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《江西师范大学》 2010年
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末次间冰期以来季风边缘区黄旗海高湖面释光年代学及其环境意义

张静然  
【摘要】:季风边缘区的气候对季风的强弱变化非常敏感,也是过去气候变化研究关注的焦点。该区域封闭湖泊的水位变化与湖面涨缩是气候变化的重要指示器。众多学者对这一地区的湖泊波动演化历史和湖泊沉积记录开展了大量的研究工作。然而,关于末次间冰期以来的高湖面出现的时间以及湖泊沉积记录的全新世期间古气候演化模式存在着较多争议:(1)有学者认为全新世以前的高湖面出现在深海氧同位素三阶段(Marine Oxygen-isotope stage 3, MIS 3),另有学者则认为是深海氧同位素五阶段(Marine Oxygen-isotope stage 5, MIS 5);(2)对于全新世环境演化模式的认识也存着诸多分歧,传统观点认为全新世的早期气候冷干,湖泊水位较低。至中全新世气候暖湿,湖泊出现高湖面,是为全新世适宜期。晚全新世再次转向冷干,湖泊开始退缩。然而,最近的一些研究结果显示中全新世存在大范围的气候干旱事件,而不是传统观点认为的气候适宜期。 内蒙古黄旗海地处东亚季风区的西北边缘,地质历史时期湖面涨缩遗留下来的多级古湖岸堤和湖相沉积物是研究湖泊演化的理想材料。本文主要采用光释光(Optically Stimulated Luminescence, OSL)测年方法测定了31个黄旗海湖泊沉积物样品的年代,探讨了OSL测年方法在研究区湖泊沉积物测年中的适应性,并根据石英OSL年代结果建立了末次间冰期以来的高湖面年代框架;结合124个沉积物粒度和元素等气候代用指标,重建了全新世以来的气候环境演化过程。主要结论如下: 1、光释光测年方法在黄旗海的湖相沉积物中具有很好的适用性。运用标准生长曲线(Standardized growth curve, SGC)方法获得的年代与单片再生法(Single aliquot regenerative dose (SAR) protocol)法获得的年代具有较好的一致性。部分较老的样品(等效剂量De300 Gy),当再生剂量达到600 Gy时生长曲线仍然在增长,这为SGC在更老的湖相样品中的应用提供了可能性。 2、黄旗海湖相沉积物中长石的释光信号存在非正常衰减问题。在220℃预热温度以及130℃检测温度条件下,长石红外光释光(Infrared stimulated luminescence, IRSL)的De值相较于石英OSL的De值存在严重的低估现象,最高可达36%。但长石的非正常衰减问题对较年轻的样品影响不大。320℃预热温度以及300℃的检测温度条件可以减少长石的非正常衰减对年代的影响。 3、光释光年代结果表明黄旗海最高湖面出现在MIS 5阶段甚至更老。随后湖面逐渐下降;至MIS 3阶段湖面已经下降至海拔1274 m左右的位置,拔湖约 6 m,大致相当于3 ka左右的湖面高度;没有发现MIS 3阶段存在更高湖面的证据。且黄旗海地质历史时期的最高湖面海拔约1374 m(拔湖约106 m),远高于以往野外考察认为的1340 m(拔湖约72 m)。 4、黄旗海在早全新世开始快速扩张,并保持稳定的高湖面直至中全新世,之后湖面波动萎缩。末次冰消期至早全新世,湖面回升至1340 m左右的高度;从早全新世开始,黄旗海开始快速扩张,湖水变深,湖区有效湿度大幅增加,约10.2 ka之前,黄旗海已经出现了全新世内的最高湖面;此后湖泊水位呈现出缓慢下降的趋势,但保持相对稳定。该时段为黄旗海地区的全新世适宜期;8.7±0.8 ka至6.7±0.7 ka之间存在一次显著的干旱事件,湖面显著下降,之后湖泊水位有所回返,但已远远不及前期湖面高度;在2.2±0.2 ka至0.93±0.07 ka期间,湖区气候剧烈波动,先后出现了两次突发干旱事件;0.93±0.07 ka以后,湖水已经退出了郝家村(HJC)剖面(1277 m)所在的位置。
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