西藏典型热成因古钙华发育演化特征及其控制因素研究

Travertines, precipitated from hydrothermal spring water, are common and preferentially occur along active rift systems and strike-slip faults on the Tibetan Plateau. Yet, most of these travertines still lack investigation and little is known about their geological, geomorphological, climatic and environmental implications. This proposed project focuses on a typical travertine site – the Chusang (or Qiusang) travertine from Tibet and a multidisciplinary approach, including sedimentological, petrographic, mineralogical, geochemical and geochronological investigations will be carried out in order to gain insights into the travertine deposition and evolution as well as the controlling factors. First, detailed analyses will be conducted on the hydrogeochemistry of modern hot spring and the sedimentary features of fossil travertines at Chusang, such as travertine spatial distribution, morphology, stratigraphy, micro-facies and geochemical properties. Furthermore, uranium-series dating technique will be applied to constrain travertine ages in order to build a depositional sequence for the Chusang travertine and elucidate the history of travertine formation and the pattern of travertine evolution in size and morphology at Chusang. Lastly, taking the geological background of the Chusang travertine into account and based on the comparison between the Chusang travertine sequence and other paleoclimatic and paleoenvironmental records, the constraints of tectonic activities, climate (monsoon) change on hydrothermal activities and thus the deposition and evolution of travertine at Chusang will be explored. The research results will allow us to better understand the formation and evolution of travertines from Tibet and the controlling factors, thereby laying the foundation for utilizing the widely-distributed travertines from the Tibetan Plateau as important repositories for the studies of Quaternary climatic and environmental change, tectonic and geothermal activities.

青藏高原上，沿晚新生代形成的裂谷和走滑断裂等分布着大量地热水形成的钙华(即热成因钙华)。目前，对这些热成因钙华的研究较少，其中蕴藏了丰富的地质、地貌、气候和环境信息，亟待探索。本项目将以极具代表性的西藏邱桑钙华为例，综合利用沉积学、岩相学、矿物学、地球化学和年代学等手段，深入研究热成因钙华的发育演化特征及其控制因素。首先，系统地研究邱桑现代温泉的水文地球化学特征和古钙华的沉积特征，包括空间分布、沉积形态、地层学关系以及微岩相和地球化学特征等。其次，利用铀系等测年技术对钙华进行定年，建立钙华堆积演化序列，分析钙华沉积规模和形态演变历史及模式。最后，根据研究区地质背景，对比其他气候环境变化记录，探讨构造活动、气候（季风）变化等对水热活动及钙华发育演化的制约。研究成果将深化对青藏高原典型热成因钙华形成、发育演化及控制因素的认识，为运用这些钙华进行第四纪气候环境变化、构造和地热活动等研究奠定基础。

青藏高原上沿晚新生代裂谷和走滑断裂带分布着许多地热泉水形成的钙华。在很多地点，这类热成因钙华沉积规模巨大，保存了丰富的地质、地貌、气候和环境演变信息。本项目以西藏南部最大的热成因钙华点——邱桑钙华为例，综合利用沉积学、岩相学、年代学和地球化学等手段，较为系统地研究了钙华的成因、沉积特征、发育演化历史及其与构造和气候的关系。首先，详细调查了邱桑现代温泉的水文地球化学和古钙华沉积特征，进行了钙华地貌成图和沉积地层学分析，探讨了钙华沉积形态和沉积规模演化。其次，利用多接收端电感耦合等离子体质谱仪铀系测年技术对钙华进行了定年，并结合沉积地层分析结果，重建了邱桑钙华50万年以来的堆积演化历史。共识别出7个主要的钙华沉积子区，每个子区具有不同的时代：11.7~6.8 ka和约13.4 ka（子区1）、128~122 ka（子区2）、约193 ka（子区3），292 ka和324 ka（子区4），>317 ka（子区5），约415~470 ka（子区6）和419~445 ka（子区7）。最后，将这些沉积时段与区域古气候变化记录进行对比分析，揭示了大规模钙华沉积主要是发生在季风降水最强的间冰期阶段。这些研究发现较好地论证了气候在轨道时间尺度上能够控制西藏水热活动继而钙华发育演化，而构造活动（主要是地震）仅在较短的时间尺度上（百年到千年）有可能会影响钙华沉积。项目研究成果深化了对西藏热成因钙华地貌发育演化控制因素的认识，为利用这些沉积物开展青藏高原晚第四纪气候环境变迁研究奠定了基础。同时，对了解青藏高原地热资源演化也具有重要意义。本研究成功地将沉积地貌学和铀系年代学结合应用于研究钙华地貌这一复杂的陆地碳酸盐沉积，为相关研究提供了范例。青藏高原上广泛分布的钙华在古气候环境变化、地貌演化和构造活动等研究中具有重要应用价值，有待开展更多研究。