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青藏高原隆升是新生代以来发生的具有全球意义的地质-环境事件,对全球碳循环和气候变化产生了重要影响。本文以青藏高原东北缘东亚季风区西宁盆地-谢家剖面和东南缘西南季风区云南路南盆地(石林-路南剖面)、景谷盆地(景谷-五里湖剖面)、小龙潭盆地(开远-小龙潭剖面)和大理盆地(洱源-大理北剖面)新生代沉积地层为研究对象,对研究区新生代地层沉积物的地球化学特征、生物标志化合物进行综合分析,初步建立了云南地区新生代以来的古气候环境特征,并结合低温热模拟实验估算了新生代以来沉积物在浅层埋藏演化阶段的含碳气体(主要为CO2和CH4)排放量和原始有机碳埋藏通量,特别关注在典型冷暖气候事件时期的含碳气体排放量和原始有机碳埋藏通量的变化,取得了以下主要认识: (1)通过对青藏高原西南季风区和东亚季风区新生代以来各剖面沉积物中生物标志化合物的综合分析,结果表明,西南季风区洱源-大理北剖面(DLB)和景谷-五里湖剖面(WLH)沉积物正构烷烃nC21-/nC22+值分别为0.17~1.08和0.16~2.43,均值为0.49和0.62,Paq值分别为0.24~0.90和0.12~0).88,均值为0.65和0.38,表明沉积有机质以陆生高等植物和沉水/漂浮型水生生物贡献为主,低等菌藻类的输入较少;开远-小龙潭剖面(XLT)沉积物nC21-/nC22+值为0.04~1.05,Paq为0.13~0.77,均值为0.23和0.30,表明沉积有机质主要以陆生高等植物的输入为主;石林-路南剖面(LN)沉积物nC21-/nC22+值为0.41~1.70,Paq为0.66~0.84,均值为0.87和0.78,表明沉积有机质主要来源于低等菌藻类和沉水/漂浮型水生生物的输入。而在东亚季风区西宁盆地-谢家剖面沉积物正构烷烃以nC29/nC31为主峰,呈后峰型分布,低碳数正构烷烃含量极低,表明沉积有机质主要以陆生高等植物输入为主。可见,在不同季风区域,沉积物中有机质来源存在一定差异。 (2)通过对西南季风区各剖面沉积物中正构烷烃代用指标(Paq,Pwax和ACL)、沉积物有机碳同位素组成(δ13C)和有机碳含量(TOC)的综合分析,以及结合前人对东亚季风区西宁盆地孢粉组合和临夏盆地生物标志化合物的研究成果,重建了青藏高原东南缘西南季风区和东北缘东亚季风区新生代以来的古气候环境特征: 西南季风区:46.2~40.2Ma,气候呈相对温暖湿润的特征,石林路南剖面沉积物记录了约41Ma的暖干气候特征可能对应于中始新世暖期事件;20.5~16.5Ma,气候呈暖干的特征,景谷五里湖剖面沉积物记录了在约19.25Ma,18.7Ma和17.8Ma时期有三次气候变冷变湿的事件,在17.5~16.5Ma时期的温暖气候特征可能响应于中中新世气候适宜期。12.0~10.0Ma,气候经历了由暖干-冷湿-暖干-波动-暖干的变化特征。开远小龙潭剖面沉积物记录了在约10.5Ma的冷湿气候转型事件可能响应于Mi6降温事件。7.6~1.7Ma,气候经历了干旱-冷湿-暖干-冷湿-暖干-冷湿的波动阶段。洱源大理北剖面沉积物记录的约7.1Ma干旱事件,以及约3.2Ma暖干气候转型事件可能分别对应于该时期全球气候变冷以及中上新世气候暖期。 东亚季风区:西宁盆地的孢粉、生物标志化合物和岩石磁学特征记录了52.5~50Ma,气候为湿热的特征,50~46Ma,气候由湿热转向干热,46~44Ma,气候较为温暖,44~37Ma,气候逐渐过渡为干旱特征,37~22Ma,气候由干旱转向温凉,22~17Ma,气候持续冷干,17~14Ma,温暖湿润的气候特征对应于中中新世气候适宜期。临夏盆地沉积物的生物标志化合物特征指示了在13.1~8.5Ma,气候较为温暖湿润,8.5~6.0Ma,气候向寒冷干旱转型,6.0~4.34Ma,气候温暖湿润。西宁盆地记录的在37Ma晚始新世降温事件,33Ma时期Oi-1降温事件以及对应于临夏盆地记录的约8Ma干旱化事件是对于全球变冷和青藏高原隆升的共同响应。 由此可见,不同季风区域的沉积物记录的古气候环境特征有所不同,但共同响应了一些典型的全球气候变化事件,如中中新世气候适宜期和约8~7Ma时期的全球气候变冷干事件。 (3)不同季风区低温热模拟气体组分主要以非烃气体(CO2、N2、H2)为主,烃类气体以CH4为主,含量较低。二氧化碳的碳同位素值(除XJ-5样品外)都轻于-10‰,甲烷碳同位素值为-30‰-50‰,且大部分样品的甲烷、乙烷和丙烷碳同位素值呈正序排列,即δ13C1<δ13C2<δ13C3,个别样品出现乙烷和丙烷碳同位素值倒转,表明含碳气体主要是有机成因。 (4)估算了不同季风区新生代以来的沉积物在地史时期低温热演化阶段的含碳气体排放量以及沉积物原始有机碳埋藏通量,并讨论了与古气候环境特征的相关性。青藏高原东南缘西南季风区沉积物在地史时期向大气中排放CO2的量约为111~75143ml/kg样品,均值为12645ml/kg样品,CH4的排放量约为5~4013ml/kg样品,均值为490ml/kg样品,原始有机碳埋藏通量约为0.02~233.41t/(Ma m2),均值为28.58t/(Ma m2);青藏高原东北缘东亚季风区西宁盆地沉积物在地史时期CO2排放量约为18~8224ml/kg样品,均值为2461ml/kg样品,CH4的排放量约为1~19ml/kg样品,均值为6ml/kg样品,原始有机碳埋藏通量约为0.01~0.16t/(Ma m2),均值为0.03t/(Ma m2)。西南季风区新生代沉积物CO2和CH4排放量分别是东亚季风区沉积物排放量的3倍和80倍,原始有机碳埋藏通量更是后者的约900倍,表明在不同季风区沉积物在浅层埋藏阶段的含碳气体排放量以及原始有机碳埋藏通量都具有明显的差异。并且,在不同的季风区域,沉积物含碳气体排放量和原始有机碳埋藏通量的大小与地史时期典型冷暖气候环境特征有一定的相关性,即当气候环境较为温暖干燥时,含碳气体排放量和原始有机碳埋藏量都呈现高值;而当气候条件转向冷湿时,原始有机碳埋藏通量和含碳气体排放量都处于低值。研究结果也表明,通过对浅层埋藏沉积物含碳气体排放量和原始有机碳埋藏通量特征的分析,可以捕获地史时期发生的典型冷暖气候变化事件。