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应用生物标志化合物恢复古气候、古人类活动的探索已成为分子地层学研究的重要内容。我国西北地区主要由大型内陆盆地组成,盆地中堆积了巨厚的新生代沉积物,它们详细地记录了我国西北的干旱化过程。所以,青藏高原周边和内部盆地地层中生物标志化合物特征的研究是获取亚洲内陆干旱化信息最直接的证据。
青藏高原的隆升和全球变冷(北极冰盖的扩大)对亚洲内陆干旱化的形成和加强无疑起着重要的作用。然而,究竟哪种因素是亚洲内陆干旱化演化的主要驱动机制,由于各种气候指标响应的干旱事件有所差异,也没有一个指标完整连续地记录了已报导的多个干旱事件,所以目前仍无法定论。在中国科学院知识创新工程重要方向项目和国家基金支持下,我们对临夏盆地天然剖面上的有机质样品进行了连续地系统采集(229个样品),开展了临夏盆地新生代约30Ma以来有精确年代控制的儿乎连续完整的沉积地层序列中生物标志物分布特征的系统研究,获取了我国西北地区高分辨率的生物有机生态和气候环境代用指标记录的连续干旱化事件,揭示出我国西北干旱环境的形成演化过程。
根据研究剖面有机地化环境指标正构烷烃ΣnC21-/ΣnC22+值(低等菌藻类/高等植物)和nC27/nC31(木本/草本)值以及总有机碳同位素组成变化综合判识,揭示出晚渐新世以来气候变化中冷暖和干湿的相关信息以及干旱气候环境事件。
正构烷烃nC27/nC31反映了五个大的气候变化阶段:30-23.8Ma、18.7-14.0Ma和6.3-4.3 Ma逐渐减小,草本植物相对丰富,指示了干旱寒冷的气候特征。23.8-18.7Ma和8.7--6.3Ma为高比值阶段,表明该阶段木本植物比较发育,气候温暖湿润。18.7Ma正构烷烃nC27/nC31在剖面中出现最高值,指示气候为最温暖湿润时期。14.0Ma和8Ma附近出现最低值,反映了气候旱化事件的发生。
正构烷烃ΣnC21-/ΣnC22+值在26.3-25.4Ma、23.8-21.1 Ma、8.8-6.4Ma三个阶段显著增加,28.1-26.3Ma、24.9-23.4Ma、19.7-15.2Ma、5.9-4.34Ma四个阶段明显降低。最为明显的变化是约25.4 Ma、21.07 Ma出现最高点,在8 Ma附近出现的突变,正构烷烃比值ΣnC21-/ΣnC22+从高峰值变为谷值,反映了在此阶段气候突然干旱化的特征。该比值在约25.4Ma和约21.07Ma相对增加,指示了相对温暖湿润的气候变化。
总有机碳同位素在剖面中变化明显,δ13C值在27.9-20.1Ma整体相对偏重,表现为干冷的气候特征;20.1Ma-17.1Ma逐渐偏轻,18.7Ma表现为最低值,δ13C值达到-31.0‰,指示最温暖湿润的气候特征;17.1-12.6Ma总有机碳同位素δ13C值总体呈现规律性偏重,反映了这一时期气候逐渐寒冷,14.0Ma附近出现最高值,指示了一次干旱化事件;12.6-9.1Maδ13C偏轻,曲线波动平稳,指示了一段相对温暖湿润的气候环境。δ13C值在约9.1Ma发生由轻到重的突变,从-28.8‰迅速增加至-22.1‰,之后逐渐偏轻,5.4Ma开始δ13C值逐渐变重。反映了9.1Ma附近发生一次干旱降温事件,5.4Ma以后气温略有回升,但总体表现为干冷。
临夏盆地沉积剖面中生物标志物环境参数及总有机碳同位素特征共同记录了本区气候环境对全球变化和青藏高原隆升的响应,与其它环境指标反映的气候环境变化过程基本相似,反映出有机质指标在湖相沉积环境变化研究中的巨大潜力,为揭示亚洲干旱环境变化提供了佐证。