青海湖湖东沙地河湖-风成沉积记录的中晚全新世以来环境变化

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2021.00092

摘要/Abstract

摘要：

青海湖盆地因其独特的地理位置和气候环境，对气候变化响应敏感，是研究环境变化重要的场所。本研究在青海湖湖东沙地获取两个剖面，采用AMS¹⁴C测年，结合岩性、粒径组分和常量元素氧化物及其比值等多指标分析方法，重建了湖东沙地8.4 ka BP以来的环境演变过程。结果表明：除少量沉积物处于中等化学风化阶段外，大部分沉积物处于物理风化和初级化学风化阶段，说明自8.4 ka BP以来研究区气候环境总体上相对寒冷干燥。在千年尺度上，研究区不同时间段的气候环境存在较大的差异。8.4—4.2 ka BP气候相对温暖湿润；其中，8.4—6.2 ka BP河湖相和风成相沉积互层，表明存在明显的百年尺度气候波动；6.2—4.2 ka BP化学风化和淋溶作用较强，表明季风降水较多，径流较强，发育了较为稳定的湖泊沉积环境。4.2 ka BP以来湖泊消失，化学风化和淋溶作用减弱，沉积物从砾石转变为砂质黄土，显示气候较为冷干且波动较大。对比分析表明，中晚全新世以来青海湖湖东沙地的气候变化特征与东亚季风边缘区其他区域基本一致，并主导了区域沉积环境的演变过程。

关键词: 青海湖湖东沙地, 中晚全新世, 元素地球化学, 古气候, 河湖-风成沉积

Abstract:

The numerous deposits in the eastern sandy land of Qinghai Lake recorded wealthy information of regional paleoclimate and paleoenvironmental since the Holocene. However， controversy still remains in regional climate and environmental changes on the millennial-scale. In this study， we explored aeolian deposits from the Sandaotan （SDT） and Dashuitangzuoan （DSTK） profiles in the eastern Qinghai Lake. Eight conventional radiocarbon dates were utilized to construct chronological frameworks. Furthermore， a multi-index analysis method of lithology， particle size， and major chemical element oxides with their ratios was conducted to reconstruct the environmental evolution process in study area over the past 8.4 ka BP. The results reveal that most of the sediments are at the physical weathering and primary chemical weathering stages except for a small number of sediments reach medium chemical weathering stage， which indicates that the climatic environment in the study area has been getting drier since 8.4 ka BP. Whereas evidence from the analysis of each index suggest that there are significant differences of climatic environment in different periods on the millennial-scale. Compared with other periods， the climate was warmer and more humid during 8.4-4.2 ka BP. Among that the aeolian sand interlayer appeared in the lacustrine sediments， indicating obvious centennial-scale climatic fluctuations during 8.4-6.2 ka BP； the great chemical weathering and leaching condition occurred from 6.2 to 4.2 ka BP， indicating relatively warm and humid climate conditions and the stable lacustrine sediment. After 4.2 ka BP， gravel accumulated in sandy loess deposit， and finally weakly paleosol deposit. Moreover， the comparative analysis shows that the climate change characteristics of the eastern sandy land in Qinghai Lake are consistent with other regions in the East Asian monsoon marginal region. Highlight the climate change dominate the evolution process of the regional sedimentary environment since the mid-late Holocene.

Key words: the eastern sandy land of Qinghai Lake, mid-late Holocene, elemental geochemistry, paleoclimate, fluvio-lacustrine and aeolian deposit

中图分类号:

P534.63

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图/表 10

图1 研究区地理位置和大气环流系统（底图来源于谷歌地球）

Fig.1 Geographical location and atmospheric circulation systems of the study area

图2 岩性、年代和剖面照片

Fig.2 Lithologic， chronology and photos of SDT and DSTK profiles

表1 SDT和DSTK剖面AMS14C测年结果及校正年代

Table 1 AMS14C dating results from the SDT and DSTK profiles

实验室编号	样品号	深度/cm	测年材料	δ¹³C/‰	¹⁴C/a BP	校正年龄/cal a BP
449511	SDT-14C-03	117—119	有机质	-23.9	3620±30	3958±107
449514	SDT-14C-12	272—274	植物残体	-23.0	4410±30	5040±170
449515	SDT-14C-17	296—298	植物残体	-24.8	4570±30	5258±177
449516	SDT-14C-20	323—325	有机质	-23.8	5470±30	6260±45
449517	SDT-14C-21	242—244	植物残体	-22.6	3830±30	4243±142
451588	SDT-14C-21	242—244	有机质	-25.1	3830±30	4243±142
422372	DSTK-14C-01	41	有机质	-23.2	4400±30	5038±172
422373	DSTK-14C-02	87	有机质	-22.2	5970±30	6810±75
422374	DSTK-14C-06	160	有机质	-22.7	7570±30	8380±30

表2 三道滩（SDT）剖面各地层层位粒级组分的含量变化（%）

Table 2 Grain size components from different layers of SDT section （%）

粒级
地层		黏土<2 μm	粉砂2—63 μm	极细砂63—125 μm	细砂125—250 μm	中砂250—500 μm	粗砂500—1 000 μm	极粗砂1 000—3 000 μm
SDT1	最大值	1.45	19.24	24.25	50.20	20.12	5.53	2.59
	最小值	0.02	9.74	20.30	40.44	14.08	0.00	0.00
	平均值	1.04	13.69	22.49	46.12	15.96	0.48	0.21
SDT2	最大值	3.33	30.51	24.36	47.36	18.62	2.01	0.95
	最小值	0.70	13.20	18.72	32.86	1.18	0.00	0.00
	平均值	1.95	20.58	20.79	41.17	15.40	0.09	0.02
SDT4	最大值	7.49	58.93	29.73	44.66	20.56	3.80	2.90
	最小值	0.91	14.96	14.47	11.03	2.62	0.00	0.00
	平均值	3.15	28.20	22.85	34.73	10.71	0.22	0.15
SDT5	最大值	7.66	64.13	34.36	49.28	19.06	2.10	0.00
	最小值	0.69	8.67	10.64	12.22	1.74	0.00	0.00
	平均值	3.23	34.74	24.32	29.96	7.64	0.11	0.00
SDT6	最大值	4.22	38.66	34.10	55.77	22.11	0.00	0.00
	最小值	0.10	7.90	14.01	30.29	6.40	0.00	0.00
	平均值	1.16	15.49	23.90	45.06	14.40	0.00	0.00
全剖面	最大值	7.67	64.13	34.36	55.77	22.11	5.53	2.90
	最小值	0.02	7.90	10.64	11.03	1.74	0.00	0.00
	平均值	2.02	21.76	22.40	40.20	13.45	0.13	0.05

图3 三道滩（SDT）剖面粒级组分含量随深度变化

Fig.3 The variation of grain size components with depth from SDT profile

图4 三道滩（SDT）剖面常量元素氧化物含量随深度的变化

Fig.4 Variation of major chemical element oxides content with depth in SDT section

图5 三道滩（SDT）剖面常量元素氧化物比值随深度的变化

Fig.5 Changes of major chemical element oxides ratio with depth in SDT section

图6 SDT剖面的A-CN-K三元图和CIA值Bt=黑云母，Cl=绿泥石，Gs=三水铝石，Il=伊利石，Ks=钾长石，Kn=高岭石，Pl=斜长石，Sm=蒙脱石

Fig.6 Chemical index of alteration （CIA） values and A-CN-K ternary diagram from SDT section

图7 青海湖湖东沙地中晚全新世以来风成剖面年代岩性序列SDT和DSTK剖面为本研究剖面，KTS和KTN剖面数据来自参考文献［6］，DST3、DST4和SQG剖面数据来自参考文献［29］，CGE剖面数据来自参考文献［30］，QHH剖面数据来自参考文献［31］，HHDL剖面数据来自参考文献［28］

Fig.7 Chronological and lithologic sequence of aeolian section from the eastern sands of Qinghai Lake since the mid-late Holocene

图8 青海湖湖东沙地沉积环境和古气候演化与其他指标记录的对比（A）SDT剖面岩性；（B）DSTK剖面岩性；（C）SDT剖面CIA；（D）SDT剖面黏土含量；（E）SDT剖面砂含量；（F）青海湖沉积岩心的红度记录［33］；（G）基于青海湖烯酮的温度记录［35］；（H）基于青海湖和达连海孢粉数据的青藏高原东北部降水重建［36］；（I）基于中国北方季风边缘区主要湖泊沉积记录集成重建的干湿序列［37］；（J）基于青海湖CaCO3和TOC重建的亚洲夏季风指数［1］。图中阴影部分为对比其他记录在8.4—4.2 ka BP期间环境和气候变化

Fig.8 CIA records from SDT section and lithologic records from DSTK section comparison with other records since the mid-late Holocene

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