中国西部晚更新世中晚期古湖泊沉积锶同位素与环境变化

【摘要】： 柴达木盆地和额济纳盆地在晚更新世气候变化研究中具有非常重要的地位，因为这两个地区位于西北干旱区，生态脆弱，是全球变化的敏感区，其环境变化直接受气候变迁的影响。因此对柴达木盆地和额济纳盆地气候变化的研究有助于加深对全球晚更新世中晚期气候变化机制和过程的理解。另外，西北干旱区将是受全球温室效应影响最明显的地区之一，对我国整个干旱、半干旱区晚更新世气候进行系统和深入的研究，将会为西部地区的发展提供有价值的理论依据，具有现实意义。 基于此，本论文选取柴达木盆地贝壳堤剖面和额济纳盆地小狐山剖面的湖泊沉积物及生物壳体为研究对象，在精确测年的前提下，以锶同位素为主要研究手段，结合多个代用指标综合分析，重建了柴达木盆地和额济纳盆地晚更新世中晚期以来的气候环境变化历史，并对代用指标的指示意义及应用进行了简单探讨。本文中的研究结果如下： 1、柴达木盆地在晚更新世中晚期(MIS 3阶段)以来气候环境的演化可以分为几个阶段，其中43．9Ka BP～39．9Ka BP为暖干的气候环境；39．9Ka BP～31．7KaBP和31．7Ka BP～26．9Ka BP为温湿的气候环境，期间出现几次突变，表现为较冷的气候；26．9～22．5Ka BP为暖干的气候环境。总体上本剖面表现为温湿的气候条件，当时的温度和湿度均高于现代。与贝壳堤剖面相对比分析也表明，小狐山剖面949～304cm(38．15～17．37Ka BP)揭示的气候环境较现代温暖湿润。 2、锶同位素分析结果表明，内陆湖泊沉积物的~(87)Sr／~(86)Sr值和Rb／Sr值是化学风化强度的代用指标。其中酸溶组分的~(87)Sr／~(86)Sr值指示了沉积区锶同位素的变化；残留组分的~(87)Sr／~(86)Sr值则指示了物源区锶同位素的变化，两者呈相反的变化趋势，表明了沉积区和物源区不同的物质构成对化学风化的响应不同。两个剖面中锶同位素和有机碳的变化范围不同，表明两者物源区和化学风化程度都不同，指示的气候环境的温湿程度也不同，存在区域性差异。 3、通过对比分析，壳体的锶同位素及元素比值能忠实的记录其宿生水体的化学性质，其~(87)Sr／~(86)Sr和Rb／Sr值的变化也反映了流域所经历的化学风化过程。壳体在生长过程中存在生物分馏，对其生存的生态微环境有不同的响应机制。壳体的~(87)Sr／~(86)Sr、Sr／Ca和Sr／Ba值在一定程度上都能指示宿生水体盐度的变化，但Mg／Ca值受生物效应及季节性温度等因素的制约，失去了重建古环境的能力。 4、柴达木盆地贝壳堤剖面沉积物中Sr／Ca、Sr／Ba和Mg/Ca值是多个因子作用的结果，在一定程度上都响应了湖水盐度的变化，并与湖水盐度的变化呈反相关性，是湖水盐度和温度的综合表现，其中Mg/Ca值受温度的影响更大。且矿物成份为方解石和白云石的沉积物较之文石成因的壳体，其Sr／Ca值在指示湖水盐度上更准确，更能反映水体环境的变化。 5、额济纳盆地小狐山剖面的~(87)Sr／~(86)Sr值与Mg/Ca值更好的响应了环境温度和湿度的变化，故~(87)Sr／~(86)Sr值也可作为盐度的指示剂；Sr／Ca、Sr／Ba值作为盐度代用指标具有不准确性，需要结合其它指标综合考虑。故锶同位素与元素比值在古气候环境应用中需要结合其它指标进行综合性考虑，才能明确其指示意义。 6、柴达木盆地和额济纳盆地湖泊沉积可相互对比，都揭示了MIS 3阶段为温暖湿润的气候环境，存在高湖面和大湖期，与腾格里大湖期及青藏高原大湖期相对应。同时存在气候波动，出现冷事件，表明气候具有很大的不稳定性，有全球气候变化的特征。 7、贝壳堤剖面和小狐山剖面都存在气候的冷暖变化，这表明末次冰期发生于北大西洋地区的快速气候波动事件同样存在于中国西部的湖泊记录中。同时，北大西洋地区末次冰期所发生的快速气候波动事件的幅度在中国湖泊记录中自西向东逐渐减小，推测这主要是由西风与东亚夏季风的共同作用所造成的。