西藏东南部末次冰期早阶段冰川作用及其古气候意义

doi:10.7522/j.issn.1000-0240.2021.0015

摘要/Abstract

摘要：

西藏东南部的“古乡冰期”和“白玉冰期”是划分中国第四纪冰期的蓝本。其中，白玉冰期即末次冰期，分为早阶段和晚阶段，相对应的冰川沉积广泛分布于本区的波堆藏布谷地。已有的冰川数值年代结果显示，末次冰期晚阶段的冰川作用发生于海洋氧同位素阶段（MIS）2。然而，关于早阶段的冰进记录，目前却未有确切的年代学证据，此次冰川作用究竟发生于MIS 4还是MIS 3，是一个悬而未决的问题。在前人研究及野外地貌调查的基础上，运用光释光测年手段对波堆藏布谷地疑似形成于末次冰期早阶段的冰碛垄进行测年，年代结果介于（56.4±4.2）~（65.9±3.9） ka之间，相当于MIS 4。藏东南地区MIS 4冰期冰川作用年代与青藏高原及其周边山地具有可比性，表明该阶段冰川作用发生的普遍性。通过对比北半球低纬度地区夏季太阳辐射及亚洲季风区古气温与古降水指标记录，认为藏东南地区MIS 4冰期冰川作用可能是对北半球低纬度地区夏季太阳辐射减弱及气温下降的响应，与季风降水无关。

关键词: 西藏东南部, 末次冰期早阶段, 光释光测年, MIS 4冰期

Abstract:

The “Guxiang Glaciation” and “Baiyu Glaciation”， originated from Bodui Zangbo Valley， southern slope of eastern Nyainqêntanglha Range in southeastern Tibet， are the representative periods of Quaternary glaciations in Tibetan Plateau. Among them， Baiyu Glaciation （Last Glaciation） can be divided into early and late stages， and their corresponding glacial sediments are widely distributed in Bodui Zangbo Valley. Numerical dating of glacial deposits has suggested that the glacier advance during the late stage occurred in marine oxygen isotope stage 2 （MIS 2）. However， the earlier glacial event has been lacking of effective chronology. Furthermore， whether this glaciation happened during MIS 4 or MIS 3 remains an open question. Based on previous researches and detailed field investigation， this study used optically stimulated luminescence （OSL） technique to date the moraines which have been suspected to construct during the early stage of Last Glaciation. The OSL ages range from （56.4±4.2） to （65.9±3.9） ka， corresponding to MIS 4. The ages could compare to other dated glacial advances in Tibetan Plateau and its surrounding mountains， suggesting this glacial event ever commonly occurred. Compared with summer insolation at 30° N and paleo-temperature and precipitation proxy records from regions dominated by India summer monsoon， it is likely that the reduced summer insolation at 30° N and decreased temperature caused the glacier expansion during MIS 4 in southeastern Tibet， not related to the summer monsoon and moisture.

Key words: southeastern Tibet, early stage of Last Glaciation, OSL dating, MIS 4 glaciation

中图分类号:

P343.6

谢金明,周尚哲,许刘兵,杨太保. 西藏东南部末次冰期早阶段冰川作用及其古气候意义[J]. 冰川冻土, 2021, 43(3): 735-746.

Jinming XIE,Shangzhe ZHOU,Liubing XU,Taibao YANG. Glacial activity during early stage of Last Glaciation in southeastern Tibet and its paleoclimate implication[J]. Journal of Glaciology and Geocryology, 2021, 43(3): 735-746.

图/表 10

图1

图2

图3

图4

图5

图6

图7

表1

图8

图9

参考文献 59

1	Li JiJun， Zheng Benxing， Yang Xijin， et al. Glaciers in Tibet［M］. Beijing： Science Press， 1986.
	李吉均，郑本兴，杨锡金，等. 西藏冰川［M］. 北京：科学出版社， 1986.
2	Zhou Shangzhe， Xu Liubing， Colgan P M， et al. Cosmogenic ¹⁰Be dating of Guxiang and Baiyu Glaciations［J］. Chinese Science Bulletin， 2007， 52（8）： 1387-1393.
	周尚哲，许刘兵， Colgan P M，等. 古乡冰期和白玉冰期的宇宙成因核素¹⁰Be定年［J］. 科学通报， 2007， 52（8）： 1387-1393.
3	Zhou Shangzhe， Xie Jinming， Xianjiao Ou， et al. Evidence for glaciation predating MIS-6 in the eastern Nyainqêntanglha Range， southeastern Tibet［J］. Science China： Earth Sciences， 2021， 64（4）： 559-570.
	周尚哲，谢金明，欧先交，等. 西藏东南部更早冰川作用新发现［J］. 中国科学：地球科学， 2021， 51（6）： 982-993.
4	Yang Wei， Zhou Shangzhe， Wang Jie， et al. Formation mechanism of hummocky moraine in the Bodui Zangbo Valley and its environmental significance［J］. Journal of Glaciology and Geocryology， 2005， 27（2）： 220-225.
	杨威，周尚哲，王杰，等. 波堆藏布谷地冰碛丘陵形成机制及其环境意义［J］. 冰川冻土， 2005， 27（2）： 220-225.
5	Ou X J， Duller G A T， Roberts H M， et al. Single grain optically stimulated luminescence dating of glacial sediments from the Baiyu Valley， southeastern Tibet［J］. Quaternary Geochronology， 2015， 30： 314-319.
6	Jiao Keqin， Yao Tandong， Jing Zhefan， et al. Variation of Zepu Glacier and environmental change in the eastern Nyainqentanglha Range since 3.2 ka BP［J］. Journal of Glaciology and Geocryology， 2005， 27（1）： 74-79.
	焦克勤，姚檀栋，井哲帆，等. 3.2 ka BP以来念青唐古拉山东部则普冰川波动与环境变化［J］. 冰川冻土， 2005， 27（1）： 74-79.
7	Zhou S Z， Wang J， Xu L B， et al. Glacial advances in southeastern Tibet during late Quaternary and their implications for climatic changes［J］. Quaternary International， 2010， 218（1/2）： 58-66.
8	Guo Wanqin， Xu Junli， Liu Shiyin， et al. The second glacier inventory dataset of China （version1.0）［DS］. Lanzhou： Cold and Arid Regions Science Data Center， 2014.
	郭万钦，许君利，刘时银，等. 中国第二次冰川编目数据集（V1.0）［DS］. 兰州：寒区旱区科学数据中心， 2014.
9	Mi Desheng， Xie Zichu， Luo Xiangrui. Glacier inventory of China XI： the Ganga drainage basin and the Indus River drainage basin［M］. Xi’an： Xi’an Cartographic Publishing House， 2002.
	米德生，谢自楚，罗祥瑞. 中国冰川编目XI：恒河水系和印度河水系［M］. 西安：西安地图出版社， 2002.
10	Murray A S， Wintle A G. Luminescence dating of quartz using an improved single-aliquot regenerative-dose protocol［J］. Radiation Measurements， 2000， 32（1）： 57-73.
11	Chen R R， Zhou S Z， Lai Z P， et al. Luminescence chronology of late Quaternary moraines and Last Glacial Maximum equilibrium-line altitude reconstruction from Parlung Zangbo Valley， south-eastern Tibetan Plateau［J］. Journal of Quaternary Science， 2014， 29（6）： 597-604.
12	Hu G， Yi C L， Zhang J F， et al. Luminescence dating of glacial deposits near the eastern Himalayan syntaxis using different grain-size fractions［J］. Quaternary Science Reviews， 2015， 124： 124-144.
13	Hu G， Yi C L， Liu J H， et al. Glacial advances and stability of the moraine dam on Mount Namcha Barwa since the Last Glacial Maximum， eastern Himalayan syntaxis［J］. Geomorphology， 2020， 365： 107246.
14	Lai Z P， Zoller L， Fuchs M， et al. Alpha efficiency determination for OSL of quartz extracted from Chinese loess［J］. Radiation Measurements， 2008， 43（2/3/4/5/6）： 767-770.
15	Aitken M J. An introduction to optical dating［M］. Oxford， UK： Oxford University Press， 1998.
16	Xianjiao Ou， Zhang Biao， Lai Zhongping， et al. OSL dating study on the glacial evolutions during the Last Glaciation at Dangzi Valley in the eastern Qinghai-Tibetan Plateau［J］. Progress in Geography， 2013， 32（2）： 262-269.
	欧先交，张彪，赖忠平，等. 青藏高原东部当子沟末次冰期冰川演化光释光测年［J］. 地理科学进展， 2013， 32（2）： 262-269.
17	Zeng Lanhua， Xianjiao Ou， Chen Rong， et al. OSL dating on glacial sediments of the Last Glacial in headwater of Urumqi River， Tianshan［J］. Journal of Glaciology and Geocryology， 2019， 41（4）： 17-25.
	曾兰华，欧先交，陈嵘，等. 天山乌鲁木齐河源末次冰期冰川沉积光释光测年［J］. 冰川冻土， 2019， 41（4）： 17-25.
18	Rother H， Stauch G， Loibl D， et al. Late Pleistocene glaciations at Lake Donggi Cona， eastern Kunlun Shan （NE Tibet）： early maxima and a diminishing trend of glaciation during the last glacial cycle［J］. Boreas， 2017， 46（3）： 503-524.
19	Heyman J， Stroeven A P， Caffee M W， et al. Palaeoglaciology of Bayan Har Shan， NE Tibetan Plateau： exposure ages reveal a missing LGM expansion［J］. Quaternary Science Reviews， 2011， 30（15/16）： 1988-2001.
20	Colgan P M， Munroe J S， Zhou S Z. Cosmogenic radionuclide evidence for the limited extent of Last Glacial Maximum glaciers in the Tanggula Shan of the central Tibetan Plateau［J］. Quaternary Research， 2017， 65（2）： 336-339.
21	Owen L A， Finkel R C， Barnard P L， et al. Climatic and topographic controls on the style and timing of late Quaternary glaciation throughout Tibet and the Himalaya defined by ¹⁰Be cosmogenic radionuclide surface exposure dating［J］. Quaternary Science Reviews， 2005， 24（12/13）： 1391-1411.
22	Dong G C， Zhou W J， Yi C L， et al. The timing and cause of glacial activity during the Last Glacial in central Tibet based on ¹⁰Be surface exposure dating east of Mount Jaggang， the Xainza Range［J］. Quaternary Science Reviews， 2018， 186： 284-297.
23	Abramowski U. The use of ¹⁰Be surface exposure dating of erratic boulders in the reconstruction of the late Pleistocene glaciation history of mountainous regions， with examples from Nepal and Central Asia［D］. Bayreuth， Germany： University of Bayreuth， 2004.
24	Owen L A， Yi C L， Finkel R C， et al. Quaternary glaciation of Gurla Mandhata （Naimon’anyi）［J］. Quaternary Science Reviews， 2010， 29（15/16）： 1817-1830.
25	Sharma M C， Owen L A. Quaternary glacial history of NW Garhwal， central Himalayas［J］. Quaternary Science Reviews， 1996， 15（4）： 335-365.
26	Taylor P J， Mitchell W A. The Quaternary glacial history of the Zanskar Range， north-west Indian Himalaya［J］. Quaternary International， 2000， 65： 81-99.
27	Hedrick K A， Seong Y B， Owen L A， et al. Towards defining the transition in style and timing of Quaternary glaciation between the monsoon-influenced Greater Himalaya and the semi-arid Transhimalaya of Northern India［J］. Quaternary International， 2011， 236（1/2）： 21-33.
28	Lee S Y， Seong Y B， Owen L A， et al. Late Quaternary glaciation in the Nun-Kun massif， northwestern India［J］. Boreas， 2014， 43： 67-89.
29	Saha S， Sharma M C， Murari M K， et al. Geomorphology， sedimentology and minimum exposure ages of streamlined subglacial landforms in the NW Himalaya， India［J］. Boreas， 2015， 45（2）： 284-303.
30	Chevalier M L， Hilley G， Tapponnier P， et al. Constraints on the late Quaternary glaciations in Tibet from cosmogenic exposure ages of moraine surfaces［J］. Quaternary Science Reviews， 2011， 30（5/6）： 528-554.
31	Batbaatar J， Gillespie A R， Koppes M， et al. Glacier development in continental climate regions of central Asia［M］// Untangling the Quaternary period： a legacy of Stephen C. Porter. Boulder， CO， USA： The Geological Society of America， 2021： 119-149.
32	Amidon W H， Bookhagen B， Avouac J P， et al. Late Pleistocene glacial advances in the western Tibet interior［J］. Earth and Planetary Science Letters， 2013， 381： 210-221.
33	Dortch J M， Owen L A， Caffee M W. Timing and climatic drivers for glaciation across semi-arid western Himalayan-Tibetan orogen［J］. Quaternary Science Reviews， 2013， 78： 188-208.
34	Owen L A， Finkel R C， Caffee M W， et al. Timing of multiple late Quaternary glaciations in the Hunza Valley， Karakoram Mountains， northern Pakistan： defined by cosmogenic radionuclide dating of moraines［J］. Geological Society of America Bulletin， 2002， 114： 593-604.
35	Owen L A， Chen J， Hedrick K A， et al. Quaternary glaciation of the Tashkurgan Valley， southeast Pamir［J］. Quaternary Science Reviews， 2012， 47： 56-72.
36	Hedrick K A， Owen L A， Chen J， et al. Quaternary history and landscape evolution of a high-altitude intermountain basin at the western end of the Himalayan-Tibetan orogen， Waqia Valley， Chinese Pamir［J］. Geomorphology， 2017， 284： 156-174.
37	Zech R， Abramowski U， Glaser B， et al. Late Quaternary glacial and climate history of the Pamir Mountains derived from cosmogenic ¹⁰Be exposure ages［J］. Quaternary Research， 2005， 64（2）： 212-220.
38	Röhringer I， Zech R， Abramowski U， et al. The late Pleistocene glaciation in the Bogchigir Valleys （Pamir， Tajikistan） based on ¹⁰Be surface exposure dating［J］. Quaternary Research， 2012， 78（3）： 590-597.
39	Stübner K， Grin E， Hidy A J， et al. Middle and late Pleistocene glaciations in the southwestern Pamir and their effects on topography［J］. Earth and Planetary Science Letters， 2017， 466： 181-194.
40	Zhao J D， Lai Z P， Liu S Y， et al. OSL and ESR dating of glacial deposits and its implications for glacial landform evolution in the Bogeda Peak area， Tianshan Range， China［J］. Quaternary Geochronology， 2012， 10： 237-243.
41	Li Y K， Liu G N， Chen Y X， et al. Timing and extent of Quaternary glaciations in the Tianger Range， eastern Tian Shan， China， investigated using ¹⁰Be surface exposure dating［J］. Quaternary Science Review， 2014， 98： 7-23.
42	Chen Y X， Li Y K， Wang Y， et al. Late Quaternary glacial history of the Karlik Range， easternmost Tian Shan， derived from ¹⁰Be surface exposure and optically stimulated luminescence datings［J］. Quaternary Science Reviews， 2015， 115： 17-27.
43	Zhao J D， Song Y G， King J W， et al. Glacial geomorphology and glacial history of the Muzart River valley， Tianshan Range， China［J］. Quaternary Science Reviews， 2010， 29（11/12）： 1453-1463.
44	Abramowski U， Bergau A， Seebach D， et al. Pleistocene glaciations of Central Asia： results from ¹⁰Be surface exposure ages of erratic boulders from the Pamir （Tajikistan）， and the Alay-Turkestan Range （Kyrgyzstan）［J］. Quaternary Science Reviews， 2006， 25（9/10）： 1080-1096.
45	Narama C， Kondo R， Tsukamoto S， et al. OSL dating of glacial deposits during the Last Glacial in the Terskey-Alatoo Range， Kyrgyz Republic［J］. Quaternary Geochronology， 2007， 2（1/2/3/4）： 249-254.
46	Narama C， Kondo R， Tsukamoto S， et al. Timing of glacier expansion during the Last Glacial in the inner Tien Shan， Kyrgyz Republic by OSL dating［J］. Quaternary International， 2009， 199（1/2）： 147-156.
47	Koppes M， Gillespie A R， Burke R M， et al. Late Quaternary glaciation in the Kyrgyz Tien Shan［J］. Quaternary Science Reviews， 2008， 27（7/8）： 846-866.
48	Zech R. A late Pleistocene glacial chronology from the Kitschi-Kurumdu Valley， Tien Shan （Kyrgyzstan）， based on ¹⁰Be surface exposure dating［J］. Quaternary Research， 2012， 77（2）： 281-288.
49	Zech R， Röhringer I， Sosin P， et al. Late Pleistocene glaciations in the Gissar Range， Tajikistan， based on ¹⁰Be surface exposure dating［J］. Palaeogeography， Palaeoclimatology， Palaeoecology， 2013， 369： 253-261.
50	Lifton N， Beel C， Hättestrand C， et al. Constraints on the late Quaternary glacial history of the Inylchek and Sary-Dzaz Valleys from in situ cosmogenic ¹⁰Be and ²⁶Al， eastern Kyrgyz Tian Shan［J］. Quaternary Science Reviews， 2014， 101： 77-90.
51	Zhang Wei， Liu Liang， Chai Le， et al. Characteristics of Quaternary glaciations using ESR dating method in the Luoji Mountain， Sichuan Province［J］. Quatenary Sciences， 2017， 37（2）： 281-292.
	张威，刘亮，柴乐，等. 基于年代学证据的螺髻山第四纪冰川作用研究［J］. 第四纪研究， 2017， 37（2）： 281-292.
52	Zhang Wei， Bi Weili， Liu Beibei， et al. Geochronology constrainted on late Quaternary glaciation of Baimaxue Shan［J］. Quatenary Sciences， 2015， 35（1）： 20-37.
	张威，毕伟力，刘蓓蓓，等. 基于年代学约束的白马雪山晚第四纪冰川作用［J］. 第四纪研究， 2015， 35（1）： 29-37.
53	Murari M K， Owen L A， Dortch J M， et al. Timing and climatic drivers for glaciation across monsoon-influenced regions of the Himalayan-Tibetan orogen［J］. Quaternary Science Reviews， 2014， 88： 159-182.
54	Sharma S， Chand P， Bisht P， et al. Factors responsible for driving the glaciation in the Sarchu Plain， eastern Zanskar Himalaya， during the late Quaternary［J］. Journal of Quaternary Science， 2016， 31（5）： 495-511.
55	Berger A， Loutre M. Insolation values for the climate of the last 10 million years［J］. Quaternary Science Reviews， 1991， 10（4）： 297-317.
56	Wu J L， Wang S M， Pan H X， et al. Climatic variations in the past 140 ka recorded in core RM， east Qinghai-Xizang Plateau［J］. Science in China： Series D Earth Sciences， 1997， 40（4）： 443-448.
57	Zhao C， Rohling E J， Liu Z， et al. Possible obliquity-forced warmth in southern Asia during the Last Glacial stage［J］. Science Bulletin， 2021， 66（11）： 1136-1145.
58	Lisiecki L E， Raymo M E. A Pliocene-Pleistocene stack of 57 globally distributed benthic δ¹⁸O records［J/OL］. Paleoceanography， 2005， 20（1）［2021-06-10］. .
59	Cheng H， Edwards R L， Sinha A， et al. The Asian monsoon over the past 640，000 years and ice age terminations［J］. Nature， 2016， 534（7609）： 640-646.

样品编号	深度/m	U/10^-6	Th/10^-6	K/%	含水量/%^a	剂量率/（Gy·ka^-1）	测片数^b	OD/%	古剂量/Gy	年代/ka
YL01	6.2	3.64±0.40	23.4±2.3	1.46±0.20	10±5（2.3）	3.77±0.22	48（0）	31±3	212.5±9.8	56.4±4.2
YL02	5.0	3.32±0.30	19.7±2.0	1.31±0.10	10±5（3.0）	3.33±0.19	48（1）	11±1	200.6±3.2	60.3±3.5
YL03	5.2	3.74±0.40	20.6±2.1	1.73±0.20	10±5（2.5）	3.88±0.22	48（1）	6±1	255.5±2.5	65.9±3.9
YL04	5.2	3.22±0.30	22.4±2.2	1.56±0.20	10±5（1.9）	3.72±0.21	48（13）	9±3	116.0±3.9	31.2±2.1
YLT18	3.2	3.80±0.38	25.3±2.5	2.70±0.30	5±4（2.9）	5.30±0.30	12（0）	25±5	346.0±25.1	65.2±6.0

[1]	曾兰华, 欧先交, 陈嵘, 赖忠平. 天山乌鲁木齐河源末次冰期冰川沉积光释光测年[J]. 冰川冻土, 2019, 41(4): 761-769.
[2]	欧先交;;赖忠平;许刘兵;周尚哲;隆浩;樊啓顺. 横断山地区末次冰期冰碛物石英光释光测年的适应性[J]. 冰川冻土, 2011, 33(1): 110-117.