循化盆地晚渐新世-早中新世沉积物中黏土矿物特征及其古气候指示意义

采用X射线衍射、扫描电子显微镜分析方法,对青海循化盆地晚渐新世-早中新世沉积物中黏土矿物的微观形貌、体积分数、结晶度及其古气候指示作用进行了深入的研究。分析结果表明,晚渐新世盆地沉积物中的黏土矿物主要为蒙脱石、伊利石、坡缕石和绿泥石,以蒙脱石为主,指示循化地区总体为相对温暖潮湿的气候条件,蒙脱石、伊利石和绿泥石相对体积分数及伊利石、蒙脱石结晶度值均出现明显的周期性波动,表明循化地区气候经历了干旱-温暖潮湿交替的变化;早中新世盆地沉积物中的黏土矿物主要为伊利石、蒙脱石和绿泥石,以伊利石为主,各黏土矿物体积分数及伊利石、蒙脱石结晶度值的变化范围不大,表明循化地区气候以相对持续冷干为特征。从晚渐新世到早中新世,气候条件由相对温暖潮湿到相对冷干的转变,揭示其间(约21.3Ma)出现了一次极端的降温事件,可能与青藏高原隆升及亚洲沙漠化密切相关。     

西藏伦坡拉盆地渐新世——中新世之交黏土矿物特征及其古气候意义

为揭示伦坡拉盆地渐新世—中新世之交黏土矿物蕴含的古气候信息,探讨其与青藏高原隆升及全球气候响应过程的关系,利用X射线衍射和荧光光谱分析对蒋日阿错剖面的黏土矿物特征进行了深入研究。结果表明:区内泥质岩中黏土矿物以伊/蒙混层矿物为主,伊利石次之,仅含有少量绿泥石和蒙脱石。黏土矿物的垂向组合特征显示伊利石和绿泥石含量在剖面下部低、上部高,伊/蒙混层含量与之相反,伊/蒙混层和伊利石在剖面中部呈明显波动变化,蒙脱石只出现在剖面中下部,可能为区域火山喷发产物在碱性环境中蚀变而成。伊利石结晶度变化于0.24°~0.48°,平均值为0.41°,表明样品未发生明显成岩蚀变,主微量元素比值指示研究区物源位置未发生较大改变,因此研究剖面黏土矿物特征可以有效反映伦坡拉盆地古气候演化过程。根据自生黏土矿物的习性指出伦坡拉盆地在渐新世—中新世之交出现了一次明显的降温事件,并且这次降温在青藏高原内部及周缘地区普遍存在,但造成这次降温事件的根本原因仍值得进一步探讨。     

循化盆地中新世沉积物粘土矿物的特征及其古气候指示

为揭示循化盆地沉积物对古气候及青藏高原隆升过程的指示作用, 采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)方法对循化盆地中新世沉积物中粘土矿物组成、微观形貌进行了深入研究.结果表明, 沉积物中粘土矿物以伊利石、蒙脱石为主, 绿泥石、高岭石和坡缕石含量较低; 粘土矿物相对含量及伊利石结晶度变化特征指示, 在23.1~21.2 Ma期间, 古气候以温暖潮湿为主; 21.2~14.3 Ma期间古气候以冷干为主, 出现短暂的相对暖湿时段; 14.3~10.6 Ma期间, 古气候以相对暖湿为主; 10.6~9.3 Ma时期, 气候以冷干为主; 9.3~5.2 Ma期间, 气候虽有冷干与暖湿波动, 但总体上以暖湿为主.在21.2 Ma和5.8 Ma时期发生的明显强降温事件, 可能与青藏高原的阶段性隆升有关.      

西藏伦坡拉盆地晚始新世—早渐新世黏土矿物特征及古气候意义

始新世—渐新世是新生代气候从“温室”向“冰室”转变的重要节点,也是青藏高原及邻区气候格局发生重大变革的关键时期。为了重建高原中部腹地始新世—渐新世的古气候演变特征,探讨古气候变化的控制因素,利用X射线衍射分析对高原中部伦坡拉盆地382道班剖面的黏土矿物特征进行了综合研究,结果显示,伦坡拉盆地在始新世—渐新世牛堡组二段沉积的黏土矿物主要以伊利石为主,伊/蒙混层次之,高岭石与绿泥石含量极少,蒙脱石仅出现在极少样品中。黏土矿物类型及组合特征指示伦坡拉盆地在该时期整体处于寒冷干旱的气候条件,但在长周期趋势下伊利石相对含量逐渐减少,伊/蒙混层逐渐增多,显示出青藏高原中部地区的气候系统在晚始新世—早渐新世时期存在向更加湿润的气候条件转变,这种气候系统的改变可能与南亚季风在晚始新世的演化所带来的更多水汽条件和青藏高原中部中央分水岭的形成有关,但在始新世与渐新世之交,伊利石含量陡然增多,而伊/蒙混层含量则减少,且两者频繁波动,这反映了该盆地在EOT时期受到全球降温的影响。

     

青藏高原东北缘早渐新世—早中新世干旱化的粘土矿物学证据——以兰州盆地为例

为揭示青藏高原东北缘早渐新世—早中新世气候环境演化及干旱化事件,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微分析(SEM)等现代测试技术,对甘肃兰州盆地早渐新世—早中新世沉积物中粘土矿物的微观形貌、相对含量、V(Ill+Chl)/V(Sme)比值等参数进行了系统研究。结果表明,早渐新世—早中新世沉积物中粘土矿物主要有伊利石、绿泥石、蒙脱石以及少量的伊-蒙混层粘土矿物,指示该时间段气候总体以干旱为特征,局部出现相对温暖潮湿的气候。根据粘土矿物相对含量及V(Ill+Chl)/V(Sme)比值变化特征将兰州地区早渐新世—早中新世的气候环境演化划分为以下4个阶段:(Ⅰ)31.5~28.8 Ma相对温干偏湿的气候阶段;(Ⅱ)28.8~26.2 Ma相对冷干的气候阶段;(Ⅲ)26.2~22.1 Ma相对温暖潮湿的气候阶段;(Ⅳ)22.1~16.5 Ma相对温干偏湿的气候阶段。扫描电子显微分析表明,在相对温暖潮湿的时期,粘土矿物溶蚀较明显;在相对干旱的时期,粘土矿物表现显著的物理风化特征。以上粘土矿物学特征所揭示的阶段性干旱可能与青藏高原的阶段性隆升相对应。     

柴达木盆地东北缘中中新世以来古气候变化

全球变冷、青藏高原隆升以及特提斯洋海退被认为是控制亚洲大陆新生代气候变化的三大因素,然而由于长时间尺度古气候记录的匮乏,对于三者影响的认识并不清晰。柴达木盆地是青藏高原北部最大的一个封闭盆地,发育巨厚且连续的新生代地层,详细记录了周缘山体构造隆升过程和区域气候演化历史。本文通过柴达木盆地东北缘怀头他拉剖面的中中新世-早更新世沉积物气候代用指标碳酸盐、硫酸根和氯离子含量分析,显示该研究区中中新世以来气候变化经历了15.3~13.0Ma相对湿润、13.0~6.6Ma半干旱-半湿润和6.6~1.8Ma干旱的3个演化阶段。结合生物特征和前人研究成果,认为柴达木盆地干旱化历史可能从中中新世13Ma左右开始逐步发展,而真正意义上的干旱化始于6.6Ma以来。全球变冷是控制柴达木盆地干旱气候形成和发展的主导因素,同时青藏高原晚期持续阶段性的强烈隆升起到了催化剂的作用。     

青海循化盆地晚渐新世沉积物中坡缕石的特征及其古气候指示意义

采用X射线衍射和扫描电子分析方法,对青海循化盆地晚渐新世沉积物的矿物组成、坡缕石的矿物学特征以及古气候指示作用进行了深入的研究。结果表明,晚渐新世循化盆地沉积物中粘土矿物组成主要有蒙脱石、伊利石、坡缕石和绿泥石等;坡缕石一般呈纤维状或者针状,沿片状蒙脱石的边缘及表面交代生长,为典型自生成因的坡缕石。坡缕石是干旱-半干旱气候条件的特征矿物,其出现表明循化地区晚渐新世气候特征较为干旱,与粘土矿物组合及伊利石结晶度所反映的气候环境信息相吻合;沉积物中坡缕石相对含量及有序度自下而上逐渐增大,说明循化地区的干旱化逐渐加剧。循化地区晚渐新世(～23 Ma)的干旱化可能与青藏高原隆升或者全球气候变冷事件密切相关。     

古新世—中新世以来青藏高原北缘隆升的特征——来自可可西里盆地的报告

关于青藏高原隆升的时间有45 Ma、32 Ma、14 Ma等见解,一直存在争议。本文以青藏高原腹地最大的红色盆地可可西里为例,从古新世—中新世时期的沉积、生物、火山岩的特征等诸多方面,阐述青藏高原显著开始隆升的时间、表现特点和作用,并认为中新世初期,青藏高原有一次强烈的降温事件;在物质组分上,以钙质粘土、埃达克（Adakitic）火山岩为主;生物上以寒冷、干旱标志的裸子植物为主的植硅体;中新世中期之后青藏高原全面抬升。     

古新世—中新世以来青藏高原北缘隆升的特征——来自可可西里盆地的报告

关于青藏高原隆升的时间有45 Ma、32 Ma、14 Ma等见解,一直存在争议。本文以青藏高原腹地最大的红色盆地可可西里为例,从古新世—中新世时期的沉积、生物、火山岩的特征等诸多方面,阐述青藏高原显著开始隆升的时间、表现特点和作用,并认为中新世初期,青藏高原有一次强烈的降温事件;在物质组分上,以钙质粘土、埃达克（Adakitic）火山岩为主;生物上以寒冷、干旱标志的裸子植物为主的植硅体;中新世中期之后青藏高原全面抬升。     

青藏高原东北缘寺口子盆地新生代沉积演化及其构造意义

宁夏固原寺口子盆地发育巨厚的新生代地层,这些地层记录了青藏高原东北部的沉积演化特征和构造演变历史。根据剖面沉积物粒度特征、沉积结构和构造、沉积层序,识别出20种岩相、5种沉积相类型。结合前人对寺口子剖面的古地磁测年,分析研究盆地的沉积演化特征以及对构造的响应表明：>20.1 Ma盆地以缓慢的坳陷沉降开始演化,直至1.2 Ma遭受破坏。在此期间青藏高原东北部经历了6.4 Ma、4.6 Ma和1.2 Ma这3次明显的构造挤压隆升运动,其中约6.4 Ma的构造运动是青藏高原向东北部扩展首次影响到海原—六盘山断裂以东地区。从盆地的形成和沉积演化过程来看,马东山山前断裂的逆冲推覆,导致了寺口子盆地的强烈变形和构造隆升,并且最终成为青藏高原的最新组成部分。     

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.     

青藏高原上新世构造岩相古地理

在前人研究成果的基础上,划分出青藏高原及邻区上新世残留盆地共95个,探讨了青藏高原及邻区上新世构造岩相古地理演化。青藏高原上新世总体构造地貌格局主要受控于印度板块与欧亚板块沿雅鲁藏布江缝合带的碰撞及持续挤压,影响着青藏高原广大范围内的构造抬升。东北部昆仑山、祁连山地区是两大构造隆起蚀源区,两大山系夹持的柴达木盆地是高原东北部最大的陆内盆地,祁连山以北和以东地区则以盆山相间的格局接受周围山系的剥蚀物质,直到晚上新世(青藏运动"A"幕)高原东北部进一步强烈隆升,山间盆地抬升成为剥蚀区。新疆塔里木和青藏高原东部羌塘、可可西里地区主体表现为大面积的构造压陷湖盆-冲泛平原沉积区。高原东南部为一系列走滑拉分断裂运动形成的拉分盆地,上新世早期堆积洪冲积相砾岩,中期为湖泊、三角洲沉积,晚期随着山体的进一步抬升,盆地又接受冲洪积扇相砾岩堆积,并被河流侵蚀剥露。高原南部上新世多分布一些近南北向盆地,是响应高原隆升到一定程度垮塌而成的断陷盆地,同东南部拉分盆地类似,上新世沉积相也由早至晚分为3个阶段。恒河地区上新世由于喜马拉雅山的快速抬升,沉积以粗碎屑为主,形成狭长的西瓦利克群堆积。上新世青藏高原总体地势继承了中新世西高东低、南高北低的地貌特征,但地势高差明显较中新世增大。     

青藏高原循化、临夏和贵德盆地新近纪沉积充填 速率演化及其对构造隆升的响应

通过对青藏高原东北部循化盆地、临夏盆地和贵德盆地沉积相和沉积充填速率演化的对比分析,提出研究区新生代4个构造隆升阶段。①渐新世晚期—中新世早期(25～20Ma),3个盆地沉积相和沉积速率的变化表明青藏高原新生代向北东的增生作用在渐新世已抵达西秦岭北缘地区,同时,22Ma拉脊山强烈隆升,区域上整体地势差异不显著。②中新世中期(17～13Ma),随着高原东北缘盆山耦合的相互作用,湖盆进一步扩张,14Ma左右积石山的隆起及西秦岭、拉脊山的持续隆升,使得研究区转变为盆地周缘型。③中新世晚期(11～6Ma),8Ma左右沉积相的转变、沉积速率的增大及不整合面的存在,都说明高原在该段时间内存在强烈的构造隆升活动,裂变径迹热年代学证据反映的构造隆升与沉积响应也是一致的。④上新世(5Ma以来),沉积速率继续增大,区域上地势差异增强,湖盆逐步萎缩消亡。     

Tectonics and Topography of the Tibetan Plateau in Early Miocene

Early Miocene stratigraphy, major structural systems, magmatic emplacement, volcanic eruption, vegetation change and paleo-elevation were analyzed for the Tibetan Plateau after regional geological mapping at a scale of 1:250,000 and related researches, revealing much more information for tectonic evolution and topographic change of the high plateau caused by Indian-Asian continental collision. Lacustrine deposits of dolostone, dolomite limestone, limestone, marl, sandstone and conglomerate of weak deformation formed extensively in the central Tibetan Plateau, indicating that vast lake complexes as large as 100,000–120,000 km2 existed in the central plateau during Early Miocene. Sporopollen assemblages contained in the lacustrine strata indicate the disappearance of most tropical-subtropical broad-leaved trees since Early Miocene and the flourishing of dark needleleaved trees during Early Miocene. Such vegetation changes adjusted for latitude and global climate variations demonstrate that the central Tibetan Plateau rose to ca. 4,000–4,500 m and the northeastern plateau uplifted to ca. 3,500–4,000 m before the Early Miocene. Intensive thrust and crustal thickening occurred in the areas surrounding central Tibetan Plateau in Early Miocene, formed Gangdise Thrust System(GTS) in the southern Lhasa block, Zedong-Renbu Thrust(ZRT) in the northern Himalaya block, Main Central Thrust(MCT) and Main Boundary Thrust(MBT) in the southern Himalaya block, and regional thrust systems in the Qaidam, Qilian, West Kunlun and Songpan-Ganzi blocks. Foreland basins formed in Early Miocene along major thrust systems, e.g. the Siwalik basin along MCT, Yalung-Zangbu Basin along GTS and ZRT, southwestern Tarim depression along West Kunlun Thrust, and large foreland basins along major thrust systems in the northeastern margin of the plateau. Intensive volcanic eruptions formed in the Qiangtang, Hoh-Xil and Kunlun blocks, porphyry granites and volcanic eruptions formed in the Nainqentanglha and Gangdise Mts., and leucogranites and granites formed in the Himalaya and Longmenshan Mts. in Early Miocene. The K2O weight percentages of Early Miocene magmatic rocks in the Gangdise and Himlayan Mts. are found to increase with distance from the MBT, indicating the genetic relationship between regional magmatism and subduction of Indian continental plate in Early Miocene.     

苏北盆地早、中更新世地球化学元素变化特征与青藏高原隆升响应

青藏高原隆升的研究多集中在高原内部及周边,对其他地域的研究鲜有报道。苏北盆地ZKJ30、ZKJ32、ZKJ43等钻孔样品的微量元素Be、Ga、Cr和常量元素Fe及氧化物Al_2O_3、MgO、Fe_2O_3、TiO_2、Na_2O、CaO、P_2O_5等在早、中更新世不同深度段呈现较明显的含量拐点变化,含量逐渐增加且存在旋回性等变化特征,反映早、中更新世气候与沉积环境发生了根本性的变化,进而响应于青藏高原早、中更新世阶段性隆升。由于印度板块和欧亚板块碰撞的内在动力,青藏高原隆升的同时苏北盆地拗陷并沉积成平原,这种大范围的西部造山、东部成盆现象,符合盆山耦合关系,推知苏北平原及高邮凹陷的形成均与青藏高原的隆升存在一定的响应及因果关系。     

青藏高原东北缘尖扎盆地碳酸盐含量及其古环境意义

尖扎盆地地处青藏高原的东北缘,位于青藏高原寒旱区、西北内陆干旱区和东部季风区的交汇地带,同时又处在东亚季风和西风环流的汇聚地带,属于气候极度敏感区域,盆地内部沉积了巨厚且连续的新生代沉积物。青海省尖扎县城西面的加让剖面主要以风成红粘土沉积为主体,但发生过多次沉积微相变化,夹杂有短暂的湖相及河流相沉积。红粘土中主要的碳酸盐矿物由方解石和白云石组成,通过对红粘土中方解石和白云石含量的实验测定,将方解石含量变化曲线和磁化率变化曲线进行对比分析,可将厚度为361 m的加让剖面经历了11.8~5.8 Ma沉积序列划分为以下4个气候阶段：11.8~9.8 Ma气候干冷期;9.80~8.57 Ma气候温暖湿润期;8.57~6.15 Ma气候温暖湿润期及6.15~5.80 Ma气候干冷期。在约8.57 Ma沉积物方解石含量和磁化率急剧变化,由于青藏高原的隆升,夏季风明显加强,约7.2 Ma之后,夏季风的变化受高原隆升、全球变冷和北极冰盖扩张综合影响。白云石含量在10~8 Ma变化显著增加,可能是由于这一时期青藏高原快速隆升,盆地周缘山脉风化剥蚀加快,近源物质增多所致。

     

Combined tectonics and climate forcing for the widespread aeolian dust accumulation in the Chinese Loess Plateau since the early late Miocene

Currently mechanisms for the onset of the widespread aeolian dust accumulation in the Chinese Loess Plateau since 8–7 Ma remain elusive. In this study, we compile 11 records of climate (14–7 Ma) and tectonic activity of the Tibetan Plateau and its adjacent areas (15–6 Ma). The results suggest that strong tectonic activity in the northeastern Tibetan Plateau has produced massive debris and dust, which was deposited in the piedmont basins and reworked by weathering and fluviolacustrine erosion. At the same time, global cooling and uplift of the Tibetan Plateau over the period of 14–7 Ma intensified the East Asian winter monsoon and westerly winds (westerlies) while weakening the Asian summer monsoon, which led to the spread of dry land vegetation and aridification in interior China. Sediments in the piedmont basins were then exposed in the aridity and transported by the westerlies to the Chinese Loess Plateau and the North Pacific. We suggest that tectonic activity in the northeastern Tibetan Plateau and shifting global climate together triggered the widespread aeolian dust accumulation in the Chinese Loess Plateau and the North Pacific since 8–7 Ma.     

青藏高原东北缘柴达木盆地红沟剖面物源分析及其构造意义

青藏高原东北缘柴达木盆地红沟剖面发育巨厚的新生代沉积地层,通过分析其沉积物质来源,可以揭示柴达木盆地潜在物源区隆升、剥蚀历史,为高原东北缘新生代构造变形过程提供证据。本文以红沟剖面磁性地层年代框架为约束,对剖面晚渐新世-上新世的碎屑砂岩样品进行了碎屑锆石物源示踪分析。研究结果表明,23.7～12.5 Ma样品的锆石U-Pb年龄主要分布在220～290 Ma,锆石ε_(Hf)(t)集中在—13.53～9.27,Hf同位素t_(DM)范围524～1456Ma;大于300Ma的锆石,ε_(Hf)(t)介于—31.77～13.44,其中76.3%为负值,Hf同位素t_(DM)介于484～3727 Ma。采集自12.5～7.6 Ma样品的锆石U-Pb年龄主要集中在400～500 Ma(峰值～440 Ma),ε_(Hf)(t)值(—27.75～10.75)的90%为负值,Hf同位素t_(DM)介于615～2115 Ma之间。6.8～5.5 Ma样品的锆石U-Pb年龄主要分布在400～500 Ma,ε_(Hf)(t)值(—26.8～8.97),t_(DM(Hf)))介于668～2093 Ma,但220～290 Ma的锆石显著增加,其ε_(Hf)(t)值(—11.86～9.42),Hf一阶段模式年龄范围549～1399Ma。碎屑锆石Hf同位素组成对比分析显示红沟剖面220～290 Ma的锆石与东昆仑山锆石Hf同位素特征相似,而400～500 Ma的锆石则与南祁连山锆石Hf同位素组成相似,揭示东昆仑山在24 Ma开始抬升成为柴达木盆地的源区,～12 Ma南祁连山开始隆升,为柴达盆地提供碎屑物质,成为青藏高原东北缘的构造与地貌边界。