Paleoclimate Changes during the Early Oiigocene in the Hoh Xil Region, Northern Tibetan Plateau

Sedimentological, cyclic-stratigraphic, paleomagnetic, and clay-mineralogical studies on the early Oligocene Yaxicuo Group in the Hoh Xil Basin, the largest Cenozoic sedimentary basin in the hinterland of the Tibetan Plateau, provide abundant information of paleoclimate changes. A 350-m thick section in the middle-lower Yaxicuo Group was analyzed to reveal the climatic history that occurred in the Hoh Xil region during the early Oligocene interval 31.30-30.35 Ma, dated with the paleomagnetic chronostratigraphy. The results indicate that add and cold climate dominated the Hoh Xil region during the early Oligocene in general, being related to the global cooling and drying events that occurred in the earliest Oligocene. Within this period, relatively warm and wet climate accompanied by strong tectonic activity occurred in the 31.05-30.75 Ma interval; while add and cold climate and relatively inactive tectonics occurred in the 31.30-31.05 and 30.75-30.35 Ma intervals. Furthermore, spectral analyses of high-temporal resolution paleoclimatic records show orbital periods including eccentricity, obliquity, and precession. It is concluded that paleoclimate changes during the early Oligocene in the Hoh Xil region were forced by both tectonic activity and orbital periods.     

青藏高原北部可可西里盆地第三纪风火山群沉积环境分析

青藏高原北部的可可西里盆地是高原腹地最大的第三纪沉积盆地,分布着沉积厚度达 4 782.8m的早始新世-早渐新世风火山群灰紫色砂岩、泥岩和砾岩,其沉积环境演化经历了四个阶段,从早期 56.0～ 52.2Ma河流为主的环境,到中期 52.2～ 4 3.1Ma的湖泊环境和 4 3.1～ 3 8.3Ma的河流与扇三角洲环境,演变到晚期 3 8.3～ 3 2.0Ma河流为主的环境。古水流方向也由北东向变为南东向,到晚期又转变为北向为主,反映盆地沉积中心逐渐向东向北迁移。这种沉积环境演化和盆地沉积中心迁移可能受青藏高原早期隆升的影响.     

可可西里地区湖泊深钻揭示的中更新世以来环境变化

以青藏高原腹地可可西里地区湖泊沉积钻孔BDQ06（35°13'05"N,93°55'52"E;孔深106 m）为研究对象,基于古地磁测年建立的年代框架,通过对BDQ06孔沉积物粒度、总有机碳、有机碳同位素（δ¹³C_org.）及C/N值等气候环境代用指标的分析,重建了可可西里地区中更新世以来的古气候古环境演化序列。根据各环境指标的变化特征将中更新世以来古气候演化划分为5个阶段：929~660 ka B.P.,气候以暖湿冷干交替变化为主;660~480 ka B.P.,与前一阶段相比气候暖湿程度降低;480~360 ka B.P.,气候较为干旱;360~160 ka B.P.,气候不稳定、波动幅度增大;160~5 ka B.P.,气候再次转为暖湿冷干的变化特征。929~610 ka B.P.期间气候出现4次明显的冷干时期,时间上与MIS 22、MIS 20、MIS 18和MIS 16阶段相对应,此后气候表现出明显的趋冷、趋干特征,可能主要受全球变冷的"中更新世革命"（MPT）的影响;360 ka B.P.开始出现频率增强的暖湿气候波动,说明气候不稳定,显示出明显的区域性特征;160 ka B.P.左右出现的较为干冷的时段,与倒数第二次冰期气候相一致,之后环境温度呈现出快速上升的趋势,气候演化进入末次间冰期-末次冰期模式,表现出全球气候一致的特征。整体上,BDQ06孔记录的气候环境演变特征与全球气候变化在冷暖事件上保持一致,但在持续时间、变化强度上存在一定区域性差异。

     

青藏高原北部可可西里库赛湖年纹层微区分析及形成机理

湖泊年纹层是进行高分辨率古气候环境研究的重要载体之一,其形成机理的研究能够为高分辨率古气候环境信息的提取提供重要的依据。本文以青藏高原北部可可西里库赛湖沉积的年纹层为研究对象,通过纹层薄片显微镜观察,以及纹层的扫描电镜、X衍射和同步辐射X射线荧光等微区分析,对库赛湖沉积年纹层的形态、沉积和成分特征进行了研究,以探讨库赛湖年纹层形成过程和机理。结果表明:年纹层层偶由深浅相间的微层组成,深色层主要由灰褐色—黑褐色的粗颗粒物质组成,磨圆中等、分选性差,矿物以石英、长石、白云母、黏土矿物等为主,其中石英含量占73%左右,且具有明显的风力搬运特征;浅色层呈灰白色,矿物颗粒较细,除石英、长石、白云母、黏土外,还有自生的文石,同时浅色层中含有大量的枝角类碎片和半月形介形类生物壳体。研究认为,库赛湖冬季温度低、风力强劲,风的机械搬运作用使大量的陆源物质在冰面堆积,等到春季湖泊开封,冰面上粗颗粒物质沉积到湖底形成库赛湖年纹层的深色层(粗颗粒层);夏季温度升高,冰雪融化,降水增加,河流搬运的陆源粗颗粒物质由于重力作用先在湖泊边缘沉积,而黏土矿物等细颗粒物质则在湖泊中心沉积,同时夏季湖水温度升高,蒸发作用加强,生物活动增强,湖泊自身的生物、化学作用加强,从而形成以细碎屑矿物、生物残体、自生碳酸盐沉积为主的浅色层(细颗粒层)。因此,库赛湖的年纹层层偶是由冬季冰面风成物质形成的粗颗粒深色层(冰融化后,风成物质沉降至湖底堆积)和夏季沉积的细颗粒浅色层两者交替而形成的。     

可可西里盆地早渐新世雅西措群爬升沙纹层理及其沉积环境意义

可可西里盆地早渐新世雅西措群砂岩极其发育爬升沙纹层理,形成于沉积物来源供给太快太多而不能随流体一起迁移,从而产生向上的加积。雅西措群砂岩主要包括迎水坡侵蚀的A型和迎水坡沉积的B1型两种,其中,A型沙纹层理单个层系厚一般约为2cm,爬升角小于7°;B1型沙纹层单个层系厚一般为4cm,爬升角介于10o～20o之间。这两种爬升沙纹层形成于变速流、非稳定流或变速非稳定流,主要归于砂质碎屑流和底流,平均流速在11～60cm/s之间,堆积速度可以达到0.1g/cm2s,发育于浅湖环境的三角洲前缘沉积。雅西措群爬升沙纹层理发育于青藏高原的早渐新世快速隆升作用和全球变冷变干气候条件下。     

可可西里盆地早渐新世雅西措群沉积环境分析及古气候意义

可可西里盆地是青藏高原腹地最大的第三纪沉积盆地,第三纪沉积地层包括早始新世 -早渐新世风火山群、早渐新世雅西措群、早中新世五道梁群。其中,雅西措群为紫红色、砖红色泥岩、含膏泥岩与紫红色粉砂岩、细砂岩韵律互层,夹白色石膏薄层和石膏结核层,沉积厚度为 6 70.0m,沉积环境主要由河流和湖泊环境组成,并以湖泊环境为主,古水流方向反映盆地沉积中心逐渐向东向北迁移。雅西措群中石膏层的突然大量出现发生在底部地层距今约32.0Ma,体现了渐新世最早期的全球变冷变干事件在青藏高原北部的记录。     

Cenozoic Vertical-Axis Rotations of the Hoh Xil Basin, Central–Northern Tibet

Understanding the Cenozoic vertical-axis rotation in the Tibetan Plateau is crucial for continental dynamic evolution. Paleomagnetic and rock magnetic investigations were carried out for the Oligocene and Miocene continental rocks of the Hoh Xil basin in order to better understand the tectonic rotations of central Tibet. The study area was located in the Tongtianhe area located in the southern part of the Hoh Xil basin and northern margin of the Tanggula thrust system in central-northern Tibet. A total of 160 independently oriented paleomagnetic samples were drilled from the Tongtianhe section for this study. The magnetic properties of magnetite and hematite have been recognized by measurements of magnetic susceptibility vs. temperature curves and unblocking temperatures. The mean directions of the Oligocene Yaxicuo Group in stratigraphic coordinates(Declination/Inclination = 354.9°/29.3°, k = 33.0, α_(95) = 13.5°, N =5 Sites) and of the Miocene Wudaoliang Group in stratigraphic coordinates(Declination/Inclination = 3.6°/36.4°, k = 161.0, α_(95) = 9.7°, N =3 Sites) pass reversal tests, indicating the primary nature of the characteristic magnetizations. Our results suggested that the sampled areas in the Tuotuohe depression of the Hoh Xil basin have undergone no paleomagnetically detectable rotations under single thrusting from the Tanggula thrust system. Our findings, together with constraints from other tectonic characteristics reported by previous paleomagnetic studies, suggest tectonic rotations in the Cuoredejia and Wudaoliang depressions of the Hoh Xil basin were affected by strike-slip faulting of the Fenghuo Shan-Nangqian thrust systems. A closer examination of geological data and different vertical-axis rotation magnitudes suggest the tectonic history of the Hoh Xil basin may be controlled by thrust and strike-slip faulting since the Eocene.     

青藏高原渐新世构造岩相古地理

在研究区已发表的渐新统资料的基础上,分析了青藏高原渐新世残留盆地的构造背景、岩石地层序列,并对青藏高原渐新世构造岩相古地理特征进行了讨论,该时期总体地势格局仍为东高西低,塔里木、柴达木、羌塘、可可西里、成都等地区主体表现为大面积的压陷湖盆沉积,冈底斯、喜马拉雅和喀喇昆仑等大面积隆升,沿雅鲁藏布江自东向西的古雅江河形成。渐新世构造岩相古地理的演化特征揭示出该时期青藏高原及邻区构造隆升与沉积响应的耦合关系,划分出2个强隆升期,分别是强隆升期A(34～30Ma)和强隆升期B(25～23Ma)。     

可可西里西段羊湖盆地沉积、构造特征及其动力学意义

对可可西里西段新生代盆地缺乏了解是导致该区新生代地质演化存在争议的重要原因.本文以沉积学和构造变形分析为主要手段,对可可西里西段羊湖盆地时代、充填序列、物源区和变形特征进行了分析,结果表明,羊湖盆地新生界沉积厚度大于1302m,主要由下部雅西错组冲积扇相碎屑岩和上部五道梁群湖泊相碳酸盐岩组成,其岩石组合和充填序列与可可西里东段具有一致性,同时古流向和碎屑锆石U-Pb年代学分析显示盆地物源来南部的羌塘地块,盆地形成演化受南部褶皱冲断带制约,盆地构造变形强烈,沿褶皱冲断带和羊湖盆地地壳分别发生51％和41％的缩短.沉积充填结构和变形特征表明,羊湖盆地与东段可可西里盆地具有相同的演化历史和性质,预示青藏高原中部在渐新世-中新世在存在一个大的、统一的可可西里盆地.     

Sedimentary Record of the Planation Surface in the Hoh Xil Region of the Northern Tibet Plateau

Miocene marl is the most widespread Tertiary stratigraphic record in the northern Tibet Plateau, termed the Wudaoliang Group in the Hoh Xil region and the correlative Suonahu Formation in the Qiangtang region. The uniform marl overlies red beds of the Eocene-Oligocene Fenghuoshan Group. The Wudaoliang Group is generally 100-400 m thick, but the thickest strata are 700-1300 m, located in the Haidinghu (Maiding Lake) and Tuotuohe (Tuotuo River) regions respectively. Based on observations from eight measured sections and outcrops, the thin-bedded marl, which varies in colour from grey-white to light brown-grey, is explained as a large-scale or serial lacustrine deposit stretching throughout northern Tibet.The Wudaoliang Group commonly crops out on geographic lowland at an average elevation of 4600 m above sea level within the mountain chains, showing concordant summit levels, e.g. the Fenghuoshan and Bairizhajia Mountains. These mountains with a flat ridge are considered to be remains of the palaeo-planati     

青藏高原可可西里盆地晚白垩世—早中新世地层年代学新进展及其对地层和古环境的指示意义

青藏高原构造隆升是新生代重大地质事件之一,是东亚构造—气候演化的重要边界条件之一,也是研究全球气候变化绕不开的一个重要因素。目前,关于青藏高原的隆升历史和机制等存在较大的争议,其中,一个最重要的原因是地层年代学问题,可靠的地层沉积年龄是后续研究的基础。青藏高原中北部可可西里盆地保存有晚白垩世至中新世较连续的沉积,是研究青藏高原构造演化不可多得的研究材料。本文基于可可西里盆地最新的晚始新世至中新世地层年龄研究结果,同时,结合其他已发表的、有绝对年龄控制点的地层年龄,认为风火山群和沱沱河组是两套独立的地层单元,即在可可西里盆地,地层划分从老到新可划分为：风火山群、沱沱河组、雅西错组和五道梁组。在可可西里盆地地层沉积年龄最新进展基础之上,综合盆地的古高度、古纬度、古温度、古地磁、沉积相变化、地层接触关系、全球温度、大气二氧化碳以及亚洲季风和高原隆升之间关系的模拟等证据,指出：① 青藏高原面上类似于现在向东、东南逃逸的GPS速度运动场方向可能在始新世就已经形成,沱沱河盆地以东的物质向东南逃逸,以西没有这种趋势,沱沱河盆地可能是一个重要的边界;② 类似于现在的东亚季风—内陆干旱化格局形成于晚渐新世—早中新世;③ 青藏高原中北部晚始新世以来发生了明显的两阶段隆升,>38.5~26(24) Ma的隆升主要由印度与欧亚板块的碰撞挤压缩短所致,16 Ma~现在的隆升由岩石圈地幔对流拆沉引起,26(24)~16 Ma是隆升相对平静期;④ 青藏高原中北部主夷平面可能发育于26(24)~16 Ma期间;⑤ 角度不整合接触不是构造事件发生的可靠判别标志;⑥ 石膏等盐类矿物的出现不是干旱化的可靠指标,但似乎表明在盐类矿物沉淀析出之前,区域应该存在至少一期湿润的气候,按此结果,可能暗示了至少在古新世我国中东部可能已经存在季风气候。     

青藏高原可可西里卓乃湖溃堤成因及其影响分析

受青藏高原暖湿化趋势的影响,近年来高原湖泊水位普遍上涨,湖泊溃堤时有发生.利用青藏高原可可西里卓乃湖、库赛湖、海丁诺尔湖和盐湖所在区域的TM（ETM+）等历史文献数据和环境减灾卫星（HJ1A/B） CCD数据,结合五道梁气象站气温、降水资料,分析了卓乃湖周边湖泊面积变化情况.结果表明：1961-2014年近54 a来,可可西里地区持续增加的降水是卓乃湖溃堤的基础,2011年8月22日之前的两次强降水过程和之后的持续降水是导致卓乃湖湖水大量外泄,并最终溃堤的主要原因;溃堤前的两次地震可能对卓乃湖的湖盆结构产生了一定的影响,从而加速了溃堤过程.溃堤导致湖岸线退缩,并产生大片的沙化土地,恶化了藏羚羊的产仔环境,对周边草地生态环境和重大工程设施产生了不利影响.     

青藏高原中段渐新世逆冲推覆构造

青藏高原中段渐新世发育大规模逆冲推覆构造,在地块边界与汇聚部位形成大型逆冲推覆构造体系,典型实例如东昆仑南部逆冲推覆构造系统、羌塘地块北侧逆冲推覆构造系统、伦坡拉—安多—索县逆冲推覆构造系统、冈底斯逆冲推覆构造系统、喜马拉雅山脉主中央逆冲系。大部分逆冲断层呈现叠瓦状排列,指示自北向南逆冲推覆构造运动方向,与印度大陆北向俯冲存在动力学成因联系。高精度同位素测年资料显示,喜马拉雅山脉主中央逆冲系与羌塘地块北侧风火山逆冲推覆构造初始发育时代均早于35 Ma,东昆仑南部逆冲推覆构造运动与风火山相关岩浆侵位年龄为28.8～26.5 Ma。青藏高原腹地强烈逆冲推覆构造运动结束于早中新世五道梁群湖相沉积之前。青藏高原渐新世逆冲推覆构造运动对地壳缩短增厚与均衡隆升具有重要贡献。     

青藏高原北部可可西里地区新生代钾质火山岩地球化学特征及成因

青藏高原北部可可西里地区分布的中新世钾质火山岩(7.77～17.82Ma)主要为粗面安山岩、粗面岩和少量次火山相的流纹斑岩.主量、微量元素及Sr-Nd-Pb同位素地球化学研究表明,该套钾质火山岩强烈富集大离子亲石元素和轻稀土元素,明显亏损Nb-Ta-Ti元素,具有较高的87Sr/86Sr:0.707346～0.714915,较低的εNd值:-3.70～-6.97,和较高的放射性成因Pb同位素组成(207Pb/204Pb=15.65～15.76,208Pb/204Pb=38.98～39.35,206Pb/207Pb=18.67～18.78).上述特征指示岩浆源区可能是与古俯冲消减物质有关的EMⅡ型富集地幔.三大岩类的地球化学成分变异表明:该钾质火山岩系列是富集地幔(金云母-尖晶石二辉橄榄岩和金云母-石榴石二辉橄榄岩)低度部分熔融产生的母岩浆经过较强结晶分异形成的,其中流纹斑岩在岩浆后期可能经历了更为复杂的地壳混染和结晶分异过程.     

1976-2017年青藏高原可可西里盐湖面积动态变化及成因分析

青藏高原湖泊是全球气候变化的敏感指示器。近56年来,可可西里地区气候呈显著暖湿化趋势,其中气温上升速率为0.33℃·（10a）^-1（R=0.746,P<0.01）,降水增加速率为23.4mm·（10a）^-1（R=0.422,P<0.01）。近40年来,盐湖面积总体呈增大趋势,其中,1976-2011年溃堤前盐湖面积以1.63 km²·a^-1的速率扩大,溃堤后以8.51 km²·a^-1的速率持续扩大。总体来看,近40多年来,盐湖面积先后经历了缓慢增大（1976-2011年）→急剧增大（2012-2013年）→稳定增大（2014-2017年）三个阶段。盐湖面积前期缓慢扩大的主要原因是可可西里地区气候暖湿化的结果,而后期面积急剧扩大的主要原因是因为2011年9月15日盐湖上游的卓乃湖溃堤,导致下游的3个湖泊（库赛湖、海丁诺尔湖和盐湖）串连成一体;冰川和冻土融水可能是引起可可西里盐湖面积扩张的原因,但并非主要原因。后期盐湖面积还将呈稳定增大趋势。盐湖面积扩大导致盐湖湖水淡化,周边草地受到淹没破坏的面积不断扩大,这种变化不仅对其周边草地生态环境产生破坏,还可能对可可西里周边重大工程设施产生不利影响。鉴于盐湖面积今后还将持续增大,并对其周边重大工程设施产生不利影响。因此,应用多源卫星资料对盐湖进行长期持续的跟踪观测仍将是相关政府部门关注的重点。     

青藏高原可可西里带西段卧龙岗二长花岗斑岩锆石SHRIMPU-Pb定年及其地质意义

对可可西里带西段卧龙岗二长花岗斑岩岩体进行锆石SHRIMPU-Pb年龄测定,获得212.5Ma±3.6Ma的岩体结晶年龄.认为黑石北湖-三道河子岩浆岩带经历了晚三叠世同碰撞造山作用.     

青藏高原可可西里盐湖水位上涨趋势及溃决风险分析

2011年位于可可西里腹地的卓乃湖溃决引起的盐湖水位上涨和面积增大趋势仍在快速发展。遥感资料显示,卓乃湖溃决后,盐湖面积持续增加,从2012年的134.1 km²一直持续增大到2018年的197.5 km²,尤其是2016-2018年增加较快,面积增加了42.0 km²,即平均每年增加14.0 km²。水位监测数据显示,2016年5月20日至2018年11月11日期间,盐湖水位共上升了8.241 m,年平均上升2.747 m。目前盐湖的面积仅比模拟的溢出面积小19.3~21.1 km²;湖泊水位仅比分水岭最低处低4.09 m。按照2016-2018年面积和水位变化趋势,预计盐湖将在未来1~2年内可能发生溢水溃决。研究表明：近年来区域降水增加、卓乃湖溃决后地下水释放、上游湖泊出水口可能存在侵蚀扩大导致湖水继续向下输送等原因是导致盐湖水位持续上涨和面积快速增大的主要原因。利用水库溃坝预测分析模型,对盐湖溢水溃决冲沟形成时洪峰流量预测表明,盐湖溢水溃决时将形成巨大的洪峰流量,洪水将对青藏公路、青藏铁路和兰西拉光缆等造成危害,建议尽快开展盐湖潜在的湖水外溢途径地质条件调查,并设计防治措施。     

Early Uplift History of the Tibetan Plateau:Records from Paleocurrents and Paleodrainage in the Hoh Xil Basin

Paleocurrent indicator data collected in field work were used to study the early Cenozoic regional paleodrainage patterns in the Hob Xil basin in northern Tibetan plateau. The paleocurrent directions of the Eocene Fenghuoshan Group obviously show that the flows were northward with a unidirectional dispersal pattern. This probably reflects the uplift of the Qiangtang terrain during the initial basin deposition period and indicates that the Tanggula Moutains occurred as topographic highlands at least in the Eocene. Paleoflows of the Oligocene Yaxicuo Group were dominantly oriented to the north and then flowed eastwards during its late deposition. This regional variability of paleodrainage patterns of the Yaxicuo Group is interpreted to record the dispersal style of sediments from transverse rivers to longitudinal river systems. It is inferred that the Oligocene uplift of the Kunlun Mountains obstructed by northward paleoflows and created longitudinal river systems parallel to the orogenic belts. The temporal and spatial changes of the paleodrainage patterns suggest that the northern boundary of the Tibetan plateau during the early Cenozoic was situated in the Hoh Xil area and its uplift has progressed northwards through time.     

可可西里卓乃湖地区五道梁群油页岩石油地质意义

对可可西里中新统五道梁群油页岩研究表明:油页岩有机质丰度中等-高;有机质类型以腐泥型(Ⅰ)-腐殖腐泥型(Ⅱ₁)为主。有机质的热演化以低成熟为主;总体上为较好的烃源岩,中新世时可可西里盆地为封闭、干热的以碳酸盐岩沉积为主的盐湖盆地。封闭与还原性静水环境为有机质的堆积和转化形成油页岩提供了条件。