通过OSL（光释光）技术对西藏东南部冉武湖中的河流沉积物和湖泊沉积物进行了年代测定

《Quaternary Geochronology》：OSL dating of fluvial and lacustrine sediment in Ranwu Lake, Southeastern Tibet

　　

杨武|陈一伟|黄龙|丁平|张继峰|弗拉基斯拉夫·S·伊萨耶夫|德米特里·O·萨多科夫|魏刚健

中国科学院广州地球化学研究所深部地球过程与资源国家重点实验室，中国广州，510640

摘要

在全球变暖的背景下，青藏高原（TP）上冰川加速退缩和湖泊扩张对亚洲水塔产生了深远影响，并增加了下游的地质灾害风险。东南部TP的海岸冰川退缩最为严重。揭示该地区晚第四纪冰前湖泊的演化历史可以为评估未来冰川动态和湖泊变化趋势提供关键信息，但此类记录目前仍十分匮乏。本文基于光释光（OSL）和AMS ¹⁴C测年技术，重建了东南部TP的Ranwu冰前湖泊的波动历史。由于K长石pIRIR（后红外IRSL）信号存在不同程度的漂白现象，我们通过整合单粒石英测年结果、最小年龄模型（MAM）和¹⁴C测年数据，建立了较为可靠的时间序列。

研究结果显示，该湖泊在约29至25千年前达到最高水位，海拔超过4390米（比现代湖泊高出464米），覆盖面积约为324平方公里。我们认为当时形成了一个水坝来阻挡水流，同时强烈的印度夏季季风降水也促进了湖泊水位的上升。随后在约23千年前湖泊水位下降至较低水平，随后从约20千年前到12千年前逐渐回升至约350米，这可能与末次冰盛期（LGM）期间冰川前进形成的湖泊有关。自12千年以来，在现代湖泊附近的斜坡上未发现相关沉积物，表明水坝可能在冰川消退期间被破坏，导致湖泊迅速排干。我们的研究为理解Ranwu湖泊的演化过程以及冰川动态与湖泊水位变化之间的复杂关系提供了新的证据。

引言

青藏高原（TP）及其周边地区被称为“第三极”，是极地以外最大的冰雪储库（Yao等，2012；Gao等，2019）。该高原拥有中国一半以上的湖泊，总面积超过40,000平方公里（Wang和Dou，1998；Zhang等，2019；Ma等，2011；Zhu等，2019）。自20世纪50年代中期以来，TP经历了显著的升温，平均每十年升温0.16°C（Liu和Chen，2000）。这种升温加速了TP上冰雪向液态水的转化，导致亚洲水塔失衡（Yao等，2022），主要表现为冰川退缩和湖泊扩张。

TP上崩塌的冰川威胁着亚洲的水资源供应，因为融水滋养了多条重要河流，为亚洲近20亿人提供稳定水源（Gao等，2019；Yao等，2022），同时也引发了喜马拉雅山脉更多的冰川湖溃决洪水（GLOFs）事件，对下游社区构成日益严重的威胁（例如，Aacona等，2015；Richardson和Reynolds，2000；Zhang等，2022）。揭示这些湖泊的晚第四纪演化历史有助于了解过去的冰川变化、融水量及沉积物通量，从而为预测未来冰川-湖泊演化及相关地质灾害提供自然依据（Montgomery等，2004；Korup等，2010；Carrivick和Tweed，2013；Ju等，2017）。此外，温带海岸冰川对全球变暖尤为敏感，通常遭受最严重的退缩和缩小（例如，Ju等，2017）。然而，目前关于TP上冰川湖的研究主要集中在遥感方法上，对东南部TP晚第四纪冰川湖的演化研究相对较少。

季风降水和冰川融水调节着冰川湖泊的水位，为研究过去的冰川变化和融化历史提供了重要线索。以Ranwu湖为例，冰川融水占其总径流量的至少55%（Ju等，2017），表明湖泊的演化与过去的冰川变化密切相关。以往对TP湖泊的研究主要集中在古岸线测年上，发现湖泊高水位在空间和时间上存在差异，这反映了印度夏季季风、西风和冰川融水等多种因素的复杂相互作用（例如，Chen等，2013；Hou等，2021；Huang等，2022；Liu等，2016；Long等，2025；Long和Hou，2025；Wu等，2022；Zhang等，2019；Zhao等，2025）。然而，与TP内陆的封闭湖泊盆地不同，东南部TP的古岸线等地貌特征因冰川频繁移动和季节性水文变化而难以保存。此外，冰前湖泊的沉积物通常由分选较差的砾石和砂组成，这些沉积物的运输距离较短，给光释光（OSL）测年带来了信号较弱和部分漂白的问题（例如，Fuchs和Owen，2008；Bateman，2008；Liu等，2016；Hou等，2021；Zhang等，2022）。其他测年方法如放射性碳和铀系测年也受到合适测年材料缺乏和碳库效应的影响（例如，Bateman，2008）。

在本研究中，我们通过OSL和¹⁴C测年技术研究了Ranwu湖的过去水位（图1A），主要分析了两种典型地貌：1）由厚层湖积泥组成的高地地形；2）一系列河流/湖泊岸边沉积物。希望Ranwu湖的波动历史能揭示东南部TP冰川、湖泊和区域古气候变化的共同演化过程。

章节摘录

研究区域

Ranwu湖位于喜马拉雅山脉北坡，属于雅鲁藏布江最大的支流帕隆藏布江的上游。Ranwu湖流域广泛分布着钙质板岩，而黑云母花岗岩是冰川前沿的主要基岩（Chen等，1994）。目前湖泊海拔约为3926米，面积为20平方公里（表1），流域面积约为1985平方公里。

石英光释光特性

为了评估所选单粒石英SAR测年方法的适用性（表S1和表S3），我们对RW-S5-1样品进行了剂量恢复测试。测试结果显示样品呈正态分布，恢复比值的峰值较为集中（图3A），预热温度为240°C持续10秒，切割温度为200°C。本研究中的大多数石英颗粒信号较弱，仅有约1-7%的颗粒符合要求。

岸边沉积物的年代学解释

在最高的岸边沉积物样本（S1，海拔+349米）中，单粒石英的CAM测年结果介于15.0±2.7千年前至12.1±1.1千年前之间（表2）。两个较低样本的年代结果较为一致，约为12千年前；而RW-S1-3样本的年代较老（15.0±2.7千年前），可能是因为可用的有效颗粒数量较少（n=14/1500）。K长石的MAM pIRIR₂₂₅测年结果与石英结果基本一致，范围为14.1±0.8千年前至10.9±0.7千年前。

结论

• 1.
  与石英CAM测年结果（单粒和细粒样品）相比，pIRIR₂₂₅和pIRIR₂₇₅的测年结果偏高，而¹⁴C测年结果与石英结果较为吻合。我们认为pIRIR信号的不完全漂白可能是主要原因，采用单粒石英的MAM方法可以缓解这一问题。通过将单粒石英CAM测年结果作为主要时间依据，K长石pIRIR₂₂₅的MAM测年结果作为辅助约束，可以更准确地确定湖泊的演化过程。

作者贡献声明

丁平：资源收集与调查。张继峰：调查、概念构思。陈一伟：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、方法论研究、资金申请、数据分析、数据管理、概念构思。黄龙：调查、数据分析。弗拉基斯拉夫·S·伊萨耶夫：撰写——审稿与编辑、数据分析。德米特里·O·萨多科夫：撰写——审稿与编辑。魏刚健：监督、资源协调。杨武：撰写——初稿撰写、可视化设计。

未引用参考文献

Arnold等，2019；Owen，2009；Thomsen等，2008；Wang等，2023；Zhang等，2019；Zhang等，2022。

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。

致谢与数据

本研究得到了第二次青藏高原科学考察与研究计划（2019QZKK0202）、国家自然科学基金（41772176、41402150）、中国科学院青年创新促进会（2017403）以及中国 Scholarship Council（CSC）的财政支持。