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张克信教授主持的青藏高原新近纪隆升过程与地质事件群研究2011取得丰硕成果
2012年01月13日  来源:中国地质大学(武汉)地质调查研究院  浏览:

“青藏高原新近纪隆升过程与地质事件群研究”项目是由我校张克信教授、王国灿教授所承担的工作项目,所属计划项目为“青藏高原重大关键地质问题研究”。2011年为该项目的起始之年,在以张克信教授、王国灿教授为首的项目组的共同努力下,该项目取得很大进展。

1、沉积演化事件及其对高原隆升的响应研究

1) 藏南立典性剖面精细沉积序列与沉积演变研究

基于岩性岩相、古流向和物源分析,对西藏阿里地区的晚新生代札达盆地进行了精细沉积序列与沉积演变研究(图3-1),认为札达盆地主要经历了裂陷充填期(9.2~7.8 Ma),稳定发展期(7.8~2.6 Ma)和裂后消亡期(2.6~1.7 Ma)。沉积相主要有辫状河相、淡水湖泊相和冲积扇相,以湖相为主;盆地演化表明藏南裂陷盆地经历了拉张形成、湖盆最大化而后快速消亡的过程,揭示了藏南在获得最大高度后进一步构造伸展垮塌的演变历程。

2) 青藏高原东北部新近纪沉积古流向与物源分布及其对隆升的响应研究

通过对青藏高原东北部新生代盆地新近纪沉积的物源和古流向研究,揭示了研究区该时期经历了四次沉积演化对隆升的响应:(1)中新世早期(23~17Ma):柴达木盆地西和东北部古流向为SSWS,酒泉盆地南部古流向为W,物源分析表明南祁连比北祁连隆起显著,阿尔金是柴达木西部的物源区。循化盆地南部物源和古流向(SSSWW)分析表明西秦岭和拉脊山为隆起区。(2)中新世中期(17~8Ma):柴达木西部古流向转变为SE,砾石来自阿尔金。柴北缘约15.3Ma古流向转变为SE,酒泉盆地东南部古流向由NW转变为WSWN,砾石来自祁连,祁连全面隆升。贵德-循化古流向主要为SW S,北部拉脊山是物源区。(3)中新世晚期(8~5.3Ma):柴达木东北部古流向转变为SE,酒泉盆地西部古流向转变为NNE,来自祁连的砾石量和沉积速率增大,祁连山加速抬升。索尔库里北部古流向转变为SES,结合砾石成分,推测阿尔金的金雁山地区为新的物源区。贵德盆地北部古流向为SES,砾石量、砾径和沉积速率增大,北部拉脊山隆升增大。循化盆地南部古流向为NWW,临夏盆地西部古流向为SEE,物源分析表明除西秦岭和拉脊山外,位于循化和临夏两盆地间的积石山隆起。(4)上新世(5.3~2.6Ma):柴达木东北部古流向为SSSW,酒泉盆地西部古流向为NNE,沉积速率和砾径增大,祁连山加速隆升为高海拔地貌。索尔库里北部古流向为SSE,物源分析表明金雁山持续抬升使老地层被剥露。贵德盆地北部古流向为SSW,主物源区是拉脊山。

2生物演化事件及其对高原隆升和环境演变的响应研究

1) 地质微生物群对青藏高原隆升和极端环境事件的指示

在喜马拉雅带札达盆地新近纪札达群中发现9Ma年前的古菌和细菌分子群,指示了一次强烈的土地盐碱化和干旱化事件,与当时高原快速隆升、亚洲季风变化等事件吻合。

2) 青海循化盆地三趾马动物群与高原隆升研究

青海循化盆地三趾马动物群位于青海省循化县东南15km的西沟地区。该动物群以三趾马、大唇犀、鹿、羚羊等大型哺乳动物化石为主,小型脊椎动物相对少见。通过对比分析将该化石产出地层厘定为柳树组,时代为中新世晚期的保德晚期至高庄期,并推断其生活环境为海拔1000m半干旱温带稀树草原。

3) 西藏吉隆沃马孢粉学与古气候、古海拔研究

基于西藏吉隆沃马地区孢粉学研究可以推断:约在7.0 Ma左右藏南地区高山地带已经隆升到4200~4500m,甚至可能超过5000m。约7.0 Ma之前由于受暖湿的印度季风影响,藏南地区气候比较适宜,C4草本植被已开始出现;之后随着全球冰量持续增加,气候持续变冷,然而5.0~4.3Ma东亚夏季风的加强使得藏南地区发生一次温湿气候的波动,该阶段最高海拔推算达到4750~5380m;到3.6Ma之后,随着高原整体的隆升和两极冰盖的形成,并受东亚季风和北极冰盖的波动影响,藏南地区的气候也趋向干冷,并也能反映出一定的波动变化,在吉隆盆地周缘高山地带持续隆升的背景下,藏南裂陷盆地约3.6Ma时高程反而趋向于降低,推算降至3850~4830m。藏南裂陷盆地从拉张形成、高程由升到降的过程,揭示了藏南在获得最大高度后进一步构造伸展垮塌的演变历程。

3青藏高原新近纪重大构造事件研究

1) 青藏高原东缘重大边界构造调查

本次野外工作重点对鲜水河断裂进行了多个点位的详细解剖。对折多山同构造期的花岗岩侵入体中发育的韧性剪切变形构造进行了细致的韧性构造观察和取样工作,初步的调查和分析表明,鲜水河断裂在新近纪晚期以来经历了多个阶段的韧性左行剪切构造,在折多山剖面表现为陡倾角度的两组韧性糜棱面理的交切,以及叠加晚期的脆性变形。进一步通过年代学分析和显微组构分析,构造变形年代学样片以及定向变形样品将会为剪切带内部的塑性变形提供重要的量化信息,提供剪切带岩石三维变形量化数据。

2) 青藏高原东缘主要块体地貌演化

本次野外地质调查表明,青藏高原东缘强烈的切蚀作用主要分布在各大主干河流沿线,如岷江、雅江、大渡河、金沙江等,而多数主干河道强烈体现出受断裂构造控制的成因特点,在各主干河流之间,地貌明显平缓,地形起伏十分有限,在各大地貌区块山顶面高程约为4200~4600m之间,从甘孜一带经雅江往南延伸至理塘,再至稻城、乡城一带大量分布该地貌面,应该代表了青藏高原隆起之前的古地貌面。在稻城以南河流切蚀作用进一步加强,地貌面的保存状态变得较差。上述现象总体体现出青藏高原东部的河流切蚀作用由南向北,由东向西的溯源侵蚀过程。本次野外工作对青藏高原东部进行了大范围的区域性低温热年代学取样工作,有望从区域性建立东部地表剥蚀作用的时空过程,并结合构造地貌分析技术,获取地貌形成演化的重要信息。

3) 喜马拉雅韧性域-脆性域构造演化

本次野外在横跨几乎整个高喜马拉雅构造带的剖面上,我们连续系统测量了破裂构造的面理和线理,并基于节理性质(张性,剪性)的分析,节理组合特征,节理的分期与配套对高喜马拉雅地区的各种破裂构造进行力学条件的分析,初步的野外和室内调研分析表明高喜马拉雅地区的脆性构造发育明显,具有如下特征:1)高喜马拉雅地区的破裂构造以高角度为特征,2)破裂构造以剪性为特征,同时大量的阶步和破裂组合表明破裂构造以正断为特征,野外没有发现任何逆断性质的破裂;3)破裂构造在走向上以NS向、NENW走向为主,近EW向破裂较少,并不系统;进一步综合对比分析有望较为系统的建立高喜马拉雅地区的破裂变形的力学环境因素,并对涉及地貌演化及岩石隆升的重要科学问题提供重要的野外证据。

4青藏高原新近纪沉积序列矿物学与古气候事件研究

通过对柴达木盆地大红沟剖面新近纪地层矿物学和黏土矿物学研究,表明在~21.5 Ma时期,绿泥石、伊利石的含量明显增大,伴随着伊利石结晶度的明显升高,以干冷气候为特征;在~18.3 Ma时期,绿泥石、伊利石的含量明显减少,而伊利石的结晶度降低,指示升温事件;在~10.5Ma~5.0 Ma时期,绿泥石、伊利石的含量降低,而伊利石结晶度升高,指示气候为干冷。

5论文发表情况

已公开发表和投稿被接受的学术研究论文11, 国际SCI刊物论文6篇:

1) XU, Yadong, Zhang, Kexin, Wang, Guocan, Jiang, Shangsong, Chen, Fenning, Xiang, Shuyuan, Dupont-Nivet, Guillaume,Hoorn, Carina,  2011. Extended stratigraphy, palynology and depositional environments record the initiation of theHimalayanGyirongBasin(NeogeneChina). Journal of Asian Earth Sciences, 2011, DOI:10.1016/j.jseaes.2011.04.007. SCI

2) Zeng Fangming, Xiang Shuyuan, Zhang Kexin, Lu Yulin. 2011. Environmental evolution recorded by lipid biomarkers from the Tawan loess–paleosol sequences on the west Chinese Loess Plateau during the late Pleistocene. Environmental Earth Sciences, 2011, DOI:10.1007/ s12665-011-1012-1. SCI

3)  Wang, Chaowen, Hong, Hanlie, Song, Bowen, Yin, Ke, Li, Zhaohui,

Zhang,Kexin, Ji, Junliang, 2011. The Early-Eocene Climate Optimum

(EECO) event inQaidamBasin,Northwest China: Clay evidence. Clay

Minerals, (2011) 46, 649–661. SCI

4)Hoorn, Carina, Straathof, J., Abels, H.A., Xu, Yadong, Utescher, T., Dupont-Nivet, G., 2011. Late Eocene palynological record of climate change and Tibetan Plateau uplift (Xining Basin,China). Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology (in press). SCI

5) Guoqiao Xiao, Zhengtang Guo, Guillaume Dupont-Nivet, Junyi Gec, Qingzhen Hao, Shuzhen Peng, Hemmo A. Abels, Kexin Zhang, 2011. Evidence for Tibetan Plateau uplift between 25 and 20 Ma in the sedimentary archive of the Xining Basin, NE Tibet. Earth and Planetary Science Letters, Ms. Ref. No.:  EPSL-D-11-00575 (accepted). SCI

6) Shucheng Xie, Richard D. Pancost, Lin Chen, Richard P. Evershed, Huan Yang, Kexin Zhang, Junhua Huang, and Yadong Xu, 2011. Microbial lipid records of highly alkaline deposits and enhanced aridity associated with significant uplift of Tibetan Plateau in late Miocene. Geology (accepted). SCI

7) 王国灿, 曹凯, 张克信, 王岸, 刘超, 孟艳宁, 徐亚东, 2011. 青藏高原新生代构造隆升阶段的时空格局.中国科学:地球科学, 41(3): 332-349. SCI

8) 梁银平, 何卫红, 朱杰, 张克信, 2011. 西藏南部古近纪放射虫研究进展. 地质科技情报, 30(3): 18-24.

9) 宋博文, 张克信, 季军良, 路晶芳, 陈锐明, 2011. 柴达木盆地东北缘大红沟地区古近系露头层序地层. 地质科技情报, 30(3): 25-32.

10) 曹凯, 王国灿, Peter van der Beek, 2011. 热年代学年龄温度发和年龄高成法的应用条件:对采样策略及年龄表达的启示. 地学前缘, 18(5): 1-11.

11) 陈锐明, 张克信, 陈奋宁, 徐亚东b, 叶荷, 陈林, 新疆其木干剖面新近

    纪沉积序列与西昆仑隆升的耦合. 地质科技情报, 2011.30(4):55-64.