柴达木盆地西部第四纪干旱气候的演化及盐类资源的形成规律

As an important salt resources base in China, Qaidam basin is well known as its high grade salt resources such as potash, Li, Sr, Br, B, mirabilite and so on. It is of great importance to reveal the climate evolution process of the Qaidam basin because the formation of salt resources is highly correlated with climate change. However, studies on the aridity climate and salt resources formation of the Qaidam basin were hampered due to the lack of continuous and high resolution records based on accurate chronology. Aiming to fill this gap, the arid climate and the salt resources formation records of a deep drilling core (SG-1) based on orbital tuning chronology, including high resolution ion contents and carbon and oxygen isotope analysis of carbonate will be presented. Our study aims to reconstruct the evolution history of the arid climate in the Qaidam basin since Quaternary. Moreover, we will discuss the impact of Quaternary glacial-interglacial climate on the evolution of the arid climate and the salt resources formation of the Qaidam basin. The above studies are critical in understanding the evolution history of salt resources and helpful in predicting new salts resources layer.

柴达木盆地是我国钾盐、锂、锶、溴、硼及芒硝的重要产地。盐类资源的形成与盆地干旱气候演化密切相关, 因此，查明盆地干旱气候的演变历史对于揭示盐类资源的形成规律具有重要的现实意义。研究表明，盆地盐类资源主要形成于第四纪晚期，但由于柴达木盆地内部缺乏具有精确定年的连续、高分辨率记录，目前对盆地第四纪以来干旱气候和盐类资源形成演化研究还比较薄弱。本项目将基于已获得的柴达木盆地西部察汗斯拉图干盐湖千米深钻材料：1）高分辨率地分析其离子含量和碳酸盐碳氧同位素，运用天文调谐方法建立盆地晚上新世以来干旱气候和盐类资源演化序列，探讨盆地干旱气候演化规律及其对盐类资源形成的可能影响；2）通过与全球冰量和东亚季风记录的详细对比，探讨盆地干旱气候及盐类资源的形成演化在长期趋势、周期性及突发事件上如何响应全球第四纪冰期气候演化，从而为认识盆地盐类资源形成演化规律和预测新的盐类资源发生层位提供科学依据。

通过对柴达木盆地西部察汗斯拉图干盐湖938.5米深钻SG-1孔沉积物高分辨率易溶盐分析、碳酸盐含量、碳酸盐碳氧同位素、以及SG-1钻孔石盐层原生包裹体同位素分析、硼氯同位素分析，结合沉积学和矿物学结果： (1) 完成了基于古地磁和钻孔顶部盐类矿物铀系和光释光测年结果的磁化率序列的天体轨道调谐分析； (2) 建立了察汗斯拉图凹陷由上新世末的半深水淡水-半咸水湖泊逐渐萎缩、咸化、成盐、消亡，最终形成干涸裸露的干盐滩的演化序列。发现盆地西部2.8Ma以来经历了阶段性的不同程度干旱化，主要的干旱化事件发生在约2.2Ma、1.8Ma、1.2Ma、0.6Ma和0.1Ma；(3) 通过区域与全球的记录对比发现， SG-1钻孔2.8Ma以来的古湖咸化直至干涸的过程是对亚洲内陆干旱化的响应。上新世以来的全球变冷是SG-1古湖所在区域气候环境演化的主要驱动力，青藏高原在3.6 Ma, 2.6 Ma, 1.8–1.7 Ma等时段的隆升，对该时期亚洲内陆干旱化也起到一定的影响作用。而叠加在全球变冷的效应之上，青藏高原，尤其高原东北部在~1.2–0.6 Ma 和 ~0.15–0.13 Ma 等时段的强烈隆升，通过促使低层西风的进一步绕流以及北支西风的进一步弯曲、北移、增强以及高原内部和北侧下沉气流的盛行，及由于高原面的抬升导致的对西风和季风暖湿水汽的阻挡，从而，对这两个时段亚洲内陆的干旱化加剧起到了决定性作用；(4) 对SG-1孔磁化率记录的波谱分析与地层岩性记录的对比发现，1.2Ma以来钻孔中盐层大规模出现，且盐层主要发生在磁化率波谱结果中与天体岁差和倾角相对应的 21ka 和41ka 周期的极小期和100 ka高偏心率时期。我们认为，2.8Ma以来察汗斯拉图地区阶段性的干旱化会导致盆地逐步变干，古湖萎缩，到1.2Ma，盆地的干旱化达到一个阈值，之后由高偏心率和低倾角引发北半球冰盖增长的增长会导致北半球高纬变冷，西伯利亚高压增强及西风带北移，从而使冬季风更加强烈，更进一步加强亚洲内陆的干旱化。内陆干旱区干旱度的增加，会使察汗斯拉图古湖进一步萎缩，盐层开始在高偏心率和低倾角引发的冰盖增长期有规律出现。