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地质地球所揭示塔里木盆地干旱化过程与机制
文章来源:地质与地球物理研究所 发布时间:2015-03-17 【字号:

  亚洲内陆是北半球最大、最广阔的中纬度干旱区,其新生代干旱历史、演化进程、动力机制与新生代全球变冷、青藏高原的隆升、中亚造山带的构造复活以及新特提斯海退密切相关。因此,探究新生代亚洲腹地,特别是有“死亡之海”之称的塔里木盆地干旱化过程与机制,成为新生代研究的热点问题之一。 

  中国科学院地质与地球物理研究所新生代地质与环境研究室研究员孙继敏及学科组成员,对塔里木盆地北缘库车前陆盆地(图1)的晚中新世以来的沉积记录进行了多学科研究,探究了新生代全球变冷与区域构造隆升共同控制下的塔里木盆地的阶段性干旱化过程,并提出了新的认识: 

  1)获得可靠的时间标尺是解析构造事件与古气候演化的基础,他们基于古生物地层学和磁性地层学建立的时间标尺为13.3 Ma-2.6Ma (2。在剖面下部,发现贾氏三趾马右下臼齿化石(M3)一枚,属于灞河期三趾马,年龄为9-11Ma。地球上,三趾马最早在中中新世温暖期的17-15Ma出现在美洲大陆,但到达亚洲的时间不早于11Ma(在晚新生代气候进一步变冷后,在冬季,通过白令陆桥迁徙到欧亚大陆)。在此基础上经过古地磁年代学对比,保证了所获得的时间标尺的可靠性。 

  2)在多学科研究基础上,重建了13.3Ma以来的古气候历史,发现了7-5.3Ma5.3Ma以来的两次干旱化加剧的事件,尤其以后者更为显著。通过与全球气候与区域构造事件的对比,他们认为,从总体趋势看,晚中新世以来塔里木盆地的干冷趋势主要受控于全球变冷,但7-5.3 Ma5.3Ma之后的两次阶段性气候变干事件主要受控于区域构造隆升,二者叠加在全球背景的干冷趋势之上 (3)。 

  3)对于中新世末期的两次气候干旱加剧事件,他们从构造-气候耦合的角度,提出了新的解释:7-5.3Ma 的气候事件,与著名地中海盐度危机(“Messinian Salinity Crisis密切相关。受非洲板块与欧亚板块汇聚的影响,直布罗陀海峡发生构造抬升,阻断了地中海与大西洋的联系,导致地中海干涸、沉积了数千米的蒸发岩,导致地中海盐度危机的爆发。受其影响,通过西风带向塔里木盆地输送的水分减少,导致下风方向塔里木盆地的干旱化,由于帕米尔与南天山之间尚有狭窄的水汽通道,有限的水汽仍能输送至塔里木盆地(图4a),但在5.3 Ma之后,虽然海水重新注入地中海,此时却受印度板块与欧亚板块碰撞的持续影响,帕米尔已经与南天山碰撞,水汽通道关闭(图4b),来自大西洋的水汽被阻隔,加剧了塔里木盆地的急剧干旱,并最终形成了塔克拉玛干沙漠。 

  该研究成果近期发表于国际地学期刊 Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology (Sun et al. Late Miocene stepwise aridification in the Asian interior and the interplay between tectonics and climate. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2015, 421: 48–59)。 

  

               
                                 1 研究剖面的地理位置 

               
                            2 研究剖面的时间标尺(13.3-2.6 Ma) 

               
              3 塔里木盆地气候记录(a, b)与全球气候(c,d)和区域构造事件(e)的对比 

               
                     4  7-5.3Ma5.3Ma之后塔里木盆地干旱加剧的构造制约  

   

 
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