准噶尔盆地晚新生代地理环境演变，本文主要内容关键词为：准噶尔盆地论文,地理环境论文,新生代论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
提要 准噶尔盆地是我国西北干旱区五大自然地理单元之一。本文主要论述了该盆地晚新生代以来干旱环境的形成演变，阐述了现代干旱环境的主要特点与发展趋势。指出干旱环境由来已久，具有继承性与持久性。
关键词 环境演变 晚新生代 干旱区 准噶尔盆地
地处我国西北边陲的准噶尔盆地，被阿尔泰山、准噶尔东、西部山地与天山山系包围。它是西北干旱区五大自然地理单元（塔里木盆地、准噶尔盆地、柴达木盆地、河西走廊及阿拉善高原）之一，东西长700km，南北最宽处约为450km，面积达18×10[4]km[2]。该盆地是一个低位盆地，绝大部分地区处于海拔500m以下，其中最低的艾比湖面仅为189m（图1），大大低于西北干旱区其它盆地。这个盆地除额尔齐斯河从西北部流向北冰洋外，其它广大地区属内流区域。盆地中部的古尔班通古特沙漠占盆地总面积的三分之一以上。
图1 准噶尔盆地略图
Fig.1 Sketch map of Junggar Basin
准噶尔盆地是晚古生代和中新生代形成的大型叠加性沉积盆地，陆相沉积的最大厚度达16000m以上。它的形成演化大体上经历了3个阶段[①a]，即二叠纪盆地初期形成阶段（坳陷具分割性），中生代盆地统一发展阶段和新生代盆地萎缩定型阶段。
准噶尔盆地的干旱环境由来已久。晚白垩世干旱气候业已出现，其后随着时间的推移，干旱环境不断发展与加强，逐渐演变成如今典型的大陆性干旱气候，地表反映为荒漠草原和荒漠景观。晚新生代干旱环境的变化在沉积地层中记录着重要的信息。据此，本文拟对准噶尔盆地晚新生代干旱地理环境演变作一探讨。
1 晚新生代地层及其分布
研究表明〔（1）〕，准噶尔盆地的中生代地层总的表现为向南倾斜的单斜层（盆地边缘除外），南部厚、北部薄。第三纪沉积在盆地南部和北部具有明显的差异。南部第三系下部从山麓相、河流相向上变为浅湖相，上部为河流相沉积，厚度为1540～4600m；盆地北部为河流相、浅湖相沉积，厚度仅为100～800m，南厚北薄的现象更为明显。第三纪末－第四纪早更新世的新构造运动使盆地周边山地断块隆升，导致边缘构造过渡带发生褶皱并形成低山丘陵；在盆地内部则沉积了不同类型的第四纪堆积物。第四纪以来，盆地本身处于不均衡的上升状态，东部的抬升强度大于西部，致使盆地南缘坳陷中心向西迁移，这种状况一直延续到现代，从而造成艾比湖一带为该盆地的最低地段。
准噶尔盆地第三纪以来的地层层序比较清楚，接触关系明显。盆地南缘的第三系沿白垩系外围作东西向带状展布，与下伏上白垩统呈假整合接触。盆地西北缘、北缘与东北缘的第三系呈片状分布，呈假整合或不整合覆盖在下部地层之上。第四系下更新统与下伏上新统常为渐变过渡或假整合关系，下更新统与中更新统则呈明显交角不整合。
1.1 准噶尔盆地南缘地层
准噶尔盆地南缘的中新统—上新统，主要分布在东起昌吉的头屯河，西至乌苏的托斯台一带。中新统塔西河组（N[，1]），主要为褐色、绿色泥岩、砂岩，与下伏地层呈整合接触；含大量轮藻、介形类、瓣鳃类、腹足类化石。上新统独山子组（N[，2]）在安集海至独山子一带最为发育，岩性为苍棕色、土黄色泥岩、砂质泥岩，上部夹灰绿色砾岩，厚度达1458m；含丰富的介形类化石[②a]。
第四系下更新统西域组（Q[，1]），与下伏上新统独山子组呈假整合接触，为一套厚度很大的灰绿色砾岩，一般厚度为数百米，在乌兰布拉克一带最厚，达2046m〔（2）〕。西域砾岩已经受到早更新世末强烈构造变动的影响，发生了构造变形，与上第三系一起形成褶皱〔（3）〕。例如，独山子背斜翼部西域砾岩的倾角为10°左右，霍尔果斯背斜南翼西域砾岩的倾角达30～40°。西域组底部发现三门马化石。中更新统多分布在被切削的山麓低山丘陵（包括由西域砾岩等构成）的侵蚀面上，为胶结不良或松散的砾石层，与下伏地层呈明显不整合接触，因在地貌上分布于高基座阶地上，被称为高阶地组〔（2）〕，又因在乌苏一带最发育，称为乌苏群（Q[，2]）〔（1）〕。乌苏群本身随地形而异具有一定倾角，但一般只有5°左右。乌苏群的厚度在沙湾—乌苏一带为200～300m。在伊犁的这一地层段发现德永古菱齿象〔（4）〕。盆地南缘的上更新统，其剖面下部为松散砾石层，不仅在准噶尔盆地分布很广，而且在全新疆极为普遍，故命名为新疆群（Q[，3]），其厚度为100m左右。乌鲁木齐仓房沟的新疆群中含诺氏古菱齿象、腔齿犀动物群〔（4）〕。准噶尔盆地南缘低山带还普遍分布着黄土层，覆盖在上更新统砾石层或更老地层之上。在奎屯河以西黄土的最大厚度为30m，向东一般为20m，乌鲁木齐以东多在10m以下。文启忠等将北疆黄土的时代定为晚更新世晚期，属7.5×10[4]～10[4]aBP发育的马兰黄土〔（5）〕。
准噶尔盆地南半部的全新统，分布十分广泛，但厚度一般仅有几米，最大不超过30m，在盆地南缘为黄土与砂砾石层，平原区则为粘土层或亚粘土夹细砂层。艾比湖剖面厚度仅为4.6m，[14]C年龄为11880±500aBP〔（5）〕。
1.2 准噶尔盆地北缘地层
准噶尔盆地北部的第三纪地层发育不良，厚度很薄。下第三系的厚度仅100m左右，且与下伏上白垩统界限不清。上第三系仅在乌伦古河沿岸局部地段出露，为河湖相砂泥岩沉积。剖面上段为黄绿、棕褐色砂泥岩，顶部和底部为砾岩；下段为灰绿色石英粗砂岩、泥岩，底部为含砾砂岩。厚度约50m，含脊椎动物化石。这套地层被南京地质古生物所（1985年）定为可可买登组，其时代为中新世，与下伏索索泉组（E[，3]）呈整合或假整合接触。上新世期间准噶尔盆地北部处于被剥蚀状态，地层基本缺失。
准噶尔盆地北部不但没有发现与天山南北麓、昆仑山北麓那样砾径粗、厚度大而又经过构造变动的第四系下更新统西域砾岩，而且整个第四纪地层很薄，结构简单，不易分层。据钻孔资料〔（6）〕，我国阿尔泰山山前地带（即准噶尔盆地北缘）的第四系厚度普遍小于50m。山前带西北部较东南部厚，沉积类型以冲洪积、冲积—沼泽相为主。例如，布尔津河冲洪积扇剖面，第四系为土黄、深灰色卵石，呈松散状态，砾径一般为2～10cm，卵石的含量占70～80%，砂的含量约占20%，总厚度仅为30.62m，与下伏第三系呈不整合接触。在阿魏戈壁一带的第三系之上，也不整合地覆盖着厚度为41.65m的第四系砾石层。仅从上述不难看出，第四纪期间准噶尔盆地处于掀斜抬升状态，北部缓慢上升，而南部则迅速沉降。
依据现有资料，现将准噶尔盆地南、北部晚新生代地层层序列为表1对比如下：
表1 准噶尔盆地晚新生代地层表
Tab.1 Late Cenozoic strata in Junggar Basin
2 晚新生代构造变动与环境演变
准噶尔盆地是一个四周被古生代褶皱、晚新生代断块隆升山系所围限的大型构造盆地。它的形成演化经过了漫长的地质历史发展过程，随着区域地貌格局的产生，准噶尔盆地的地理环境发生了巨大变化。
晚二叠世末，华力西运动使准噶尔盆地变为内陆区域。中侏罗世以后在燕山运动影响之下，盆地边缘山地开始隆升，气候从暖湿逐渐变为干热。早白垩世，准噶尔盆地复又下沉，地壳出现振荡运动，并在干燥炎热气候条件下，形成粗细互层、红绿相间的条带状地层；晚白垩世，盆地沉积范围明显缩小，气候更趋干燥，形成以红色为主的粗碎屑沉积。
进入第三纪，准噶尔盆地的气候变得更为炎热干燥，盆地边缘、尤其是南部的差异升降运动导致地形高差增大，沉积了山麓河流相堆积。古新世期间，盆地中心属浅水湖泊环境；始新世中晚期至渐新世早期，整个盆地处于差异性稳定下沉阶段，湖水面积扩大，气候温暖潮湿，以绿色泥岩沉积为主，泥灰岩发育；渐新世晚期进入另一个干热期，周围山地开始上升，南北边缘由湖泊环境变为河流沉积环境，堆积了较粗的红色碎屑岩。中新世，准噶尔盆地的环境再次发生变异，气候变得较前温暖湿润，南缘霍尔果斯和独山子处于湖湾浅水区，水中瓣鳃类、腹足类、介形类、轮藻等特别繁盛。瓣鳃类的Cristaria、Anodenta、Hyriopr is等，现今生活在洞庭湖、鄱阳湖中，说明当时准噶尔盆地的古气候、古地理及水域环境，与现今的洞庭湖和鄱阳湖相似[①b]。上新世，由于新构造运动影响，盆地中湖泊被分割缩小，并逐渐消亡，盆地边缘则山麓河流沉积盛行，厚度增大，并且自下而上沉积物的颗粒逐渐变粗，最后变为粗细互层堆积。
第四纪早更新世，准噶尔盆地周边山地、尤其是天山山系发生剧烈断块隆起，盆地南缘山前坳陷普遍下沉，承接了大量粗砾山麓相堆积，即西域砾岩。这种岩相的重大突变，代表着一次新的地质环境的开始。西域砾岩堆积之后，一次更为强烈的构造运动来临，在周边山地继续大幅度上升的同时，盆地南缘坳陷中的上第三系及下更新统西域砾岩发生褶皱，形成安集海背斜、独山子背斜等，山麓低山丘陵此时产生。第四纪的这次新构造运动使周边山地从准平原状态变为高度巨大的断块山地，一般海拔达3000m左右或更高。与此同时，全球气候变冷，高大山地普遍发生了冰川作用，冰期与间冰期的交互出现，在盆地边缘堆积了冰水—洪积相砾石，这种状况一直延续到晚更新世末。晚更新世以来的气候进一步干旱化，盆地中大片沙漠产生，黄土在盆地边缘中低山带广泛分布，反映当时已处于强烈干旱的气候环境。进入全新世，准噶尔盆地的环境与现代基本相同，为干旱草原—荒漠景观。从盆地边缘向中心，沉积物由粗变细，盆地中心则为沙漠占据。
晚新生代，气候的变化在生态与环境方面有着明显的反映。张兰生指出〔（7）〕，中新世初期，新疆西部孢粉组合的总特征是草本植物的藜科、菊科及水生的眼子菜科等含量较高，但仍见木本的桦木科、榆科、胡桃科、山毛榉科和椴科等的生长，并可见亚热带成分如冬青科、桃金娘科等；至第三纪晚期，亚热带成分几乎灭绝，木本被子植物也相应减少，表明古地中海气候的影响逐渐消失与向现代干旱气候发展的过程。准噶尔盆地南缘玛纳斯地区晚第三纪孢粉组合研究表明〔（8）〕，中新世与上新世的植被面貌不同。中新统所产孢粉化石非常丰富，以榆、榉、胡桃、桦、栎等落叶阔叶树占优势，还出现罗汉松、铁杉、漆树等部分亚热带科属成分，组成暖温带针叶—阔叶落叶林，反映当时的气候是相对湿润的。上新统独山子组的孢粉组合，以灌木及草本植物为主，占58.9～93.8%，乔木占5.4～41.4%。灌木和草本植物中以藜科和蒿属最多，分别占孢粉总数的15.7～57%和5.9～32.3%。独山子组下部，松、榆、杨树含量较高，藜、蒿等相对较低，反映为温带针叶—落叶林—草原类型；剖面上部草本植被占统治地位，旱生草本、小灌木藜、蒿、禾本科、麻黄占优势，乔木有榆、杨等，所反映的植被则是温带稀疏落叶林—荒漠类型。盆地南部平原地区——昌吉以西7km处400.7m的钻孔，揭示了晚第三纪上新世与第四纪早更新世的沉积层，剖面下部（厚约150m）以红色亚粘土、亚砂土为主，剖面中部（厚约160m）为亚粘土和砂砾石互层，剖面上部以砂砾石为主。对这些地层中取样所做的孢粉分析，也反映晚新生代地理环境的明显变化。阎顺等〔（9）〕将400m钻孔剖面自下而上分出6个孢粉组合带，Ⅰ、Ⅱ带以灌木、半灌木及草本植物花粉为主，占70～80%，植物成分以藜科、蒿属、禾本科、柽柳科、麻黄等为多，乔木占10～30%，有松、杉及柳、杨、桦、榆、栎、榛、胡颓子等，含少量蕨类孢子，属上新世沉积的孢粉组合，为温带稀疏落叶林—荒漠草原景观。第Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ带都以灌木、小半灌木及草本植物花粉占绝对优势，达90～95.5%，以藜科、假木贼属、蒿属、柽柳科、禾本科花粉为主，乔木花粉占4.5～10%，为柳、桦、榆及落叶松等，属早更新世沉积的花粉组合，为荒漠和荒漠草原交替发展阶段。第Ⅵ带，仍以灌木、半灌木及草本植物花粉占绝对优势，达95%，以柽柳科、蒿属、藜科花粉为主，乔木中仅见杨属花粉，属中更新世沉积的孢粉组合，植物群以温带草原化荒漠为特征。晚更新世，准噶尔盆地南缘为以蒿属、麻黄、藜科、白刺为主的荒漠—荒漠草原。全新世植被与现代大体相同。准噶尔盆地北部晚第三纪以来地层中的孢粉化石及其所反映的环境状况与盆地南部基本一致。十分明显，准噶尔盆地晚第三纪出现明显的干旱景观，第四纪期间平原区孢粉组合以荒漠、荒漠草原为主，说明平原区的干旱气候环境是长期持久并不断加强的。
依据上述，现将准噶尔盆地晚新生代的环境变化过程列为表2。
表2 准噶尔盆地晚新生代环境变化
Tab.2 Environmental variations since late Cenozoic in Junggar Basin
地质时代 气候 植被
晚 温干荒漠—荒漠草原
全新世中 温湿草原化荒漠
早 凉干荒漠
冷干荒漠
晚更新世 温湿荒漠—荒漠草原
冷干疏林—荒漠草原
中更新世 温湿草原化荒漠
冷干荒漠
早更新世 温湿荒漠—荒漠草原
冷干稀树荒漠草原
上新世 偏凉干稀疏落叶林—荒漠草原
偏温湿针叶落叶林—草原
中新世 暖湿 针叶—阔叶落叶林
3 现代干旱自然环境与发展趋势
准噶尔盆地位于北半球中纬度偏北（44～47°）地区，这个地区属中温带干旱气候〔（10）〕。据近40年的气象观测资料（表3），盆地边缘山前平原绿洲区的年降水量为200mm左右，蒸发力达1700～3500mm，盆地南部的年平均气温为6～8℃，北部为3～5℃，南部夏季气温高于我国同纬度其他地区（盆地南部的乌鲁木齐地处43°47′N、87°37′E，6～8月的平均气温为22.2℃，同纬度的长春同期为21.4℃），北部冬季气温是我国同纬度最低的（盆地北部的富蕴地处47°00′N、89°31′E，冬季极端气温达－49.8℃，而同纬度的哈尔滨为－38.1℃）。盆地边缘＞10℃的年积温南部为3000～3500℃，北部不到3000℃。盆地中心的年降水量在100mm左右，蒸发与降水之比大于20，年平均气温略高于南部。准噶尔盆地因西部有几个气流通道，并有高大天山在南部阻挡，降水多于塔里木盆地，降水年内分配相对均匀，夏季（6～8月）平原降水占年总量的35%，但冬季降雪占年降水量的25～40%，对农作物具有保温增墒作用。盆地内的干燥度各地不一，盆地边缘绿洲区一般为4～8，盆地中心沙漠区大于10。显然，整个盆地平原区属干旱荒漠气候。四周山地、特别是北部的阿尔泰山和南部的天山山系，年降水量较多，一般为400～600mm，高山带还有冰川积雪分布，垂直分带性明显，这些山地正是平原绿洲区水分的主要来源。
表3 准噶尔盆地各地气象要素统计
Tab.3 Climatic elements in Junggar Basin
准噶尔盆地现代干旱气候环境具有继承性，它的发展趋势是与亚洲中部气候变化相一致的。这是区域性自然环境总体演变的结果。对准噶尔盆地而言，近40年来人类活动的影响也是明显的。由于大规模的农垦，人工绿洲不断扩大，水资源消耗大增，使本来有限的地表水资源更加入不敷出，导致河流缩短，湖泊干涸，土地盐渍化，沙漠化面积扩展。尽管绿洲内部的环境有所改善，但绿洲以外广大区域的环境则普遍恶化，显然人类活动促使了干旱环境的恶性发展。总体而论，准噶尔盆地现代干旱环境是对全球气候变暖的响应，当前干旱环境没有逆转的趋势，只要全球气候变化朝现在的方向继续发展下去，今后准噶尔盆地的气候将更加向干旱发展。因此，改善生态与保护环境显得十分重要。
4 几点初步结论
综上所述，对于准噶尔盆地晚新生代干旱环境的演变可以得出以下几点初步认识：
（1）准噶尔盆地是晚古生代和中、新生代形成的大型叠加性沉积盆地。它的形成演化分为三个阶段：二叠纪盆地初期形成阶段，中生代盆地统一发展阶段和新生代盆地萎缩定型阶段。
（2）准噶尔盆地的干旱环境由来已久，始于晚白垩世，自此之后的地质时期虽有相对湿润阶段出现，然而总的环境趋势朝干旱发展。该盆地与整个新疆一样，中新世处于相对湿润阶段，上新世与第四纪皆为干旱期。第四纪期间，在干旱总趋势下冷干与暖湿频繁交替，冰期与间冰期相间出现。
（3）整个盆地现代仍为干旱气候环境，这无疑是对全球气候变暖的响应，这种干旱环境发展趋势目前尚无逆转的迹象。人类活动对干旱区环境的影响不能忽视。
收稿日期：96-09-02
FORMATION AND EVOLUTION OF THE GEOGRAPHICAL ENVIR ONMENT OF JUNGGAR BASIN SINCE THE LATE CENOZOIC
Wang Shuji
(Xinjiang Institute of Geography,Chinese Academy of Sciences,Urumqi,China)
Abstract
Surrounded by mountains,Junggar Basin is one of the five great physiographical units in Northwest China.It is 700 km long from east towest and its greatest wideness is about 450 km from south to north,occupies an area of 1.8×10[,5]km[2].The elevation of the most places in the basin is lower than 500 m a.s.l.,the water surface of Ebinur Lake isonly 189 m a.s.l.,much lower than that of other basins in arid areas of Northwest China.This paper mainly discusses the formation and evolution of the arid environment of Junggar Basin since the late Cenozoic as well as the main features and developing tendency of modern arid environment.The conclusions are mainly as follows:
(1) Junggar Basin is a Large-scale piled sedimentary basin formed in late Paleozoic,Mesozoic and Cenozoic.Its evolution can be divided into three stages,i.e.,the primal formation stage in Permian,unifieddevelopment stage in Mesozoic,and curtailed and formed stage in Cenozoic.
(2) The arid environment of Junggar Basin is of long standing.It started from late Cretaceuous,from then on,the general some relatively humid periods appeared.As the whole Xinjiang,the environment of the basin was relatively humid in Miocene,but arid in both Pliocene and Quaternary.Under the general tendency of arid envioronment since Quaternary,cold-dry and warm-humid periods frequently appeared alternately,and glacial and interglacial epoches occurred alternately.
(3) At present,the whole basin is still in an arid climatical environment,it undoubtedly accords with the global warming,and there is no indication of inverse change of the arid environment.The influenceofhuman activities can not be ignored.
Key words:evolution of environment;late Cenozoic;arid area;JunggarBasin.
注释：
①a中国科学院兰州地质所，准噶尔盆地构造特征及形成演化，1985。
②a中国科学院南京地质古生物所，准噶尔盆地的晚古生代和中新生代地层，1985。
①b中国科学院南京地质古生物所，准噶尔盆地的晚古生代和中新生代地层，1985。