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新生代地球上发生了一系列重大地质事件,导致全球气候与环境发生了一系列巨变:全球变冷、北美和亚洲内陆干旱化、亚洲季风形成等。其中,亚洲内陆干旱化是一系列重大地质事件之一,也是对人类生存环境影响最为深刻和广泛的一个重大科学问题,因此备受国际社会的关注。揭示亚洲内陆干旱化的起始时间、演化过程和发展规律,并探讨其原因,是目前亟需解决的问题。前人在该区已从不同方面开展了大量工作,但是由于受到野外工作条件、资料及地球系统各子系统间相互作用机制等的复杂性等客观因素的限制,到目前为止,人们对该区的研究仍十分有限,这无疑极大地制约了亚洲内陆干旱化过程的理解。
我国西北地区主要由大型内陆盆地与山脉相间排列组成的盆-山构造,盆地中堆积了巨厚的新生代沉积物,它们详细地记录了我国西北地区干旱化过程,而塔里木盆地就是典型干旱区的代表。它南邻青藏高原,北为天山山脉,自新生代以来一直处于沉积环境之中,对沉积物的系统研究有利于认识青藏高原的隆升过程和亚洲内陆古气候的演化历史。本文研究载体是取自于塔里木盆地东北部罗布泊的一个约1050.6m的钻孔岩芯,展开对我国内陆干旱化过程及其可能的驱动机制的初步探讨。环境磁学是介于地球化学、环境科学和磁学之间的应用岩石磁学和矿物磁学技术去恢复环境过程、重塑环境演化历史的一门交叉学科。其原理是测量沉积物和岩石等自然物质和人类活动产生的物质在人工磁场中的磁性效应,提取地质-地理环境的信息。
通过对该钻孔进行系统的岩石磁学测试,并结合前人的研究成果,初步探讨了晚新生代罗布泊地区的气候演化特征及其与亚洲内陆干旱化、青藏高原隆升、地中海退却和全球变冷的可能联系,得出以下几点初步结论:
1)亚铁磁性磁铁矿和反铁磁性赤铁矿是沉积物中的主要的磁性矿物。磁铁矿多为PSD颗粒和少量的SP颗粒。
2)S-Ratio值在5.6Ma、3.6Ma和0.74Ma年发生急剧的变化,这一特征指示了同时段的气候变化。罗布泊气候多磁学参数代用指标的变化,大致可以分为四大阶段:7.1~5.6Ma期间,为相对湿润与相对干旱气候的交替出现。5.6~3.6Ma期间,气候干旱化加剧。3.6~0.74Ma期间,干旱化的趋势有所缓和。0.74~0Ma干旱化最为剧烈,指示罗布泊地区从湿润到干旱方向演化的趋势。
3)罗布泊地区早在晚上新世,干旱化步伐开始。磁化率的变化主要受降水强度的控制,磁化率增加反映古降水量增加,反之,则减小。磁化率在5.6~5.1Ma之后下降,说明塔里木盆地晚中新世/上新世分界干旱化趋势开始加重,之后的气候是在干旱环境下的波动。
4)罗布泊7.1Ma以来的环境演化及其所反映的亚洲内陆干旱化过程与青藏高原的构造隆升过程和北极冰盖的形成、扩张等因素之间存在一定的联系,亚洲内陆干旱化的发展可能受到青藏高原隆升和北极冰盖扩张共同的影响。