鉆探揭示亞洲中部沙漠形成演化的空間異質(zhì)性

蘭州大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院王鑫教授、余子瑩博士生和中國科學(xué)院青藏高原研究所陳發(fā)虎院士等，在Science Bulletin 2024年第22期上發(fā)表快訊文章，通過沙漠腹地環(huán)境鉆探研究，揭示了塔克拉瑪干沙漠腹地現(xiàn)代沙漠景觀的形成時代約為30萬年，推測沙漠的初始形成年代遠早于180萬年，結(jié)合研究團隊在巴丹吉林沙漠和騰格里沙漠腹地取得的環(huán)境鉆探研究成果，揭示了亞洲中部干旱區(qū)沙漠形成演化的空間異質(zhì)性。

沙漠是亞洲中部干旱區(qū)最重要的組成部分，是北半球粉塵的重要源區(qū)，通過粉塵氣溶膠的氣候環(huán)境效應(yīng)，顯著影響全球氣候、生物地球化學(xué)循環(huán)、海洋生態(tài)乃至全球碳循環(huán)，其形成演化歷史備受關(guān)注。然而，主要沙漠的形成演化歷史尚不清楚，究其原因，沙漠腹地多被現(xiàn)代沙丘覆蓋、缺少天然剖面，是主要癥結(jié)之一。為此，蘭州大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院西部環(huán)境教育部重點實驗室自2008年起開始實施西部環(huán)境鉆探計劃（WEDP），先后在中國主要沙漠的腹地實施了系列環(huán)境科學(xué)鉆探，獲得了研究中國主要沙漠形成演化的一手資料。該文報道了塔克拉瑪干沙漠腹地中晚第四紀(jì)鉆孔巖芯的年代學(xué)和沉積學(xué)研究結(jié)果，并通過與巴丹吉林、騰格里等沙漠腹地環(huán)境鉆探研究結(jié)果的對比，討論了亞洲中國沙漠形成與演化的時空特征。

塔克拉瑪干沙漠腹地科學(xué)鉆探現(xiàn)場

塔克拉瑪干沙漠腹地中晚第四紀(jì)沉積記錄

沙漠的形成演化歷史較為復(fù)雜，可大體劃分為兩個演化階段：(1) 沙漠的初始形成，以沙漠腹地最老風(fēng)成砂的出現(xiàn)和下風(fēng)向地區(qū)風(fēng)成沉積的大規(guī)模堆積為標(biāo)志；(2) 現(xiàn)代沙漠景觀的形成，以沙漠腹地連續(xù)風(fēng)成砂的堆積為標(biāo)志。對塔克拉瑪干沙漠腹地200米鉆孔巖芯的研究結(jié)果表明，該巖芯0~47米為連續(xù)的風(fēng)成砂，而47~200米則以風(fēng)成砂-河湖相沉積互層為特征；基于光釋光和宇宙成因核素26Al/10Be埋藏年代，并參考初步的古地磁定年結(jié)果，揭示了塔克拉瑪干沙漠腹地現(xiàn)代沙漠景觀形成于距今約30萬年，推測該沙漠初始形成時代遠早于180萬年。

主要沙漠形成與演化的時空差異

通過塔克拉瑪干沙漠鉆孔巖芯記錄與巴丹吉林、騰格里沙漠鉆孔記錄的對比，揭示了主要沙漠形成演化的空間異質(zhì)性。首先，盡管關(guān)于塔克拉瑪干沙漠的初始形成時代仍在進一步研究中，目前證據(jù)表明該時代遠大于180萬年，早于巴丹吉林沙漠（約110萬年）和騰格里沙漠（約90萬年）的形成時代，表明主要沙漠的形成與演化并非一蹴而就，除干旱氣候背景外，區(qū)域構(gòu)造和地貌條件在沙漠的形成演化過程中也起著重要作用。其次，塔克拉瑪干沙漠腹地30萬年以來為連續(xù)的風(fēng)成砂沉積，表明河流在較長的時段內(nèi)未深入沙漠腹地，標(biāo)志著現(xiàn)代沙漠景觀的形成，而巴丹吉林沙漠與騰格里沙漠在此時段均有河湖相沉積發(fā)育，表明西風(fēng)影響區(qū)沙漠景觀的演化歷史與季風(fēng)邊緣區(qū)的演化歷史不盡相同。再次，中更新世轉(zhuǎn)型期（125~60萬年），塔克拉瑪干沙漠風(fēng)成砂含量顯著增加，巴丹吉林沙漠和騰格里沙漠開始形成，表明該時期是亞洲沙漠形成與演化的關(guān)鍵時期，可能與全球氣候變化及區(qū)域構(gòu)造事件導(dǎo)致的大氣環(huán)流、氣候環(huán)境、地貌條件變化有關(guān)。

研究結(jié)果厘清了塔克拉瑪干沙漠腹地現(xiàn)代沙漠景觀的形成時代，揭示了亞洲沙漠形成演化的空間異質(zhì)性特征，為深入理解構(gòu)造-氣候相互作用如何塑造沙漠景觀提供了關(guān)鍵證據(jù)。該研究受第三次新疆綜合科學(xué)考察項目（2021xjkk0302）、國家自然科學(xué)基金委青藏高原地球系統(tǒng)基礎(chǔ)科學(xué)中心項目(41988101)等資助。

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余子瑩, 王鑫, 陳發(fā)虎. 科學(xué)鉆探揭示塔克拉瑪干沙漠腹地現(xiàn)代沙漠景觀形成于距今30萬年前. 科學(xué)通報, 2024, 69(35): 5072-5075