基于释光测年的晚第四纪蒙古高原戈壁沙漠地区湖泊沙漠演化研究-以黑河尾闾额济纳盆地为例

The fluvial and lacustrine deposits of the Gobi Desert in the southern Mongolian plateau of central Asia are one of the key dust sources in the world. Yet lake evolution and environmental change affecting these deposits are still under debate. The Ejina Basin, the terminal lake basin of the Heihe River, the second largest inland river of China, is located in the central Gobi Desert. This study is designed to measure the elevations of well-preserved paleolake shorelines around the Ejina Basin. Since 14C dating of these shoreline deposits may be problematic, we will test the suitability of quartz OSL dating and K-feldspar pIRIR dating of shoreline deposits by using luminescence characteristics and internal checks. Once we have established that these methods are reliable we will use them to create a robust chronology for these shorelines. By combining this chronology with proxy indexes of grain size, pollen and ostracod analyses of these shorelines at different elevations, the spatial-temporal evolution of the lake during the late Quaternary in the sub-basins of the Ejina Basin can be established, and the relationships between the sub-basins can be understood. Results will address two important problems: 1) how prevailing Westerlies and the East Asian summer monsoon affect environmental change in Gobi Desert, and 2) how tectonic activity and hydrological process affect environmental change in the Gobi Desert area over a long timescales.

蒙古高原南部戈壁沙漠是全球重要的粉尘源区，该地区河流湖泊沉积物为粉尘释放提供了主要物质来源，晚第四纪戈壁沙漠地区古湖演化及环境变化还存在很大争议。位于戈壁沙漠中心的额济纳盆地，是中国第二大内陆河黑河的尾闾湖盆地。本研究拟对额济纳盆地不同区域保存良好的系列古湖岸堤沉积序列进行准确高程的DGPS测量，探讨古湖岸堤沉积物14C测年可靠性及存在的问题，通过开展详细的释光测年方法学研究，探索建立古湖岸堤样品的钾长石红外释光pIRIR测年方法，与传统石英OSL测年方法对比验证建立可靠的古湖岸堤年龄序列。结合古湖岸堤沉积的粒度指标、孢粉、介形虫分析，重建晚第四纪额济纳盆地不同级次盆地（嘎顺淖尔、苏古淖尔、居延泽）古湖形成演化过程及相互关系，探讨位于现代东亚季风系统和西风系统过渡区域的戈壁地区晚第四纪环境演化过程，为认识流域水文过程、气候变化以及构造作用对戈壁环境变化的驱动机制提供可靠证据。

蒙古高原南部的阿拉善高原是全球重要的粉尘源区，该地区河流湖泊沉积物为粉尘释放提供了主要物质来源，晚第四纪阿拉善高原古湖演化及环境变化还存在很大争议。位于阿拉善高原的额济纳盆地和白碱湖盆地是发源于祁连山的黑河和石羊河的尾闾湖盆地。本研究通过对这两个盆地保存良好的系列古湖岸堤沉积开展野外调查，探槽开挖获得了19条古湖岸堤沉积序列，使用差分GPS测量了湖岸堤的准确高程。针对古湖岸堤测年样品开展了粗颗粒石英光释光（OSL）测年和钾长石红外高温释光（pIRIR）测年方法学研究，建立了可用于研究区古湖岸堤样品年龄测定的实验室流程，检验了钾长石pIRIR测年信号的稳定性及晒退。发现石英OSL测年和钾长石pIRIR测年分别可用于~60 ka和~300 ka以来样品的年龄测定。使用石英和钾长石年龄对比验证建立了古湖岸堤年龄序列，基于现代DEM重建了晚第四纪额济纳盆地和白碱湖盆地古湖时空演化过程。发现深海氧同位素阶段（MIS）9，MIS 7，MIS 5，MIS 1额济纳盆地形成了黑河补给的高湖面湖泊，提出在冰期-间冰期旋回尺度季风边缘区湖泊的湖面波动受控于冰期-间冰期旋回气候变化导致的流域及尾闾湖盆降水变化，湖面波动存在10万年周期。发现阿拉善高原西部（额济纳盆地）和东部（白碱湖盆地）湖泊均在MIS 5和全新世形成了稳定的高湖面湖泊，但湖泊水位变化在MIS 5及全新世内部具有空间差异性，阿拉善高原东部白碱湖盆地湖泊高湖面出现在MIS 5e-5c和中全新世，西部额济纳盆地湖泊高湖面出现在MIS 5c-5a和晚全新世。阿拉善高原东部湖泊水位变化与东亚夏季风强度变化具有一致性，而阿拉善高原西部湖泊水位变化与中亚西风区降水变化具有一致性，表明季风在最强盛时期仍然主要控制阿拉善高原东部地区降水及湖面波动，提出末次间冰期及现代间冰期西风降水-东亚夏季风降水控制边界大致位于阿拉善高原西部。本项目重建的阿拉善高原不同区域晚第四纪湖泊时空演化为理解干旱区湖泊环境变化及其对东亚夏季风和西风气候系统相互作用的响应机制提供了可靠依据。