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亚洲腹地始新世/渐新世界线以来干旱化加剧的动力机制

  在新生代(距今6500万年以来)气候变冷的进程中,发生在距今3400万年前,即始新世(Eocene/渐新世(Oligocene)界线的降温事件,无疑是新生代最具代表性的降温事件,表现为地球气候从此前的温室期(Green House)快速转变为冰室期(Ice House),伴随着南极冰盖的形成、全球气温与海面的显著下降。此外,新生代也是板块活动的重要时期,印度板块、阿拉伯板块、非洲板块与欧亚板块的俯冲、碰撞同样发生在新生代。对中亚而言,新特提斯海的向西退却改变了海陆分布格局,对于下风向的亚洲腹地的气候,无疑会产生重要影响。因此,亚洲腹地干旱历史的研究对于深入了解全球气候的区域效应以及岩石圈构造运动的环境效应均具有重要的科学意义。

  中国科学院地质与地球物理研究所新生代地质与环境研究室研究员孙继敏与其合作者,对蒙古国湖区(Valleys of Lakes, 介于杭爱山脉与阿尔泰-戈壁阿尔泰山脉之间的地区)的晚始新世-早渐新世地层(图1),开展了磁性地层学、沉积学、地球化学的综合研究。该研究区不仅有多层新生代玄武岩,而且有第三纪红层分布,野外观察表明上述红层无沉积层理、块状结构、分选好、普遍可见细小的土壤钙结核,与黄土高原的第三纪红粘土极为类似,具备风成沉积的宏观特点。结合微量元素以及粒度分布与黄土高原第三纪风成红粘土的对比,进一步确定上述红层为风成的红粘土(图2)。在磁性地层学工作基础上,结合前人丰富的哺乳动物化石以及玄武岩的年代学测定,进一步确定了风成沉积始于3400万年前的渐新世初期(图3)。

  在上述工作的基础上,孙继敏等人探讨了晚始新世-早渐新世蒙古湖区的古环境演变历史及其动力机制:晚始新世时,气候相对温暖湿润,发育河流与湖泊相沉积(图4A);进入渐新世以后,气候相对干旱,出现风成的红粘土沉积,剖面中钙结核的存在指示了季节性干旱和CaCO3的部分淋溶,当时的环境应当为半干旱草原环境(图4B)。至于气候变化的动力机制,他们认为从始新世向渐新世过渡的干旱化加强事件与特提斯海的水汽输送减少有关:新生代不仅印度板块、阿拉伯板块、非洲板块与欧亚板块的碰撞加速了特提斯海的西退,渐新世初期的降温事件以及南极冰盖的形成,进一步加剧了新特提斯海的退却过程,由此导致了由盛行西风携带的来自大西洋的水汽减少和下风向亚洲腹地的干旱化加剧。

  该研究成果近期发表在国际地球科学期刊GeologySun and Windley. Onset of aridification by 34 Ma across the Eocene-Oligocene transition in Central Asia. Geology, 2015, 43: 1015-1018)。

  原文链接 

 

1 研究剖面的地理位置 

 

2 野外的宏观沉积学特点,结合地球化学组成、粒度分布,确定了蒙古湖区存在第三纪风成红粘土 

 

3 古地磁年代学,结合前人的哺乳动物化石和玄武岩测年,证实风成沉积始于34 Ma 

 

4 晚始新世为河流-湖泊为主的湿润环境(A),而早渐新世为发育风成红粘土沉积的半干旱环境(B

来源:中国科学院

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