青藏高原东南部波堆藏布江谷地冰碛丘陵形成机制研究

Hummocky moraines, consisting of mounds and depressions, are a typical glacial landform formed during glacial retreat. There exist plenty of hummocky moraines in the Tibetan Plateau and surrounding mountains. However, formation mechanisms of the moraines are still to be determined. The main aim of this project is to understand forming processes and mechanisms and timing of hummocky moraines in the Boduizangbu River valley of the southeastern Tibetan Plateau, by mapping with the help of RTK, sediment analysis, cosmogenic Be-10 surface exposure and OSL dating of representative hummocky moraines. This basic research will enrich the knowledge of development and evolution of glacial landforms in the Tibetan Plateau. Our Be-10 and OSL dating will be of great value for understanding the potential duration of forming a kind/several kinds of hummocky moraines, and also important for assessing the question associated with dating of hummocky moraines, i.e., whether the timing of hummocky moraines can represent the timing of the associated glacial activity.

冰碛丘陵是冰川退缩过程中产生的一种形态独特的冰川沉积地貌。在历经多次第四纪冰川作用之后，青藏高原及其周边山地遗存有大量冰碛丘陵，但迄今为止这些冰碛丘陵的形成机制仍有待研究。本项目选取形态上典型且保存完好的青藏高原东南部波堆藏布江谷地冰碛丘陵为研究对象，拟通过RTK地貌测绘及室内地形分析、碛剖面沉积学分析、以及系统的冰碛丘陵地表暴露年代和冰碛丘陵沉积物光释光年代测定，对波堆臧布江谷地冰碛丘陵的形成机制、过程及形成时间进行研究。本项目属基础性地貌发育过程及其机制研究，对青藏高原第四纪冰川地貌的形成与演化研究将是一个有益的补充。对冰碛丘陵开展的系统性年代学工作不仅有助于进一步认识某一/些种类（根据研究区冰碛丘陵种类而定）冰碛丘陵形成过程的持续时间，还有助于回答当前针对冰碛丘陵测年的一个关键问题，即冰碛丘陵形成年代是否能用来代表相应的冰川作用年代。

冰碛丘陵是冰川退缩过程中产生的一种形态独特的冰川沉积地貌，常由成群的数量、形状及大小各异的丘陵和凹陷共同组成。相对于学者们对终碛垄和侧碛垄等垄状冰碛地貌成因基本一直的看法，冰碛丘陵的成因至今仍争议不断。本项目以青藏高原东南部波堆藏布江谷地冰碛丘陵为例，通过系统测绘、地貌学和沉积学分析、以及宇宙成因核素Be-10地表暴露测年和光释光（OSL）测年，查明了波堆藏布江谷地冰碛丘陵的形成机制和时间。主要研究内容和结果有：1）冰碛丘陵形近锥体，基底轮廓为圆形或椭圆形，在空间上呈无序排列状态，未发现反映冰缘、冰裂隙、剪切面、冰底挤压等成因的线性分布特征；2）自下游向上游，冰碛丘陵个体大小总体上呈逐渐增大的趋势，反映了当时冰川内冰碛物含量的分布情况；3）冰碛丘陵内碎屑和砾石为无序的混杂堆积，部分丘陵内部含有冰湖相沉积；4）23个冰碛丘陵Be-10地表暴露年代介于1.7~3.4 ka，18个OSL湖相沉积年代介于5.2~16.3 ka；5）冰碛丘陵外侧两套终碛-侧碛垄的年代（34个Be-10和26个OSL年代）分别为16.8~18.1 ka和56.4~69.3 ka；6）基于上述地貌学、沉积学和年代学分析结果，我们认为波堆藏布江谷地冰碛丘陵是通过一次或多次地形翻转形成，具体为：17 ka左右，夏季太阳辐射和全球CO2浓度快速上升→夏季气温快速升高→冰川平衡线迅速上升，叠加缓和的地形→产生大范围死冰→冰面碎屑物质分布不均→差异消融→形成凹坑→碎屑和砾石滚落凹坑→凹坑周边的冰川消融至比凹坑更低的位置后，原凹坑内的冰碛物再次滚落/崩塌至新的凹坑→……→形成冰碛丘陵；7）自气候突然变暖形成死冰到冰碛丘陵最终形成，历经了至少13 ka，意味着冰碛丘陵的Be-10地表暴露年代不能直接用作气候变化分析的时间标尺，前人诸多直接根据冰碛丘陵Be-10暴露年代分析气候变化的研究结论需重新考量。