2017年08月21日 星期一


青藏高原湖泊的演化

2013-05-06 11:27:24   来源:《中国西藏》2000年01期   作者:李炳元

青藏高原是我国最大的湖区,高原现代湖泊总面积有36900平方公里,占全国湖泊总面积的52%。这里有青海湖、纳木错、色林错、扎日南木错、当惹雍错、羊卓雍错、鄂陵湖等著名大湖。

  青藏高原是我国最大的湖区,高原现代湖泊总面积有36900平方公里,占全国湖泊总面积的52%。这里有青海湖、纳木错、色林错、扎日南木错、当惹雍错、羊卓雍错、鄂陵湖、扎陵湖、昂拉仁错以及班公湖等著名大湖。高原上绝大多数湖泊海在4000米以上,为地球上最高的湖区。
     
  高原湖泊除东部地区的鄂陵湖、扎陵湖等为外流淡水湖外,其余多为内陆咸水湖和盐湖。 从成因上讲,高原湖泊有构造运动、冰川作用和河流被堰塞三种,其中规模较大者都属构造成因。 高原古湖盆分布广泛,晚新生代以来,湖泊演化频繁,是高原构造隆起和气候变化共同作用的结果。高原湖泊发育的研究对了解高原环境变迁,进而阐明高原隆起有重要的意义。它们在亚洲,甚至在全球都有独特的地位。

  19世纪末以来,这方面的研究受到广泛重视,已在大量文献报道,但大多停留于一般描述或推论。最近20多年来,在高原内部的吉隆、昆仑山垭口、若尔盖、扎达等古湖和高原外围的临夏、元谋、西瓦里克等古湖沉积年代研究取得了重要进展,获得了一批较精确的年代数据和多指标的环境信息,为湖泊演化研究提供了依据。尽管如此,由于青藏高原范围大、区域差异明显,高原内部湖泊有关信息少,从高原整体上认识还非常不够,我们这里仅从现有资料和研究文献,对高原特别是西藏高原湖泊演化作初步介绍。距今40Ma以来,随着古特提斯海在高原最终消失,湖泊演化进入新阶段。据现有地质资料分析,整个高原地区湖泊是从渐新世开始普遍发育的,从湖泊沉积环境时空变化分析,可将其演化大致分为渐新世-晚中新世(38 Ma-7 Ma)、晚中新世-早早更新世(7 Ma-1.7 Ma)、晚早更新世-中晚更新世(1.1 Ma-0.05 Ma)、晚晚更新世-现代(0.05 Ma-0 Ma)4个阶段。1.7 Ma-1.1 MaBP间由于缺乏资料,目前难于开展讨论。

  渐新世-晚中新世湖泊

  这一时期,古湖泊存在着明显的南北差异,大致以喀喇屁仑山-唐古拉山一线为界,分为高原南部和北部两大部分。高原北部古湖泊规模大、分布广,发育可分渐新世和中新世两个亚期。渐新世时期(约38 Ma-22 MaBP)大多为封闭湖泊,其中以可可西里-巴颜喀喇地区分布最广。中新世早、中期(约22Ma -7MaBP),基本上继承渐新世湖泊发育,但其规模和湖水盐度仍有变化。高原南部第三纪中期湖泊沉积分布局限,渐新世古湖与中新世古湖通常为连续沉积,两者差异相对不明显。色林错所在的伦坡拉盆地最为发育,渐新世时为紫色-棕红色泥岩与绿色泥岩夹泥灰岩、细沙岩、顶部夹油页岩。其上连续沉积了泥岩、页岩、夹砂岩及油页岩。而在喜马拉雅山地区基本上没有渐新世-晚中新世古湖沉积。高原第三纪湖泊发育时空分布明显,北部渐新世湖泊广布,以干热的膏盐湖泊为主(仅局部间有淡水湖泊)。南部无膏盐湖发育,湖泊主要集中在冈底斯山及其以北的伦坡拉盆地,湖水矿化度较低,大多数规模较北部小,冈底斯山以南地区仅局部地区有零星湖沼分布,早、中中新世湖泊基本上继承了渐新世湖泊,为连续沉积,岩相差异不很明显。从沉积相分析,中新世时期高原南北气候都较渐新世湿润。

  晚中新世-早更新世早期湖泊

  近年来由于古生物和古地磁研究方面取得进展,在扎达盆地、吉隆盆地等发现了趾马动物群化石,进而确定其时代为上新世,另外对扎达、吉隆等古湖泊沉积进行了古地磁年代测定,它们的年代依次为7 Ma-1.6 Ma 、6.54Ma-1.67 Ma。以此为依据,按国际上地质划分年代,这些古湖时代属晚中新世至早更新世。通过区域地层对比确定,该时期从喜马拉雅山南麓向北至西昆仑山瓦卡盆地,自东北的贵德盆地至西南的扎达盆地,湖泊广泛分布,从已有资料分析,此时古湖达数十个。在喜马拉雅山北侧的西藏南部分布着一系列的晚新生代湖盆,自西向东有扎达、普兰、吉隆等,其海拔大多在3900-4400米,其中古湖沉积最低的仅3700米(扎达),最高达5800米(野博康加勒)。古湖盆内的沉积物较细,在扎达、吉隆、帕里等古湖,地层除下部有较厚的砂砾和砂岩外,均以粉岩、粘土岩为主,局部夹有砂岩和砂砾岩,砾石的粒径也很小,一般在2-3厘米以下,地层由一套湖相和河湖相细粒沉积组成。古湖泊沉积中古生物化石较丰富,不仅吉隆、扎达发现三趾马动物群化石,而且还含有较丰富的水生软体动物和介形类化石。羌塘高原及其邻近地区地处高原腹地、河流溯源侵蚀尚未到达地区,除青藏公路附近有少量钻孔资料外,所见古湖沉积剖面零星,往往是经后期构造运动或湖面下降引起河流切割而出露的,故地层出露厚度不大,亦不完整,目前有古生物和古地磁断代依据的,仅昆仑山垭口、西藏比如县其布隆盆地和唐古拉山口西的瓦里百里淌曲果古湖等少数几个湖盆。但从区域地层对比看,上新世-早更新世古湖泊在本区亦广有分布,它们的海拔高度一般4500-5000米,有的组成盆地边缘微起伏台地,有的则构成数米至二三十米的残丘,有的仍埋藏于盆地底部。古湖盆沉积厚度,在昆仑山垭口超过200米,布隆为40米,大部分剖面出露一般在10米之内,但钻孔揭示的厚度往往达数百米。羌塘高原古湖泊沉积地层一般为灰黄色、青灰色、棕褐色、棕黄色的细粉砂,地层中不含膏盐等蒸发盐沉积,仅局部有薄层的泥灰岩,反映当时湖水矿化度不高。从古生物分析,本区地层中含有介形类化石多属淡水环境分布,表明当时本区湖泊是以淡水为主的水体环境。

  早更新世晚期-晚更新世中期湖泊

  已有资料表明,1.1Ma-0.7 MaBP青藏发生强烈隆升运动,不少地区早期湖盆继续断陷,同时又产生了一些新的湖盆,目前高原上分布的湖泊大多在此基础上发育的。1.1 MaBP以来,青藏高原除地处腹地的柴达木内陆盆地等地区湖泊可能已封闭外,广大地区湖泊受全球变化影响,湖面波动频繁。高原腹地湖泊造成时而外流、时而封闭的双向转化,但在羌塘高原腹地,一些湖泊衰退趋势逐渐明显,在后期由外流变内流,成为不可逆转过程。

  晚更新世晚期至今湖泊

  在湖泊演化过程中,高原内部封闭湖盆内,随着气候的变化引起湖面多次波动,在湖泊周围形成一系列的古湖岸线和阶地等地貌形态,这些形态可以恢复最近一次高湖面以来湖面波动。由于更早的高湖面地貌遗迹受后期构造变动和流水侵蚀等外力作用破坏,难于恢复其位置。近年来对高原上封闭湖泊周围普遍发育环湖的古湖岸线或湖泊阶地,年代测定有了进展,依此推论主要50kaBP以来形成的。班公湖古湖位于喀喇昆仑山与冈底斯山之间,最高湖岸线海拔近4300米,高出现代湖面53米,古湖向东延伸近100公里,古湖面积约970平方公里,为现代湖泊1.5倍。色林错-纳木错地处羌塘高原东南部,色林错湖岸线发育,其中最高湖岸线4630米-4635米,高出现代湖面约100米,仅色林错东至班戈错Ⅲ湖的现代分水地湖岸线可达29条。纳木错与色林错之间的一系列湖泊的高湖岸线和分水垭口高度对比表明,高湖面时期纳木错湖水通过仁错约玛等流入色林错。 从湖泊地貌等分析发现,无论在高原西北、东北还是其腹地,普遍存在着高湖面,其年代大致相近,即在40-30 kaBP时期,向前可能会延至50 ka左右,向后可能有的地区延续至25 ka甚至20 ka,不同地区有所差异。在冈底斯山以南的高原南部地区,现代湖泊周围湖岸线没有像高原中部与北部地区环状湖岸线典型,多呈零星公布,幅度相对较前小,其中最高的戳错龙高出现代湖面90米,佩枯湖71米,拿日雍错30米,羊卓雍错仅10米,这些湖泊历史上都曾是外流湖,所以高湖面代表外流时的稳定湖面,由于它们封闭的时代不同,高湖面年代亦有差异。羊卓雍错10米阶地的时代据碳14年代推测为3 kaBP,它是其后封闭的,而目前藏南地区取得的碳14年代数据都为全新世的。至今尚未发现晚更新世的高湖面,其原因可能与藏南地区湖泊在晚更新世晚期仍为外流有关。

  全新世以来分布于高原各地的湖泊,由于它们发育的历史,所处的自然地理条件不同,以及补给来源的差异,致使各湖泊都具有本身的特点和演变史。全新世时期很多湖泊虽有过一度的扩张,但总的趋势是湖泊的普遍退缩,一些外流湖变为内流湖,湖水含盐量不断增加,甚至发展到盐湖阶段。

  全新世早期(7 ka-7.5 kaBP以前),青藏高原湖水普遍淡化,西藏南部、羌塘高原的西部和东南部地区,不少湖泊水位仍较高,为外流淡水湖。但在羌塘高原内部的扎布耶茶卡、扎仓茶卡、班戈湖等基本上发育到咸盐湖阶段。中全新世(自7 ka -7.5ka至4 ka-3 kaBP),高原地区受暖湿气候影响,大多数湖泊湖面上升,面积扩大,湖水淡化,湖面的高度处于较高位置。藏北高原内部气候干燥,无冰融水补给的一些较小湖泊当时已呈封闭状态,湖水开始浓缩,如在斯潘古尔湖,中全新世后期沉积物含有的硅藻中,大型底栖和附生种类急剧增加,还出现一些嗜盐性属种,推论当时它已成为内陆湖,扎仓茶卡湖水进一步浓缩,沉积了芒硝和石膏。

  晚全新世(4 ka-3 kaBP以来),西藏各地湖泊普遍强烈退缩,湖面迅速下降,从藏南到藏北南部的一些湖岸线分析,该期湖面下降达10-20米左右,下降还有间歇性。湖泊退缩促使一些大湖泊解体,分离成数个小湖,如羊卓雍错等;另一些湖泊由外流湖转变成内流湖,如藏南的佩枯湖、羊卓雍错等。同时,由于湖水进一步浓缩,除藏东外流湖和藏南等一部分刚封闭不久的内流湖为淡水湖外,大部分湖泊已成为咸水湖和盐湖。晚全新世是青藏高原湖泊主要成盐时期。

  湖泊演化与青藏高原隆起

  湖泊为构造运动和气候水文因子共同作用的产物,它的演化一定程度上记录了构造运动和气候环境的变化。 湖泊发育阶段与构造气候大旋回 青藏高原湖泊发育的4个阶段,与大的构造气候旋回基本一致。湖泊切割消亡亦与构造或气候的转型有一定的关系,从消亡的形式看,可以分为两类:一为湖泊干枯,与气候有关;一为由河流下切致使湖泊切割消亡,则与构造活动期强烈隆升促使河流强烈溯源侵蚀有关。湖泊水体环境演化与高原隆起高度及其环境效应随着高原的隆起、环境变化而出现高原湖泊在时空上的分异,其演化也有规律性,一定程度上反映了高原隆起阶段性。渐新世古湖泊,北部柴达木湖水盐度不大,昆仑山和可可西里地区为干热盐湖,唐古拉-冈底斯山之间基本无盐湖,冈底斯山以南地区湖泊不发达,水体环境南北区域差异明显,反映当时高原隆起前青藏地区海拔较低,受行星风系控制,气候呈纬度地带性。

  中新世古湖除柴达木古湖咸化外,广大地区盐湖消失。从湖泊沉积和零星的古植被资料分析,中新世气候较渐新世干旱程度明显减弱,温度也相对降低,南北环境分异变小。依此推测,该时期青藏地区缓慢隆升已达一定高度(可能接近1000米),促使降水状况明显改善。

  晚中新世-早更新世中期,湖泊从喜马拉雅山至昆仑山-祈连山高原广大地区广泛分布,为最发育时期。水体差异较小,广大地区以淡水为主,局部间有短暂微咸水,湖河交叉,为高原水分最丰富时期,反映此时高原高度接近高原影响气候的临界高度(2000米左右),降水达到最大。

  早更新世晚期-晚更新世中期,高原外围地区为淡水与微咸水交替的湖泊,高原腹地湖泊开始封闭,湖水咸化,反映高原山地高度已经到达较大高度,开始影响大气环流,阻碍湿气进入,在腹地出现干旱。而其边缘与外围的湖泊则由于河流的溯源侵蚀作用由外到内的被切割疏干而消亡。

  晚更新世晚期以来,为现代湖泊形成时期,初期,广大地区为高湖面,大湖广布。全新世以来,封闭湖泊普遍咸化,外流湖由高原内部向外逐渐封闭,中全新世普遍出现次高湖面,晚全新世湖面强烈退缩。这除与全球变化有关外,还与高原隆起接近现代高度,高山对湿润气流的屏障作用导致高原内部干旱化密切极关。

  青藏高原湖泊由封闭-外流-封闭,湖泊水体出现盐湖-咸水湖-淡水湖-咸水湖-盐湖的变化,与高原隆起后引起的不同尺度环境效应有关。
 

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