基于端元法的银川盆地MIS6—MIS5气候变化探究

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.077

现代地质 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (05): 1311-1322.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.077

基于端元法的银川盆地MIS6—MIS5气候变化探究

许可可¹^,²(), 杨振京¹(), 宁凯¹, 韩强强³, 毕志伟¹, 赵楠楠⁴

1.中国地质科学院水文地质环境地质研究所,河北正定 050800
2.中国地质大学(北京),北京 100083
3.宁夏回族自治区水文环境地质勘察院,宁夏银川 750011
4.河北省地矿局国土资源勘查中心,河北石家庄 050000

收稿日期:2021-04-20 修回日期:2021-06-03 出版日期:2021-10-10 发布日期:2021-11-04
通讯作者: 杨振京
作者简介:杨振京,男,博士,研究员,1966年出生,古生物学与地层学专业,主要从事孢粉及相关地层研究。Email: yangzhenjing1966@163.com。
许可可,男,硕士研究生,1996年出生,地质工程专业,主要从事第四纪地质与环境研究。Email: kkxu_2020@163.com。
基金资助:
中国地质科学院水文地质环境地质研究所基本科研业务费(SK202012);宁夏回族自治区第八批地勘基金项目第二标段“灵武县幅、磁窑堡幅1:5万综合地质调查”(HZ20170040-11)

MIS6-MIS5 Climate Change of Yinchuan Basin Based on End-member Method

XU Keke¹^,²(), YANG Zhenjing¹(), NING Kai¹, HAN Qiangqiang³, BI Zhiwei¹, ZHAO Nannan⁴

1. Institute of Hydrogeology and Environmental Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Zhengding, Hebei 050800, China
2. China University of Geosciences, Beijing 100083, China
3. Institute of Hydroenvironmental Geology Exploration, Geological Bureau of Ningxia Hui Autonomous Region,Yinchuan, Ningxia 750011, China
4. Center of Land and Resources Exploration, Hebei Bureau of Geology and Mineral Resources Exploration, Shijiazhuang, Hebei 050000, China

Received:2021-04-20 Revised:2021-06-03 Online:2021-10-10 Published:2021-11-04
Contact: YANG Zhenjing

摘要/Abstract

摘要：

银川盆地位于东亚季风与西风带的交界带,地层沉积物记录着气候环境的演变信息。通过对银川盆地LS01钻孔沉积物进行光释光定年、粒度分析以及端元分析重建了该地区MIS6—MIS5时期的气候演变序列。结果表明,端元分析得到4个有具体环境指示意义的端元Em1—Em4:Em1代表了水动力较弱的弱流水或湖沼相沉积;Em2代表了水动力较强的河流沉积;Em3和Em4可指代区域构造抬升事件。气候演变分为6个阶段:150~137 ka(MIS6),银川盆地气候冷干,出现两次构造抬升事件;137~110 ka(MIS5),气候整体较为暖湿,期间有3次暖事件a1(137~129 ka)、a2(124~120 ka)和a3(118~111 ka);110~107 ka(MIS5),气候转向冷干;107~102 ka(MIS5),气候由冷转暖,出现冷事件b1(106~104 ka),整体偏暖湿;102~87 ka(MIS5),气候较冷干;87~75 ka(MIS5),出现冷事件b2(87~84 ka),但整体偏暖湿。该区域MIS6—MIS5阶段气候变化主要受夏季太阳辐射和岁差驱动。

关键词: 粒度, 端元分析, 粒级-标准偏差, 银川盆地, 气候变化

Abstract:

The Yinchuan Basin is located in the junction of the East Asian monsoon and the west wind strip. Sediments in the basin records the climatic environment evolution. In this study, the climatic evolution sequence (MIS6-MIS5 period) in the basin was reconstructed with photoluminescence dating, grain-size analysis, and end-element analysis on sediments from borehole LS01. Four end-members (Em1 to Em4) with specific environmental indications were obtained from the end-element analysis. Em1: weak flow or lacustrine-facies deposits with weak hydrodynamics; Em2: fluvial deposits with strong hydrodynamics; Em3 and Em4: regional tectonic uplift. The climate evolution comprises six stages (1-6): (1) Yinchuan Basin had cold-arid climate with two tectonic uplift events in 150-137 ka (MIS6); (2) The climate was warm and humid as a whole, and there were three warm events at a1 (137-129 ka), a2 (124-120 ka), and a3 (118-111 ka) in 137-110 ka (MIS5); (3) the climate turned to cold and arid in 110-107 ka (MIS5); (4) 107-102 ka (MIS5), cold events b1 (106-104 ka) and b1 (106-104 ka) occurred and the climate was cold and dry in general; (5) 102-87 ka (MIS5), the climate was cold and arid; (6) in 84-75 ka (MIS5), there was a cold event L2 (87-84 ka) but the climate was warm and humid as a whole. The climate change in MIS6-MIS5 phase was mainly driven by solar radiation and precession in summer.

Key words: sediment grain size, end-member analysis, grain size-standard deviation, Yinchuan Basin, climate change

中图分类号:

P532

许可可, 杨振京, 宁凯, 韩强强, 毕志伟, 赵楠楠. 基于端元法的银川盆地MIS6—MIS5气候变化探究[J]. 现代地质, 2021, 35(05): 1311-1322.

XU Keke, YANG Zhenjing, NING Kai, HAN Qiangqiang, BI Zhiwei, ZHAO Nannan. MIS6-MIS5 Climate Change of Yinchuan Basin Based on End-member Method[J]. Geoscience, 2021, 35(05): 1311-1322.

图/表 10

图1 研究区地理位置及钻孔位置

Fig.1 Location of the study area and borehole LS01

图2 LS01钻孔剖面岩性及年龄深度关系(图中线条为线性内插结果,虚影为置信区间)

Fig.2 Lithology and age-depth relationship of borehole LS01(the line showing the result of linear interpolation, and the virtual shadow showing the confidence interval)

图3 LS01钻孔剖面粒度组分与参数

Fig.3 Particle size composition and parameters of borehole LS01

表1 LS01孔光释光测年结果及参数

Table 1 OSL ages and dating parameters of borehole LS01

样号	α系数	深度/m	U/10^-6	Th/10^-6	K/%	含水率/%	剂量率/(Gy/ka)	等效剂量/Gy	年龄/ka
OSL-1	0.04±0.02	15.3	2.71	14.38	2.17	25±5	3.78±0.21	300.64±11.84	79.58±5.42
OSL-2	0.04±0.02	26.5	1.95	11.24	1.84	29±5	2.91±0.16	296.12±11.32	101.72±6.67
OSL-3	0.04±0.02	41.7	1.90	11.33	1.72	28±5	2.35±0.07	262.22±2.11	111.58±3.49
OSL-4	0.04±0.02	60.2	2.55	10.00	1.75	20±5	2.61±0.09	325.65±1.61	124.91±4.17
OSL-5	0.04±0.02	75.4	1.83	7.71	1.74	29±5	2.12±0.07	301.41±1.32	142.17±4.60
OSL-6	0.04±0.02	102.8	2.17	4.92	2.13	20±5	2.93±0.15	445.38±43.82	151.85±16.81

图4 LS01钻孔剖面粒级-标准偏差

Fig.4 Standard deviation of grain size for borehole LS01

图5 LS01钻孔剖面粒度端元线性相关(a)和角度离差(b)

Fig.5 Linear correlation of end-members(a) and angular dispersion(b) for borehole LS01

图6 LS01钻孔剖面端元频率分布曲线

Fig.6 End-member frequency distribution for borehole LS01

图7 粒级145~273 μm(组分1)和1 240~1 596 μm(组分2)含量与各自平均粒径相关性分析

Fig.7 Correlation analysis of 145-273 μm and 1 240-1 596 μm fractions with the mean of each grain size

图8 LS01钻孔剖面敏感粒级、端元组分和平均粒径与黄土磁化率、δ18O的对比 s1—s3.构造抬升事件;a1—a3.暖事件;b1—b3.冷事件;Ⅰ—Ⅵ.划分的气候阶段。下文同

Fig.8 Comparison of sensitive grain size, end-members and average grain size of borehole LS01 with loess magnetic susceptibility and δ18O values

图9 Em2曲线和其他气候记录对比 a.Em2曲线;b.NHSI,北半球夏季太阳辐射[46];c.岁差[49];d.地轴倾角[49];e.中亚乌兹别克斯坦Ton洞2石笋记录[45];f.中亚乌兹别克斯坦Ton洞1石笋记录[45];g.中国源堡黄土剖面[35];h.神农架三宝洞石笋记录[43];i.NGRIP δ18O,格陵兰冰心氧同位素记录,南极大气氧同位素记录[47];j.格陵兰冰心氧同位素记录[36]

Fig.9 Comparison of Em2 curve and other climatic records

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