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题名: 末次盛冰期以来青藏高原中南部湖泊沉积物的环境磁学响应机制研究
作者: 苏友亮
答辩日期: 2012-05
导师: 何建坤 ; 高星
专业: 构造地质学
授予单位: 中国科学院研究生院
授予地点: 北京
学位: 博士
关键词: 湖泊沉积 ; 岩石磁学 ; 纳木错 ; 普莫雍错 ; 青藏高原 ; 末次盛冰期
摘要:

青藏高原的高分辨环境记录对于理解全球气候与环境变化至关重要。湖泊沉积物的磁学性质能够反映沉积环境和古气候信息。本文以岩石磁学手段为主,结合扫描电镜、透射电镜和能谱分析等非磁学方法,对青藏高原南部普莫雍错和中部纳木错末次盛冰期以来的湖泊沉积物进行了详细的岩石磁学和环境磁学研究及对比研究。确定了普莫雍错PL06-1孔湖芯和纳木错NC 08/01孔湖芯中磁性矿物的种类、组合、含量和磁性颗粒粒径的分布等特征。通过进一步结合多种地球化学指标,探讨了藏中南湖泊沉积物的磁学变化机制,取得的主要研究进展和结论如下:

首先,岩石磁学研究结果表明普莫雍错PL06-1孔的磁性特征由两个组分控制,分别为陆源输入中保存下来的磁铁矿和还原环境中生成的次生铁硫化物。分为3段进行阐述:(119-13.2 cal ka BP,冰消期湖水较浅,还原环境下,陆源磁铁矿溶解,胶黄铁矿大量生成;(2)与之相反,8.4-0 cal ka BP,全新世时期,湖水较深,氧化环境下,陆源磁铁矿能很好保存,成为主要载磁矿物。从而磁性矿物含量逐渐增多能够指示地表径流或水流逐渐增强;(3)介于上述两个时期13.2-8.4 cal ka BP,则显示出磁铁矿和胶黄铁矿共存,指示了还原环境向氧化环境的过渡。

其次,纳木错NC 08/01孔岩芯冰期与全新世沉积物磁性矿物性质存在较大差异。冰期沉积物样品中磁性矿物受溶解作用较弱,而全新世沉积物都存在不同程度的溶解作用。分为6段进行阐述:(1) 23.7-20.4 ka,气候相对稳定,湖泊以陆源输入磁铁矿为主;(2) 20.4-16.0 ka,由于气温下降,风化程度加强,赤铁矿减少,粗颗粒磁铁矿增多;(3) 16.0-11.6 ka,波林-阿洛德暖期期间(15.0-13.8 ka)及新仙女木事件结束后(12.2-11.8 ka),由于气温快速上升,湖泊生物生产力加强,还原环境加强,胶黄铁矿主导磁性信息。而新仙女木时期,气温较低,以粗粒磁铁矿为主;(4) 11.3-7.8 cal ka BP,末次冰消期结束时积累了丰富的侵蚀物源,大量的陆源磁性矿物冲入湖盆。由于磁性矿物的粒径粗,虽然该时段也为还原环境,但是仍能较好地保存;(5) 7.8-2.1 cal ka BP,由于气候恶化,水源减少,带入湖泊的陆源颗粒变细,受还原溶解作用影响严重,不再保存物源输入信息;(6) 2.1-0 cal ka BP,湖泊环境变为弱氧化环境,陆源输入磁性矿物保存良好并叠加了生物成因磁铁矿的信息。

最后,通过详细对比普莫雍错和纳木错的磁性特征,结合湖泊沉积环境特点,探讨了气候记录重建可靠性的影响因素。取得以下新认识:(1) 冰期普莫雍错载磁矿物为次生胶黄铁矿,而纳木错载磁矿物为陆源磁铁矿。其原因为普莫雍错湖水较浅,水生植物茂盛形成还原环境导致陆源磁性矿物溶解并转化为胶黄铁矿,不能保留气候信息;而纳木错湖水较深,氧化环境下与气候过程有关的陆源磁铁矿能很好保存。因此,在进行长尺度的气候对比时,需要选择湖水较深的湖,避免由于沉积环境变化而严重影响磁性矿物的保存从而影响古气候记录重建的可靠性。与之相反,间冰期两湖都较深,氧化环境下很好地保留了气候信息,因此能进行很好的对比,早全新世磁性逐渐降低,中全新世磁性均为低值,晚全新世磁性逐渐增强。与全新世气候模式较为一致,早期为适宜期,然后逐渐恶化,晚全新世冷干化;(2) 在冰期期间,当气温突然快速上升时,湖面快速升高、有机碳含量与陆源碎屑突然大量增加湖底易形成还原环境并生成大量胶黄铁矿;(3) ~15-13 ka出现大量胶黄铁矿作为波林-阿洛德暖期的标志有潜力成为藏中南地区甚至青藏高原地区的标志层,为大范围对比提供新指标。

以上研究表明,湖泊沉积物中的磁性矿物受到的影响因素很多,比如,磁性矿物的保存除了与湖泊环境相关,还和初始粒径密切相关。但是通过详细的岩石磁学研究,可以区分陆源输入、还原溶解作用、以及后期磁细菌的活动,从而大大减少湖泊沉积物中磁性指标解释的不确定性。综上,该区湖泊沉积物的磁性参数变化对环境变化非常敏感,能提供丰富的环境变化信息。该研究为该区湖湘沉积物的磁性变化提供了解释依据,为应用湖泊沉积物的磁学性质研究气候与环境变化提供了理论依据。

语种: 中文
内容类型: 学位论文
URI标识: http://ir.itpcas.ac.cn/handle/131C11/1937
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苏友亮.末次盛冰期以来青藏高原中南部湖泊沉积物的环境磁学响应机制研究[博士].北京.中国科学院研究生院.2012
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