塔里木盆地的环境格局与绿洲演化

第25卷 第5期2005年9月

第 四 纪 研 究QUATERNARY SC I ENCES

V o.l 25,N o .5Septe m be r ,2005

第一作者简介:刘嘉麒 男 63岁 研究员、中国科学院院士 第四纪地质学专业 E -ma i :l li u j q@m ai.l i ggcas .ac .cn *国家重点基础研究发展规划项目(批准号:G1999043502)资助 2005-02-31收稿,2005-07-11收修改稿

文章编号 1001-7410(2005)05-533-07

塔里木盆地的环境格局与绿洲演化

*

刘嘉麒 秦小光

(中国科学院地质与地球物理研究所,北京 100029)

摘要 塔里木盆地是中国最大的内陆盆地,它经过长期海陆变迁和盆山耦合作用形成。从元古代到晚二叠纪,一直处于海洋环境,几经海侵海退,有大量海相沉积。从二叠纪末开始,全区抬升,海水退出,盆地进入陆地发展阶段,以湖相和河流相沉积为主,仅在西部边缘有泻湖相沉积;至渐新世,印度板块与欧亚板块在帕米尔地区碰撞拼合,盆地彻底与古特提斯海分离,形成统一的内陆盆地。盆地的气候环境从晚白垩世就已向干热发展,形成了广泛的红色沉积和膏盐;上新世以来,青藏高原及其他山地快速隆升,对盆地的环境格局产生重大影响,盆地腹地出现荒漠化,风成沙堆积面积扩大;第四纪时,干旱化气候进一步加剧,塔克拉玛干沙漠逐渐形成;一些天然绿洲在盆地周围和河流流域相伴而生,从而奠定了今天塔里木盆地的环境格局。古时绿洲大部分是丝绸之路的连接点和集结地,在距今约2000年前的汉朝还比较繁荣,后来变成了废墟和荒漠,塔克拉玛干沙漠的南缘向南推进约100~150k m,而注入盆地(沙漠)的河流向上游收缩几百公里。主题词 塔里木盆地 绿洲 环境演变 荒漠化

中图分类号 P534,P941.7,X141 文献标识码 A

1 盆地概况

塔里木盆地呈蛋圆型横卧于天山山脉与昆仑山脉之间(图1),东西长1400km ,南北宽520km,面积约56@104

k m 2

,是中国最大的内陆盆地。盆地周围高山耸立,一些山峰海拔7000m 以上,而盆地内向下强烈凹陷(根据沉积厚度)达10000m,是地壳升降幅度最大地区;高山地带冰川发育,是盆地的主要水源,雪线在天山南坡为3500~4000m,昆仑山为4700~6000m 。盆地表面相对平缓,周边山前地带翘起,海拔高度西南缘为1400~1600m,北缘为1000~1200m;中间低洼,塔里木河中下游海拔高度为900~1000m,至东北角罗布泊一带为780m [1]

。全球第二大沙漠)))塔克拉玛干沙漠与盆地成相似形分布在盆地中央,面积为33.7@104

km 2,覆盖盆地60%以上;一些绿洲镶嵌在盆地的周边地带(见图1)。塔里木盆地夏季酷热,冬季寒冷,温差大,昼夜温差>15e ;无霜期长,一年有200~230天;降水量少,年均50~70mm,最低32~16mm;蒸发量高,平均1500mm /a ,最高(塔中)3700mm /a ;风沙多,每年有50~100多风沙日,是

我国最干旱的地区,属于典型的大陆性气候。

2 盆地的演化与环境格局

塔里木盆地是经过长期海陆变迁和盆山耦合作用形成的

[2]

。总的来看,盆地所处地质背景属于地

台,是亚洲古大陆的一个陆核。前震旦纪(塔里木运动)青白口群变质碳酸岩是盆地的基底;震旦-奥陶纪(加里东运动),全区下沉,经历了海侵-海退的全过程,以碳酸岩、泥页岩沉积为主,处于海洋环境;志留纪-泥盆纪(早海西运动),处于海退时期,全区抬升,以陆源碎屑沉积为主,盆地呈现准平原化,形成三角洲-浅海陆架环境;石炭纪-二叠纪(晚海西运动),除东部仍为陆地外,全区再度下沉,广泛海侵,形成浅海相碳酸盐、碎屑岩沉积

[3,4]

。

二叠纪末全区抬升,并发生强烈褶皱、断裂和火山喷发,周围山地快速崛起,海水从西南方退出盆地,塔里木盆地成为陆内盆地,接收河湖相和洪流相沉积。

三叠纪(印支运动)构造格局较古生代发生很大转变,拉张作用强烈,揭开了中生代前陆盆地发展的序幕,形成山前凹陷和断陷盆地,以盆地北缘较为

534第四纪研究2005

年

图1塔里木盆地及其盆地周围的绿洲1)

紫色代表绿洲

F i g.1I N S AR picture illustrati ng t he T ar i m Basi n and t he surrounding oas i s

发育,如喀什凹陷、库车凹陷等。以库车凹陷为例,凹陷呈北陡南缓的簸箕状,靠近北部山前发育大套冲积扇和扇三角洲沉积,向坳陷中心有辫状三角洲、曲流河和湖泊沉积;凹陷内湖泊经历了深陷-充填-变浅加宽的过程。三叠纪为深陷期,沉积区范围小,早、中侏罗世为充填期,晚侏罗世至早白垩纪湖泊变浅加宽,其内沉积了一套厚度巨大的冲积相)))湖泊相碎屑物,沉降中心持续南迁,沉积体北厚南薄。在这一时期气候变化总体趋势为:干旱v 潮湿v干旱。早、中三叠世气候干旱,多为碎屑沉积;晚三叠世至中侏罗世气候潮湿,炭质泥岩和煤系地层广泛发育,成为重要的烃源,在孔雀河-罗布泊一带出现湖相含煤沉积;晚侏罗世至白垩纪气候转为干燥,库车等凹陷接收大量红色粗碎屑沉积[5,6],阿尔金地区也发生了裂陷沉积[7]。

晚白垩世至早第三纪(喜山运动),盆地下沉,西南部再度发生海侵,出现滨海-泻湖相膏盐、泥岩类沉积和棕红色河湖相含石膏砂岩、泥岩沉积,显示炎热的亚热带气候[8];至渐新世,印度板块与欧亚板块在西部帕米尔地区碰撞拼合,使西部海湾消失,盆地彻底与古特提斯海分离,形成统一的内陆盆地[9,10]。

晚第三纪,天山、昆仑山快速隆升,盆地快速下沉,接收大量陆相碎屑岩和磨拉石堆积,其厚度达2500~6500m,从东南向西北逐渐增加;中新世尚有大面积湖泊分布,形成一套红色夹蓝灰色湖相膏盐和泥沙沉积,但在盆地腹地已出现大面积风成沙堆积;上新世气候向干旱化发展,盆地内以河湖相棕黄色沙质泥质沉积为主,盆地腹地风成沙堆积面积扩大;第四纪气候干旱化加剧,盆地周围山脉继续隆升,山前有西域砾岩堆积,盆地内部不同地区仍接受河湖相沉积,但沉积的时间和厚度各不相同,例如,塔中地区第四纪下限为2148M a B1P.,第四系底界位于孔深63413m,罗布泊第四纪下限为1170 M aB1P.,第四系底界位于孔深9715m,阿其克谷地第四系底界下限为3105M aB1P.,第四系底界位于

1)张小雷提供(个人交流).2005