PDF《柴达木察尔汗盐湖贝壳堤剖面》

第28卷第1期 2008年 1月 第四纪研究QUATERNARY SCIENCES Vo.

l 28, No .

1 January ,

2008 文章编号 1001- 7410(2008) 01- 103-

09 柴达木察尔汗盐湖贝壳堤剖面 介形类组合及其环境意义 * 张虎才 ? 王强?彭金兰 ? 陈光杰 ? (? 中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室, 南京

210008 ;

? 天津地质矿产研究所, 天津 300170;

? 中国科学院南京地质古生物研究所, 南京

210008 ;

? Department of Biology , McG illUniversity , 1205Docteur Penfield ,Montrea,lQuebecH3A 1B1 , Canada) 摘要 柴达木盆地察尔汗贝壳堤剖面记录了约391 7~

1715 14 C kaB

1 P . 期间古湖泊高湖面扩张、 收缩的演化历史. 剖面中丰富的介形类, 皆为我国东部山间盆地 ~ 平原区系与西部高原区系常见种.依据青海地区现代介形类分布 调查, 可知研究剖面高湖面发育期为淡水湖, 其中高分异度介形类组合代表近静水的浅湖环境, 单种或近单种土星 介大量出现层位指示缓流水环境, 大量原生双壳类共生可能指示静水、 较深水环境.据地层中介形类分布, 自下而 上划分为 7个组合2 沉积环境带, 分别为: ? 少量湖沼种出现 (积水洼地形成带 )) )) 湖泊前期, ? 单种缓流水种连 续出现 (湖泊初始形成带 )) )) 高湖面初始形成期, ? 高分异度组合、 介形类富集 (浅水大湖带 )) )) 高湖面水深加 大期, ? 中分异度组合、 介形类少量出现 (深湖带 )) )) 高湖面最盛期, ? 中分异度组合、 介形类少量出现、 双壳类 连续富集 (湖泊变浅带 )) )) 高湖面略下降期, ? 缓流水介形类繁盛、 双壳类多少不等 (湖泊水位下降带 ))) ) 古湖 泊退缩期和? 介形类稀少带) )) 古湖泊快速消亡期.贝壳堤剖面所见双壳类在现代介形类调查区域没有发现, 它 们在地层中的出现, 进一步指示大体相当MIS

3 阶段时期柴达木盆地比现代更温暖的气候背景, 降水条件好于现 代. 主题词 柴达木盆地 介形类 环境 中图分类号 P941. 75, Q915 文献标识码 A 第一作者简介: 张虎才 男45岁 研究员 自然地理专业 E2 mai: l zhanghc@ niglas

1 ac1 cn * 中国科学院 / 百人计划 0项目资助 2007- 06- 20收稿, 2007- 08- 28收修改稿 通讯作者: 王强E2 mai: l tj wqiang @ cgs 1gov

1 cn 面积达

112 @10

5 km

2 的柴达木盆地是青藏高原 东北部最大的山间盆地, 区内平均海拔约 2800m. 盆地周围的昆仑山、 祁连山、 阿尔金山海拔均在 4500~ 5000m以上, 山势陡峻, 并与盆地以断裂接 触.盆地内第四系发育, 堆积了厚达 2000~ 3000m 的沉积地层.区内气候干旱, 年降水量 24~ 40mm, 年均潜蒸发量达 3250mm , 是实际降水量的 100倍 左右, 为世界罕见的干旱地区之一, 地表形成典型的 高原荒漠景观. 柴达木盆地有盐湖多个, 察尔汗盐湖是其中最 大的盐湖之一, 为当前盆地内最低洼 (海拔 2675m ) 的汇水中心, 也是盆地第四纪沉积中心. 前人在青海和察尔汗盐湖地区进行过大量第四纪 钻孔地层微体生物, 如介形类研究 [ 1~ 11] .但是由于当 时各种因素的限制, 采样并不系统或密度过低,其结果 仅仅能够对所见属种组合略作概述, 如在察尔汗盐湖 地层 中区 分出 咸水 湖相、 微咸水湖 相、 淡水 浅湖~ 湖滨相 3类[11] . 察尔汗古湖贝壳堤剖面作为柴达木盆地晚更新世 中、 晚期代表性剖面之一, 含有丰富的介形类标本, 对 探讨柴达木盆地古湖泊、 古环境演化历史有着极其重 要的价值.我们对该剖面进行了高密度采样并进行了 多学科系统研究, 相关成果已经 [ 12~ 16] 或将陆续发表. 本文对该剖面介形类组合研究进行报道.

1 贝壳堤剖面沉积特征 柴达木盆地察尔汗古湖贝壳堤, 是目前为止在 柴达木盆地发现的惟一大型贝壳堤.该贝壳堤位于 南霍布逊湖东南约 40km 察尔汗古湖东南缘, 地理 坐标为 36b30c N, 96b12cE.贝壳堤裸露地表且高出 地面约 2~ 3m, 顶面海拔高度为 2698~ 2702m, 平均 约2700m, 最宽达 140m, 东西延伸约 2130m.贝壳 堤地层由湖相灰绿色含 CaCO3 粉砂及粉砂质粘土 组成.贝壳堤不但空间分布清晰, 具厚度大、 顶部有

104 第四纪研究2008年 盐壳的特点, 而且贝壳丰富, 双壳闭合且保持直立的 原生状态, 壳体完整且未经明显再搬运和后期改造. 由于其中见大量常见于腾格里沙漠、 额济纳古湖区 晚更新世中、 晚期的双壳类, 因此, 贝壳堤是认识中 国西部末次冰期间冰段气候环境、 湖泊演化、 大气环 流和水文循环变化的重要区域地质记录 [

16 ] . 根据沉积特征, 贝壳堤剖面自顶盖盐壳之下, 自 上而下分为两段 9层.详细描述参见相关参考文 献[15 , 16] . 对270c m 深的剖面年代学研究, 在仔细分析所 有测年结果的基础上, 建立了贝壳堤剖面的年代序 列[16] .获得剖面顶部年代约为 1715kaB1P., 底部年 龄为 3917kaB1P. (本文讨论中除特别标注外, 均为 未校正的

14 C年代数据 ).

2 介形类鉴定分析及组合分带 对全剖面 90个样品进行定量分析, 每个样品取 干样 10g , 用260目分析筛淘洗后挑选全部介形类 标本, 其后进行鉴定和标本数量统计 (介形类标本 由第二作者王强鉴定, 标本保存在中国科学院南京 地理与湖泊研究所 ), 其结果如图 1所示, 自下而上 划分为 7个介形类组合 - 沉积环境带. 259~ 248c m ( 4011~ 3911kaB1P. ), 相当于第

9 层灰黄色细粉砂和 8层底部的浅棕褐色硬粘土, 没 有出现介形类, 表明此段沉积过程和气候环境不适 合其发育和生存.该层以上出现介形类的地层, 自 下而上划分为 7个带, 其中第 6带可分为两个亚带.

1 带: 248~ 242cm ( 3911~ 3816kaB1P. ), 棕红 色粉砂质粘土层, 3个样品中仅顶部 243c m 出现

1 瓣圣贵湖花介 Limnocythere sancti2 patricii( Brady et Robertson), 指示早期积水.

2 带: 242~ 210cm ( 3816~ 3518kaB1P. ), 底部 5cm厚青灰色 ~ 浅褐色粉砂质粘土, 上覆浅青灰色 粘土间夹棕褐色粉砂质粘土条带, 在16个样品中连 续出现双折土星介 Ilyocypris biplicata (Koch ), 最多 14瓣, 最少 1瓣.该带典型特点是种属单一, 仅见 这一个种, 反映湖泊开始形成, 淡水大量注入, 湖面 升高, 且略有流动.粒度频率曲线呈双峰状 [ 12] , 粒 度较下伏地层粗. 3带: 210~ 85cm ( 3518~ 3316kaB1P. ), 对应地 层第 7层细粉砂贝壳层, 5个样品中皆见介形类, 玻 璃介超科的压缩假玻璃介 P seudocandona co mpressa ( Brady )、白玻璃介Candona cand ida ( O. F. M? ller)、 玻璃介未定种 C. sp . (壳体破碎无法鉴定 到种 )、 光滑尾星介 Cypricercus laevis Huang 、 卵球星 介Cyclocypris ovum ( Jurine)、 威调斗星介 Cypridopsis vidua (O . F. M? ller)、 弯曲玻璃介 Candona sinuosa Yang , H ou et Huang 、 美星介未定种 Cyprinotus sp . (壳体破碎无法鉴定到种 )、 中国慌星介 Dolerocypris 1期 张虎才等: 柴达木察尔汗盐湖贝壳堤剖面介形类组合及其环境意义

105 图2察尔汗盐湖主要介形类

1 . 涩北土星介 Ilyocypris sebeiensis Y ang et Sun, 右 壳外 视, @66

2 . 隆起 土星介 Ilyocypris gibba ( Ramdohr), 右壳 外视, @66

3 . 双折 土星 介Ilyocypris biplicata (K och), 右壳外视, @66 4. 布氏土星介 Ilyocypris bradyi Sars , 左壳外视, @66 5. 白玻璃介 Candona candida (O1F. M? ller), 左 壳外视, @66 6. 压缩假玻璃介 P seudocandona co mpressa ( Brady), 右壳外视, @66

7 . 疏忽玻璃介 Candona neglecta ( Sars), 完整个体 右侧外视, @66

8 . 纯净小玻璃介 Candoniella a lbicans( Brady), 右壳 外视, @66 9. 肥 胖真 形介 Eucypris inf la ta Sars , 右壳 外视, @66 10. 弯 曲湖 花介 Limnocytheref lexa Negadaev , 左壳外视, @88 11. 隆脊白花介 Leucocythere trokisH uang , 右壳外视, @80 12~ 14. 疑湖 花介 Li mnocythere dubiosa D aday : 12. 雄性个体右壳背视, @66 ;

13 . 雄性个体左壳外视, @66;

14. 雌性个 体右壳外 视, @66 15. 双瘤湖 花介 Li mnocythere binoda H uang , 雌性右壳外视, @66 16.圣贵湖花介 Li mnocythere sancti2 pa tricii( Brady et Robertson), 雌性左壳外视, @66 Fig.

2 Main ostracod species in the Qarhan Salt Lake sinensis Sars 、 肥胖真星介 Eucypris inflata ( Sars)、 布 氏土星介 Ilyocypris bradyi Sars 、 长多刚毛河星介 Potamocypris long isetosa Bronstein 、甘森巨星介Prionocypris gansenensis Huang 、 大型窄星介比较种 Stenocypris cf . major( Baird)等, 浪花介超科的圣贵 湖花介、 疑湖花介 Limnocythere dubiosa Daday 、 双瘤 湖花介 L . binoda Huang 、 弯曲湖花介 Limnocythere flexa Negadaev 、装饰湖花介Li mnocythere ornata M andelstam et Kaz m ina、 隆脊 白花介Leucocythere trokisHuang共20种均有出现 (图2), 底部尚见破 损轮藻个体. 该带介形类繁盛, 单位重量样品中介形类丰度 最高, 同时有大量双壳类共生, 应该是水热状况好转 的标志, 环境条件应为温暖湿润;

而高分异度介形 类组合出现, 更可能是浅水湖泊环境.本带突然出 现布氏土星介, 且向上逐渐减少, 可能是降水增多先 形成浅湖, 光照良好, 食物充沛, 利于各种介形类繁 盛, 后期随水深逐渐加大, 介形类数量减少. 由于普遍见于我国西部高原区湖泊地层的装饰 湖花介与隆脊湖花介的出现, 该带所在地层是湖泊 环境;

但是这两个种在 3个样品中呈互为消长的关 系, 又可能反映了水深等环境条件的细微变化.整 体看来当时适于介形类和瓣鳃类发育, 同时可能由 于高山冰川融水注入, 有窄温性冷水种生存. 粒度分析显示该带 >

120Lm 组分增加, 中值粒 径变粗 [ 12] .

106 第四纪研究2008年4带: 185~ 149cm ( 3316~ 3014kaB1P. ), 对应 第 6层青灰色粉砂质粘土,

17 个样品中有 13个样 品中极少出现介形类, 除弯曲玻璃介、 玻璃介未定 种、 卵球星介、 威调斗星介、 双折土星介、 布氏土星 介、 长多刚毛河星介外, 尚出现极少的隆起土星介 Ilyocypris g ibba ( Ramdohr)、 粗糙土星介 I1salebrosa Stepanaitys、 涩北土星介 I1sebeiensis Yang et Sun 、 大 型窄星介比较种、 装饰湖花介、 隆脊湖花介等 15种;

双壳类在中部少见, 顶部 3个样品中丰富.推测此 带所在地层较其下 3带水深加大, 湖面升高, 光照减 小, 造成介形类数量不高. 粒度分析资料显示此带沉积物变细, <

35Lm 组分增加 [ 12] , 证实水深加大的推断.

5 带: 149~ 112cm ( 3014~ 2713kaB1P. ), 对应 剖面 5~

3 层, 除顶部 5c m 厚粉砂质粘土外 (第3层), 149~ 127c m 为灰绿色 (第4层)、 青灰色 (第5层)粘土, 与下伏 4带相同的是介形类在

12 个样品 中少量出现, 达到

16 种, 顶部出现疏忽玻璃介 Candona neglecta( Sars), 而双壳类在 12个样品中连 续出现.由于此段孢粉谱中木本植物花粉富集, 推 测同期物源区木本植物繁盛, 且水生蕨类植物孢子 几近连续出现, 表明水体稳定, 应该是该剖面地层在 最温暖时期的堆积, 在总体水深加大背景下, 较下伏 第 6层水深略浅, 故而导致双壳类较多, 而介形类极 少, 同时见轮藻个体. 粒度分析表明该带顶、 底为两个粒度变粗时期, 其间有一全剖面粒度极细阶段 [

12 ] , 但介形类未见响 应.11415c m 样品中

87 Sr/

86 Sr , Sr/Ca和Sr/Ba比值 曲线出现高值点 [ 13] .

6 带: 112~ 10c m ( 2713~ 1813kaB1P. ).此带 以布氏土星介大量出现为特征, 明显可以分为两亚 带: 下部的 621亚带 (对应 113~ 55cm 的第 2层灰黄 色粉砂, 2713~ 2213kaB1P. ), 以及上部的 622亚带 (对应 55~ 10cm 的第

1 层颜色多变的细粉砂层, 2213~ 1813kaB1P. ). 在62 1亚带, 除布氏土星介持续居优势种外, 几 乎所有的其他种数量均急剧减少甚至消亡, 共见介 形类 16种.白玻璃介在

62 1亚段 12个样品近连续 少量出现, 指示区域降水量的减少和河流入湖水量 的增加, 且有较低温的高山冰川融水持续注入.此外, 隆脊白花介在 14个样品中近稳定出现, 隆起土 星介在 11个样品出现, 弯曲湖花介和装饰湖花介分 别出现在 7个和 6个样品, 表明依然................