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塔里木盆地的前生今世
作者:宋友桂/图文  来源:中国科学院地球环境研究所  发布日期:2020-11-10  点击:

  塔里木盆地地处于天山和昆仑山、阿尔金山之间,东西长1500千米,南北宽约600千米,面积达53万平方千米,是中国面积最大的内陆盆地。盆地地势西高东低,中部是著名的塔克拉玛干沙漠,东部有亚洲“干极”罗布泊,盆地边缘为山麓、戈壁和绿洲(冲积平原)。气候干旱少雨,生态环境脆弱。塔里木盆地也是我国的聚宝盆,含有丰富的石油、天然气、玉石、钾盐等矿产资源。

  塔克拉玛干沙漠

  罗布泊雅丹地貌

  在恐龙繁盛的时代(侏罗纪至白垩纪)塔里木盆地所在的地区是汪洋大海,地质学家称之为副特提斯海(特提斯海的一个演化阶段),那么这海是如何变成盆地和沙漠的呢?极端干旱环境是如何形成的呢?

  塔里木盆地沧桑巨变

  地质学家通过研究现今盆地周边山体的隆升年代以及塔里木盆地的内部沉积地层,认为新生代(最近6500万年)以来地壳运动造成天山和青藏高原的逐步隆升,形成一个海盆:塔里木海,4000多万年以来随着印度板块向北俯冲,青藏高原向北扩展隆升和天山山脉崛起,海水逐渐退出,在帕米尔和西天山阿赖谷地形成狭长的水道,尽管具体海水完全退出的时间还有争论,但海水从东向西的撤退过程已达成共识,此时盆地东高西低,中新世(2300万年)以来塔里木盆地周边山脉的强烈隆升造成盆地内部差异性沉降,上新世早期(500万年前后)在盆里东部存在众多湖泊群,直到第四纪早期(约260-180万年)罗布泊洼地形成,塔里木盆地现今东低西高的地貌格局形成。

  库车新生代红层

  塔里木盆地为什么这么干?

  随着副特提斯海的向西退出,西风环流携带的水汽减少,帕米尔高原-天山之间的水汽通道逐渐关闭,晚新生代青藏高原的强烈隆升的雨影效应(雨影效应是山脉高峻能阻隔季风,形成雨影效应。在迎风坡一面降水增多,背风坡降水几乎没有)进一步加剧了干旱化,因此塔里木盆地一直向干旱化方向发展。现在盆地地处欧亚大陆腹地,远离海洋,盆地周边高山耸立,层峦叠障,海拔4000~6000米,来自太平洋的东亚季风及印度洋的南亚季风所携带的潮湿气流很难抵达塔里木盆地上空,而西风环流携带的水汽在到达帕米尔高原和天山西坡一带时,大多凝结下降,只有当有较强西风气流时,少量水汽才可以进入塔里木盆地,形成降水,愈往东气流越变干燥,造成盆地降水西部多于东部。盆地东南部在冬季还受到寒冷干燥的西伯利亚反气旋的影响,降温水量稀少,蒸发量巨大,形成极端干旱环境。大部分地区年降雨量都在50毫米以下,东部地区只有10毫米左右,昼夜温差和季节变化很大,春夏和秋冬之交时,早上寒冷要穿棉衣,中午气温高穿单衣都还嫌热,此就是“早穿皮袄午穿纱,怀抱火炉吃西瓜”谚语的由来。

  塔克拉玛干沙漠是如何形成的?

  沙漠的形成至少需要两个条件:干旱少雨气候条件和充足的沙源。塔里木盆地内部丘陵和周边山地岩体经过漫长的风化剥蚀和夷平作用,经流水尤其是洪水、暴雨搬运到山麓和盆地边缘形成三角洲和洪冲积平原,这些沉积物经过风力吹扬分选,成为塔克拉玛干沙漠的主要来源, 在长期干旱少雨的气候条件下,形成了巨大的塔克拉玛干沙漠。那么如何确定沙漠的形成年代呢?直接的证据就是找到沉积最厚的地方,利用钻探获取岩心,通过测定沉积物中出现最早大规模风成沙的年代。另一方面可以通过间接证据如周边山地的风成沉积黄土反推沙漠的形成年代。但目前关于沙漠形成的年代仍有几种观点,从2000多万年到几十万年,沙漠的形成之谜还有待于科学家们更深入的研究。我们这次考察就是为了选择合适的地点进行环境钻探,以揭示沙漠的演化过程和气候环境变化历史的联系。

  罗布泊又是怎么回事?

  第四纪(260万年以来)的新构造运动导致罗布泊地区成为塔里木盆地的低洼地区,造成一江春水向东流,成为塔里木河、孔雀河、车尔车臣河、若羌河、疏勒河等众多河流的汇水区,远古时期人类为生存生活方便,加之生产水平有限,只有遂水而居,这些河流和附近的绿洲成为人类活动的主要场地,仅在西汉朝曾经有二十多个小国在盆里边缘繁衍生息,罗布泊是一片水草丰美的大湖,滋养了楼兰古国,也成为著名的“丝绸之路”咽喉。但后来一方面区域气侯变干,河流径流减少,叧一方面由于人类活动尤其在这些河流的中上游地区过渡灌溉、修建水坝,使得下游断流,罗布泊就此干涸。

  在漫长的地质过程中河流中上游含钾岩石破碎分解,钾盐溶于水中随径流汇集到罗布泊;钾盐随地表水下渗,使地下水中钾盐不断积累,含量升高,形成钾盐矿床。

  罗布泊的“盐华”

  罗布泊的“钟乳盐”

  这次科学考察重点考察了塔里木盆地东部罗布泊、南缘帕米尔-西昆仑山北坡、北缘库车天山段的新生代沉积,初步确定了在塔里木盆地东部和西部开展深钻和西昆仑山剖面样品的采样方案,获得了数根短河湖沉积岩心,为进一步研究塔里木盆地沙漠、湖泊演化和气候变化奠定了基础,这对认识不同时间尺度西风-季风协同作用下气候变化的过程与规律及其发生机制具有重要意义。

 
 
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