青藏高原某些冰碛物的粘土矿物差热曲线特征

闻名世界的青藏高原是地球上山岳冰川作用较为强烈的地区之一,古代和现代冰碛物广泛分布。本文是在野外工作的基础上对青藏高原一些冰碛物中的粘土矿物差热分析结果提出初步看法,以期对第四纪冰期划分和冰碛物研究提供一定依据。     

一条Rodinia山脉—震旦纪的喜马拉雅山

笔者首次将海拔高度的概念及现代冰川理论,并结合古地磁资料,提出罗圈冰期时古天山－秦岭山脉是一条大约位于赤道－北回归线之间、由众多高山组成的,且许多山峰至少在4000m以上,已形成冰川、或许局部地区存在冰原的山脉,总的地理特征类似于今天的喜马拉雅山脉。而华北地块和库鲁克塔格地块是高原和平原,此二地块的南边是海域。古秦岭的南坡是现代秦岭的北坡。冰川融化时冰水携带的冰碛物向南流入海,所以华北地块上无冰碛物存在。大地构造上,晋宁期以前,上述各地块相互独立。震量时它们开始发生作用,秦岭地块和阿克苏－乌什地块分别向华北地块与库鲁克塔格地块汇聚,引起后者上升,逐渐发展成为山脉。至震旦纪末期,山脉上升到4000m以上,形成冰川。此后,山脉被剥蚀夷平,至寒武纪初,华北、库鲁克塔格两地块又降到海平面之下接受沉积,该山脉消亡。由于我们恢复了新元古代超大陆一条造山带,并推测新元古宙末期华北、华南、塔里木三大地块曾经汇聚在一起。     

一条Rodinia山脉——震旦纪的喜马拉雅山

笔者首次将海拔高度的概念及现代冰川理论 ,并结合古地磁资料 ,提出罗圈冰期时古天山 -秦岭山脉是一条大约位于赤道 -北回归线之间、由众多高山组成的 ,且许多山峰至少在 4 0 0 0m以上 ,已形成冰川、或许局部地区存在冰原的山脉 ,总的地理特征类似于今天的喜马拉雅山脉。而华北地块和库鲁克塔格地块是高原或平原 ,此二地块的南边是海域。古秦岭的南坡是现代秦岭的北坡。冰川融化时冰水携带的冰碛物向南流入海 ,所以华北地块上无冰碛物存在大地构造上 ,晋宁期以前 ,上述各地块相互独立。震旦纪时它们开始发生作用 ,秦岭地块和阿克苏—乌什地块分别向华北地块与库鲁克塔格地块汇聚 ,引起后者上升 ,逐渐发展成为山脉。至震旦纪末期 ,山脉上升到 4 0 0 0m以上 ,形成冰川。此后 ,山脉被剥蚀夷平 ,至寒武纪初 ,华北、库鲁克塔格两地块又降到海平面之下接受沉积 ,该山脉消亡。由此我们恢复了新元古代超大陆一条造山带 ,并推测新元古宙末期华北、华南、塔里木三大地块曾经汇聚在一起     

根据湖相沉积碳氧同位素估算青藏高原古海拔高度

青藏高原湖相沉积碳氧同位素、海拔高度与年均气温存在函数关系。对青藏高原南部14个不同海拔高度的第四纪湖相沉积露头,在剖面不同部位采集了35个湖相沉积样品,结合海拔高度与年均气温的相关分析,建立了湖相沉积碳氧同位素古海拔高度计。再对青藏高原南部、青藏高原北部、东昆仑南部和柴达木盆地不同地点出露的渐新世、中新世早中期、上新世—早更新世湖相沉积地层,分别取样进行碳氧同位素分析,计算不同时期的古年均气温和古海拔高度。结果表明,青藏高原大部分地区中新世早中期整体隆升至海拔约4000m高度,五道梁—东昆仑南部中新世早中期整体隆升至海拔约3500m高度,柴达木盆地中新世早中期隆升至海拔约2500m高度。这些资料对认识青藏高原隆升时代和气候环境演化具有重要意义。     

青藏高原古里雅冰帽冰碛和冰水沉积物粒度特征及其意义

冰冻圈演化不仅与青藏高原水塔变化、地表侵蚀风化及荒漠化密切相关,还深刻影响着亚洲季风系统和全球气候,冰碛物的粒度组成可以为冰冻圈演化提供重要信息,但高原冰碛物的特征粒度组成及其形成机理仍不清楚,高原冰碛物与高原冷黄土及河湖沉积物的关系也不明确。为此,选择青藏高原最大的冰帽——古里雅冰帽的冰碛物及系列冰水沉积物,开展系统粒度组成研究。研究发现:自终碛到冰川前端冰水扇及下游河流冰水沉积均表现出特征的双峰模态,即1～3φ(500～125μm)的中细砂峰和6～8φ(16～4μm)的细粉砂峰,前者可能由冰川压碎、寒冻风化崩裂作用造成,后者由冰川研磨作用形成,并受到源区基岩岩性软弱和组成颗粒大小的影响。冰川磨蚀的细粉砂组分含量,从冰碛物经冰水扇、河流到湖滩沉积物整体呈现减小趋势,粗粉砂在湖滩沉积中几乎完全被风吹走,粗粉砂直接成为下游黄土的物源并富集其中成为黄土特征组分,水流分选在开口湖泊中产生粗、细粉砂的明显富集,这些证据揭示出,无论是与冰川发育相关的尾闾湖沉积还是近源、远源的青藏高原及周边黄土沉积,其粉砂组成和来源,均可为高原冰冻圈的形成演化提供重要信息。     

青藏高原现生禾本科植物的δ13C与降水的关系研究

青藏高原是世界上海拔最高的高原,自然地理环境极为复杂,研究其土壤以及植被的有机碳同位素对于解释地质记录的环境意义、研究青藏高原地区古环境变化具有重要意义。吕厚远等(2001)对青藏高原198个表土有机碳同位素进行了分析,发现3500m以下有机碳同位素值随海拔高度增加而变轻,3500mk以上有机碳同位素值随海拔高度增加而变重,显示出有机碳同位素复杂的变化趋势。旺罗等(2003)对青藏高原现生禾本科植物的研究结果显示植物叶片的碳同位素值随海拔高度增加而变重,     

念青唐古拉山西段冰川1977-2010年时空变化

青藏高原现代冰川变化是对气候变化的响应, 对区域水资源评估有着重要的理论意义和现实意义.采用GIS分析方法, 利用三期卫星遥感数据研究青藏高原中部念青唐古拉山西段冰川在2个时间段(1977-2001和2001-2010)的时空分布和变化, 并对比分析其在南坡和北坡变化速率趋势以及在不同海拔高度的变化特征.研究发现: (1)2010年念青唐古拉山西段冰川面积为571.81±16.01 km2, 主要分布在5 500~6 200 m的高山区; (2)1977-2010年念青唐古拉山西段冰川退缩明显, 总面积减少22.42%±2.90%;(3)相比于1977-2001年时间段, 近十年来该区冰川退缩速率呈明显加剧趋势; (4)与前一个时段相比, 低于5 700 m海拔区域, 各海拔段的冰川年均面积退缩速率呈减缓趋势; 而在5 700~7 000 m海拔区域, 则呈加剧趋势; (5)北坡冰川退缩率(23.6%±2.88%)高于南坡(21.97%±2.90%), 且南北坡2001-2010年年均冰川面积减少最大的海拔段比1977-2001年都升高了200 m, 研究区冰川的持续退缩有向高海拔转移的趋势; (6)南坡拉萨河流域内的冰川年均减少面积最大的海拔段比北坡高100 m左右.气温升高是影响近十年以来研究区的冰川退缩加剧的根本原因, 将对区域水文和生态环境产生重大的影响.      

青藏高原现生禾本科植物的δ13C与海拔高度的关系

文章通过分析青藏高原4种C3禾本科植物碳同位素值随海拔高度的变化,发现穗三毛(Trisetumspicatum),垂穗鹅观草(Roegnerianutans),紫花针茅(Stipapurpurea),垂穗披碱草(Elymusnutans)的碳同位素值随海拔高度增加而变重的趋势明显,平均每增高1km变重1.37‰,其中Trisetumspicatum和Roegnerianutans的碳同位素值随海拔高度增加而变重的趋势更为显著。研究认为温度和大气CO₂分压是引起C3植物碳同位素值随海拔高度变化的主要因素。另外,研究发现一些C4植物的生长高度可以达到海拔4000m以上,最高可达海拔4520m。     

念青唐古拉山主峰地区第四纪砾石层砾组分析

通过对念青唐古拉山脉主峰地区的第四纪砾石层的砾组分析,作者从基岩地层和砾性分析、砾度和砾态分析中,阐述了念青唐古拉山脉北坡和南坡不同成因的第四纪砾石层的来源、成因及搬运方式。念青唐古拉山主峰地区的3次冰期砾石层中,每次冰期的冰碛物中的砾石在岩石成分、砾度、球度、风化程度上都有明显差异。这种差异反映了青藏高原隆升过程中对念青唐古拉山不同岩石的剥蚀作用。      

从冰川剥蚀作用看念青唐古拉山脉(中段)的隆升

通过对念青唐古拉山主峰地区第四纪冰碛地层划分与同位素测年,发现主峰地区的第四纪冰川分别形成于700～600kaBP、200～140kaBP和70～30kaBP三个时段,指示了自中更新世以来念青唐古拉山中段开始大规模隆升,冰川活动加剧,并堆积了相应的冰碛物。根据念青唐古拉山主峰地区基岩地层与岩性的空间分布、不同火成岩和变质岩组合的形成深度和不同冰期冰碛物砾石成分统计研究,发现冰川对基岩剥蚀与念青唐古拉山中段隆升过程有着明显的对应关系。本文从念青唐古拉山主峰地区的基岩地层的岩石成分和分布的研究,及其对山脉隆升与冰碛物成分的关系等方面,分析了念青唐古拉山脉的切割及其对山脉隆升的反映。念青唐古拉山主峰地区的隆升过程可较好地与青藏高原的隆起相对比,它应是青藏高原隆升的响应。     

中国大陆多年冻土线空间分布基本特征

本文主要根据多年冻土与气候参数的相关关系,结合现代多年冻土分布,依据我国104个气候台站的气象数据,计算出年平均温度、年较差和多年冻土线理论海拔高度,研究我国多年冻土线空间分布特征。中国大陆多年冻土线高程明显受高度地带性和纬度地带性控制,自北向南海拔高度逐渐增大。东部地区的多年冻土线高程从东北的<1200m,至海口附近增到5700m;西北地区的多年冻土高程从阿尔泰山的2600m,至昆仑山增至4500m左右,要比东部同纬度的冻土线高出1400~800m;青藏高原的多年冻土线高程基本上稳定在4500~5000m.在此基础上,进而探讨了中国现代气候多年冻土线与气候雪线之间的关系。      

祁连山新生代古海拔变化的碳氧同位素记录

祁连山构成青藏高原的北东边界,是研究青藏高原的隆升与向内陆扩展的关键区域,利用新生代湖相沉积的碳氧同位素组成估算祁连山古海拔对认识青藏高原的隆升有重要意义。在中祁连陆块不同地点出露的始新统、渐新统、中新统和中晚更新统分别取样并进行碳氧同位素分析,估算相应地质时期的古年均温和古海拔高度。结果表明,祁连山地区古近纪的海拔约为2711 m,中新世早期的海拔为2848 m左右,中新世中晚期祁连山海拔达到约3586 m,中晚更新世祁连山的古海拔约为3790~3890 m。古近纪祁连山的海拔较低,但已经构成了青藏高原的东北边界;中新世中晚期祁连山强烈隆升,形成了盆-山构造地貌格局;第四纪祁连山地壳重新活跃并呈阶段性快速隆升,河流堆积和侵蚀交替进行。根据碳氧同位素估算的祁连山古海拔高度变化为认识青藏高原隆升的过程提供参考。     

矿床勘探中地化学图表的应用

为了确定主、副元素区域性含量变化和特点,收集芬兰第一代地球化学图表所需要的素材,芬兰地质调查听进行了全国性的1:2百万冰碛物制图。业已发现冰碛物是合适的研究对象,因为由冰碛物所形成的盖层很薄(1～30m),未胶结,时代极新(小于1万年),且搬运距离不大。     

青海省民和黄土的粒度组成及气候含义

对位于青藏高原东北缘的青海省民和黄土采样和粒度分析结果的研究表明，民和黄土的粒度远大于兰州等地黄土的粒度。民和黄土（粒径＞30μm和＞50μm的粗颗粒组分）分别指示了冬季风强度变化和青藏高原阶段性隆升所激发产生的黄土物源区作用。高原表面的寒冻风化物和冰碛物等给民和黄土提供了可观的粗物质补给。高原隆升以及其它区域性构造变动使黄土物源区呈现多样性特征。     

青藏高原中东部第四纪冰碛物暴露年龄的测定及其意义

青藏高原上大面积的冰盖通常会对亚洲乃至全球气候产生深远的影响。青藏高原第四纪冰川形成的时间和范围成为人们关注的热点。本研究利用就地成因的宇宙核素暴露年龄测定方法,对唐古拉山和理塘地区的第四纪冰碛物进行了10Be、26Al和21Ne暴露年龄测定,首次获得了青藏高原的第四纪冰川核素暴露年龄。三种核素暴露年龄的一致性显示每期冰碛物沉积有一个确定的暴露时期,测试结果表明唐古拉山和理塘地区出现了两期第四纪冰期,一期形成于距今1·6~8万年,另一期形成于距今16~18万年。     

青藏高原第四纪冰川的宇宙核素暴露年龄首次测定

青藏高原在第四纪时期究竟发育了几次冰期及时代研究深受国内外地球科学家关注,然而,老冰碛物的年代测定问题一直未突破。近年来发展成熟的就地成因宇宙核素(10Be,26Al)及宇宙气体(21Ne)的表面暴露年龄测定方法为冰碛物测年提供了条件。我们对青藏高原东部及腹地的第四纪冰川漂砾进行了核素年龄测试研究,并初步讨论了高原第四纪冰川发育及古环境变迁。      

念青唐古拉山西布冰川区的冰碛层

念青唐古拉山西布冰川区冰碛物的研究表明，在700－500kaBP以来的更新世期间经达了3次冰期，全新世期间经历了2次冰期和1次寒冷期，形成了可以与青藏高原及邻区相对比的冰碛物系列，指示了念青唐古拉山至少自中更新世以来一直处于冰冻圈中。冰碛物中砾石成分的规律性变化反映了念青唐古拉山第四纪期间处于强烈隆升状态，冰碛物是盆地同伸展断陷期的堆积物。根据冰碛物与念青唐古位山南东麓正断层间的关系可以得出：中更新世以来构成念青唐古拉山南东麓正断层带的主要断层（F2）的平均垂直活动速率为0.5-1.25mm/a，左旋走滑     

大理苍山世界地质公园第四纪冰碛物特征及年代测定

云南大理苍山世界地质公园具有较高的美学价值与地学科研价值,在地学研究领域中苍山又被称为点苍山。本次研究的主要区域是点苍山玉局峰北坡和点苍山西北部的罗坪山大小海子地区,本文对点苍山玉局峰北坡冰碛物和罗坪山第四纪沉积物进行了光释光年代测定,讨论了光释光测年方法在点苍山地区第四纪冰碛物测年中的适用性,测得玉局峰北坡搬运距离较远的三条冰碛垄的年龄为(31.68±3.22)~(28.01±1.95)ka BP,属于末次冰期。对罗坪山地区第四纪沉积物进行石英砂扫描电镜分析,观察到大小海子附近第四纪沉积物石英砂表面具有一定的冰川成因特征,推断罗坪山大小海子地区曾发育过第四纪冰川作用,通过光释光测年得到大小海子附近冰川沉积物年代为(136.36±10.16)ka BP,相当于倒数第二次冰期。结合前人研究,推断点苍山地区也具有发育倒数第二次冰期的可能性。     

新疆塔县石头城一带中更新世冰碛物的发现及地质意义

笔者首次在塔县的老兵站、石头城和加油站等3处发现了古冰碛物,均呈残留冰碛台地分布,台地高程约为3 100m,表面可见大量正长岩漂砾。漂砾风化穴的主要类型为边墙形、蜂巢型和底穴型。在侵蚀切割该古冰碛物的砂砾层中,得到(62.07±2.44)ka的光释光年龄。同时与附近墓士塔格山和公格尔山古冰川的对比研究,表明该冰碛物时代可能为中更新世倒数第二次冰期,为塔县县城西侧斯顿古冰川向东冰进的产物。该冰碛物的发现具有重要的地质意义:可将斯顿山第四纪冰川遗迹划分为中更新世的倒数第二次冰期、晚更新世的末次冰期,以及全新世的新冰期和小冰期;进一步指示塔什库尔干断裂的左行走滑正断层性质;更新世,斯顿古冰川与墓士塔格冰川各自有明确的界线,不可能形成一个统一的冰盖。     

0．7Ma以来的念青唐古拉山脉隆升过程——来自冰川剥蚀作用的证据

通过对念青唐古拉山冰碛地层划分及冰碛物同位素测年，发现最早一期冰碛物形成于0．7～0．6MaBP，指示自中更新世以来念青唐古拉山脉开始隆升，主峰地区发生了大规模的冰川剥蚀作用，形成了大面积分布的冰碛高平台；0．2～0．14MaBP念青唐古拉山又快速隆升，并堆积了刚刚伸出各大沟谷口的高侧碛；0．07～0．03MaBP念青唐古拉山再次小规模隆起，形成各大沟谷内的侧碛和终碛垄；0．01Ma BP还有小规模冰川活动。念青唐古拉山主峰地区的冰川剥蚀作用反映出的山脉隆升过程，可较好地与青藏高原的隆起过程相对比，它应是青藏高原隆升的响应。