摘要
青藏高原发育了大规模的山岳冰川，现代冰川覆盖面积约4.7万平方公里。大规模冰川遗迹为研究第四纪古气候提供了丰富的材料，然而，有的地区，如祁连山西段，由于缺乏合适的测年材料和测年方法，这些冰川遗迹所代表的古冰川活动还没有可靠的年代数据，年代数据的缺失制约着我们对古冰川发育和气候变化之间关系的深入理解。在本研究中，我们对祁连山西段老虎沟和念青唐古拉山东段巴松措两个地区的冰碛物和与冰水堆积物进行了光释光测年研究，重建了研究区的冰川发育历史和地貌演化，为中国西部冰川及与之相关沉积物的光释光测年提供了范例。 我们首先在野外对老虎沟的冰碛物和冰水沉积物进行了详细观察，结合沟谷中的地形，区分了冰川地貌和河流地貌的分布，观察到沟谷中的两道侧碛垄和一级冰水阶地。对巴松措四条沟谷中的冰川堆积物和冰川地貌观察表明，该地区保留了四套侧碛垄-终碛垄序列，显示该流域存在四次冰川前进事件。 在系统的野外工作基础上，我们在老虎沟和巴松措地区系统采集了47个冰川和冰水堆积物光释光测年样品。由于与冰川有关的堆积物不是理想的光释光测年材料，了解沉积物的释光特性有助于我们精准测量其光释光年代。因此我们在实验室对提取的纯石英颗粒进行了仔细的光释光性质研究，包括样品的光释光信号组成和释光信号热转移、预热坪区和剂量恢复实验等，也对不同粒级的石英颗粒进行了释光性质研究。实验结果表明，来自这两个地区沉积物样品中石英的光释光信号主要由容易被阳光晒退的快组分组成。与其它地区的类似样品相比，研究样品有较高的光释光信号灵敏度。在用单片再生剂量法(SAR)测量样品的等效剂量时，测量样品在测量过程中的灵敏度变化能得到很好的校正，在测量过程中的热转移信号可以忽略不计，测量样品的光释光信号都没有达到饱和，也能够很好的恢复实验室再生剂量。样品的这些光释光性质表明可以用SAR方法测量它们的等效剂量。 对不同粒级石英颗粒的研究表明，不同粒级的的石英颗粒晒退程度不同，部分细颗粒(4-11μm)石英在沉积时的晒退程度要高于粗颗粒(125-200μm)和中颗粒(38-63μm)石英，这不同于前人对冰川沉积物释光性质的认识，最大的可能原因是本研究物质中的粗细物质来源不同，或者在最后沉积和埋藏前，它们经历了不同的地貌过程，部分细颗粒石英可能是风力搬运，因而有更多的曝光时间或晒退时间。 为了使用单片等效剂量的统计分析方法来分析测量样品在埋藏前的光释光信号晒退程度，我们对每个样品的粗或中颗粒至少测量了30个小单片。根据对样品在埋藏前信号的晒退程度或残余剂量的评价，我们从所有测量的单片中找出相对晒退较好的颗粒来进行统计和进行年代计算。小片的等效剂量分布表明，两个地点样品的粗颗粒和中颗粒石英应该都有晒退不彻底现象。为此，我们使用最小年代法的统计模型来计算这些相对晒退较好的颗粒的等效剂量并进行年代计算，所得的年龄值应该最接近样品的真实埋藏年龄，提高了冰川沉积物光释光年代的准确度。另外，我们也比较混合细颗粒和石英的光释光年龄来分析样品在埋藏时的晒退程度，结果表明这些样品中的长石颗粒的光释光信号相对石英，其残余剂量很大，表明长石在沉积埋藏时，其光释光信号晒退程度很差。所以，尽管长石的光释光灵敏度要高于石英，但其较差的光释光晒退性质使其光释光年代出现高估现象，因而在本研究中，测量样品的光释光年代以石英的结果为准。 粗颗粒石英的光释光测年结果显示祁连山西段老虎沟地区在末次冰盛期和晚冰期发生了两次冰进。冰水阶地的形成年代为10.0±1.7 ka和～6 ka，代表冰川消融时期。细颗粒和中颗粒石英的光释光测年结果显示念青唐古拉山东段巴松措地区的冰川发育分为4个阶段，阶段Ⅰ冰进发生在～1.3 ka;阶段Ⅱ冰川前进发生在～5.2 ka或～7.5 ka，相当于新冰期;阶段Ⅲ的发育时间10-13 ka，相当于新仙女木期;阶段Ⅳ冰川发生多次前进，时间跨度从30 ka到16 ka。其中，～30 ka冰进为当地末次冰盛期;22-27 ka对应全球冰盛期;18-20 ka为冰消期开始后冰川短暂的停顿。此外，时代上～30 ka、～23 ka和～16 ka的冰进，分别与北大西洋三次Heinrich事件(H3、H2和H1)基本吻合。 通过和周边冰川堆积物年代结果和古气候记录的比较，我们发现祁连山西段老虎沟冰川的前进时间和祁连山东段一致，祁连山东西段现代降水差别较大，说明该地区冰川的发育可能更多受温度控制。巴松措冰川的发育与周边冰进时间一致，通过和太阳辐射、降水记录和石笋记录比较，我们认为巴松措冰川的发育也是更多的受温度控制。 老虎沟和巴松措均在末次冰盛期发生了冰川前进，但巴松措开始发育的时代为～30 ka，早于老虎沟的～20 ka，指示降水量高的地区冰川对温度变化更敏感。老虎沟和巴松措的光释光年代指示在10-13 ka之间发生过冰川前进，可能对应于新仙女木事件，说明青藏高原冰川沉积物有可能记录快速气候事件。老虎沟和巴松措的冰川均在全新世早阶段发生过大规模冰川消退，老虎沟的冰川退缩发生在～10 ka和～6 ka;巴松措发生在～8 ka，尽管二者都是响应温度升高，不过并非同步。这种差异性可能反映降水或地形因素的影响。 巴松措地区在末次冰盛期发生了多次冰进，其中三次冰进时间(～16 ka、～23ka和～30 ka)与Heinrich事件（H1、H2和H3）基本吻合;而晚冰期，全新世中期和晚期的发生冰进时间和董哥洞石笋记录中的季风减弱、温度降低的时期一致。巴松措地区的冰川活动直接受到印度季风的控制，而北大西洋降温可以通过西风带影响印度季风。因此我们认为巴松错地区的冰进很可能响应北大西洋降温。
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