地球環境所揭秘五百萬年前羅布泊大湖景象及成因

　　塔里木盆地的沙漠是什么時候形成的？形成沙漠之前那片廣袤地區是什么樣的？一直是公眾和科學家關注的問題。《美國科學院院刊》（PNAS）近日在其線上版刊登了中國科學院地球環境研究所等學者的最新研究成果。在題為《晚中新世時間歇性的廣大湖泊群出現于現今極度干旱的塔里木盆地》(Late Miocene episodic lakes in the arid Tarim Basin, Western China)的論文中，研究團隊第一次重現了在塔克拉瑪干大沙漠出現之前塔里木盆地羅布泊地區的環境狀況，并探討了發生如此重大水文事件的決定性因素。此項工作是在地球環境所安芷生院士領導下的中國大陸環境鉆探項目，繼云南鶴慶（發表于Science)、青海湖（發表于Scientific Report）工作之后的又一重要科研成果，由中科院地球環境研究所、中科院地質和地球物理研究所和香港大學合作完成。

　　研究者一般認為始新世（34-55百萬年）以來的青藏高原及其周圍山體的抬升和長趨勢下的全球變冷是導致亞洲內陸干旱化加劇的兩大決定性因素，但通常很難分開這兩個因素的相對貢獻。其中的一個重要原因是缺乏重建亞洲內陸干旱化歷史的準確記錄。此次研究團隊對由中國大陸環境鉆探項目在塔里木盆地羅布泊附近獲得的1000多米沉積巖心進行了精細的多種地球化學替代指標的分析工作，進而完整地恢復了七百萬年以來塔里木盆地的環境變化狀況。通過對2000多個樣品進行相關的地球化學（包括沉積物中碳酸鹽的硼、氧和碳同位素，以及碳酸鹽和有機碳含量），以及粒度和介形蟲分析顯示，氣候干旱區湖泊自生碳酸鹽的硼和氧同位素值和其它環境形成的碳酸鹽差別顯著，因此它們可以很好地應用于指示湖泊的消亡過程。

　　此次的研究結果顯示，塔里木盆地在晚中新世時期（距今約四百九十萬年）曾出現了大規模的湖泊群，這些湖泊群有可能相互聯通而形成大湖，說明當時的氣候環境和現在的沙漠環境截然不同。大約從四百九十萬年前開始，大規模的沙漠化/干旱化才開始，最終演變成了現代的沙漠環境。此演變過程是永久的和不可逆的。研究結果進一步證實在四百九十萬年以前，大規模的湖泊群是間歇性的。湖相環境和風成/河流相環境交替存在，而這種環境交替和地球的軌道變化緊密相關。塔里木盆地的湖相環境對應由地球軌道變化所引起的氣候暖期，而風成/河流相環境對應氣候冷期。基于此，研究團隊認為在晚中新世時期，塔里木盆地的水文狀況在始新世以來的構造抬升和長趨勢的全球變冷共同作用下達到了臨界狀態，在軌道時間尺度下，氣候適宜期（暖期）時湖泊出現，而氣候冷期時湖泊短暫消失。因此，晚中新世是塔里木盆地（有可能更廣泛的亞洲內陸干旱區）水文變化的關鍵時期，應該引起今后研究的更多關注。最后，研究團隊基于六百萬年以來塔里木周圍山體的構造抬升活動加劇而全球溫度在四百萬年—七百萬年間相對穩定，提出周圍山體的抬升，特別是帕米爾高原的北移及抬升，有效地阻止了水汽進入盆地，是導致四百九十萬年前湖泊的永久性消亡進而沙漠化的原始動因。

　　此項研究得到國家“973”計劃、國家自然科學基金委和中國科學院的項目資助。