劉 擎,李宜垠,孫才奇,聶振宇,楊瑋琳,崔之久,劉耕年
(北京大學(xué) 城市與環(huán)境學(xué)院,北京 100871)
青藏高原的多年凍土具有分布廣、厚度薄和熱穩(wěn)定性差的特點,對全球氣候變化敏感[1-2]。青藏高原地區(qū)的多年凍土在冰期時擴張,間冰期時收縮,特別是末次冰盛期(LGM)擴張和全新世收縮形成的冰緣地貌和沉積證據(jù)廣泛分布,這些證據(jù)成為恢復(fù)高原古環(huán)境的重要依據(jù)[3-6]。最近幾年,作者團隊在北起青海省格爾木市向南至西藏自治區(qū)亞東縣一線考察時發(fā)現(xiàn)一些古冰緣地貌和沉積現(xiàn)象,這些現(xiàn)象主要分布在柴達木盆地、昆侖山口、長江源、唐古拉山、怒江源、念青唐古拉山和喜馬拉雅山。作者團隊對這些新發(fā)現(xiàn)進行了詳細的野外觀察,采集了沉積和測年樣品,對其進行了年代和孢粉等實驗分析。在此基礎(chǔ)上,作者試圖對青藏公路格爾木-拉薩-亞東沿線的末次冰期以來冰緣環(huán)境演化過程、區(qū)域特征進行分析,以揭示青藏高原冰緣環(huán)境演化的氣候特征。
野外收集的冰緣地貌和沉積證據(jù)包括與寒凍收縮作用有關(guān)的古楔形構(gòu)造,與熱融作用有關(guān)的凍融褶皺,坡地過程的產(chǎn)生的冰緣坡積,與風(fēng)力過程有關(guān)的風(fēng)沙-黃土堆積,以及谷地泥流填充和泥炭沉積等(圖1)。
楔形構(gòu)造是多年凍土區(qū)最典型的地貌現(xiàn)象,平面呈多邊形,剖面呈楔形,被冰、砂,或冰砂混合物填充,即冰楔(ice wedge)和砂楔(sand wedge)。多年凍土融化之后,楔形構(gòu)造以冰楔假型(ice-wedge pseudomorphs,或casts)和 古 砂 楔(relict sand wedge)的形式保留下來[7-8]。青藏高原廣泛存在的冰楔假型和古砂楔兩大類,成為古冰緣環(huán)境恢復(fù)的主要證據(jù)[9-12]。
(1)格爾木南山口古砂楔
格爾木南山口格爾木河二級階地發(fā)現(xiàn)5個古砂楔(36.22398°N,94.76412°E;3 014 m a.s.l.)。古砂楔發(fā)育于河流相砂礫石層中,楔內(nèi)被黃色粉砂充填,有少量礫石混入。楔口較寬,楔高51~74 cm,古砂楔頂距地表111 cm。對其中一個古砂楔采3個光釋光樣品:樣品號NSK01,楔下沖積物,距地表180 cm;樣品號NSK02,楔底砂,距地表172 cm;樣品號NSK03,楔頂砂,距地表121 cm。
(2)格爾木河渠首古砂楔
格爾木河渠首古砂楔(36.29290°N,94.78235°E;2 962 m a.s.l.),位于格爾木河沖積扇上,共發(fā)現(xiàn)16個古砂楔,分四層分布在不同埋藏深度的沖積物中。第一層古砂楔位于地表,第二層古砂楔頂距地表約100 cm,第三層古砂楔距地表200 cm,第四層古砂楔距地表約300 cm[圖2(a)、2(b)和圖3]。第二層發(fā)現(xiàn)的古砂楔最多,有10個??偟膩碚f,這一批楔體規(guī)模較小,楔體形態(tài)呈窄、深的特點。楔口寬4~36 cm,楔體高9~56 cm。古砂楔內(nèi)部為黃色粉砂,并有小礫石的縱向排列,圍巖為砂礫石層。其中有幾處楔體可見垂直層理,應(yīng)為反復(fù)凍裂擠壓的痕跡,有幾處古砂楔內(nèi)部的小礫石定向排列。采4個光釋光測年樣:樣品號NSK04,對應(yīng)第二層古砂楔,采樣深度174 cm;樣品號NSK05,對應(yīng)第二層古砂楔,采樣深度117 cm;樣品號NSK06,對應(yīng)第三層古砂楔,采樣深度138 cm;樣品號NSK07,對應(yīng)第四層古砂楔,采樣深度297 cm。
(3)楚瑪爾河冰楔假型
青藏公路楚瑪爾河大橋南側(cè),對河流一級和二級階地進行考察采樣。一級階地面高出河床7 m,分別在距地表125 cm和50 cm采光釋光測年樣
CMEH-1,CMEH-2(35.30154°N,93.29566°E;
4 542 m a.s.l.)。二級階地高出河床12 m,發(fā)現(xiàn)3個形態(tài)完整的冰楔假型,出現(xiàn)在深度1.83 m的剖面中[圖2(c)]。剖面砂礫石互層,礫石直徑1~3 cm,磨圓較好;冰楔假型內(nèi)由紅色黏土質(zhì)細砂填充,輕微固結(jié),分選差。二級階沖積物采一個光釋光測年樣CMEH-3,采樣深度112 cm;冰楔假型采一個光釋光測年樣CMEH-4,采樣深度62 cm(35.29825°N,
93.29303°E;4 554 m a.s.l.)。
(4)那曲谷露鎮(zhèn)南冰楔假型
谷露鎮(zhèn)位于西藏那曲西南約84 km,有凍融褶皺和冰楔假型發(fā)現(xiàn)(30.77738°N,91.59879°E;4 641 m a.s.l.)。楔體為上寬下窄的單尖結(jié)構(gòu),楔口寬92 cm,楔體高118 cm。楔內(nèi)為棕色粉砂,有礫石填充。剖面共分為三層:第一層是楔頂上覆蓋的約30 cm厚的腐殖質(zhì)層,之上有厚約80 cm的砂層,疑為人為擾動;第二層為黃色砂礫石層;第三層為黃色砂層。楔壁有變形塌陷痕跡。因此,確定為冰楔假型[圖2(d)]。在楔體內(nèi)底部距地表201 cm處采一個光釋光樣品GLZN01。
(5)納木錯冰楔假型
納木錯東岸拔湖65 m的湖濱階地上發(fā)現(xiàn)4個冰楔假型(30.75914°N,91.10353°E;4 794 m a.s.l.)[圖2(e)]。剖面大致可分為四層,第一層為有植物生長的根系層;第二層為腐殖質(zhì)層;第三層為棕色湖濱砂層;第四層為湖濱礫石層。冰楔假型發(fā)育在湖濱細礫石層中,形態(tài)保留好的一個楔內(nèi)為棕色砂,楔內(nèi)含少量礫石。楔口寬46 cm,楔體長103 cm,楔頂部距地表30 cm。在距地表110 cm處采樣NMC01。
圖2 研究區(qū)冰緣地貌與沉積現(xiàn)象Fig.2 Periglacial landforms and sedimentary phenomena in the study area[The first layer of sand wedges at the Qushou(ditchhead)of Golmud River(a,b);The ice wedge cast at Chumarhe River side(c);The ice wedge cast at the south of Gulu Town in Naqu,Tibet(d);Namco ice wedge cast(e);Nachitai cryoturbation,Golmud(f);Cryoturbations at Paliin Yadong,Tibet(g);The slope deposit at Xiaonanchuan near the Kunlun Mountain Pass,Golmud(h)]
(6)亞東堆納古砂楔
在亞東縣堆納鄉(xiāng)以南約7 km,204省道旁的砂坑內(nèi)發(fā)現(xiàn)一處古砂楔(27.91675°N,89.20815°E;4 552 m a.s.l.)。古砂楔壁兩側(cè)的礫石多與楔壁相平行,應(yīng)是擠壓作用的結(jié)果,楔口寬56 cm,楔體高32 cm。剖面主要由三層構(gòu)成:距地表37 cm內(nèi)為灰黃色砂層,砂層中夾有一層厚約4 cm的礫石層,礫石顆粒較小,直徑多為1 cm以內(nèi);灰黃色砂層下有一層厚約11 cm的砂礫石層,以棕黃色砂為主,夾有少量礫石;底層為礫石層(未見底),有交錯層理,礫石有磨圓、次圓狀,礫石直徑多為2~3 cm,最大約為10 cm。古砂楔從砂礫石層底部楔到礫石層中。在古砂楔內(nèi)部、距地表52 cm處采集了一個光釋光樣品DN01。
(1)格爾木納赤臺凍融褶皺
納赤臺一帶格爾木河級階地普遍發(fā)育凍融褶皺,前人已有研究報道[13-15]。作者在納赤臺附近對發(fā)育在四級階地上的凍融褶皺進行了測年采樣(35.88249°N,94.54272°E;3 600 m a.s.l.)。凍融褶皺發(fā)育在四級階地上部200 cm厚的砂層中[圖2(f)]。砂層可進一步劃分為上部厚110 cm的棕色粉砂層、灰色粉砂層和青灰色粉砂層,見水平層理和波狀層理。下部是厚90 cm的青灰色粉砂層,凍融褶皺發(fā)育其中;砂層中含螺化石。砂層下面是巨厚的礫石層。采集測OSL年樣NCT-1,NCT-2,SCH-1,14C測年樣NCT-11。
(2)那曲羅馬鎮(zhèn)、谷露鎮(zhèn)凍融褶皺
沿109國道有多處修路挖砂所致的大坑,在那曲至當(dāng)雄段,發(fā)現(xiàn)多處凍融褶皺。較明顯的有以下三處:第一處位于羅馬鎮(zhèn)東北方向,距羅馬鎮(zhèn)約7 km處(31.36629°N,91.93216°E;4 534 m a.s.l.)[圖4(a)]。擾動層厚約3 m,剖面中完整出露一個背斜狀褶曲,兩翼不對稱,一翼較陡,一翼較緩;背斜高170 cm,寬240 cm。擾動層上覆、下伏地層均為棕色砂層,且均含有礫石,上覆地層礫石較細,下伏地層礫石較粗。第二處位于羅馬鎮(zhèn)西南方向,距羅馬鎮(zhèn)約20 km處(31.20385°N,91.78036°E;4 589 m a.s.l.)[圖4(b)]。擾動發(fā)育在河流的二級階地上。第三處位于谷露鎮(zhèn)西南方向,距谷露鎮(zhèn)約6 km處(30.77738°N,91.59879°E;4 641 m a.s.l.)。該處擾動層厚約1 m。
圖4 西藏那曲羅馬(a)、谷露(b)凍融褶皺(圖1-⑦)Fig.4 The cryoturbations at Luoma(a)and Gulu(b)of Naqu(Fig.1-⑦),Tibet
(3)亞東帕里凍融褶皺
在亞東縣帕里鎮(zhèn)以北約3 km處的一砂坑內(nèi)發(fā)現(xiàn) 一 處 凍融 褶 皺(27.75953°N,89.14846°E;4 287 m a.s.l.)[圖2(g)]。剖面主要有三層構(gòu)成:距地表240 cm以內(nèi)為第一層,主要由礫石組成,礫石顆粒較小,直徑多為2~3 cm,最大直徑約為20 cm左右,次棱角狀;礫石層下為厚約110 cm的棕色砂層,中間夾有一層黃色砂層擾動,擾動層厚約10 cm,頂部距地表290 cm;最下層也是礫石層,厚約90 cm,礫石直徑多為3~5 cm,最大直徑約為10 cm,次圓狀。在黃色砂層擾動之上7 cm處和擾動之下25 cm處分別采集光釋光測年樣PLB01,PLB02。
(1)格爾木小干溝坡積
小干溝坡積剖面位于格爾木河4級階地上(36.13622°N,94.81075°E;3 198 m a.s.l.)。剖面下部為厚427 cm的成層坡積,未見底;上部為厚283 cm的黃土[16]。剖面上部的黃土采集2個OSL測年樣品GEMH-1,GEMH-2;下部的成層坡積采集2個OSL樣品GEMH-3,GEMH-5,和1個14C測年樣品GEMH-4。
(2)昆侖山口小南川坡積
格爾木河上游,昆侖山口北西大灘附近的小南川發(fā)育有典型冰緣成層坡積(stratified slope deposit),59道班剖面最典型(35.75204°N,94.32737°E;4 100 m a.s.l.),成層坡積最厚達15 m,它的下部為厚2~3 m的風(fēng)化礫石和基巖,它的上部被黃土覆蓋[圖2(h)]。成層坡積底部和頂部各采一個TL年齡樣品XNC-5,XNC-4,頂部采一個14C測年樣品XNC-3。坡積上覆黃土厚達9 m,黃土堆中采14C測年樣品2個XNC-2,XNC-1[17-18]。
(3)昆侖山熱水剖面
熱水剖面位于昆侖山口東100 km,格爾木河?xùn)|支流秀溝溫泉水庫旁(35.74410°N,95.27530°E;3 960 m a.s.l.)。剖面厚270 cm,未見底,200~0 cm為沖積物,水平層理和波狀層理發(fā)育,沖積扇堆積,在距地表150 cm采樣14C測年樣RS01;270~200 cm為黃色風(fēng)成砂,底部270 cm采樣TL測年樣RS02[19]。
(4)羊八井北泥炭剖面
西藏當(dāng)雄縣羊八井鎮(zhèn)北4 km,日則農(nóng)吉溝見泥炭層與沖積層互層的剖面,泥炭層最厚可達180 cm。溝中游540 cm露頭的剖面進行采樣分析(30.13429°N,90.55507°E;4 418 m a.s.l.;圖5)。該剖面共發(fā)育4層泥炭,其中第三層最厚,厚度達到180 cm,其余3層均為薄泥炭層。泥炭層之間為白色、淺灰白色礫石層,礫石以棱角、次棱角為主,巖性主要為白云巖、砂巖和礫巖,礫石直徑多為5~10 cm,最大為15~20 cm,但較為少見。礫石層可見擾動,褶皺強烈。對泥炭層進行了14C年代和孢粉分析采樣。共采集6個14C年代樣品,編號YBJ04-YBJ09;26個孢粉分析樣品,編號YBJ10-YBJ35。
圖5 西藏羊八井日則農(nóng)吉溝泥炭和凍融褶皺剖面Fig.5 Profile of peat deposits and cryoturbationsin the Rize Nongjigou valley in Yangbajing,Tibet
本文采用通用的第四紀測年技術(shù)對青藏高原冰緣地貌和沉積進行年代分析,主要方法為OSL和14C,測年結(jié)果見表1。OSL野外采樣用(長25 cm直徑2.5 cm)不銹鋼管打入新鮮剖面、密封,交實驗室處理;14C采樣用密封袋從新鮮剖面取得。
(1)格爾木南山口古砂楔。格爾木南山口二級階地上的古砂楔獲得3個OSL年齡(表1),古砂楔下部沖積物砂透鏡體NSK03的年齡(13.3±4.30)ka;古砂楔NSK02,NSK01的年齡分別是(2.8±1.60)ka和(1.7±0.27)ka。(2)格爾木河渠首古砂楔,獲得4個OSL年齡(表1,圖2),NSK07為(20.0±1.70)ka,NSK04為(15.4±0.85)ka,NSK06為(14.5±1.00)ka,NSK05為(9.3±0.46)ka。其 中,NSK04采 自NSK05下部的沖積砂層。(3)楚瑪爾河冰楔假型,在楚瑪爾河獲得4個河流階地和冰楔假型的OSL年代數(shù)據(jù)(表1)。一級階地為(2.5±0.3)ka,(3.2±0.3)ka,距地表135 cm。二級階地為(113.4±12.5)ka,距地表112 cm。冰楔假型為(11.7±1.20)ka,距地表60 cm。(4)那曲谷露冰楔假型。那曲谷露鎮(zhèn)熱振藏布北支流的二級階地上。古砂楔的OSL年齡為(27.0±3.10)ka,距地表201 cm。(5)納木錯冰楔假型。納木錯湖濱階地發(fā)現(xiàn)的冰楔假型高出湖面65 m,應(yīng)是前人劃出的第6級階地,OSL年齡(54.0±31.0)ka。(6)亞東堆納古砂楔,古砂楔發(fā)育在亞東北,多慶錯南的冰水扇上,采樣深度52 cm,OSL年齡(6.9±0.40)ka。
表1 冰緣地貌與沉積現(xiàn)象及年齡Table 1 The periglacial landforms,sedimentary phenomena and ages
(1)納赤臺凍融褶皺。納赤臺附近格爾木河階地普遍發(fā)育凍融褶皺[13,15]。發(fā)育在一級階地的凍融褶皺,OSL年齡為(4.3±0.4)ka。發(fā)育在二級階地的凍融褶皺,褶皺層底部210 cm的OSL年齡(11.1±1.1)ka,上部覆蓋的黃色水平層理粉砂層的14C年齡(7 207±387)a。發(fā)育在三級階地的凍融褶皺,青海省地調(diào)院測得階地OSL年齡為(12.9±1.3)ka和(13.27±0.65)ka[20]。發(fā)育在四級階地的凍融褶皺,褶皺層下部OSL年齡(16.1±2.00)ka,褶皺層底部OSL年齡(11.1±1.20)ka,褶皺層中部14C年齡(10.386±0.136)ka。(2)亞東帕里凍融褶皺獲得兩個OSL年齡(14.3±0.98)ka和(14.3±0.93)ka。
(1)小干溝剖面:坡積剖面出露底部的OSL年齡 為(29.8±3.0)ka,頂 部 距 界 面2.98 m處 為(17.3±1.3)ka;上覆風(fēng)塵堆積底部OSL年齡為(13.9±1.4)ka,頂部(5.8±0.6)ka[16]。(2)昆侖山口小南川剖面:頂部TL年齡為(44.11±3.08)ka,底部TL年 齡(60.56±1.72)ka;上 覆 黃 土14C年 齡(24.47±0.765)ka,頂部(3.545±0.09)ka[17-18]。(3)熱水剖面:剖面150 cm處14C測年(5 660±130)a,270 cm處TL年齡(18.44±1.47)ka[19]。(4)羊八井北泥炭剖面:剖面出露厚540 cm,采集6個14C測年樣,埋深500、440、370、300、160和60 cm,年齡分別是12.671、10.881、7.967、3.312、1.433和1.118 ka。
標(biāo)志多年凍土演化的主要地貌-沉積證據(jù)有冰楔假型、古砂楔、凍融褶皺等,輔助證據(jù)有構(gòu)造土、成層坡積、風(fēng)砂沉積、冰緣黃土等,以及反映多年凍土退化的泥炭和古土壤等[7-11,21-24]。本文收集了青藏高原上述證據(jù),結(jié)合作者的新獲得的資料,討論自末次冰期以來青藏高原多年凍土(冰緣環(huán)境)演化歷史和空間變化格局。
青藏高原廣泛分布冰楔假型和古砂楔,前人對高原東北部的研究最為廣泛。如,郭東信[25]報道發(fā)現(xiàn)于長江源二級階地上的砂楔,徐叔鷹等[26]對祁連山-青海湖-黃河源地區(qū)的冰緣環(huán)境和古冰楔的研究,潘保田等[9,21]對青海湖和黃河源區(qū)冰楔假型年代和古氣候的研究,程捷等[27]對黃河源區(qū)冰楔假型的研究,吳吉春等[12,28]對祁連山冰楔假形的研究和柴達木盆地砂楔的研究,常曉麗等[29]對西昆侖甜水海北湖階地砂楔的研究,Liu等[11]對青海湖古冰楔的研究,戚幫申等[30]對青海湖北岸古砂楔的研究。高原外圍的研究,如王乃昂等[31]對河西走廊古砂楔的研究,Yang等[32-33]對塔里木盆地克里雅河策勒冰楔假型的研究,王建勇等[34]對黃土高原北緣冰楔假型的研究,李大偉等[35]對烏海盆地砂楔和冰楔模的研究,余鶯瀟等[36]對巴丹吉林沙漠東南緣古砂楔的研究。
典型的現(xiàn)代冰楔和砂楔形成在連續(xù)多年凍土環(huán)境。過去,Péwé[37]根據(jù)阿拉斯加連續(xù)多年凍土區(qū)的冰楔在南部形成于年平均氣溫(MAAT)<-6~-8℃,北部為-12℃,因此,冰楔假型代表連續(xù)多年凍土環(huán)境,且MAAT<-6~-8℃或更冷被廣泛引用。但這自20世界90年代后受到質(zhì)疑[7,38-39]。新的研究認為冰楔和砂楔形成需要較長期的MAAT<-4~-6℃的寒冷氣候,地面溫度<-10~-20℃,低于-25~-40℃的迅速降溫,地溫下降值達到0.1~0.6℃·d-1[8,40]。此外,如何識別冰楔假型和古砂楔,及其氣候指示意義,Murton等[7]詳細梳理了二者的形態(tài)、沉積特征,別標(biāo)志和古氣候重建的原則意見。
對本文報道的砂楔和冰楔假型指示的討論:格爾木(柴達木盆地南緣)古砂楔記錄了LGM(20 ka)、冰消期(14.5 ka)、早全新世(9.3 ka)、和新冰期(2.8 ka和1.7 ka)冷期(事件)。根據(jù)前人有關(guān)古砂楔研究,推測本區(qū)在LGM時多年凍土至少下限到達海拔2 900 m;MAAT降至<-4℃,比現(xiàn)在至少低9℃,寒冷干燥;冰消期和早全新世存在極端干冷的氣候事件,可能存在地面溫度<-10℃的冬季迅速降溫氣候期。楚瑪爾河二級階地冰楔假型(11.7 ka)記錄了冰消期后期的冰楔消融填充,推測冰楔形成于LGM,其時MAAT降至<-13℃,比現(xiàn)在低9℃。那曲谷露冰楔假型(27 ka)和納木錯湖岸階地冰楔假型(54 ka)有可能是末次冰期早-中階段多年凍土擴張的產(chǎn)物,推測MAAT比現(xiàn)在低7℃。亞東古砂楔(6.9 ka)記錄了早全新世冷事件,推測存在極端干冷的氣候事件,可能存在地面溫度<-10℃的冬季迅速降溫的氣候期。本文所作推測與金會軍等[4]以及其他學(xué)者研究較為一致。
格爾木的古砂楔反映了格爾木河沖積扇沉積環(huán)境由末次盛冰期(LGM)至早全新世的變化的過程。LGM時格爾木河沖積扇處于持續(xù)堆積過程,多年凍土發(fā)育,有砂楔形成。隨著沖積扇加積,早期(20、15和9 ka)的冰楔被埋藏。據(jù)野外測量,(9.3±0.46)ka古砂楔頂部距地表113 cm,(15.4±0.85)ka古砂楔距地表174 cm,(20.0±1.70)ka古砂楔距地表287 cm。由此推算,沖積扇的加積速率為0.11~0.14 mm·a-1。楚瑪爾河冰楔假型和河流階地地貌和測年,反映一級階地形成于全新世中期,二級階地形成于MIS5階段,河流堆積于暖期。
格爾木河階地發(fā)育的凍融褶皺記錄了自冰消期后11~10 ka,4.3 ka的冷事件,西藏亞東帕里記錄了14.3 ka的冷事件。格爾木河至昆侖山口的冰緣坡積記錄:小南川剖面的成層坡積記錄了60.6~44.1 ka的濕冷,其上覆黃土記錄了39.3~3.8 ka的干冷。熱水剖面風(fēng)砂沉積記錄了LGM(18.4 ka)的干冷。小干溝剖面下部的成層坡積記錄了29.8~17.3 ka的濕冷,上覆黃土記錄了冰消期后(13.9~5.8 ka)的干冷。
本文對羊八井泥炭剖面所采集26個孢粉樣品進行分析,共統(tǒng)計了22 598粒孢粉。孢粉數(shù)量最多的YBJ24(280 cm)共統(tǒng)計了1 613粒;孢粉數(shù)量最少的YBJ35(500 cm)共統(tǒng)計了32粒,其他樣品統(tǒng)計數(shù)量均在300粒以上。根據(jù)孢粉分析(圖6),羊八井地區(qū)自新仙女木事件以來經(jīng)歷了12.8~9.8 ka氣候比較嚴寒,9.8~5.0 ka氣候逐漸回暖,氣候比較暖濕,5.0~1.3 ka氣候干冷,1.3 ka至今,氣候變得更加干冷四個氣候階段。
圖6 YBJ剖面主要孢粉類型的濃度圖Fig.6 The concentration map of main sporopollen types in YBJprofile
黎國興等[41]羊八井泥炭以及青藏高原其他地區(qū)泥炭沉積和14C測年資料認為,西藏地區(qū)全新世泥炭堆積始自10 ka,直到3 ka變冷后停止,泥炭堆積期氣候比現(xiàn)在溫暖濕潤。孫誠誠等[42]根據(jù)泥炭的腐殖化度和總有機碳信息,并結(jié)合14C測年認為羊八井泥炭剖面反映地區(qū)氣候經(jīng)歷9.1~7.4 ka溫度波動上升,7.4~4.7 ka溫度波動頻繁且劇烈,4.7~3.5 ka溫度波動下降三個階段。王琳等[43]則根據(jù)該剖面汞濃度含量指出,研究區(qū)主要經(jīng)歷9.1~7.2 ka溫度較高、波動下降,7.2~5.6 ka溫度波動劇烈,和5.6~3.5 ka溫度下降三個階段。以上研究反映羊八井地區(qū)自新仙女木事件以來環(huán)境變化大趨勢一致,也與青藏高原乃至全球氣候變化相符[4]。本文作者指出的12.8~9.8 ka氣候嚴寒,對應(yīng)Younger Dryas和青藏高原冰川測年揭示的早全新世冰進(10 ka);9.8~5.0 ka對應(yīng)全新世大暖期;5.0~1.3 ka對應(yīng)新冰期,冰川測年揭示期間存在千年尺度氣候波動;1.3 ka至今干冷期應(yīng)該是小冰期的凸顯[44]。
青藏高原東部紅原泥炭剖面的腐殖化程度揭示12~11.2 ka氣候干冷,11.2 ka以后從干冷向暖濕快速轉(zhuǎn)變,10.8~5.6 ka氣候溫和濕潤,5.6 ka以后轉(zhuǎn)變?yōu)楦衫洌?5]。劉兵等[46-47]在高原東北部共和盆地發(fā)現(xiàn)的兩個泥炭剖面,揭示區(qū)域氣候在LGM寒冷后經(jīng)歷了多次冷干-暖濕旋回:冰消期的老仙女木(14.7~13.7 ka)和新仙女木(12.1~9.5 ka)冷干,9.5~7.0 ka暖濕;7.0~5.1 ka冷干-暖濕;5.1~2.7 ka溫暖濕潤;2.7 ka至今冷干。
以上基于泥炭剖面的多手段研究結(jié)果顯示出泥炭在古氣候重建的重要價值,研究結(jié)果不但具有好的可對比性和反映氣候變化的一致性,而且在揭示千年甚至百年尺度氣候事件亦值得重視[4,42,46]。
青藏高原及周緣地區(qū)在晚第四紀廣泛發(fā)育上述冰緣沉積,成為古環(huán)境重建重要佐證[4]。他們除了記錄冷的氣候期或冷事件外,還能在一定程度上反映干濕氣候變化。如,本文提及的格爾木至昆侖山口的成層坡積和黃土堆積,前者反映相對濕冷,后者反映相對干冷。
基于北起青海格爾木南至西藏亞東帕里,冰楔假型、古砂楔、凍融褶皺,以及成層坡積、風(fēng)砂沉積、冰緣黃土、泥炭等標(biāo)志多年凍土環(huán)境演化的地貌-沉積證據(jù),輔以測年、孢粉分析手段,獲得以下認識:
研究區(qū)砂楔和冰楔假型記錄了末次冰期至全新世冰期氣候和冷事件,格爾木(柴達木盆地南緣)在LGM時多年凍土至少下限到達海拔2 900 m a.s.l.,年均氣溫降至<-4℃,比現(xiàn)在至少低9℃,氣候寒冷干燥;冰消期和全新世存在極端干冷的氣候事件,可能存在地面溫度<-10℃的冬季迅速降溫氣候期。楚瑪爾冰楔假型推測冰楔形成于LGM,當(dāng)時年均氣溫降至<-13℃,比現(xiàn)在低9℃。那曲谷露冰楔假型推測冰楔形成于MIS 3b,年均氣溫降至<-9℃,比現(xiàn)在低7℃。納木錯湖岸階地冰楔假型推測形成于MIS 4,年均氣溫降至<-9℃,比現(xiàn)在低7℃。亞東古砂楔(6.9 ka)記錄了早全新世冷事件,推測可能存在地面溫度<-10℃的冬季迅速降溫的氣候期。格爾木的古砂楔同時揭示末次盛冰期以來格爾木河沖積扇的加積速率約為0.11~0.14 mm·a-1。
西藏羊八井泥炭沉積剖面孢粉和測年揭示,該區(qū)自新仙女木事件以來經(jīng)歷了12.8~9.8 ka氣候比較嚴寒,9.8~5.0 ka逐漸回暖,比較暖濕的氣候,5.0~1.3 ka氣候干冷,1.3 ka至今,氣候變得更加干冷四個階段?;谀嗵科拭娴亩嗍侄窝芯拷Y(jié)果顯示出泥炭在古氣候重建的重要價值,研究結(jié)果不但具有好的可對比性和反映氣候變化的一致性,而且在揭示千年甚至百年尺度氣候事件亦值得重視。
凍融褶皺、成層坡積、風(fēng)砂沉積在青藏高原及周緣地區(qū)廣泛發(fā)育,是古環(huán)境重建重要佐證,他們除了刻畫寒冷氣候,在一定程度上反映氣候的干濕變化。
謹以此文,紀念敬愛的李吉均先生!
致謝:北京大學(xué)考古文博學(xué)院實驗室14C測年,國家地震局地質(zhì)研究所實驗室OSL測年對本文提供了幫助,在此一并感謝。