高分辨率光释光年代学揭示的青海湖全新世风沙活动历史

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风成沉积广泛分布于青藏高原东北部,由于其动力学机制简单,古气候代用指标意义明确,是研究古环境变化的理想材料。青海湖位于青藏高原东北部,地处西部干旱区、东部季风区和青藏高原寒区的交汇地带,其特殊的地理位置使得它自身对于气候环境的变化十分敏感,是重建古环境变化研究的热点和关键区域。以通过湖泊沉积记录重建青海湖湖面变化等研究为主,前人在区域古气候环境演变等方面已经取得了大量的成果。然而由于测年材料和技术手段等的限制,青海湖区域气候环境变化的年代学框架依然存在争议。同样对青海湖风成沉积的研究虽多,但鲜有高分辨率的地层年代学记录。本研究中,我们选取青海湖南岸的一个黄土-古土壤剖面(QH-18)为研究对象,以10 cm间隔采集了总共36个光释光样品,通过高密度的光释光测年建立了可靠的高分辨率的年代框架。又以2 cm间隔采集了 180个环境指标样品,通过测定粒度、磁化率、正构烷烃等气候代用指标,并结合粒度端元模型分析(EMMA)等方法来提取风成沉积中的古气候演变信息,同时与已有古气候记录进行对比,进一步探讨了青海湖区域的风沙活动历史及其古气候意义。主要结论如下:(1)高密度的光释光测年能够为青海湖地区建立可靠的风成沉积年代学框架。(2)QH-18黄土-古土壤剖面的释光年代范围为14.6-0.5 ka。风成沉积始于末次冰消期,并贯穿整个全新世。(3)粒度、磁化率、正构烷烃的变化与地层对比良好,整体反映出早全新世区域有效湿度低风沙活动强烈;中全新世风沙活动很弱,到了晚全新世,风沙活动再次增强的趋势。其中在6-2 ka期间沉积通量极低,沉积速率极其缓慢,介于2.30-14.86 cm/ka之间。而短链正构烷烃贡献比例在该阶段最高(41.9%),相应地ACL值与CPI值处于低值区,Paq值相对较高,反映了区域有效湿度高、气候温暖湿润的特点;其平均粒径和63 μm以上的砂含量组分明显减少,粒径<4μm和4-63 μm的物质组分含量增加,且磁化率记录也与粒度变化表现出了高度的一致性。因此,认为该阶段极低的沉积通量与当时较为温暖湿润的区域环境条件有关。(4)利用粒度端元模型分解出了三个不同动力组分,分别为EM1(长期存在的背景粉尘)、EM2(中远源组分)、EM3(近源或就地来源物质),其中EM3的粗粒物质主要由近地面风将冲积物、风化物等通过短距离的蠕移、跃移等过程进行输送。因此,依据EM3的贡献含量变化推测青海湖全新世的风沙活动响应于湖面变化:当湖面下降时,出露的湖滩提供更多的粗组分物质(EM3)。强烈的风沙活动与低湖位相对应,随着湖水位的升高,风沙活动逐渐减弱。该研究为青海湖全新世风沙活动历史提供了新的高分辨率年代证据,同时也为青藏高原东北部地区全新世气候变化研究提供了新的风成沉积记录。
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