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新生代全球气候变化和青藏高原隆升是影响东亚环境演化的两个重要因素。位于青藏高原东北缘的西宁盆地保存有始新世-早中新世较连续的沉积,为探讨东亚区域环境演化、青藏高原隆升及其与全球气候变化的关系提供了良好的陆相记录。本文选取位于西宁盆地中南部的塔山剖面为研究对象,基于磁性地层和初步的沉积特征分析,探讨了该区晚始新世-早中新世的沉积环境演化及其对青藏高原隆升和全球气候变化的响应,取得如下初步结果:
1.高分辨率的磁性地层研究表明,塔山剖面560.9 m的地层记录了23个主要的正极性段(N1-N23)和负极性段(R1-R23),可与GTS2004地磁极性年表的C5Br-C16n.1n较好对比,剖面年代约为15.9-35.5 Ma;该区在21 Ma前后发生一期构造运动,导致剖面在21.8-19.7 Ma期间的地层缺失。
2.依据磁性地层研究结果,我们认为西宁盆地各组地层的时代依次为:马哈拉沟组:~38-25.3 Ma;谢家组:25.3-21.8 Ma;车头沟组:21.8-18 Ma;咸水河组:~18-<16 Ma(未见顶);谢家动物群的产出层位处于地磁极性年表的C8n.1n-C7An之间,其年代约为25.3-25.1 Ma。
3.初步的沉积相分析显示,该区的沉积环境演化可划分为7个主要阶段:(Ⅰ)35.5~34 Ma:湖泊和洪泛平原沉积交替出现;(Ⅱ)34~33.2 Ma:主体为洪泛平原沉积,偶尔发育湖泊;(Ⅲ)33.2~25.5 Ma:以洪泛平原沉积为主,很少发育湖泊;(Ⅳ)25.5~24.8 Ma:间歇式发育多期湖相沉积;(Ⅴ)24.8~22.3 Ma:洪泛平原沉积;(Ⅵ)22.3~19 Ma:以洪泛平原沉积为主,含多层河流相沉积,是整个序列中河流相沉积发育最多的时期,沉积物红度有减小趋势;(Ⅶ)19~15.9 Ma:洪泛平原沉积,红度值进一步减小。
4.西宁盆地的沉积环境演化可能主要受控于全球气候变化和青藏高原隆升,体现在:(1)34 Ma前后,本区从较湿润的湖泊-洪泛平原交替发育的沉积环境转变为洪泛平原为主的沉积环境,与该时期全球气候变冷相对应;(2)25.5 Ma前后,该区气候趋于湿润化,间歇式发育多期湖泊,与该时期全球气候回暖对应;(3)19-15.9 Ma,区域气候持续变干,与全球气候自约17 Ma开始向中中新世适宜期发展的趋势和时间不一致,可能与青藏高原的隆升相关。
5.基于旋回地层分析结果,通过轨道调谐尝试建立了晚始新世-早渐新世时期地层的天文年代标尺,据此对该时期气候变化特征进行了探讨:(1)晚始新世-早渐新世时期,西宁盆地的沉积旋回受天文驱动,气候替代指标均具有~100ka的主导周期,同时中值粒径还具有405 ka和1200 ka周期;(2)西宁盆地始新世/渐新世气候转变对应于斜率1200 ka周期低幅变化、偏心率100 ka周期不显著的时期,引起低纬夏季太阳辐射量减少,可能也是驱动西宁盆地干旱化的因素之一。