柴达木盆地西北缘尕斯库勒湖钻孔记录的中更新世气候转型

论文摘要

地球气候系统在中更新世发生了巨大的变化，由早更新世时期高频、低幅的41-kyr地轴倾角周期逐渐进入晚更新世低频、高幅的准100-kyr冰期—间冰期旋回。由于轨道驱动配置在中更新世并未发生明显的变化，因此100-kyr周期的起源和中更新世气候转型的起因就成了整个第四纪气候演变中的一个根本性的谜团。青藏高原的阶段性构造隆升作为晚新生代最显著的地质事件之一，对高原本身及其周边地区乃至全球的气候都有强烈的影响。柴达木盆地作为高原内部的一个巨型山间盆地，发育了连续、完整、巨厚的第四纪沉积，高分辨率的湖泊沉积物古气候变化研究对于加深高原内部气候变化历史的认识，探讨高原隆升在中更新世转型过程中的作用具有十分重要的意义。柴达木盆地西北缘长222米的尕斯库勒湖GSK0305钻孔就提供了这样的一个难得的机会。 本文根据磁性地层学基础建立了GSK0305钻孔的天文轨道调谐时间标尺，钻孔的底界年龄约为1320kyr，这为区域和全球气候对比提供了坚实的年代学基础。钻孔的磁化率记录与深海氧同位素记录在冰期—间冰期旋回尺度上具有高度一致性。磁化率的高值对应于全球冰量较少的间冰期而低值则对应于冰期，并且表现出一定的不对称结构（尤其在晚更新世），即冰期向间冰期的过渡迅速而间冰期向冰期的过渡缓慢。磁化率记录的这种形式可能反映了入湖径流搬运能力的变化。在冰期时，河流流量减少，无法将流域范围内因强烈物理风化形成的大量碎屑磁性矿物搬运到尕斯库勒湖西岸的冲积平原，沉积物粒径变细，磁化率信号也较弱。与此相反，间冰期增强的河流搬运能力可以将粗颗粒的磁性矿物带入湖盆，沉积物粒径变粗，磁化率值增高。 在时间域与大洋环流指标δ13C对比的基础上，我们认为中更新世转型是一个始于～1250kyr，结束于～530kyr，时间跨度达720kyr的渐变过程，并将其划分为四个阶段：预变期（～1250—1060kyr，相当于MIS 38—31／30）；转折期A（～1060—900kyr，对应于MIS 31／30—23／22）；中间过渡期（～900—650kyr，对应于MIS 23／22—17／16），以及转折期B（～650—530kyr，对应于MIS 16—14）。其中中间过渡期是中更新世转型的主体阶段。这四个阶段由五个短事件来定义：～1260—1240kyr，～1060—1040kyr，～920—900kyr，～660—645kyr以及～545—530kyr，分别命名为Event1—Event5。 演化谱分析显示，在～1.2—1.1Ma左右曾经出现过一次～100-kyr周期，同

论文目录

• 第1章 绪论
• 1.1 早、中更新世以来的气候变化研究综述
• 1.1.1 米兰科维奇天文驱动理论面临的挑战
• 1.1.2 晚上新世—早更新世（LP-EP）的41-kyr旋回
• 1.2 中更新世气候转型与100kyr周期
• 1.2.1 中更新世转型及其表现
• 1.2.2 100-kyr难题与中更新世转型的起源
• 1.3 青藏高原及黄土高原地区的中更新世转型
• 1.3.1 黄土高原风成黄土记录的中更新世转型
• 1.3.2 青藏高原的黄土及河湖相沉积记录
• 1.4 柴达木盆地自然地理背景
• 1.5 选题意义及拟解决的问题
• 1.5.1 研究基础与选题意义
• 1.5.2 研究内容与主要进展
• 第2章 磁性地层学和年代模型
• 2.1 研究区和钻孔描述
• 2.1.1 研究区概况
• 2.1.2 钻孔岩性描述
• 2.2 磁性地层学
• 2.3 钻孔气候代用指标
• 2.3.1 磁化率
• 2.3.2 沉积物颜色指标
• 2.3.3 粒度
• 2.4 钻孔年代模式的建立与比较
• 2.4.1 初始年代模型（BMJAR）
• 2.4.2 中间时间标尺（GSK）
• 2.4.3 轨道调谐标尺（OTS）
• 2.4.4 古地磁极性事件的厘定
• 2.5 与深海氧同位素曲线的对比
• 第3章 柴达木盆地西北缘河湖相沉积记录的中更新世气候变化
• 3.1 轨道和亚轨道尺度周期的频谱特征
• 3.1.1 时间域的功率谱分析
• 3.1.2 时频域演化谱分析
• 3.1.3 亚轨道尺度周期及其演化
• 3.2 尕斯库勒湖钻孔中更新世转型期的气候记录及对比
• 3.2.1 中更新世转型的界定
• 3.2.2 预变期（Precursor）
• 3.2.3 转折期（Transition）A
• 3.2.4 中间过渡期（Interim）
• 3.2.5 转折期（Transition）B
• 3.3 中更新世青藏高原的气候敏感度
• 第4章 青藏高原与中更新世全球气候转型的关系
• 4.1 青藏高原中更新世构造隆升
• 4.2 太阳辐射的作用
• 4.3 中更新世转型的起源：青藏高原的重要角色
• 4.3.1 西风环流在MPT转型中的重要性
• 4.3.2 地轴倾角周期与北美冰盖系统
• 4.3.3 赤道太平洋沃克（Walker）环流
• 第5章 结论与问题
• 发表论文目录
• 致谢
• 参考文献