青藏高原东缘古近纪沙漠及其对季风起源的启示

沙漠沉积是地质历史演化过程中的一种特殊沉积,是特殊气候条件下的产物,对研究全球气候变化、大气环流样式具有独特的作用。沙漠沉积在地质历史中普遍存在但极少保存,它的发现和研究对恢复地质历史具有重要意义。研究表明,现代东亚季风系统建立前,尤其是古近纪早、中期,青藏高原东缘仍然处于行星环流所控制的干旱带内,发育了大量代表干旱炎热气候的石膏与盐类沉积,但至今尚未找到沙漠存在的确切记录。近年来,笔者采用沉积学、古气候学、古地理学等手段,并结合前人研究资料,对青藏高原东缘沉积盆地的古近纪早、中期红色地层进行了综合研究。结果表明,青藏高原东缘存在一个厚度稳定的古近纪早、中期风成沙丘富集带。在此基础上,通过古地理、沉积模式及古气候替代指标等分析,论证了青藏高原东缘存在古近纪盆山型沙漠沉积体系的可能性。沉积相、古流向分析揭示,青藏高原东缘存在一个由干旱向潮湿、由行星风系向季风风系转换的界面,可能暗示了东亚季风建立事件的发生。本研究相关成果可为新生代中国干旱带演化与全球气候变化研究提供可贵的沉积学资料,也可为青藏高原隆升与东亚季风起源研究提供重要的大气环流证据。

渭河盆地新生代沉积序列与亚洲季风气候起源演化

亚洲季风气候起源与演化受海陆地貌格局和全球温度变化等影响。关于亚洲季风气候起源的时间，有第四纪早期、晚中新世、早中新世至渐新世晚期、始新世等多种说法。获得连续的长时间的季风气候变化记录，是认识亚洲季风起源和演化过程的关键。渭河盆地位于我国中部，是一个处于现代亚洲季风降水影响边缘区域的断陷盆地。从始新世开始，渭河盆地接受了厚度超过7000 m的较为连续的河湖相沉积物，在晚中新世约7 Ma开始堆积同期异相的风尘沉积。盆地汇集了1.35×105 km2受季风降水控制的渭河流域地表径流，因此，渭河盆地可以看作是新生代亚洲季风降水的雨量筒。过去10年，我们对渭河盆地新生代红河组、白鹿塬组、冷水沟组、寇家村组、灞河组、蓝田组和三门组、洩湖组等沉积序列进行了调查研究，通过生物地层、磁性地层和古气候代用指标的综合分析，认为渭河盆地的沉积序列记录了从中始新世温室地球（greenhouse）到渐新世、中新世、上新世和更新世与全新世冰室地球（icehouse）亚洲季风降水阶段演化的过程。研究认为，在从中始新世约45 Ma到晚上新世约3.4 Ma漫长的气候演化过程中，渭河流域处于相对温暖湿润的气候环境，降水量较多；早更新世约2.6 Ma以来，降水总体减少，在冰期-间冰期时间尺度变幅和变频增大。季风降水的这种两阶段演化可能受到全球温度（尤其是北半球冰量）演化的驱动，也与海陆地形格局、喜马拉雅-青藏高原生长和副特提斯海退缩有一定的联系。亚洲季风降水演化是在新生代全球气候变化背景下的区域响应，与在不同温度条件下赤道辐合带（ITCZ）移动驱动的季风降水带位置和宽度有关。