新疆吐哈盆地新生代干旱化历史研究：来自表生黄钾铁矾40Ar/39Ar定年与氢-氧稳定同位素(δD和δ18O)的联合制约

The Tulufan-Hami Basin is an extreme arid region of northwestern China. The beginning and the evolutionary space-time characteristics of aridification of the Tu-Ha Basin are the important parameters to constrain the dynamics of inland aridification in Asian. In our previous study, the dating experiment procedures had been preliminary established. On this basis, we plan to use 40Ar/39Ar incremental heating method and corresponding stable oxygen and hydrogen isotopes analysis (δD and δ18O) to date and analyze supergene jarosite (alunite etc.) in the oxidation zone of sulfide deposits in the western, central and eastern mining areas of the Tu-Ha Basin, to optimize or simplify the experimental procedures and to determine continental chemical weathering history and the time, rate, cycle and period of the supergene mineral enrichment. According to the results, we analyze the origin and evolution of the dry climate and get a long-term continuous and complete aridification history and the of the Tu-Ha Basin during Cenozoic, and then discuss the role played by the Tibetan uplift, global cooling and the retreat of the Paratethys Sea on the drying of Tu-Ha Basin.

吐鲁番-哈密盆地是我国西部极端干旱区。吐哈地区的干旱化是何时开始的，其时空演化特征又是什么？这对于揭示亚洲内陆干旱化的动力学机制提供重要数据。在前期研究初步建立了风化矿物40Ar/39Ar测试的实验流程,在此基础上，本申请拟以该吐哈盆地为研究目标区，以吐哈地区西部、中部和东部三个矿区的矿床氧化带中黄钾铁矾(明矾石等)为主要测试对象，通过应用40Ar/39Ar定年和H-O稳定同位素（δD和δ18O）分析的联合测试对这些矿物进行详细研究，优化或简化实验流程，获得新生代以来一大批高精度的同位素年龄和H-O稳定同位素数据，查明硫化物矿床大陆化学风化历史和表生矿物富集的时间、速率、周期及期次，揭示吐哈盆地新生代长时间连续完整的干旱化历史、时空上的演化趋势，并探讨青藏高原隆升、全球气候变化、特提斯海的消退等因素在影响该地区干旱化过程中所起的作用。

吐哈盆地是我国西部极端干旱区，吐哈地区的干旱化是何时开始的？表生黄钾铁矾等矿物通常形成于干旱-半干旱气候条件下，并保存于极端干旱气候条件下。我们应用黄钾铁矾40Ar/39Ar定年，研究了吐哈盆地的干旱化历史。研究结果验证氢氟酸可能难以很快消除含有石英混染的黄钾铁矾中的石英。目前最合适的解决办法是：在野外工作中，争取找到更多的结晶程度好、含量高的黄钾铁矾样品。吐哈盆地西部（硫磺山）、中部（红山）、东部（淖毛湖）三个矿床得到的风化前锋向下的拓展速率分别为2.11m/Ma、2.92m/Ma、1.749m/Ma。风化前锋向下的拓展速率与古气候有关，也与矿床所处的高程和地形有关，三个地区的风化拓展速率相差不多，这可能与吐哈盆地大规模的干旱化有关。吐哈盆地4个矿床氧化带中得到的40Ar/39Ar年龄在55.6±0.2Ma到2.68±0.45Ma，年龄结果表明始新世早期已出现适合化学风化和氧化带中黄钾铁矾形成的气候条件，即干旱-半干旱气候条件。在渐新世初期和晚期曾出现过干旱—半干旱气候；吐哈盆地大规模的干旱—半干旱气候（降雨量在10cm a-1以上）在11～7.8 Ma，之后开始逐渐向极端干旱气候转变，潜水面不断下降。淖毛湖出现更年轻的风化矿物的年龄2.68Ma，之后吐哈盆地可能已经流行大规模的极端干旱气候。依托于我所裂变径迹实验室和U-Pb实验室，我们开发建立了磷灰石和锆石裂变径迹LA-ICP-MS/FT法测试流程。在锆石裂变径迹年代学中，标准物质是必不可缺少的。Penglai锆石巨晶均质，数量无限、大部分颗粒环带弱，迅速冷却、一致的裂变径迹年龄结果以及与(U-Th)/He年龄一致等特点，因此，我们推荐Penglai锆石也适合做裂变径迹年代学的标样，但是在选择蓬莱锆石颗粒作为实验室标样之前，需验证其裂变径迹的年龄。本项目的工作对火星定年具有重要意义；也支撑了裂变径迹实验室建设。