的重要影响,结果指出东昆仑山对印度季风继续深入内陆具有明显的阻挡作用,是一个重要的水汽屏障。同时本文结合东昆仑山晚渐新世以来主要构造隆升事件与亚洲内陆干旱化关键时间点的高度契合,进一步指出东昆仑山晚渐新世以来的构造隆升对亚洲内陆或者至少柴达木盆地的干旱化事件具有重要的影响,但是～3.6 Ma之后,北半球冰期对内陆盆地的干旱化的影响更大。     

新生代全球变冷与青藏高原隆升的关系

文中综合分析可以影响新生代全球变冷的四种原因,提出青藏隆升对新生代大气ＣＯ２浓度降低起主导作用,对新生代全球气温的降低起关键控制作用。这种作用是通过青藏高原隆升加剧全球硅酸盐岩和碳酸盐岩的化学风化、有机碳埋藏、植物的光合作用来实现的。而且,青藏高原隆升有可能同洋流改变和行星轨道参数变化于第三纪末至第四纪共同对新生代全球变冷起控制作用。因此,目前首先解决的科学目标应该是：精确刻划青藏高原隆升时代和幅度,并确定青藏高原隆升对新生代全球变冷的贡献,确定一种以青藏高原隆升为主导作用的控制新生代全球变冷的综合模式。     

德日进"亚洲干极"理论的现实意义

"亚洲干极"是德日进总结中国北方中生代以来不断干旱化得出的观点.构造运动驱动气候变干是其主导思想.德日进关于中国新生代古地理演化的基本框架至今仍然适用,当代研究补充和深化了"亚洲干极"的理论,老第三纪行星风系的干热气候逐渐在新第三纪被季风气候取代,代表干旱气候的粉尘沉积逐步扩大空间范围,湖相沉积则逐渐收缩.22MaB.P.,8.5MaB.P.,3.6MaB.P.和1.2MaB.P.是"亚洲于极"逐步加强的关键时段.     

晚第三纪中国西北干旱化的发展及其与北极冰盖形成演化和青藏高原隆升的关系

对甘肃酉峰晚第三纪红土标准剖面的研究揭示出,该区红土下部(６．２ＭａＢ．Ｐ．前)是红化的土壤物质与其它物质一起经水流搬运(坡积作用为主)再堆积的产物;中部(６．２～３．４ＭａＢ．Ｐ．)未发现再搬运的痕迹,是风尘堆积经风化和频繁地下水位波动作用所形成,不具明显的土壤发生学层次,其中的碳酸盐富积层不是成壤碳酸盐,而与地下水作用密切相关;上部(３４～２．６ＭａＢ．Ｐ．)是典型的风尘堆积－土壤序列。由于中国西北和中亚干旱区的存在是黄河中游风尘堆积的前提条件,该区风尘物质的堆积起始于６．２ＭａＢ．Ｐ．前后标志着源区干旱化的加剧,并已达到相当高的程度。对整个序列的分析表明,源区干旱化程度在６．２～５．４ＭａＢ．Ｐ．期间较高,此后降低,在３．４ＭａＢ．Ｐ．和２．６ＭａＢ．Ｐ．又两次显著增强。上述历史与北极冰盖的起源和演化历史具有高度的一致性,若干重大转变与青藏高原隆升也有时代上的耦合性。本文认为,北极冰盖的形成演化和高原隆升都是中国西北和中亚地区干旱化发展的重要驱动因素,二者对西伯利亚高压的形成和发展的影响及高原对暖湿气流的阻挡可能是导致于旱化的重要途径。     

晚第三纪中国西北干旱化的发展及其与北极冰盖形成演化和青藏高原隆升的关系

对甘肃酉峰晚第三纪红土标准剖面的研究揭示出,该区红土下部（６．２ＭａＢ．Ｐ．前）是红化的土壤物质与其它物质一起经水流搬运（坡积作用为主）再堆积的产物;中部（６．２～３．４ＭａＢ．Ｐ．）未发现再搬运的痕迹,是风尘堆积经风化和频繁地下水位波动作用所形成,不具明显的土壤发生学层次,其中的碳酸盐富积层不是成壤碳酸盐,而与地下水作用密切相关;上部（３４～２．６ＭａＢ．Ｐ．）是典型的风尘堆积－土壤序列。由于中国西北和中亚干旱区的存在是黄河中游风尘堆积的前提条件,该区风尘物质的堆积起始于６．２ＭａＢ．Ｐ．前后标志着源区干旱化的加剧,并已达到相当高的程度。对整个序列的分析表明,源区干旱化程度在６．２～５．４ＭａＢ．Ｐ．期间较高,此后降低,在３．４ＭａＢ．Ｐ．和２．６ＭａＢ．Ｐ．又两次显著增强。上述历史与北极冰盖的起源和演化历史具有高度的一致性,若干重大转变与青藏高原隆升也有时代上的耦合性。本文认为,北极冰盖的形成演化和高原隆升都是中国西北和中亚地区干旱化发展的重要驱动因素,二者对西伯利亚高压的形成和发展的影响及高原对暖湿气流的阻挡可能是导致于旱化的重要途径。     

青藏高原东北部湟水流域新近纪风尘堆积源区分析

对青藏高原东北部湟水流域河流阶地上的中新世厚层风成堆积与黄土高原中部新近纪红黏土堆积的地球化学元素和磁性矿物特征进行了对比分析，结果表明，湟水流域中新世风尘堆积物与黄土高原风尘堆积物的源区存在差异。位于高原季风与东亚季风交汇区的湟水流域风尘堆积物可能有一部分来源于青藏高原中-西部干旱地区的风化细粒物质。因此，中中新世以来湟水流域风尘堆积物的存在可能表明了青藏高原中西部在那时已经较为干旱。     

中亚地区中生代以来的地貌巨变与岩石圈动力学

中亚地区的地貌自中生代以来发生过两次巨变：一次是青藏高原的隆起,另一次是中生代中国东部高原及其西侧共存的中亚准平原的兴衰。青藏高原的隆起引起了全球气候和中亚环境的巨变。对此,自80年代以来开展的国际合作已经在地质学和地球物理学等研究领域取得了丰硕的成果。不过,在解释高原隆升-气候变化-剥蚀作用的相互关系方面仍存歧见。相比之下,中亚地区中生代的地貌巨变尚属新的研究课题。人们认识到,中亚地区在中侏罗世至新近纪曾存在一个准平原,而在中国东部则存在一个中生代高原。这一中生代地貌巨变引发出许多新的思考,如：为什么这一中生代准平原能保存长达150 Ma？中国东部高原是怎样形成的,又是怎样消失的？这两次地貌巨变及其相关的岩石圈动力学将是“TOPO?CENTRAL?ASIA”这一国际岩石圈计划项目的研究主题。     

西藏高原与喜马拉雅的隆升历史和研究方法:回顾与进展

西藏高原和喜马拉雅的隆升历史是新生代以来众多地质事件的边界条件。因此,它对于我们理解新生代全球气候变冷以及亚洲环境变化等许多地质过程都具有深远的意义。尽管各种替代指标已经被广泛应用于研究高原隆升历史,然而,不同方法所得出的高原隆升历史并不一致。这主要归咎于一些替代指标本身存在多解性和不确定性,从而严重阻碍了获取正确的高原隆升历史。在对这些替代指标进行详细的阐述之后,对其指示的高原隆升历史进行重新评估,并结合在高原腹地开展的工作,提出了原西藏高原的隆升模式,即拉萨地体和羌塘地体在始新世就已经达到现在的海拔高度,而此时青藏高原北部还是低地,南部和西部可能还处在海洋环境。在中新世时,高原向北、向东和向南生长并在第四纪时形成现在的高原特征。     

Late Oligocene to early Miocene humidity change recorded in terrestrial sequences in the Ili Basin (south‐eastern Kazakhstan,Central Asia)

Enhanced aridification of Central Asia driven by the combined effects of orogenic surface uplift, Paratethys retreat, changes in atmospheric moisture transport and global cooling is one of the most prominent Cenozoic climate change events of the Northern Hemisphere. Deciphering regional long‐term patterns of Central Asian hydrology is, therefore, a key element in understanding the role of Northern Hemisphere mid‐latitude drying in the global hydrological system. This study characterizes long‐term palaeoenvironmental conditions between the late Oligocene and early Miocene in south‐eastern Kazakhstan based on stable isotopes, elemental geochemistry and laser ablation uranium–lead geochronology from alluvial, fluvial and pedogenic deposits. Sedimentary facies and geochemical weathering indices suggest an increased surface and groundwater discharge fed by orographically enhanced precipitation in the Tien Shan hinterland. In contrast, pedogenic stable isotope data and elevated rates of magnesium fixation in clay minerals mirror enhanced rates of evaporation in the vadose zone due to protracted aridification. This study posits that pronounced surface uplift of the Tien Shan Mountains during the Oligocene–Miocene transition promoted regionally increased orographic precipitation and the development of fluvial discharge systems.     

阿尔金-祁连山晚新生代隆升-剥露过程——来自岩屑磷灰石裂变径迹热年代学的制约

阿尔金-祁连山位于青藏高原北缘, 其新生代的隆升-剥露过程记录了高原变形和向北扩展的历史, 对探讨高原隆升动力学具有重要意义。本文采用岩屑磷灰石裂变径迹测年分析, 利用岩屑的统计特征限定阿尔金-祁连山新生代的隆升-剥露过程。磷灰石裂变径迹测试结果表明, 阿尔金-祁连山地区存在4个阶段的抬升冷却: 21.1~19.4 Ma、13.5~10.5 Ma、9.0~7.3 Ma、4.3~3.8 Ma。其中, 4.3~3.8 Ma抬升冷却事件仅体现在祁连山地区, 9.0~7.3 Ma抬升冷却事件在区内普遍存在, 且9.0~7.3 Ma隆升-剥露造就了现代阿尔金-祁连山的地貌。区域资料分析表明, 9~7 Ma(或者8~6 Ma)期间, 青藏高原北缘、东缘, 甚至整个中国西部地区发生了大规模、区域性的抬升, 中国现今"西高"的构造地貌形态可能于当时开始形成。阿尔金-祁连山地区4期抬升冷却事件与青藏高原的隆升阶段有很好的对应关系, 应该是对印度-欧亚板块碰撞的响应。     

青藏高原东缘数字高程剖面及其对晚新生代河流 下切深度和下切速率的约束*

文章利用数字高程剖面将青藏高原东缘分为4个大尺度地貌单元,即青藏高原地貌区、龙门山高山地貌区、山前冲积平原区(成都盆地)和四川盆地东部隆起区。根据数字高程剖面中的最高海拔高程点剖面与最低海拔高程点剖面之间的高差,定量计算了该地区河流下切深度;结合成都盆地岷江最古老冲积扇沉积物提供的青藏高原东缘河流形成的时间(3.6MaB.P.),定量计算了河流下切速率为1.29mm/a;在约束局部侵蚀基准面和气候变化对河流下切速率控制作用的基础上,建立了青藏高原东缘河流下切速率与表面隆升速率之间的定量关系,结果表明河流下切速率约为表面隆升速率的4倍。基于龙门山在表面隆升速率和下切速率等方面均大于青藏高原内部,认为青藏高原东缘的边缘山脉是剥蚀隆升和构造隆升两者叠加的产物。     

The Mid-Miocene Pollen Record of the Xunhua Basin, NE Tibetan Plateau: Implications for Global Climate Change

The northeastern Tibetan Plateau is located at the convergence of the Asian winter and summer monsoons and westerlies; thus, this area has witnessed historic climate changes.The Xunhua basin is an intermontane basin on the northeastern margin of the Tibetan Plateau.The basin contains more than 2000 m of Cenozoic fluvial–lacustrine sediments, recording a long history of climate and environmental changes.We collected the mid-Miocene sediments from the Xunhua basin and used palynological methods to discuss the relationship between aridification in the interior of Asia, global cooling, and uplift of the Tibetan Plateau.Based on the palynological analysis of the Xigou section, Xunhua basin, the palynological diagram is subdivided into three pollen zones and past vegetation and climate are reconstructed.Zone I, Ephedripites–Nitraridites–Chenopodipollis–Quercoidites(14.0–12.5 Ma), represents mixed shrub–steppe vegetation with a dry and cold climate.In zone II, Pinaceae–Betulaepollenites–Ephedripites–Chenopodipollis–Graminidites(12.5–8.0 Ma), the vegetation and climate conditions improved, even though the vegetation was still dominated by shrub–steppe taxa.Zone III, Ephedripites–Nitrariadites–Chenopodipollis(8.0–5.0 Ma), represents desert steppe vegetation with drier and colder climate.The palynological records suggest that shrub–steppe dominated the whole Xigou section and the content gradually increased, implying a protracted aridification process, although there was an obvious climate improvement during 12.5–8.0 Ma.The aridification in the Xunhua basin and surrounding mountains during 14.0–12.5 Ma was probably related to global cooling induced by the rapid expansion of the East Antarctic ice-sheets and the relatively higher evaporation rate.During the 12.5–8.0 Ma period, although topographic changes(uplift of Jishi Shan) decreased precipitation and strengthened aridification in the Xunhua basin on leeward slopes, the improved vegetation and climate conditions were probably controlled by the decrease in evaporation rates as a result of continuous cooling.From 8.0 to 5.0 Ma, the rapid development of the desert steppe can be attributed to global cooling and uplift of the Tibetan Plateau.     

Late Miocene–Quaternary rapid stepwise uplift of the NE Tibetan Plateau and its effects on climatic and environmental changes

The way in which the NE Tibetan Plateau uplifted and its impact on climatic change are crucial to understanding the evolution of the Tibetan Plateau and the development of the present geomorphology and climate of Central and East Asia. This paper is not a comprehensive review of current thinking but instead synthesises our past decades of work together with a number of new findings. The dating of Late Cenozoic basin sediments and the tectonic geomorphology of the NE Tibetan Plateau demonstrates that the rapid persistent rise of this plateau began ~ 8 ± 1 Ma followed by stepwise accelerated rise at ~ 3.6 Ma, 2.6 Ma, 1.8–1.7 Ma, 1.2–0.6 Ma and 0.15 Ma. The Yellow River basin developed at ~ 1.7 Ma and evolved to its present pattern through stepwise backward-expansion toward its source area in response to the stepwise uplift of the plateau. High-resolution multi-climatic proxy records from the basins and terrace sediments indicate a persistent stepwise accelerated enhancement of the East Asian winter monsoon and drying of the Asian interior coupled with the episodic tectonic uplift since ~ 8 Ma and later also with the global cooling since ~ 3.2 Ma, suggesting a major role for tectonic forcing of the cooling.     

青藏高原隆升气候效应的数值模拟研究进展概述

青藏高原隆升作为新生代的重大地质事件对亚洲乃至全球气候环境变化产生了深远的影响,因而高原隆升的气候环境效应一直是备受关注的重要科学问题。在过去近半个世纪中,国内外学者利用气候数值模式开展了大量高原地形气候效应的数值模拟研究,这些研究结果极大地提升了对地形抬升影响气候的物理机制以及高原隆升对古气候演化驱动作用的认识。本文简要回顾了过去有关青藏高原隆升气候效应数值模拟研究的进展,并按照高原隆升模拟研究发展的3个阶段总结了目前取得的主要研究成果。从数值模拟结果看,新生代以来青藏高原在隆升、生长和北移过程中其动力和热力作用对东亚季风的形成、南亚季风的演化、内陆干旱化的发展以及亚洲季风-干旱环境格局的变迁都具有深远的影响。青藏高原及其周边不同区域地形隆升的气候效应不同,青藏高原隆升的气候效应与大陆漂移背景下海陆分布和古地理格局的变化密切相关。南亚热带季风的建立是由大陆漂移的位置和热带辐合带季节性移动共同决定的,而东亚季风的建立则主要取决于青藏高原的隆升和北移。亚洲副热带干旱区的存在取决于大陆的位置和行星尺度副热带高压的控制,而亚洲内陆中纬度干旱区的形成则是青藏高原隆升的结果。本文最后简要梳理了高原隆升气候效应数值模拟研究目前存在的问题和未来可能的改进。     

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。