柴達(dá)木盆地昆特依地區(qū)晚更新世正構(gòu)烷烴分布特征及其環(huán)境變遷

向 為,向樹(shù)元,李偉波,3,曾憲春

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)環(huán)境學(xué)院,湖北 武漢 430074;2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院,湖北 武漢 430074;3.中國(guó)鐵建重工集團(tuán)股份有限公司,湖南 長(zhǎng)沙 410100)

文章編號(hào):1009-3850(2019)02-0069-09

引言

生物標(biāo)志化合物已廣泛地應(yīng)用于古氣候和古環(huán)境重建中,并越來(lái)越受到地學(xué)家們的青睞[1]。同時(shí),一些現(xiàn)代過(guò)程的研究也表明,生物體中的類(lèi)脂物在不同的氣候條件下會(huì)表現(xiàn)出相應(yīng)的變化[2]。雖然生物標(biāo)志化合物的古環(huán)境應(yīng)用在我國(guó)起步較晚,但近十幾年發(fā)展迅速。相關(guān)研究工作近年來(lái)已經(jīng)在西北干旱區(qū)逐漸展開(kāi),研究載體主要包括現(xiàn)代湖泊沉積物、古湖相沉積物、黃土[3-11]等,已經(jīng)在恢復(fù)西北干旱區(qū)古氣候、古環(huán)境變化方面發(fā)揮了重要作用。但在青藏高原干旱盆地利用鹽湖沉積物中生物標(biāo)志化合物重建古環(huán)境的研究相對(duì)較少。主要原因是第四紀(jì)沉積地層中有機(jī)質(zhì)含量一般很低,同時(shí)還經(jīng)歷了后期成巖、成土等地質(zhì)作用的影響,導(dǎo)致相關(guān)代用指標(biāo)難以建立。鹽湖沉積物中正構(gòu)烷烴與其它類(lèi)脂物生物標(biāo)志化合物相比,具有分子結(jié)構(gòu)組成簡(jiǎn)單,化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定的特性,在地質(zhì)體中含量也相對(duì)豐富,可以反映出有機(jī)質(zhì)的生物面貌,因此很早就受到研究學(xué)者們的廣泛關(guān)注[12-13],其在古植被恢復(fù)和古氣候環(huán)境變遷研究等方面具有重要意義。

青藏高原的形成和隆升對(duì)全球氣候和環(huán)境的變化產(chǎn)生了重要影響,一直是國(guó)內(nèi)外地學(xué)界研究的熱點(diǎn)。柴達(dá)木盆地作為青藏高原獨(dú)特而重要的地理單元,其沉積演化過(guò)程能夠準(zhǔn)確記錄高原隆升過(guò)程中不斷響應(yīng)的區(qū)域氣候環(huán)境變化。而昆特依位于柴達(dá)木盆地內(nèi)北緣,可以直接受到青藏高原隆升過(guò)程中氣候環(huán)境變化效應(yīng),是鹽湖演化和古氣候研究的重要對(duì)象。分子化石作為古氣候研究常用的替代性指標(biāo),被廣泛用于古環(huán)境變遷研究中。值得注意的是,目前有關(guān)青藏高原湖泊沉積物中分子化石的研究主要是針對(duì)現(xiàn)代湖泊[14-16],有關(guān)古湖泊的研究?jī)H見(jiàn)于察爾汗古湖貝殼堤剖面[17-19],而關(guān)于昆特依分子化石特征指示晚更新世古環(huán)境變遷的研究鮮有報(bào)道。因此,本文對(duì)昆特依鹽湖ZK1404鉆孔的正構(gòu)烷烴分布特征和AMS(accelerator mass spectrometry)14C測(cè)年數(shù)據(jù)進(jìn)行初步研究,討論其環(huán)境意義,重建古環(huán)境變遷,旨在為研究區(qū)晚更新世以來(lái)的氣候波動(dòng)研究提供一定的依據(jù),以及為高原隆升對(duì)氣候變化影響提供基礎(chǔ)資料。

1 研究方法

1.1 樣品采集

昆特依鹽湖位于柴達(dá)木盆地北部。研究區(qū)地形較為平坦,海拔2700~3045m;鹽堿灘廣布,沙丘和雅丹地貌散布。在大地構(gòu)造上,昆特依凹陷處于秦祁昆造山系內(nèi)二級(jí)構(gòu)造單元柴北緣結(jié)合帶與柴達(dá)木地塊的銜接部位[20],是新生代油氣、鹽類(lèi)成礦區(qū)。研究區(qū)屬典型大陸性荒漠氣候,年降水量為18mm,年蒸發(fā)量達(dá)3298mm,年平均氣溫為2.6℃,全年平均風(fēng)速為4.0m/s。鉆孔ZK1404位于冷湖鎮(zhèn)西北部,地理坐標(biāo)為38°53′10.12″N,93°10′09.508″E(圖1)。

圖1 昆特依鹽湖ZK1404鉆孔位置Fig.1 Location of the ZK-1404 well in the Kunteyi area,Qaidam Basin

鉆取時(shí)間為2014年7月,鉆孔深度為42.5m。鉆孔從上到下的巖性特征簡(jiǎn)述如下:0~3.9m,主要為灰白色石鹽層;3.9~8.0m,主要為棕黃色-青灰色黏土和粉砂等組成的碎屑層;8.0~16.2m,以黃棕色黏土質(zhì)粉砂層為主,偶夾石膏與石鹽顆粒;16.2~30.9m,主要為紫紅-黃棕色黏土層夾石鹽層偶夾石膏;30.9~42.5m,主要為黃棕-棕色黏土層,析出少量片狀、板狀石膏。野外初始采樣層位為4.5m,按照大約1m間距集了40個(gè)散樣,用于正構(gòu)烷烴等指標(biāo)的分析。并在碎屑層選擇6個(gè)14C同位素年代樣品,深度分別為4.25m、10m、20m、30m、40m和42.5m,前兩個(gè)樣品取自青灰色黏土和粉砂層,后4個(gè)樣品均取青灰色或棕色黏土層。

1.2 樣品處理與測(cè)定

14C同位素年代樣品用小刀削去塊狀樣品的表面,將樣品用錫箔紙包好,寄往美國(guó)Beta實(shí)驗(yàn)室,采用酸洗法對(duì)樣品中的有機(jī)質(zhì)進(jìn)行AMS14C年代測(cè)定。ZK1404未測(cè)試表層沉積物TOC的14C年齡,但在距研究區(qū)東側(cè)20km的蘇干湖,前人做了詳細(xì)研究測(cè)試,并將其碳庫(kù)效應(yīng)影響值定為2200a。蘇干湖和研究區(qū)鹽湖地理位置接近,且根據(jù)地下流水走向確定兩者湖泊水來(lái)源幾乎相同,因此,本區(qū)參考蘇干湖碳庫(kù)效應(yīng)影響值,將表中AMS14C年齡減去2200a[21],得到矯正后的14C年齡,最后用calib Rev 7.0.4將其轉(zhuǎn)換為表格最右側(cè)日歷年齡(表1)。

表1 碳庫(kù)矯正年齡Table 1 Carbon pool correlation ages for the samples collected from the ZK-1404 well in the Kunteyi area,Qaidam Basin

散樣采集完成后,用錫箔紙包好運(yùn)回,放在干燥陰涼處風(fēng)干。有機(jī)物提取及測(cè)試實(shí)驗(yàn)是在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)生物地質(zhì)與環(huán)境地質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。用陶瓷研缽將樣品研成粉末,并用60目篩將礦物顆粒等雜質(zhì)去除,過(guò)篩后的樣品充分混合均勻后,采用ASE(Accelerated Solvent Extraction)萃取法提取樣品中的可溶有機(jī)物。溶劑為二氯甲烷(DCM)和甲醇(MeOH)混合溶液,體積比為9∶1。抽提時(shí)間為1h左右。總提取物用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀在40℃的溫度下緩慢濃縮至3ml左右,轉(zhuǎn)移至細(xì)胞瓶?jī)?nèi),之后在低溫水浴鍋上蒸干。提取液經(jīng)濃縮后加入10ml正己烷轉(zhuǎn)換溶劑,通過(guò)無(wú)水硫酸鈉-硅膠層析柱分離,依次用正己烷和甲醇洗脫,分別得到正構(gòu)烷和極性組分。最后利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)對(duì)正構(gòu)烷烴進(jìn)行測(cè)試分析。有機(jī)物提取試驗(yàn)中為減少污染,所有玻璃器皿都是先經(jīng)過(guò)洗滌后再用馬弗爐500℃灼燒5h。

1.3 GC-MS測(cè)試

正構(gòu)烷烴的測(cè)試使用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)。GC-MS型號(hào)為HP 5890型氣相色譜儀與HP 5973質(zhì)譜儀。色譜條件:DB-5MS,石英毛細(xì)管柱(60m×0.25mm×0.25μm),升溫條件為始溫70℃,升溫速率3℃/min,終溫300℃,在終溫時(shí)恒溫20min。進(jìn)樣口溫度300℃,進(jìn)樣量1μL,He為載氣。質(zhì)譜條件:EI源,電離能70eV,GC與MS接口溫度為280℃,標(biāo)樣為雄甾醇。正構(gòu)烷烴分子的鑒定主要依據(jù)GC分析的色譜圖和已知混合標(biāo)樣進(jìn)行比對(duì),根據(jù)加入的內(nèi)標(biāo)、化合物質(zhì)譜圖、出峰順序和文獻(xiàn)資料,并與NIST08質(zhì)譜圖庫(kù)進(jìn)行比對(duì)進(jìn)行定量分析。

2 正構(gòu)烷烴的分布特征

GC-MS分析表明,大部分樣品正構(gòu)烷烴的分布范圍為nC16~nC33?？傮w上呈現(xiàn)以高碳數(shù)正構(gòu)烷烴為主的分布特征,在高碳數(shù)nC25~nC33范圍內(nèi)呈現(xiàn)出顯著的奇碳優(yōu)勢(shì)。大多數(shù)樣品正構(gòu)烷烴以nC27、nC29為主峰,也有部分以nC31為主峰。少數(shù)樣品中低于nC21的短鏈正構(gòu)烷烴相對(duì)豐度較高,主要以nC17和nC20為主峰碳數(shù),無(wú)明顯的奇偶優(yōu)勢(shì)(圖2)。

為了更好地描述不同碳鏈長(zhǎng)的正構(gòu)烷烴分子的相對(duì)豐度關(guān)系及其整體組合特征,本次研究選取已經(jīng)在湖泊沉積物研究中廣泛應(yīng)用的指標(biāo)來(lái)定量描述正構(gòu)烷烴的分布特征[32],如碳優(yōu)勢(shì)指數(shù)CPI[1](用來(lái)表示一定鏈長(zhǎng)范圍內(nèi)正構(gòu)烷烴分子之間的奇偶優(yōu)勢(shì)或者偶奇優(yōu)勢(shì))、長(zhǎng)鏈正構(gòu)烷烴平均鏈長(zhǎng)度變化的ACL[22]、Paq指數(shù)[23-24](沉水/漂浮植物與挺水以及陸生植物相對(duì)量的比值)、nC27/nC31[25-26](反映木本和草本植物相對(duì)含量的變化)以及nC17(主要來(lái)源于藍(lán)藻,指示湖泊鹽度含量變化)等,相關(guān)公式如下:

圖2 ZK1404鉆孔部分樣品正構(gòu)烷烴分布特征Fig.2 The n-alkane distribution in the samples collected from the ZK-1404 well in the Kunteyi area,Qaidam Basin

鉆孔ZK1404沉積物的長(zhǎng)鏈正構(gòu)烷烴碳優(yōu)勢(shì)指數(shù)CPI在1.77~8.75之間,平均CPI值達(dá)到4.45。平均鏈長(zhǎng)ACL在27.83~29.38之間,平均值為28.68。Paq值在0.12~0.49之間,平均值為0.27。nC27/nC31值在0.42~1.56之間,平均值為0.89。沉積柱從下到上可劃分為4個(gè)變化階段(圖4):Ⅰ(42.50~30.90m),CPI值分布在1.77~8.75之間,平均值為4.97。ACL值在27.84~29.37之間,變化波動(dòng)較大,平均值為28.88。與CPI值變化相呼應(yīng)。Paq值在0.13~0.49之間,平均值為0.25。nC27/nC31值在0.5~1.26之間,平均值為0.76,在該區(qū)間振動(dòng)較大,與Paq值變化相應(yīng);Ⅱ(30.90~16.20m),CPI值在2.36~5.20之間,平均值為3.98,從下至上CPI值呈變小趨勢(shì),但在中部出現(xiàn)波動(dòng)。ACL值在28.22~29.37之間,震蕩幅度也較大,但大多處于較高的狀態(tài),其中有兩次減少較為明顯。Paq值在0.14~0.39之間,平均值為0.28,中部有明顯變小的波動(dòng)。n C27/n C31值在0.47~1.44之間,平均值為0.86,區(qū)間內(nèi)有一定的變化波動(dòng),與Paq變化基本相對(duì)應(yīng),n C17在該區(qū)間變化明顯,出現(xiàn)明顯兩次超高峰值;Ⅲ(16.20~8.00m),CPI值范圍在2.98~7.72,平均值為5.13。雖然CPI平均值較高但,波動(dòng)幅度卻很大。ACL值在28.11~29.38之間,平均值為28.49,ACL值雖有一定波動(dòng)但總體有著變小的趨勢(shì)。Paq值在0.12~0.40之間,平均值為0.29,波動(dòng)幅度較大。n C27/n C31值在0.42~1.56之間,平均值為1.04,與Paq值相對(duì)應(yīng);Ⅵ(8.00~4.50m),CPI值在2.88~4.10,平均值為3.49。ACL值在28.16~28.70之間,平均值位28.43,在該區(qū)間內(nèi)ACL值與CPI值皆有減小的趨勢(shì)。Paq值在0.26~0.38之間,平均值為0.32。n C27/n C31值在0.85~1.24之間,平均值為1.08,該區(qū)間內(nèi)n C27/n C31值與Paq值均有增加趨勢(shì)。

3 正構(gòu)烷烴來(lái)源及其氣候指示意義

正構(gòu)烷烴在地質(zhì)體中廣泛分布于細(xì)菌、藻類(lèi)、大型水生植物及高等植物等生物體中。作為其生物母體氣候變化響應(yīng)的信息載體,正構(gòu)烷烴飽和的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與穩(wěn)定性可以真實(shí)地還原氣候、環(huán)境的變化過(guò)程[6]。沉積物中正構(gòu)烷烴可以起源于不同的生物,例如,水生菌藻類(lèi)、水生大型植物和陸源高等植物。因此,區(qū)分沉積物中不同成因的正構(gòu)烷烴是其同位素研究的關(guān)鍵。

湖泊沉積物中,水生菌藻類(lèi)為短鏈正構(gòu)烷烴(n C15、n C17、n C19)的物質(zhì)源[27],水生大型植物為中等鏈長(zhǎng)正構(gòu)烷烴(n C21、n C23、n C25)的物質(zhì)源,其含量可以反映湖泊的水位變化,從而間接反映相對(duì)濕度或區(qū)域降水的變化[22,28]。陸源高等植物為長(zhǎng)鏈正構(gòu)烷烴(n C27、n C29、n C31)的物質(zhì)源,主要反映了區(qū)域降水量控制下的陸生高等植物總量的變化[22,29]。

一般而言,陸源高等植物奇偶優(yōu)勢(shì)明顯,CPI值一般大于5,而大多數(shù)水生藻類(lèi)與浮游細(xì)菌的正構(gòu)烷烴CPI值較低,且無(wú)明顯奇偶優(yōu)勢(shì)。CPI在干冷的氣候條件下相對(duì)較大,而在暖濕的氣候條件下較小[30-32]。ACL在長(zhǎng)時(shí)間尺度上反映了植被種類(lèi)的變化[33],當(dāng)區(qū)域內(nèi)高等植物為正構(gòu)烷烴主要來(lái)源時(shí),ACL值會(huì)明顯增高;相反,當(dāng)藻菌類(lèi)生物為正構(gòu)烷烴主要來(lái)源時(shí),ACL值會(huì)下降,其次ACL還受溫度的影響[4]。同時(shí),正構(gòu)烷烴碳鏈長(zhǎng)度的變化主要反映的是該區(qū)域降雨量或者有效濕度的變化,因?yàn)橹参锉砥は炠|(zhì)組分的平均碳鏈長(zhǎng)度隨外界環(huán)境條件(如溫度、干旱、鹽度)的變化而變化。因此ACL值小(平均鏈長(zhǎng)較短)指示區(qū)域降雨量增多,蒸發(fā)較弱,而ACL值越大(平均鏈長(zhǎng)較長(zhǎng))指示區(qū)域降雨量減小,蒸發(fā)較強(qiáng)[31-32]。

Paq指標(biāo)在泥炭[34]與湖泊沉積物[35]中均已得到了很好地應(yīng)用,Paq可用來(lái)判斷有機(jī)物的來(lái)源。Paq值≤0.1表示陸生高等植物為主要來(lái)源;Paq在0.1~0.4之間指示了挺水植物為主要來(lái)源;Paq大于0.4則指示了沉水和漂浮植物。所以在第四紀(jì)沉積物研究中,根據(jù)Paq值的變化趨勢(shì)可判斷植被變化情況。Paq值較高指示大型水生植物比例較高,區(qū)域氣候相對(duì)濕潤(rùn);反之,Paq值越小,代表大型水生植物比例越低,湖泊水位較低,區(qū)域氣候相對(duì)干旱。正構(gòu)烷烴n C27/n C31比值可反映木本和草本植物相對(duì)含量的變化。當(dāng)n C27/n C31的比值較低時(shí),表明湖泊陸源有機(jī)物中草本植物輸入增加;當(dāng)n C27/n C31的比值較高時(shí),表明湖泊沉積物中木本植物輸入增加[25,31,36]。n C17主要來(lái)源于藍(lán)藻,當(dāng)湖泊鹽度較高時(shí),湖泊以藍(lán)藻輸入為主,反映出湖泊進(jìn)入氯化物沉積階段,表示氣候變干變冷。

ZK1404鉆孔沉積物長(zhǎng)鏈正構(gòu)烷烴的平均鏈長(zhǎng)ACL值與Paq指數(shù)具有顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系(n=40,R2=0.847)(圖3a),說(shuō)明柴達(dá)木盆地昆特依地區(qū)ZK1404鉆孔鹽湖相沉積物正構(gòu)烷烴參數(shù)ACL值與Paq值經(jīng)歷了相似的區(qū)域氣候變化。Paq值隨著湖泊升高而升高,對(duì)應(yīng)水生植物貢獻(xiàn)較大,氣候相對(duì)濕潤(rùn)[14,37];而ACL值較低則顯示有效濕度高,氣候環(huán)境濕潤(rùn)。因此Paq高值對(duì)應(yīng)于長(zhǎng)鏈正構(gòu)烷烴ACL低值,指示大型水生植物比例較高,湖泊水位高,區(qū)域氣候濕潤(rùn);相反,Paq低值對(duì)應(yīng)于A(yíng)CL高值,指示大型水生植物比例較低,湖泊低水位以及干旱的區(qū)域氣候條件。同時(shí),ACL值與n C27/n C31值同樣呈現(xiàn)出明顯負(fù)相關(guān)(n=40,R2=0.780)(圖3b)。當(dāng)n C27/n C31值較高時(shí),指示木本植物的輸入較多和較濕潤(rùn)的氣候條件,與ACL低值相對(duì)應(yīng);n C27/n C31值較低時(shí)則指示草本植物的輸入貢獻(xiàn)增加,表示相對(duì)干旱的的氣候條件,同ACL高值相對(duì)應(yīng)。

圖3 ZK1404鉆孔正構(gòu)烷烴ACL與Paq(a)、n C27/n C31值(b)的相關(guān)性Fig.3 ACL vs.Paq diagram(a)and ACL vs.n C27/n C31 diagram(b)of the n-alkanes in the ZK-1404 well in the Kunteyi area,Qaidan Basin

因此,通過(guò)選取CPI、ACL、Paq指數(shù)、nC27/nC31以及nC17值等在湖泊沉積物中廣泛應(yīng)用的指標(biāo)來(lái)定量描述正構(gòu)烷烴的分布特征及其古環(huán)境意義,為重建研究區(qū)的古環(huán)境及其變遷提供可靠的依據(jù)。

4 古環(huán)境變遷特征

通過(guò)選取昆特依地區(qū)湖泊沉積物ZK1404鉆孔沉積物正構(gòu)烷烴的CPI、ACL、Paq指數(shù)、nC27/nC31以及nC17值在鉆孔中的分布特征,結(jié)合AMS14C測(cè)年數(shù)據(jù)、區(qū)域地質(zhì)調(diào)查資料及沉積環(huán)境,將昆特依地區(qū)晚更新世的氣候環(huán)境劃分成4個(gè)階段(圖4)。

4.1 Ⅰ階段:33600~31178a B.P.

該階段主要由黏土層組成,析出片狀、板狀石膏,為鹽湖硫酸鹽沉積階段(深度42.50~30.90m)。普遍發(fā)育的水平層理說(shuō)明沉積環(huán)境動(dòng)蕩較小,相對(duì)穩(wěn)定。CPI值與ACL值都存在一定的波動(dòng),二者具有較好的正相關(guān),期間有一時(shí)段ACL值與CPI值普遍較小,對(duì)應(yīng)沉積物中石膏含量較少,說(shuō)明降水量有所增加。值得注意的是該階段有兩次CPI值與ACL值升高,反應(yīng)了氣候進(jìn)入溫涼干旱階段。Paq值和nC27/nC31值也出現(xiàn)明顯波動(dòng),二者表現(xiàn)為挺水植物與沉水植物和浮水植物之間以及草本植物和木本植物之間的波動(dòng)。在該階段,二者有兩次明顯的降低與CPI值與ACL值升高相對(duì)應(yīng),對(duì)應(yīng)時(shí)期沉積物中均出現(xiàn)了粉砂巖,粒徑較粗的陸源碎屑被帶到湖泊中,沉積形成粉砂層,表明該階段以溫涼干旱偏濕環(huán)境為主,伴隨有兩次明顯的溫涼干旱的氣候環(huán)境。與前人通過(guò)研究介形類(lèi)組合和地球化學(xué)特征得出該階段相對(duì)較為暖濕的環(huán)境為主基本一致[18-19]。同時(shí),葫蘆洞石筍δ18O記錄的東亞季風(fēng)氣候顯示該階段以暖濕為主夾有兩次明顯的冷干氣候[37],也與本次研究相對(duì)應(yīng)。

4.2 Ⅱ階段:31178~30052a B.P.

該階段沉積物主要為黃棕色-紫紅色黏土層夾石鹽層和少量石膏,處于鹽湖硫酸鹽-氯化物過(guò)渡沉積階段(深度30.90~6.20m)。大部分中、長(zhǎng)鏈正構(gòu)烷烴的含量較高,小部分短正構(gòu)鏈烷烴的含量極高,表明湖水水位變化幅度較大,湖水濃縮有利于水中鹽類(lèi)析出,沉積形成石鹽層。CPI值較高,略有波動(dòng),表明該階段氣溫相對(duì)溫涼,有著小幅度氣溫回升期,此段ACL值亦有波動(dòng)但總體偏高,指示了一段降水相對(duì)較少的干旱期。在初期,CPI值與ACL值有一個(gè)共同減小的階段,指示一段相對(duì)溫濕的氣候。Paq值在0.14~0.39之間,平均值為0.28,表明該階段以挺水植物輸入為主。在初期和末期Paq值較高,nC27/nC31值普遍相對(duì)上一階段較低,但在初期有所升高,nC17在該階段變化明顯,出現(xiàn)兩個(gè)極高的峰值,表明該階段湖泊鹽度急劇增高,進(jìn)入氯化物沉積階段。因此,結(jié)合沉積環(huán)境推斷該階段氣候以溫涼干旱為主,但夾有較短的溫涼偏濕的氣候環(huán)境。這與柴達(dá)木盆地貝殼堤剖面在該階段湖泊演化從逐漸退縮相一致[19],同時(shí)東亞季風(fēng)氣候顯示在該階段處于冷干的氣候環(huán)境[37],與本次研究有較好的一致性。

圖4 ZK1404鉆孔正構(gòu)烷烴氣候變化曲線(xiàn)及區(qū)域?qū)Ρ菷ig.4 Curves showing the palaeoclimatic changes indicated by the n-alkanes in the ZK-1404 well and their correlation with the adjacent areas

4.3 Ⅲ階段:30052~27888a B.P.

沉積物主要為以黃棕色黏土質(zhì)粉砂層為主,偶夾石膏與石鹽顆粒(深度16.20~8.00m)。CPI值普遍較高,但存在兩個(gè)較小值,平均值為5.12。指示了普遍溫干的氣候中存在有相對(duì)溫和期,且溫和期沉積物中出現(xiàn)有石膏沉積。ACL值有著高-低-高的變化趨勢(shì),指示該階段降水量略有提升。其中正構(gòu)烷烴雙峰與CPI較小值有著對(duì)應(yīng)關(guān)系,單峰則對(duì)于CPI的較大值。Paq值在0.12~0.40之間,平均值為0.29,波動(dòng)幅度較大。n C27/n C31值在0.42~1.56之間,平均值為1.04,與Paq值相對(duì)應(yīng),可以解釋為溫度升高時(shí),湖水蒸發(fā)量大于補(bǔ)給量,使得湖水水位下降,溫度下降時(shí),蒸發(fā)量小于補(bǔ)給量,湖水水位上升,從而成了這種現(xiàn)象。總體而言,該階段氣候以溫涼偏濕為主夾有溫涼干旱的氣候環(huán)境,這與δ18O記錄的東亞季風(fēng)氣候顯示以暖濕夾有冷干變化的氣候具有較好的一致性[37]。

4.4 Ⅳ階段:27888~26370a B.P.

沉積物主要為棕黃色-青灰色黏土和粉砂等組成的碎屑層(深度8.00~4.50m)。CPI值相對(duì)較低,且具有越來(lái)越低的趨勢(shì),但在最后有著快速上升趨勢(shì),平均值為3.48。氣溫繼承上一階段末變暖的趨勢(shì)。ACL值與CPI值變化的趨勢(shì)一致,降水量有所增加。Paq值在0.26~0.38之間,平均值為0.32,n C27/n C31值在0.85~1.24之間,平均值為1.08,該區(qū)間內(nèi)n C27/n C31值與Paq值均有增加趨勢(shì),但在末期開(kāi)始降低,表明初期湖水位略有上升,后期開(kāi)始下降。結(jié)合沉積環(huán)境,推測(cè)該階段處于溫涼半干旱的環(huán)境,但在末期向溫涼干旱氣候轉(zhuǎn)變。沉積柱上部析出厚度約390cm的白色石鹽層,干燥的氣候使得湖水快速收縮直至干涸,也是鹽湖沉積的最后階段,葫蘆洞石筍δ18O記錄也顯示該階段氣候逐漸向冷干轉(zhuǎn)變[37]。

綜上所述,柴達(dá)木盆地北緣冷湖湖積地層晚更新世以來(lái)(33600~26370a B.P.)氣候整體表現(xiàn)為溫涼干旱,但存在幾次相對(duì)較溫暖潮濕階段,經(jīng)歷了鹽湖沉積的不同階段,發(fā)生多次淡化和濃縮析鹽過(guò)程,但自下而上整體指示湖泊逐漸收縮過(guò)程,至現(xiàn)代已完全干涸。

5 結(jié)論

(1)柴達(dá)木盆地昆特依地區(qū)沉積物中保存了大量的古氣候信息。大部分樣品正構(gòu)烷烴分布的范圍為n C16~n C33之間。總體上呈現(xiàn)以高碳數(shù)正構(gòu)烷烴為主的分布特征,在高碳數(shù)n C25~n C33范圍內(nèi)呈現(xiàn)出顯著的奇碳優(yōu)勢(shì)。CPI、ACL、Paq、n C27/n C31和n C17等參數(shù)綜合指示了ZK1404鉆孔沉積物有機(jī)質(zhì)的來(lái)源主要為水生植物和浮游生物(藻類(lèi)),且自下而上水生浮游植物和陸生植物減少,來(lái)自細(xì)菌、藻類(lèi)等為代表的低等生物增多,表明湖泊自下而上整體指示湖泊逐漸收縮過(guò)程。

(2)根據(jù)沉積物正構(gòu)烷烴的分布特征,區(qū)域環(huán)境變遷可初步劃分為4個(gè)階段:33600~31178a B.P.以溫涼干旱偏濕環(huán)境為主伴隨有兩次明顯的溫涼干旱的氣候環(huán)境;31178~30052a B.P.氣候以溫涼干旱為主,但夾有較短的溫涼干旱偏濕的氣候環(huán)境;30052~27888a B.P.溫涼干旱偏濕為主夾有溫涼干旱的氣候環(huán)境;27888~26370a B.P.該階段處于溫涼半干旱的環(huán)境,但末期向溫干旱轉(zhuǎn)變。

(3)正構(gòu)烷烴分布特征和AMS14C測(cè)年數(shù)據(jù)指示了柴達(dá)木盆地晚更新世以來(lái)(33600~26370a B.P.)氣候整體表現(xiàn)為氣候環(huán)境以溫涼干旱與溫涼干旱偏濕交替出現(xiàn)。同時(shí)表明了與現(xiàn)代大陸性干旱荒漠氣候截然不同。