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十万年来,塔克拉玛干沙漠经历了什么?

已有 792 次阅读 2021-9-3 09:55 |个人分类:《科学通报》|系统分类:论文交流

“大漠风尘日色昏,红旗半卷出辕门”,浩瀚的塔克拉玛干沙海东西绵延一千多公里,南北宽五百余公里,是世界第二大流动沙漠。在中国少数民族语言维吾尔语中,“塔克拉玛干”意为“进去出不来的地方”,但其所处的塔里木盆地的“塔里木”却被解释为“永久的家园”或者“树木生长的地方”。对同一区域的两种解释截然不同,既指示了这无垠沙海有着恶劣的自然环境 (图1),也意味着这里可能曾是水草丰美的文明摇篮。深居内陆的塔克拉玛干沙漠既是北半球最重要的粉尘源区之一,也是陆上“丝绸之路”的重要组成部分,在地球气候系统和东西文明交流史上均扮演着重要角色。该沙漠的自然环境演变历史及其对繁盛一时的“西域三十六国”等沙漠古文明兴衰变迁的影响,一直备受关注。然而,由于塔克拉玛干沙漠超过85%的区域被流动沙丘覆盖,缺乏较连续的古环境记录载体且沉积环境复杂、沉积记录获取难度大,使得准确认识该地区的环境演变过程成为研究难点。

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图1 塔克拉玛干沙漠腹地沙丘景观,可见古水文遗迹及枯死的胡杨树 (杨小平拍摄于2015年9月)

浙江大学地球科学学院杨小平教授带领的沙漠环境演变研究团队,多年来致力于通过广泛的野外考察,结合实验室分析和遥感技术,从多学科视角深入理解全球变化背景下我国干旱-半干旱区的地表过程及人地关系,力图在思路上突破依靠连续沉积地层重建古气候变化过程的窠臼,深入沙漠内部获取环境变化的直接证据。该团队于《科学通报》2021年第24期上发表的研究文章《晚更新世以来塔克拉玛干沙漠中部地区的环境演变》,对近十万年来塔克拉玛干沙漠的环境演变过程进行了重建,并分析了相关驱动机制及其与沙漠古文明的关系。

研究人员通过广泛的遥感调查和地貌学考察,在塔克拉玛干沙漠南部尼雅河、亚通古斯河流域从沙漠边缘到腹地选取了多个较为典型的河流-湖泊(及静水沉积)-风沙沉积剖面以沉积地层学为基础,对其开展了全面系统的研究 (图2)。他们利用一种能够直接测定沉积物埋藏年龄的方法,即利用沉积物中的石英矿物被埋藏以后的信号累积测定沉积物被埋藏时间的技术(光释光测年),对沉积学解释得到的湿润时期进行年代学框定。结果表明,塔克拉玛干沙漠在近10万年以来至少经历过3个比较典型的湿润时段,即距今约7~5万年前,1.7~1.1万年前和距今5000~2000年前。

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图2 塔克拉玛干沙漠尼雅河流域地形、水系及相关沉积地层记录

研究人员将这些沙漠腹地保存的湿润记录与全球温度重建数据进行比较,发现这些相对湿润的环境出现在全球气温由冷变暖的转折时期 (图3)。结合地貌学和遥感分析,研究人员推测在这三个时段,由于气候迅速变暖,沙漠周边冰雪融水增加导致发源于沙漠南部昆仑山的河流径流量骤增,能够纵深沙漠内部,从而在沙漠深处留下流水沉积的证据 (图2)。当然,并不排除西风带南移导致塔里木盆地周围山地的地形雨雪增加的可能。

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图3 不同载体所记录的塔克拉玛干沙漠及其毗邻地区近8万年以来气候变化过程

中晚全新世以来的湿润时期,特别是尼雅河和亚通古斯河下游记录的距今2000年左右的湿润时期,与塔克拉玛干沙漠深处多个已消失古文明的繁盛时期一致。距离沙漠南缘70 km左右的尼雅遗址,因出土织有“五星出东方利中国”八个篆体汉字的国家一级文物汉代织锦而被誉为20世纪中国考古学最伟大的发现之一。尼雅遗址的考古学证据与该研究的地层学证据共同说明在2000年前的汉代,塔克拉玛干沙漠南缘的河流能够深入沙漠至少70 km并造就沙漠绿洲,为彼时沙漠文明的繁盛提供了水源保障。该项研究从地质学视角破解了近十万年来塔克拉玛干沙漠环境演变的前世今生,尤其是为考古学探明的沙漠古文明繁盛时期提供了坚实的自然科学证据。

该研究得到了科技部科技基础资源调查专项(2017FY101001)和国家自然科学基金(41672182, 41430532)的联合资助。

研究介绍视频:

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更多内容请读原文▼

杨小平, 杜金花, 梁鹏, 张德国, 陈波, Rioual P, 张峰, 李鸿威, 王旭龙. 晚更新世以来塔克拉玛干沙漠中部地区的环境演变. 科学通报, 2021, 66 (24): 3205-3218, doi: 10.1360/TB-2020-1383.

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