青藏高原對柴達木盆地第四紀氣候的影響

青藏高原對柴達木盆地第四紀氣候的影響

長期以來，柴達木盆地第四紀氣候一直朝著干旱的方向發(fā)展。原因是青藏高原的隆升阻擋了來自印度洋、孟加拉灣的水汽。然而,隨著第四紀研究的逐步深入,發(fā)現(xiàn)這一認識存在著一定的片面性,現(xiàn)討論如下。1柴達木盆地氣候潮濕變化序列的建立1.1湖泊巖性變化旋回柴達木盆地西部大浪灘上新世晚期以來,開始進入飽和析鹽階段。氣候干燥的時候形成鹽層,氣候濕潤的時候形成碎屑沉積。鹽層與碎屑沉積的交替變化,反映了氣候干濕變化的旋回和趨勢,是柴達木盆地氣候干濕變化最直接的證據。我們根據沈振樞等(1993)對大浪灘ZK402孔巖性地層的描述,建立了2.6Ma以來的湖泊巖性變化旋回(圖1②)。從圖1不難看出,①2.6Ma以來湖泊存在45個咸化/淡化的旋回,平均每個旋回約5.5萬年,與米蘭科維奇氣候變化的時間尺度基本一致。盡管湖泊的咸化/淡化也可能與冰川融水的變化有一定的關系,但由于柴達木盆地周圍山地并不是在整個第四紀期間都存在冰川,因此這些湖泊咸化/淡化旋回,可能在更大程度上反映了米蘭科維奇時間尺度的氣候的干濕變化;②松山反極性時的湖泊淡化期,大都形成含膏碎屑,代表咸水環(huán)境;而布容正極性時(約0.8～0.7Ma以來),湖泊淡化期淡化程度加強,基本上均為碎屑沉積,代表淡水環(huán)境。表明布容正極性時(約0.8～0.7Ma以來),氣候濕潤的時期比其以前的濕潤期更加濕潤。1.2蒿/強度變化的曲線在干旱地區(qū),蒿/藜比值是反映氣候干濕程度的良好指標。Gasse等(1991)就曾利用蒿/藜比值來分析青藏高原西部13000年來的氣候干濕變化,與其它指標對比良好。在柴達木盆地西部、上新世與第四紀孢粉譜中,干旱植物孢粉占到總孢粉含量的60%～90%,蒿、藜成為孢粉組合中的優(yōu)勢種類。因此,利用蒿/藜比值可以指示這一地區(qū)氣候的干濕變化。蒿/藜比值越小,表示氣候越干旱;蒿/藜比值變大,則干旱程度降低。圖1③是根據的孢粉分析結果計算、繪制的ZK402孔的蒿/藜比值變化曲線。很顯然,松山反極性時,除個別的峰值較高外,大多數(shù)峰值均較低;而布容正極性時(約0.8～0.7Ma以來),大多數(shù)峰值都明顯增高。從而表明,約0.8～0.7Ma以來,柴達木盆地相對濕潤的時期,氣候干旱程度比其以前明顯減弱。1.3古土壤同位素特征干旱地區(qū)湖泊有機碳含量,在一定程度上可以反映氣候的干濕變化。黃麒、陳克造(1990)曾利用有機碳含量恢復了柴達木盆地0.8～0.7Ma以來的氣候變化,與深海氧同位素及黃土/古土壤序列有著良好的對比關系。為了討論第四紀氣候干濕變化特征與趨勢,我們將同處于盆地中部,并且沉積環(huán)境比較接近(除個別層段外,均為碎屑和碳酸鹽沉積)的CK-6孔與SZ-6孔,在古地磁極性年代的控制下對接了起來(圖1④)。不難看出,在2.15～1.30Ma之間,除少數(shù)幾個峰值超過0.75%外,大多數(shù)峰值均未超過0.75%;而0.8～0.7Ma以來,幾乎所有的峰值均超過0.75%。有機碳含量峰值的增高,表明0.8～0.7Ma以來相對濕潤的時期,氣候濕潤程度有所增強。2不同類型植被景觀的變化黃土磁化率是東亞夏季風變遷的良好指標,磁化率峰值對應于古土壤,反映了氣候溫暖濕潤、夏季風比較強盛的時期;磁化率谷值對應于黃土,反映了氣候干燥寒冷、夏季風較弱而冬季風較強的時期。黃土/古土壤的磁化率分析測試表明,大致從S8尤其是S5古土壤開始,古土壤的磁化率明顯增高。洛川剖面、吉縣剖面、西峰剖面、靈臺剖面和九州臺剖面磁化率均是如此。圖1⑤給出的是西峰剖面的磁化率變化曲線。很顯然,自S8古土壤向上,古土壤的磁化率有所增高,S5古土壤以上明顯增高。古土壤磁化率峰值的明顯變高表明,0.8～0.6Ma以來,間冰期更加溫暖濕潤、夏季風更強。黃土高原的土壤類型與植被景觀,更直接地反映了氣候的狀況與季風的強弱。郭正堂(1993)曾根據古土壤類型及黃土微結構,恢復了2.6Ma以來各個時期的植被景觀。黃土高原西峰地區(qū)2.6Ma以來的植被景觀可以劃分為6種類型:森林草原、茂盛草原、干旱草原、半稀疏草原、稀疏草原和荒漠草原(圖1⑥)。不難看出,從S8古土壤開始向上,古土壤發(fā)育時的植被景觀大都為森林草原與茂盛草原;而S8古土壤以下,古土壤發(fā)育時的植被景觀大都為干旱草原。表明大約0.85Ma以來,間冰期氣候更加溫暖濕潤,夏季風更加強盛。另一方面,從L8黃土層向上,黃土層發(fā)育時期的植被景觀大都為稀疏草原;而從L8黃土層向下,除L9、L15、L22、L33等少數(shù)砂黃土層外,大多數(shù)黃土層發(fā)育時的植被景觀為半稀疏草原。表明除少數(shù)幾個時期外,一般來說,大約從0.85Ma以來,冰期時的氣候更加干燥寒冷,代表冬季風更加強盛。綜上所述,大約從0.85Ma前后開始,黃土高原間冰期氣候更加溫暖濕潤,冰期氣候更加干燥寒冷。通過與黃土高原記錄的比較發(fā)現(xiàn),柴達木盆地的氣候變化與黃土高原的氣候變化存在著一致性。3討論3.1柴達木盆地氣候特性長期以來,一直認為柴達木盆地第四紀氣候在波動中向干旱方向發(fā)展。最重要的理由是,柴達木盆地的湖泊逐步濃縮成鹽,鹽層厚度所占比重越來越大。這一推論,看起來似乎很有道理,但仔細分析,就會發(fā)現(xiàn)問題。因為湖泊的咸化、濃縮需要一定的時間。只要湖泊所在的地區(qū)蒸發(fā)大于降水,并且其它的水份補給也不能補償蒸發(fā)中的水份損失,即使氣候保持穩(wěn)定、不發(fā)生變化,經過足夠長的時間,湖泊總能咸化、濃縮、成鹽,甚至干枯。因此,湖泊的咸化、成鹽、干枯,只能表明湖水的支出大于湖水的收入,指示氣候比較干燥,而不能證明氣候是否存在干旱化的趨勢。從巖性旋回、蒿/藜比值以及有機碳含量三個指標所建立的柴達木盆地氣候干濕變化序列,看不出柴達木盆地第四紀氣候在波動中向干旱方向發(fā)展的趨勢。而是以B/M界線為界,干濕變化幅度有所增大。即干燥期更加干燥,相對濕潤時期的干燥程度有所減弱。3.2高原隆升和夏季風對柴達木盆地氣候的影響長期以來,一直認為柴達木盆地第四紀氣候在波動中向干旱方向發(fā)展。原因是青藏高原的隆升阻擋了來自印度洋、孟加拉灣的水汽。由于第四紀以來,青藏高原一直處在隆升過程中,其高度是在不斷增大的,因此柴達木盆地的氣候也越來越干燥。然而,事實并非如此。前面的討論表明,柴達木盆地第四紀氣候并不存在向干旱方向發(fā)展的趨勢,而是氣候干濕變化幅度有所增大:干燥期更加干燥,相對濕潤時期的干燥程度有所減弱。那么又是什么原因導致了干濕變化幅度的增大呢?隨著青藏高原的隆升,東亞季風不斷加強。青藏高原的隆升,不僅通過增強冬季亞洲高壓(西伯利亞高壓)使冬季風增強,使東亞季風區(qū)冰期氣候更加干燥寒冷,而且還可以通過增強夏季亞洲低壓(印度低壓),使夏季風增強,間冰期氣候更加溫暖濕潤(圖2)。盡管高原的隆升在一定程度上阻擋了來自印度洋、孟加拉灣的水汽,有可能使柴達木盆地向干燥方向發(fā)展,然而隨著青藏高原的隆升,亞洲季風不斷加強,加強了的夏季風又可能深入到柴達木盆地之中,為之帶來更多的降水,使間冰期的干燥程度有所減弱。可是,柴達木盆地位于青藏高原北緣,我國西北內陸區(qū),周圍高山環(huán)繞,受夏季風影響較弱,增強了的夏季風能否給柴達木盆地帶來更多的降水,還有待于進一步分析。陳隆勛等的模擬結果表明,在青藏高原隆升到現(xiàn)在高度的一半之前,中國西北地區(qū)的降水隨高原的隆升而增加;當高原高度超過現(xiàn)在高度的一半以后,西北地區(qū)包括柴達木盆地的降水隨著高原的隆升而減少。因此,柴達木盆地0.8～0.6Ma氣候以來相對濕潤時期濕潤程度的增強可能另有原因。施雅鳳先生(1998)提出在大約0.8～0.6Ma前后,高原可能隆升到3500m左右,進入了冰凍圈。高原進入冰凍圈以后,高原在冰期中的冰雪覆蓋以及冰雪的積累量比其以前明顯增大。受它的影響,柴達木盆地在冰期中由于溫度較低,蒸發(fā)量較小,并且可能受冰融水的影響,湖泊淡化程度可能較高,湖泊周圍地面相對濕度可能有所增加。果真如此,柴達木盆地在0.8～0.6Ma以來,應該是冰期冷濕的氣候配置。然而,研究表明,柴達木盆地末次冰期最盛期是干燥寒冷的氣候,而全新世中期氣候比較溫暖濕潤。因此,柴達木盆地間冰期或者濕潤期濕潤程度的增大,如何與高原隆升和季風系統(tǒng)的調整相聯(lián)系,還有待于進一步的研究。4柴達木盆地氣候特點綜上所述,那種認為柴達木盆地第四紀氣候在波動中向干旱方向發(fā)展的觀點,以及青藏高原的隆升阻擋了來自印度洋、孟加拉灣的水汽,使盆地第四紀氣候變得越來越干燥的解釋,存在著一定的片面性。從巖性旋回、蒿