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稻城古冰帽第四纪冰川年代学研究

【摘要】:青藏高原地区第四纪气候变化研究是理解北半球乃至全球尺度上环境变化的关键,古冰川事件是第四纪时期气候波动最直接、最有力的地质证据,而如何准确测定冰川遗迹的形成年代是目前第四纪冰川研究的重点。20世纪80年代兴起的原地生宇生核素暴露测年技术为冰川地貌年代测定提供了技术支撑。位于青藏高原东南部的稻城古冰帽区属于海洋性冰川作用区,对气候变化响应较为敏感。重建该区第四纪冰川活动历史对理解青藏高原进入冰冻圈的时问以及高原隆升与冰川发育耦合的研究有重要意义。已有的研究表明该区在第四纪期间曾发育古冰帽,区内保存了大量的古冰川遗迹(包括横断山区业已发现的最老冰碛物),这为宇生核素暴露测年方法和其他测年技术的应用提供了天然实验室。尽管许多学者在该区做过工作,然而关于稻城古冰帽区最大冰川作用时间以及是否存在MIS3阶段的冰川作用记录还没有达成共识。因此,本论文选取稻城古冰帽区冰碛垄表面碎屑物质、羊背石、冰蚀磨光面样品,主要利用宇生核素l0Be和26A1暴露测年技术重建该区冰川活动历史,并尝试利用光释光测年技术进行交叉验证。其主要结论如下: 1.稻城古冰帽区冰碛物宇生核素10Be和26A1暴露测年研究表明该区至少存在5次较大规模的冰川前进,其10Be暴露年代自老至新依次为:765.8±167.4ka~477.3±123.7ka,187.5±23.6-97.4±10.6ka,49.4±4.7ka和39.2±3.8ka,25.7±2.4ka以及19.3±±1.8ka-12.8±±1.2ka,对应于MIS16-12、MIS6、MIS3、MIS2[包括末次冰盛期和末次冰消期)。 2.海子山山顶大漂砾垂直剖面不同深度样品(s7-s13)的宇生核素10Be浓度从上至下呈现先减少后增加的现象,该现象与样品宇生核素浓度随采样深度增加而呈指数递减的原理相矛盾,可能是由于漂砾形成后经过再次搬运或翻转所致。通过假设漂砾的翻转历史,估计该漂砾形成于45~46ka左右,对应于MIS3阶段。 3.根据冰碛物的测年数据以及冰碛地貌的新老关系,推测稻城古冰帽区在0.8~0.6Ma左右进入冰冻圈,且随后的冰川运动,规模依次减少,可能由于随着青藏高原东南缘山地的抬升,对南来水汽阻挡越来越明显所致。该区在MIS3阶段冰川前进规模超过了传统意义上末次冰盛期(MIS2)的冰川规模,可能与MIS3阶段该区丰富的降水相关。此外,末次冰消期期间,稻城古冰帽区在19ka和15ka左右存在两次明显的气候波动事件,这两次事件可能具有全球一致性,与19ka的冰融水事件(19ka-MWP)以及15ka左右的Boiling暖期相关。 4.地表岩石的侵蚀速率及样品的暴露时间尺度对宇生核素暴露测年技术在冰川地貌中的应用影响较大。结果表明:在计算暴露年代时,侵蚀速率为0的假设,对于侵蚀速率分别为0.5、1和2mm/ka而言,暴露年代在1×104a尺度上可能低估约0.5%、l%、2%;在10×104a尺度上可能低估约5%、7%、20%;在50×104a尺度上可能低估约40%、70%甚至100%以上:在计算最大侵蚀速率时,最大侵蚀速率值随暴露时间减小而呈增大的趋势:500ka尺度的最大侵蚀速率约为1mm/ka,100ka尺度约为5mm/ka,10ka尺度约为40mm/ka。 5.稻城古冰帽南缘库照日系列冰碛垄的光释光测年结果与冰碛垄的相对地貌位置关系(新老关系)不符。其原因可能是由于测试样品同时受到光释光信号不完全晒退(导致年代高估)和石英样品难以提纯(长石组分的非正常衰减导致年代低估)的影响,这两方面原因在冰碛物的光释光测年中应引起足够的注意。

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