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山地冰川是气候变化敏感的指示器,温度与/或降水的变化会导致冰川快速的进退。冰川对气候变化的响应直接影响冰川的侵蚀、搬运及沉积过程。在此变化过程中,冰川区形成了形态独特的冰川侵蚀与沉积地形,这些地形包含过去气候变化与地貌演化的重要信息。一般而言,冰川进退变化可以通过一系列的冰碛垄得以体现,通过对冰碛垄的研究可以获得古冰川的特性,这是古环境重建的重要组成部分。此外,在构造活跃地区,古冰川研究还可为山地的构造抬升历史等研究提供重要的参考。对冰川地形的年代测定是地貌演化及古环境重建的基本要求。近几十年来,随着多种可对冰川地形进行直接测年的测定技术(如宇宙成因核素测年法(cosmogenic radionuclides,CRN)、电子自旋共振测年法(electron spinresonance,ESR)、光释光测年法(optically stimulated luminescence,OSL)的发展与应用,第四纪冰川进入了以技术定年为主要特征的新的研究阶段。绝对年代测定与地貌地层学原理的结合推动了中国第四纪冰川研究的发展。 天山是中亚地区高大雄伟,构造活跃的山系。在第四纪冰期间冰期旋回中,天山经历了多次强烈且范围广泛的冰川作用。形态独特的冰川地形保存在山谷、山间盆地与山麓带。对它们进行研究可获得天山地区第四纪冰川的时空变化特征,为天山的古环境重建提供基本信息。博格达峰是东天山最大的现代冰川作用中心。自上个世纪80年代,众多学者对保存在四周谷地的丰富的古冰川遗迹进行了研究。因受当时测年技术发展水平的限制,早期学者仅对这些冰川地形进行了基于地貌地层学的研究。本研究通过OSL及ESR年代测定方法对博格达峰地区南坡及西南坡的黑沟流域与古班博格达河流域的冰碛与冰水沉积物进行了年代测定,并对博格达峰地区的第四纪冰川演化进行了探讨。 本研究共计在古班博格达河流域及黑沟流域采集OSL及ESR年代学样品(冰碛与冰水沉积)18个。其中14个样品使用OSL测年法中的单片再生测定技术进行测定,4个样品使用ESR测年技术,选用对阳光及研磨都较为敏感的石英颗粒中杂质心——锗心进行测定。OSL测年结果显示:冰水沉积物测得的年龄符合地貌地层关系,但冰碛物的年龄与地貌地层关系不符,可能系冰碛物曝光不完全所致,这也进一步验证了早期学者的研究结果。另外,对于同一套冰川沉积,OSL与ESR年龄较为一致,说明这两种方法可对同一套冰川沉积进行交叉定年。基于测得的年龄,并考虑到地貌地层学原理,古班博格达河流域及黑沟流域第一二套冰碛垄分别形成于小冰期和新冰期,第三套较低的和较高的冰碛台地形成于深海同位素阶段(marine oxygen isotope stages,MIS)2和4,第四套冰碛垄形成于倒数第二次冰期,对应于MIS6。查阅已发表的研究结果,天山地区最老的冰川地形形成于MIS12,因此,本区是否还有更老的冰川地形,需要结合北坡的研究做进一步的确定。