晚全新世蘇干湖年紋層沉積及其環(huán)境記錄.pdf

1、晚全新世是IGBP-PAGES研究的目標(biāo)時(shí)段之一，過去2000年來高分辨率的氣候記錄及有關(guān)氣候變化的研究也倍受CLIVER等研究計(jì)劃所注重。柴達(dá)木盆地位于青藏高原和西北干旱區(qū)交界地帶，地理位置上同時(shí)具有西北干旱區(qū)和青藏高原高、寒、旱的特征，使得其對(duì)氣候和環(huán)境變化相對(duì)敏感。本文以柴達(dá)木盆地北緣蘇干湖為研究對(duì)象，通過對(duì)湖泊中心位囂SG03I孔保存完好的紋泥沉積物巖芯進(jìn)行年代學(xué)研究，對(duì)湖泊現(xiàn)代沉積過程及碳酸鹽、流域水體同位素進(jìn)行現(xiàn)代過程研究，

2、以沉積碳酸鹽穩(wěn)定同位素指標(biāo)為主，結(jié)合其它代用指標(biāo)的綜合分析，探討蘇干湖流域近2670年來的氣候與環(huán)境變化，綜合區(qū)域其它記錄對(duì)蘇干湖流域晚全新世氣候變化的驅(qū)動(dòng)機(jī)制進(jìn)行探討，獲得如下認(rèn)識(shí)： 1、柴達(dá)木盆地北緣蘇干湖若干鉆孔巖芯發(fā)現(xiàn)，水深大于3.0 m的沉積物均具有裸眼可分辯的由深色層和淺色層組成的紋層層理。本文以湖泊中心SG03I孔上部5.5 m具有紋層結(jié)構(gòu)的沉積巖芯為研究對(duì)象?；诔练e物收集裝置的現(xiàn)代過程研究發(fā)現(xiàn)，蘇干湖夏秋季以淺

3、色的單水方解石為主，冬半年以深色有機(jī)質(zhì)為主，現(xiàn)代湖泊能夠形成冬半年深色層和夏半年淺色層的紋層沉積。巖芯中有四種類型的紋層沉積：?jiǎn)嗡浇馐?有機(jī)質(zhì)紋層、白云石-有機(jī)質(zhì)紋層、碎屑-硅藻(碎屑)紋層與文石-有機(jī)質(zhì)紋層，均具有季節(jié)特征，屬可靠的年紋層，且頂部紋層計(jì)年與<'210>pb測(cè)年結(jié)果一致。根據(jù)紋層計(jì)年，年紋層沉積形成于距今2670年以來。蘇干湖紋層沉積是我國西部干旱區(qū)發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)能夠確認(rèn)為是年紋層的湖泊沉積，四種不同類型的年紋層指示了不

4、同氣候類型及其季節(jié)差異，具有重建高分辨率氣候變化的重要意義。通過已經(jīng)得到驗(yàn)證的年紋層年齡．深度序列，對(duì)蘇干湖其它測(cè)年手段(<'14>C測(cè)年和鈾系測(cè)年)進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)在碎屑類紋層沉積階段即小冰期階段，水生植物殘?bào)w的<'14>C測(cè)年存在2630年碳庫效應(yīng)，小冰期以外時(shí)段碳庫效應(yīng)責(zé)隨時(shí)間變化。沉積物文石的鈾系測(cè)年受到外源碎屑輸入的影響，在蘇干湖并不適用，需做進(jìn)一步的研究。 2、蘇干湖流域降水-地下水-地表徑流-湖水同位素系統(tǒng)研究表明，

5、現(xiàn)代氣候條件下蘇干湖流域大氣降水主要來源于西風(fēng)環(huán)流攜帶的水汽輸入。蘇干湖湖水來源于地下水和淺層地下水出滲形成的短小河流，兩者都來自祁連山冰雪融水，湖泊水文變化是目前湖水δ<'18>O變化的主要原因。湖水δ<'13>C<,TDIC>整體反映了湖水TDIC和大氣CO<,2>的交換時(shí)間長(zhǎng)短，其變化在較大時(shí)間尺度上反映了入湖水量的大小。沉積物碳酸鹽氧、碳同位素分別反應(yīng)了湖水的δ<'18>O和δ<'13>C<,TDIC>,δ<'18>O指示湖水體

6、積變化，是湖泊水位變化的良好指標(biāo)；δ<'13>C<,TDIC>則指示了湖水和大氣的交換程度以及入流水量的大小，間接指示了溫度控制下的冰封時(shí)間長(zhǎng)短。 3、多指標(biāo)綜合分析重建的蘇干湖流域晚全新世近2670年來的環(huán)境變化顯示，蘇干湖2670年來流域持續(xù)變干：出現(xiàn)截然不同的兩個(gè)大的階段，即1200A.D.前的干旱階段和1200A.D.后的濕潤(rùn)階段，期間出現(xiàn)1400～1550A.D.的干旱事件；自1830A.D.以來氣候變暖背景下的流域變

7、干趨勢(shì)。800-1200A.D.是蘇干湖流域的“中世紀(jì)暖期”，表現(xiàn)為暖干的氣候狀況，湖水萎縮，入湖水量減少，但氣候狀態(tài)較為穩(wěn)定，沒有較大的波動(dòng)。1200A.D.～1830A.D.為蘇干湖流域的“小冰期”階段，表現(xiàn)為冷濕的氣候狀況，湖泊水文條件出現(xiàn)突變，入湖淡水突然增加，湖泊水位存在較大的波動(dòng)，主要表現(xiàn)為高水位但不穩(wěn)定的水文狀況，其中在1400～1550A.D.期間出現(xiàn)一次寒冷背景下的干旱事件。 作為盆-山耦合體系，敦德冰芯δ<'

8、18>O和蘇干湖沉積物碳酸鹽δ<'18>O記錄具有相同的氣候背景，近2000年來兩者都存在總體逐漸升高的趨勢(shì)。反映了蘇干湖湖水與敦德冰芯之間的水文聯(lián)系。蘇干湖年紋層厚度和敦德冰芯δ<'18>O及冰芯積累量之間的關(guān)系較為一致。作為一個(gè)流域系統(tǒng)，高溫和降水量的增加導(dǎo)致冰芯提供給蘇干湖流域的水源增加，湖泊記錄的碳酸鹽δ<'18>O偏負(fù)，年紋層厚度所指示的沉積速率增加；與祁連山-柴達(dá)木盆地的樹輪記錄對(duì)比發(fā)現(xiàn)，樹輪記錄在低頻變化上沒有和蘇干湖一樣

9、出現(xiàn)明顯的階段性，但在記錄突變事件上具有一致性，如樹輪和蘇干湖都記錄了400A.D.、800A.D.、1200A.D.和1400～1550A.D.的突變：與附近湖泊的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，哈拉湖碳酸鹽同位素記錄和蘇干湖大致相同。青海湖碳酸鹽δ<'18>O和蘇干湖碳酸鹽δ<'18>O在1200A.D.后大體呈反相變化的趨勢(shì)，在相位上略有不同。祁連山東西兩側(cè)的這兩個(gè)湖泊記錄出現(xiàn)的反相變化在大氣環(huán)流控制帶上可能指示了兩種不同的氣候系統(tǒng)，分別指示了西風(fēng)帶的