Science Bulletin | 钻探揭示亚洲中部沙漠形成演化的空间异质性

学术   科技   2024-12-06 16:05   北京  

兰州大学资源环境学院王鑫教授、余子莹博士生和中国科学院青藏高原研究所陈发虎院士等,在Science Bulletin 2024年第22期上发表题为“Spatial heterogeneity in the formation of large deserts in midlatitude Asia revealed by drill core evidence”的快讯文章,通过沙漠腹地环境钻探研究,揭示了塔克拉玛干沙漠腹地现代沙漠景观的形成时代约为30万年,推测沙漠的初始形成年代远早于180万年,结合研究团队在巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠腹地取得的环境钻探研究成果,揭示了亚洲中部干旱区沙漠形成演化的空间异质性。

沙漠是亚洲中部干旱区最重要的组成部分,是北半球粉尘的重要源区,通过粉尘气溶胶的气候环境效应,显著影响全球气候、生物地球化学循环、海洋生态乃至全球碳循环,其形成演化历史备受关注。然而,主要沙漠的形成演化历史尚不清楚,究其原因,沙漠腹地多被现代沙丘覆盖、缺少天然剖面,是主要症结之一。为此,兰州大学资源环境学院西部环境教育部重点实验室自2008年起开始实施西部环境钻探计划(WEDP),先后在中国主要沙漠的腹地实施了系列环境科学钻探,获得了研究中国主要沙漠形成演化的一手资料。该文报道了塔克拉玛干沙漠腹地中晚第四纪钻孔岩芯的年代学和沉积学研究结果,并通过与巴丹吉林、腾格里等沙漠腹地环境钻探研究结果的对比,讨论了亚洲中国沙漠形成与演化的时空特征。
塔克拉玛干沙漠腹地科学钻探现场

塔克拉玛干沙漠腹地中晚第四纪沉积记录

沙漠的形成演化历史较为复杂,可大体划分为两个演化阶段:(1) 沙漠的初始形成,以沙漠腹地最老风成砂的出现和下风向地区风成沉积的大规模堆积为标志;(2) 现代沙漠景观的形成,以沙漠腹地连续风成砂的堆积为标志。对塔克拉玛干沙漠腹地200米钻孔岩芯的研究结果表明,该岩芯0~47米为连续的风成砂,而47~200米则以风成砂-河湖相沉积互层为特征;基于光释光和宇宙成因核素26Al/10Be埋藏年代,并参考初步的古地磁定年结果,揭示了塔克拉玛干沙漠腹地现代沙漠景观形成于距今约30万年,推测该沙漠初始形成时代远早于180万年。

主要沙漠形成与演化的时空差异

通过塔克拉玛干沙漠钻孔岩芯记录与巴丹吉林、腾格里沙漠钻孔记录的对比,揭示了主要沙漠形成演化的空间异质性。首先,尽管关于塔克拉玛干沙漠的初始形成时代仍在进一步研究中,目前证据表明该时代远大于180万年,早于巴丹吉林沙漠(约110万年)和腾格里沙漠(约90万年)的形成时代,表明主要沙漠的形成与演化并非一蹴而就,除干旱气候背景外,区域构造和地貌条件在沙漠的形成演化过程中也起着重要作用。其次,塔克拉玛干沙漠腹地30万年以来为连续的风成砂沉积,表明河流在较长的时段内未深入沙漠腹地,标志着现代沙漠景观的形成,而巴丹吉林沙漠与腾格里沙漠在此时段均有河湖相沉积发育,表明西风影响区沙漠景观的演化历史与季风边缘区的演化历史不尽相同。再次,中更新世转型期(125~60万年),塔克拉玛干沙漠风成砂含量显著增加,巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠开始形成,表明该时期是亚洲沙漠形成与演化的关键时期,可能与全球气候变化及区域构造事件导致的大气环流、气候环境、地貌条件变化有关。

研究结果厘清了塔克拉玛干沙漠腹地现代沙漠景观的形成时代,揭示了亚洲沙漠形成演化的空间异质性特征,为深入理解构造-气候相互作用如何塑造沙漠景观提供了关键证据。该研究受第三次新疆综合科学考察项目(2021xjkk0302)、国家自然科学基金委青藏高原地球系统基础科学中心项目(41988101)等资助。



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Wang Xin, Yu Ziying, Luo Chongwen, Guo Riqian, Hu Han, Li Zaijun, Wang Fei, Li Baofeng, Chen Shengqian, Yang Shengli, Zhao Hui, Chen Fahu. Spatial heterogeneity in the formation of large deserts in midlatitude Asia revealed by drill core evidence. Sci Bull, 2024, 69(22): 3512-3515

https://doi.org/10.1016/j.scib.2024.09.044


余子莹, 王鑫, 陈发虎. 科学钻探揭示塔克拉玛干沙漠腹地现代沙漠景观形成于距今30万年前.  科学通报, 2024, 69(35): 5072-5075



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