地球环境所在塔里木河流域到罗布泊盐湖的河流源-汇系统变化方面取得进展

新疆塔里木盆地是我国最大的内陆盆地，面积达56万平方公里。盆地地势西高东低，最低处位于盆地东部已经干涸的罗布泊湖盆中。现有“死亡之海”之称的罗布泊已无湖水长期存在的迹象。在地质历史里，塔里木盆地的主要水系塔里木河、孔雀河、车尔臣河等皆汇流罗布泊内，带来了丰富的物质供应。而流域尾闾湖地球化学组成的变化依赖于流域源-汇体系的变化与调整，研究源-汇过程对于区域水文、矿产、生态环境演化等有着重要意义。然而，现在地表地球化学特征及长时间尺度塔里木盆地源-汇过程及其背后的主导机制仍不明晰。

基于此，中国科学院地球环境研究所黄土与气候变化团队以塔里木盆地现代不同季节河水及晚更新世以来罗布泊干盐湖钻孔沉积物为研究对象，通过现代流域河水总溶解固体（TDS）及碱度（DIC）、钻孔沉积物总碳（TC）及无机碳（Paleo-IC）含量指标，重建了中亚干旱化背景下塔里木盆地河流源-汇体系演化及罗布泊水文供应的变化史。

图1 塔里木盆地现代地表TDS分布特征

图2 塔里木盆地现代地表DIC分布特征

现代河水数据分析表明，塔里木盆地水系径流量分布及流域化学风化存在显著的季节性差异：TDS值在雨季平均值较低且仅分布少数峰值，在旱季则平均值较高，流域TDS峰值增多（图1）；DIC在雨季平均值较高，峰值集中于北部阿克苏河及天山地区，旱季全流域高值较多，包括阿克苏河、和田河、车尔臣河、尾闾区等（图2）。对比发现，径流量影响溶解质蒸发-浓缩过程，调控了流域TDS分布；而碳酸盐化学风化则在旱季受到了径流量的限制，风化产物主要由盆地南部车尔臣河流域运输至低地尾闾湖区。雨季时期，塔里木盆地北部水系的高径流量及相对较强的化学风化则揭示了尾闾湖区“汇”的北部贡献较高（图3）。

图 3塔里木河流域现代地表化学风化-径流输入特征及钻孔沉积物长时调控因素示意图

基于以上现代过程探讨的风化-径流输入机制是否在流域地质历史时期也发挥着同样的主导作用，在晚更新世24.5ka以来罗布泊沉积物物源供应稳定的背景下，钻孔总碳含量指标敏感响应了末次冰盛期（LGM）和全新世暖湿期等全球及区域气候背景（图4）。

图4 塔里木河流域现代地表化学风化分布特征与钻孔24.5ka以来沉积物指标对比

结合重建无机碳指标及区域河流地貌证据，罗布泊在“冷干”的末次冰盛期主要受流域南部河流物质补给，在全新世暖湿期则由流域北部孔雀河等补给（图5）。这样的古今一致性启示了存在长时间尺度控制因素对流域气候-水文要素进行宏观调控：轨道及亚轨道尺度，气候岁差调控地球气候的季节性变化。如全新世暖湿期增强的气候季节性差异“放大”了沉积物中的“雨季”信号，使“瞬时沉积”能够不断积累并保存在地层中成为“长时沉积”（图4）。

图5 地质历史时期塔里木盆地水系变化示意图

研究表明，现代过程对于古环境尤其是“源-汇”系统的重建具有重要意义。重建高分辨率流域源-汇变化史，为盆地成矿元素的富集、生态环境循环盐湖碳埋藏等研究提供重要地质证据参考。

该研究成果近期发表在国际期刊Catena上，研究工作得到深地国家科技重大专项、昆仑英才·高端创新创业人才-领军人才和国家自然科学基金的共同资助。

Jiaxin Luo, Maoyong He, Hong Chang, Jun Xiao, Huihui Rao. From Tarim River to Lop Nur Salt Lake: Evaluating fluvial source-to-sink system change in a context of millennial-scale climate change. Catena (2025): 109604.

https://doi.org/10.1016/j.catena.2025.109604