地质力学学报  2020, Vol. 26 Issue (2): 232-243
引用本文
韩建恩, 罗鹏, 余佳, 邵兆刚, 孟庆伟, 王津, 朱大岗. 黄河源地区晚更新世湖泛事件及其意义[J]. 地质力学学报, 2020, 26(2): 232-243.
HAN Jian'en, LUO Peng, YU Jia, SHAO Zhaogang, MENG Qingwei, WANG Jin, ZHU Dagang. Pan-lake during the late Pleistocene in the source area of the Yellow River and its significance[J]. Journal of Geomechanics, 2020, 26(2): 232-243.
黄河源地区晚更新世湖泛事件及其意义
韩建恩1,2, 罗鹏3, 余佳1, 邵兆刚4, 孟庆伟4, 王津1, 朱大岗1    
1. 中国地质科学院地质力学研究所, 北京 100081;
2. 自然资源部古地磁与古构造重建重点实验室, 北京 100081;
3. 广东省深圳市地质局, 广东 深圳 518023;
4. 中国地质科学院, 北京 100037
摘要:通过青海玛多湖相地层剖面沉积特征,结合ESR样品年代测试结果,分析认为黄河源地区在13万年左右的晚更新世时期发生过湖泛事件。湖泛时期,玛多"四姐妹湖"相互连通,形成一个面积巨大的湖泊,约是现今"四姐妹湖"总面积的4.1倍。玛多地区此次湖泛事件与深海氧同位素MIS 6(Marine isotope stages 6)向MIS 5(Marine isotope stages 5)转变时期相对应,显示出青藏高原气候变化与全球气候变化密切相关,然而黄河源地区湖相地层对全球气候变化反应更敏感,记录的气候转换时间早于其他地区。玛多剖面湖相地层剖面沉积物的粒度、碳酸盐、磁化率分析表明,在132±10~128±12 ka年间,黄河源地区湖相沉积可分为9个阶段,表明青藏高原在MIS 6向MIS 5转变时期的气候变化是一个波动上升过程。13万年左右,黄河源地区大面积的湖相地层结束沉积,认为由于青藏高原共和运动,下游的多石峡被切开,湖水突然外泄所形成。
关键词青藏高原    黄河源地区    湖相地层    古环境    环境代用指标    
DOI10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.02.022     文章编号:1006-6616(2020)02-0232-12
Pan-lake during the late Pleistocene in the source area of the Yellow River and its significance
HAN Jian'en1,2, LUO Peng3, YU Jia1, SHAO Zhaogang4, MENG Qingwei4, WANG Jin1, ZHU Dagang1    
1. Institute of Geomechanics, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100081, China;
2. Key Laboratory of Paleomagnetism and Tectonic Reconstruction, Ministry of Natural Resources, Beijing 100081, China;
3. Bureau of Geology of Shenzhen, Shenzhen 518023, Guangdong, China;
4. Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China
Abstract: According to the sedimentary characteristics and the results of ESR dating of the lacustrine strata profile in Maduo County, Qinghai Province, the pan-lake event had occurred in the source area of the Yellow River during the late Pleistocene period at about 130 kaB.P.. During the pan-lake period, the four lakes in Maduo County connected with each other, and formed one huge lake whose area was 4.1 times bigger than the total area of the present four lakes. The pan-lake event in the Maduo area coincided with the transition of deep sea oxygen isotope from MIS 6 to MIS 5, which shows that the climate change on the Qinghai-Tibet Plateau is closely related to the global climate change. As the lacustrine strata in the source area of the Yellow River were more sensitive to the global climate change, it recorded the climate change earlier than other areas did. The analysis of the grain size, carbonate and magnetic susceptibility of the sediments in the Maduo lacustrine strata profile shows 9 stages of the lacustrine sediments during the period of 132±10~128±12 ka, indicating a fluctuating and rising process of climate change on the Qinghai-Tibet Plateau in transition from MIS 6 to MIS 5. A large area of lacustrine sedimentation in the source area of the Yellow River ended at about 130 kaB.P. This may be the result of the regional tectonic activities of Gonghe Movement which cut through the Duoshixia gorge in the lower reaches, causing a suddenly leak out of the lake water.
Key words: Qinghai-Tibet Plateau    source area of the Yellow River    lacustrine strata    paleo-environment    environmental proxy    
0 引言

13万年左右,全球气候环境发生了巨大的变化,深海氧同位素曲线显示全球气候在这一时期经历由MIS 6向MIS 5转换过程中,中国黄土记录的是S1形成时期。13万年左右,青藏高原的东北缘,新构造运动强烈,发生了共和运动;青藏高原东北部的水系也发生了重大的调整,由于昆仑山与柴达木之间的强烈差异运动,加鲁河、格尔木河等河流强烈溯源侵蚀,切过布尔汉布达山,袭夺了近东西向的大河(李长安等,1999)。黄河源地区,晚更新世的湖泊演化经历了两次湖泛和两次萎缩。在末次间冰期,黄河源地区的气候比较温暖湿润,其温暖程度略低于中更新世中期的大间冰期。13万年以来,黄河源地区大致经历了4次气候变化阶段(张玉芳等,1998)。黄河中游的内蒙古托克托地区沉积了厚层的湖相沉积地层,起始年代约为距今400~100 ka(蒋复初等,2013)。黄河中游的河套地区中更新世晚期到晚更新世存在大范围的湖相沉积地层,存在统一的古大湖,晚更新世以后古大湖解体并逐渐消失(蔡茂堂等,2018)。13万年左右,河套地区由滨湖三角洲相转为浅湖相沉积环境(蔡茂堂等,2018),湖泊由开放体系转为封闭体系(Yang et al., 2018)。黄河源地区的钻孔资料表明,这个时期的沉积物粒度细,水平层理发育,显示了湖泊水体加深的特征(程捷等, 2005, 2006)。青藏高原大面积的湖泛主要发生在MIS 5e和MIS 5c,称为湖泛期或大湖期(郑绵平等,2006)。众多学者对黄河流域及黄河源地区MIS 6向MIS 5转换时期的古湖泊和古气候研究获得了不少新认识(张玉芳等,1998程捷等, 2005, 2006蒋复初等,2013蔡茂堂等,2018Yang et al., 2018),这些新进展对理解青藏高原的隆升所影响的环境效应以及东亚季风的发展都是有益的。

晚更新世MIS 6向MIS 5转换时期,深海氧同位素记录的全球气候环境发生了巨大的变化,中国黄土S1形成,青藏高原发生大面积的湖泛事件,青藏高原东北缘发生共和运动,东北部水系发生变化。黄河流域中游的河套地区的湖泊沉积环境发生改变,古大湖解体。黄河源地区古气候环境、沉积环境发生变化。这一时期,黄河源地区古气候怎样变化,对全球气候变化如何响应?黄河源地区是否发生湖泛事件,与黄河中游河套地区的湖泊环境的转变关系如何?黄河源地区何时、如何从湖泊环境转变为河流环境,以及黄河在源区的形成等问题,均需要对黄河源地区晚更新世的湖相沉积地层进行深入的研究。项目组在黄河源地区玛多县城东发现一厚3.2 m的湖相地层剖面(以下称为玛多剖面),ESR测年结果显示其沉积时代为距今13万年左右,属于晚更新世时期,玛多剖面为研究以上问题提供了基础。文章以实测玛多剖面沉积特征为基础,结合湖相沉积物环境代用指标分析,探讨了黄河源地区晚更新世MIS 6向MIS 5转换时期的古气候变化、湖泛事件,以及黄河在源区的形成过程。

1 研究区概况

黄河源地区位于青藏高原东北部,大地构造位置位于柴达木构造域与羌塘构造域的结合部位,属于倒三角形的松潘-甘孜造山带的西北部(马宗晋等,2001)。源区地形起伏不大,平均海拔4400~ 4500 m,为宽缓的盆地状谷地,河流切割较浅,仅发育有三级河流阶地。区内地貌类型主要为高山地貌、河谷地貌、湖成地貌、冰川地貌和冻土地貌。黄河源地区属青藏高原大陆性气候,具有典型的高原大陆性半干旱高寒气候特点,干旱少雨,年均降水量为441.9 mm。主要以高寒草甸植被和高寒沼泽类植被为主,代表性植物有小嵩草、矮嵩草、线叶蒿草和藏蒿草(程捷等,2006)。玛多剖面北边为布青山,南边为黄河谷地及玛多“四姐妹湖”,黄河源地区内多见现代风成沙丘分布,草场沙化现象明显(韩建恩等,2013a)。

2 实测剖面特征

研究剖面位于玛多县214国道北布青山脚下(图 1),为修路开挖的深坑,剖面坐标为:E98°20.891′,N34°49.737′,海拔4228 m(差分GPS测量),总厚度为3.2 m,可分为9层,未见底(图 2),地表土厚30~40 cm,剖面自上而下分为:


图 1 黄河源地区构造地貌特征及玛多实测剖面位置图 Fig. 1 Structural and geomorphological characteristics of the source area of the Yellow River and the measured profile location of Maduo County, Qinghai Province

a—玛多剖面地层划分、采样位置;b—剖面野外照片 图 2 黄河源玛多湖相地层剖面特征 Fig. 2 Characteristics of the measured lacustrine strata profile in Maduo County
3 湖相地层的沉积年代

在实测玛多剖面时,采集了3个ESR样品用于测年,自上而下在剖面中的深度依次为60 cm、130 cm和320 cm,采样点在剖面中位置见图 2。ESR样品重约2 kg,岩性主要为含砾粗砂、粗砂、细砂、粉砂以及泥质粉砂。3个样品经自然风干后,粉碎为0.2~0.125 mm的颗粒,之后用KJD-2000N低本底伽玛仪和数据采集系统测定样品的α和Y天然放射性,同时进行含水量校正;然后分选出0.2~0.45 mm粒度石英单矿物样品,每份质量120 mg,进行热活化处理,经过热活化处理的样品冷却一周,最后用德国产ER-2000D-SRC电子自旋共振仪测定其顺磁中心浓度值(Bluszcz et al., 1988梁兴中和童运福,1996)。所有样品在成都理工大学应用核技术研究所ESR实验室由梁兴中教授进行测试。

ESR测试结果表明,玛多剖面顶部的年龄为128±12 kaB.P.,中部为131±12 kaB.P.,底部为132±10 kaB.P.(表 1)。玛多剖面沉积地层连续,未发现沉积间断,为上新下老的正常层序,ESR测年结果也表现为上新下老,即沉积年代随着地层深度的增加而增大。3个测年结果表明玛多剖面湖相地层的沉积年代为距今13万年左右,属于晚更新世时期。

表 1 黄河源地区玛多剖面湖相沉积物ESR测年结果 Table 1 ESR dating of lacustrine sediments of the Maduo profile, the source area of the Yellow River
4 环境代用指标指示的环境意义

在黄河源地区玛多剖面中,自下而上连续采集环境代用指标样品,采样间距为10~15 cm,共采集29个样品,对每个样品分别进行粒度、碳酸盐含量和磁化率分析测试,所有样品均在中国科学院南京地理与湖泊研究所进行测试。其中粒度测试使用中国科学院南京地理与湖泊研究所研制的CG-1离心沉降式粒度分布测定仪完成,磁化率测试使用SUS-942磁化率仪完成,碳酸盐含量测试使用中国科学院南京地理与湖泊研究所研制的碳酸盐含量分析仪完成。粒度中值粒径变化范围在10.31~127.66 μm之间,磁化率在5.33×10-6~38.42×10-6 SI之间,碳酸盐含量在2.59%~7.20%之间。

4.1 粒度

粒度分析结果表明,黄河源地区玛多剖面沉积物粒径总体表现为粗→细→粗→细交替的变化趋势。沉积物粒径主要分布在32~200 μm之间,平均粒径变化于52.17~99.79 μm区间,中值粒径变化于10.31~127.66 μm,其中粘土组分(< 4 μm)为2.82%~33.18%,粘土组分中除4个点大于10%以外,其余均在10%以内;粉砂组分占到8.40%~54.48%,以粗粉砂为主,其中细粉砂(4~16 μm)为3.74%~22.87%,中粉砂(16~ 32 μm)为1.90%~13.16%,粗粉砂(32~64 μm)为2.57%~26.54%;砂(>64 μm)为36.32%~88.78%,粉砂组分中除了7个样品的砂含量小于50%,其他样品均在50%以外(图 3)。玛多剖面沉积物颗粒整体属于砂-粗粉砂,以粗颗粒为主,其中粒径>64 μm的颗粒与中值粒径在整个剖面垂向分布的趋势相同,但它们两者与 < 4 μm、4~16 μm和16~32 μm的颗粒含量在整个剖面垂向分布趋势呈近对称变化。国内研究者一般将黄土中石英颗粒的大小作为冬季风强度指标(Xiao et al., 1995)或者作为沙漠进退指示(丁仲礼等,1998)。众多学者对湖泊沉积物中粒度的古环境意义进行了研究,但得出的结果存在较大差异。一是将粒度的大小作为湖泊水位变化的指标,认为粒度越粗,水位越低(陈敬安和万国江,1999陈敬安等, 1999, 2000王君波和朱立平,2002类延斌等,2006詹涛等,2018);而对于水位变化也有截然相反的解释,即粒度细指示湖泊水位低或气候干旱(蒋庆丰等,2006)。二是将粒度作为降水量或来水量的指标,认为来水量越大沉积物的颗粒越粗(Campbell,1998张家武等,2004Peng et al., 2005)。

图 3 玛多剖面沉积物粒度、碳酸盐和磁化率分析结果 Fig. 3 Particle size, carbonate, susceptibility results of the Maduo profile

玛多剖面沉积物颗粒整体以较粗的砂-粗粉砂为主,其成因是由于湖泊水量下降处于低水位环境还是由于湖泊水量增大而使得沉积物颗粒以粗组分为主呢?野外调查可知,玛多剖面所在的布青山山脚,高出直线距离最近的现代黄河水面10多米,是古湖泊的边缘地带,地形地貌上不属于古湖泊的沉积中心,因而认为该剖面以粗颗粒为主的沉积物不是由于湖泊水位的下降形成,而是由于黄河源地区湖泊水量增大,水动力条件增强,沉积了以粗颗粒为主的沉积物。玛多剖面位于黄河的源头地区,湖泊水量的增加主要为大气降水或者冰川融水,大气降水补给方式要求沉积时期当地气候湿润、降水量大,冰川融水补给方式需要沉积时期当地气候温暖,冰川得以融化。可以认为,玛多剖面粗颗粒为主的沉积物,是由于黄河源地区在晚更新世的132±10~128±12 kaB.P.时期,气候非常温暖湿润,大气降水或冰川融水增多,地表径流增加,陆源粗碎屑物质被带入湖盆而形成。

4.2 碳酸盐含量

碳酸盐含量分析结果表明,玛多剖面沉积物碳酸盐含量总体变化比较平稳,含量在2.59%~7.20%之间,平均约为5.08%。整个剖面碳酸盐含量具有明显的特征,与剖面岩性关系密切,在中粗砂层中碳酸盐含量表现为低值,在细砂层中表现为高值,表现为明显的5个波峰、4个波谷。根据实测剖面沉积物岩性的变化特征,整个剖面可划分为9层,波峰对应于细颗粒层段,波谷对应于粗颗粒层段。众多学者研究认为,碳酸盐类矿物是湖泊水体的一类重要的水化学成份,其中的无机碳酸盐类矿物包括内源和外源两个部分;内源碳酸盐类矿物又包括由于湖水无机化学沉淀产生的碳酸盐和生物成因的碳酸盐两个部分,外源碳酸盐类矿物主要为通过地表径流将湖泊流域的碳酸盐搬运至湖泊。研究认为,湖泊沉积物中碳酸盐含量主要受湖区气候变化和入湖水量变化的制约,当湖泊蒸发量大于入湖水量时,湖水中的Ca2+向过饱和状态发展,沉积物中碳酸盐含量增加;当湖泊蒸发量小于入湖水量时,湖水趋于淡化,湖泊沉积物碳酸盐含量降低,所以湖泊沉积物碳酸盐含量的高低代表了湖水总量的减少或增加,而湖水量的变化则反映了湖区气候的干湿变化程度(卢演俦,1981王云飞,1993谭红兵等,2003)。青藏高原西昆仑山甜水海湖岩芯碳酸盐含量最高达到54%(李世杰等,1998),各阶段的平均值也均大于22.50%,玛多剖面平均仅为5.08%,远远低于其平均值。程捷等(2005)在黄河源地区的阿涌哇玛错与黄河之间的湖滩上打了ZK9钻孔,孔深119.88 m,钻至基岩;并对钻孔进行了比较系统的年代学研究,ZK9号钻孔在13万年左右碳酸钙含量也比较低,其均值为8.00%(程捷等,2005),这表明在黄河源地区湖泊在晚更新世132±10~128±12 kaB.P.时期入湖水量远远大于湖泊蒸发量,是一个湖泊剧烈扩张期,气候比较温暖湿润。从沉积速率上来看,ZK9号钻孔在132±10~128±12 kaB.P.之间沉积了厚约为10 m的黄灰、灰绿色的砂质粘土和泥质粉砂,沉积速率明显高于其他时段(程捷等,2005)。ZK9号钻孔位于黄河源古湖的沉积中心,沉积速率的突然升高也表明当时入湖水量突然增多,沉积环境发生了巨大变化。

4.3 磁化率

湖泊沉积物磁化率是一种表征湖泊沉积物磁学特征的物理量。近年的研究认为,湖泊沉积物磁性特征可以反映其沉积时期的古环境、古气候。湖泊沉积物磁化率变化为分析古环境、古气候变化规律及其形成过程提供可靠的磁学证据。众多学者研究认为,沉积物磁化率相对较高的样品,其相应的沉积物粒度则较细,表明样品是在相对暖湿的环境下形成的;反之,沉积物磁化率相对较低的样品,相应的沉积物粒度则较粗,表明样品是在相对干冷的环境下形成(Hirons and Thompson, 1986Hu et al., 2000张普纲等,2003杨建强等,2004)。玛多剖面磁化率分布在5.33×10-6~38.42×10-6 SI之间,平均为25.02×10-6 SI。磁化率变化曲线表现为明显的5个波峰、4个波谷,根据实测剖面沉积物岩性的变化特征,玛多剖面可划分为9层,波峰对应于细颗粒层段,波谷对应于粗颗粒层段。这与磁化率变化相一致,即磁化率相对低值区,相应的沉积物粒度较粗,高值区则正好相反。上文对粒度的分析表明,玛多剖面粗粒的增加代表气候温暖湿润,降水量大、冰川融水多,地表径流增加。这与一些学者的研究结论正好相反,究其原因,大多数学者对湖泊沉积物磁化率的研究主要针对古湖泊沉积中心厚度比较大的剖面或钻孔(Hu et al., 2000张普纲等,2003杨建强等,2004),而玛多剖面位于湖泊的边缘地带。这说明运用湖相沉积物磁化率变化曲线讨论湖泊沉积时的古气候环境,需要特别注意所研究剖面的位置,对处于沉积中心和沉积边缘地区的剖面要分别讨论。

5 有关问题讨论

湖泊是一个相对独立的复杂的自然综合体,是大气圈、岩石圈、生物圈和陆地水圈相互作用的联接点(王苏民和冯敏,1991),湖泊的发展变化不仅能直接反映区域环境的演化,而且湖泊沉积物能记录其流域范围内的构造活动事件。

5.1 黄河源晚更新世的古气候

湖泊沉积是陆相沉积物中分布最连续、层位最稳定的沉积类型之一,沉积物中包含了各种对环境敏感的指标,如粒度、磁化率、碳酸盐、碳氧同位素、有机碳、有机氮等。每一种环境代用指标分析结果均能够给出一个环境变化过程,但这些结果不尽相同,利用多重代用指标来统一解释环境变化的过程,更具有合理性(Gasse et al., 1991李炳元,2000)。现根据黄河源地区玛多剖面湖相沉积物的粒度、碳酸盐、磁化率的变化特征,结合剖面岩性变化,将黄河源地区晚更新世132±10~128±12 kaB.P.之间的湖泊沉积环境划分为9个阶段(图 3),各个阶段沉积物环境代用指标变化特征如表 2。粒度、碳酸盐含量和磁化率变化曲线均表现为明显的5个波峰、4个波谷。但是总体上,玛多剖面沉积物表现为以粗颗粒为主;碳酸盐含量平均为5.08%,远远低于高原西部甜水海的平均值;磁化率值也表现为高值背景。黄河源地区,湖泊水量的补给主要为大气降水和冰川融水,这两种水体补给方式均要求当时气候温暖湿润。这说明黄河源在晚更新世13万年左右,气温突然上升,气候变得温暖湿润。青藏高原西部的松西错12500 aB.P.气候温暖湿润,湖面上升(Gasse et al., 1991),在祁连山的敦德冰心也记录到该次温暖事件(Thompson et al., 1989)。

表 2 黄河源地区玛多剖面岩性与中值粒径、磁化率、碳酸盐含量变化 Table 2 Variations of median particle diameter, susceptibility and carbonate content with lithology in lacustrine strata of Maduo county, the source area of the Yellow River
5.2 青藏高原的湖泛事件

研究区湖相地层位于玛多县隆热错、阿涌贡玛错、阿涌哇玛错和阿涌尕玛错附近,当地称之为“四姐妹湖”,剖面顶部的海拔高程为4228 m(差分GPS测量),湖相沉积地层形成于湖泊水面之下。采用30 m分辨率的数字高程ASTER-GDEM数据,在ARCGIS10.3软件中,以海拔高程4228 m为基准,运用3D Analyst扩展模块模拟计算该地区的古湖泊面积,恢复当时古湖泊范围。现今“四姐妹湖”均为长条状,近南北走向,湖水与黄河主河道之间以河道连接,隆热错、阿涌贡玛错、阿涌哇玛错和阿涌尕玛错的湖水面积依次为30 km2、28 km2、34 km2和23 km2、湖相地层形成时,距今13万年时期,“四姐妹湖”与其附近的黄河河道之间相互连通,形成一个面积巨大的湖泊,古湖泊面积达475 km2,约是现今玛多“四姐妹湖”总面积的4.1倍(图 4)。

a—玛多“四姐妹湖”现今遥感影像;b—玛多“四姐妹湖”湖泛期古湖泊范围 图 4 玛多“四姐妹湖”及湖泛期时古湖泊范围对比 Fig. 4 Comparison of the coverage of four lakes with that of the paleo-lake during the pan-lake period in Maduo County, Qinghai Province

李炳元(2000)认为,青藏高原湖泊演化经历了两次湖泛事件,一次湖泛发生在深海氧同位素MIS 5e和MIS 5c时期(李炳元,2000),另一次湖泊扩张出现在深海氧同位素MIS 3时期,但其规模不及末次间冰期(Gasse et al., 1991)。玛多剖面所处的地理位置及剖面粒度、磁化率和碳酸盐含量变化揭示出,在13万年左右,黄河源地区出现过高湖面,湖泊强烈扩张。钻孔资料表明,黄河源地区13万年左右,古湖泊沉积中心沉积物粒度以粉细砂为主,水平层理发育,显示了湖泊水体加深的特征(程捷等,2005)。全球气候在13万年左右也发生了巨大的变化,深海氧同位素曲线显示,全球气候在这一时期处于由冰盛期向末次间冰期转换过程中(Imbrie et al., 1984);同时,中国黄土记录的是S1的形成时期(饶志国等,2006)。对比深海氧同位素阶段,结合玛多剖面ESR测年数据,黄河源地区这次湖泛主要发生在MIS 6向MIS 5转换过程中(图 5)。

图 5 玛多剖面环境代用指标曲线与深海氧同位素曲线比较 Fig. 5 Comparison of the environmental proxy curves of the Maduo profile with the deep-sea oxygen isotope curve
5.3 多阶段气候变动特点

对于MIS 6向MIS 5转换的精确年代,也就是学者们认为的终止点2,各种记录对其年代的确定值差别很大,其中V28-238记录为127 kaB.P.,大西洋珊瑚礁记录为130~132 kaB.P. (Bard et al., 1990),贵州董哥洞D3石笋记录为131.0±1.0 kaB.P.,D4石笋为129.23±0.85 kaB.P. (覃嘉铭等,2001)。黄河源地区玛多剖面没有底,不能确定湖泊扩张开始的年代,从现有的ESR年龄推测,黄河源地区冰盛期向末次间冰期转换时间应在132±10 kaB.P.之前。这一结果显示,青藏高原冰盛期向末次间冰期转换时间比全球其他地区要早,对全球气候变化反应更敏感,是全球气候环境变化的启动机和放大器。同时,玛多剖面也记录了冰盛期向末次间冰期转变过程中的细节,在128±12~132±10 kaB.P.时期,黄河源地区经历了4次冷暖波动,即青藏高原黄河源地区晚更新世气候变化不是线性的上升过程,而是一个波动上升过程。

5.4 湖泊水系对构造运动的响应

玛多剖面湖相地层ESR测年时代为晚更新世晚期,沉积物主要为湖相的粗砂—中砂—细砂层,剖面未见有深水相的粉砂-泥质层,沉积地层突然消失。玛多剖面海拔4228 m(差分GPS测量),在黄河源地区,该海拔高度的湖相地层仅以高位湖相地层的形式出现(朱大岗等,2009韩建恩等, 2011, 2013a, 2013b, 2013c),是什么原因引起13万年左右黄河源地区湖相沉积地层的缺失?在气候方面,深海氧同位素、石笋、黄土、青藏高原湖泊、冰川均记录到13万年之后,全球气候由冰盛期进入末次间冰期阶段,气候变得温暖湿润,玛多剖面应沉积更厚的地层,不应该出现沉积间断。在构造方面,这一时期,黄河源地区水系也发生了重大的调整,由于昆仑山与柴达木之间的强烈差异运动,加鲁河、格尔木河等河流强烈溯源侵蚀,切过布尔汉布达山,袭夺了近东西向的大河(李长安等,1999)。在区域上,晚更新世的共和运动在青藏高原北部普遍存在,这是继高原隆升A幕、B幕之后的又一次强烈的构造隆升,这一构造运动使黄河切穿共和盆地形成龙羊峡(Li et al., 1997);根据黄河阶地拔河高度随时间的变化来看,13万年以来青藏高原东缘发生了强烈构造抬升(程绍平等,1998),兰州地区发育7级河流阶地(潘保田等,2007)。黄河源地区多石峡的黄河最高阶地T3形成于4.3~2.5万年,表明晚更新世晚期黄河在黄河源地区已经存在(韩建恩等,2013b)。由此可见,晚更新世共和运动使得黄河源地区的多石峡被打开,湖水发生外泄,湖泊水位急剧下降,玛多剖面所在的源区结束湖相沉积,进入河流相沉积。

6 结论

(1) 13万年左右的晚更新世,黄河源地区发生了显著的湖泛事件。这一事件对应于深海氧同位素曲线MIS 6向MIS 5转变时期,黄河源地区气候变化与全球气候变化密切相关,并且受全球气候变化的控制。

(2) 湖相地层剖面沉积物的粒度、碳酸盐、磁化率分析表明,青藏高原黄河源地区MIS 6向MIS 5时期,气候变化转变过程非常快,可分为9个阶段,在这一时期内,黄河源古湖泊水体面积波动增大,转向深湖阶段。

(3) 黄河源地区湖相地层在13万年左右突然结束湖相沉积,可能是由于青藏高原共和运动,使得黄河源下游的多石峡被打开,黄河源地区湖水突然外泄而成。

致谢: 野外调查得到中国地质调查局西宁安全保障工作站的帮助与支持,成文过程中得到中国地质科学院地质力学研究所孙立蒨、王建平和马天林研究员的指导,在此表示感谢。

参考文献/References
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