论文摘要
新生代以来地球上发生了一系列重大的地质和气候事件,其中青藏高原隆升、新生代全球气候阶段性降温一直是重要的科学问题。随着研究的深入,青藏高原隆升与风化剥蚀及其产生的气候效应成为目前国际最前沿的一项重大科学问题。Raymo等人根据理论分析和数值模拟提出著名“青藏高原隆升-化学风化-全球变冷”假说,认为新生代青藏高原的构造挤压隆升,使地表新鲜岩石裸露和破碎,从而大大加快了化学风化作用的侵蚀速率,大陆风化增强吸收更多大气C02,最终导致全球降温。然而验证这个假说的证据主要集中于新生代海洋和喜马拉雅山南坡记录所反映的大陆硅酸盐风化强度变化以及各种数值模拟的研究,但缺乏青藏高原核心及北部地区相关研究。柴达木盆地作为青藏高原北部一个巨型盆地,随着青藏高原的强烈隆升,沉积了连续完整巨厚新生代地层。同时该地区位于北半球中纬度西风带、冬季风、印度洋季风和东亚季风的尾间区,各环流系统之间强烈的相互作用使得柴达木盆地沉积物能够很好地记录到气候变化。本文选取剖面出露较好、含哺乳动物化石的柴达木盆地瑙格剖面中新世沉积物为研究对象,为避免全样元素分析带来偏差,准确获取硅酸岩化学风化信息,利用沉降法所提取小于2μm粘土矿物进行元素分析,获取研究区中新世可靠的高分辨率流域岩石化学风化记录,揭示柴达木盆地东北缘中新世硅酸盐化学风化过程和可能的气候演化阶段,为青藏高原隆升-风化剥蚀-气候变化相互作用研究提供关键的地质证据。取得主要结论如下：（1）通过粘土矿物与元素间关系分析,揭示出瑙格剖面沉积物中小于2μm硅酸盐粘粒的K2O含量与伊利石含量有关、CaO含量与斜长石和蒙脱石含量有关、Fe203和MnO2含量受控于绿泥石含量的变化和Na2O含量可能受控于斜长石含量变化的控制,Al203含量变化与高岭石呈正相关性,而Na2O含量与蒙脱石、伊利石、绿泥石和高岭石含量没有明显的相关性。（2） 通过与上部陆壳（UCC）元素平均含量对比分析,表明研究区沉积物中小于2μm硅酸盐粘粒的CaO、Na2O、MnO2和Sr相对亏损,Al2O3、K2O、MgO、 Fe2O3（全铁）和Rb相对富集,而TiO2基本与UCC一致。（3） 根据沉积物Rb/Sr与CIA（化学风化指数）变化特征,柴达木盆地瑙格剖面沉积物源区中新世化学风化强度变化呈长期阶段性降低趋势。其化学风化作用可以划分为四个阶段：第一个阶段（18.4-17Ma） CIA和Rb/Sr处于整个剖面的最高值,此阶段气候湿润、降水较多、风化强烈,存在含钾矿物的显著风化,为较强的化学风化阶段；第二阶段（17-12Ma） CIA稳定在平均值附近,无明显趋势,是整个剖面的次高值。Rb/Sr相对前一阶段减小、变幅增大,是整个剖面的次高值,代表了相对较弱风化阶段的开始,并且从此阶段之后不存在含钾矿物的显著风化；第三阶段（12-8.8Ma） CIA稳定在平均值附近,无明显趋势。Rb/Sr比值基本围绕平均值波动,但比第二阶段显著减小,表明了更弱的化学风化作用；第四阶段（8.8-7.1Ma） CIA稳定在平均值附近,是整个剖面最小值。Rb/Sr比值逐渐减小,是全剖面风化作用最弱的阶段。（4） 通过与全球氧同位素、南海ODP1146站CIA记录、柴达木盆地怀头他拉剖面氧同位素以及柴达木盆地瑙格剖面沉积速率对比分析,初步揭示出柴达木盆地瑙格剖面沉积物源区中新世化学风化强度变化阶段性降低受控于全球变冷和青藏高原东北部山体隆升的影响。