黄土高原北部晚新近纪“吴起古湖”的古地磁年代学与古环境记录

晚新近纪以来中国北方堆积的风成红粘土-黄土序列是古气候信息的良好载体,在黄土高原北部的吴起地区存在一套湖相沉积物,层位上介于第四纪黄土与晚新近纪红粘土之间,但该古湖存在的具体时限尚不清楚.我们利用岩石磁学及古地磁年代学方法并结合多种气候指标对代表"吴起古湖"的土佛寺剖面进行了初步研究,结果表明湖相沉积物中特征剩磁的载体主要为磁铁矿和赤铁矿,在此基础上得到的磁极性序列能很好地与国际地磁极性年表对比,剖面起始于4.28 Ma B.P.左右,湖相沉积层起始于3.0 Ma B.P.左右,结束于1.2 Ma B.P.左右.岩性、磁化率、粒度和沉积速率变化均反映出这一时期该地区环境变化的总体趋势是由暖湿向冷干发展,期间"吴起古湖"的演化大致经历了三个阶段:3.0～2.5 Ma B.P.为古湖形成时期,水体相对较深;2.50～2.05 Ma B.P.期间受古气候变化的影响湖水明显变浅;2.05～1.20 Ma B.P.时古湖中仍有一定量的水体存在,但随后逐步缩小并最终消亡.该地区气候条件在1.2 Ma B.P.左右的恶化是导致吴起古湖消亡的主要因素,区域构造活动引起的北洛河溯源侵蚀并切穿湖盆可能也是原因之一.

毛乌素沙漠东南缘全新世剖面光释光年代及古气候意义

在毛乌素沙漠东南缘锦界地区发现的具有3层深棕色至黑色古土壤的全新世剖面,记录了至少3次大型沙地固定与活化的交替演化。在锦界剖面厚约5m的全新世地层中采集了10个光释光样品,利用石英光释光测年单片再生法(SAR),建立了锦界剖面全新世(>7.5～0.2ka)年代格架。结合粒度、磁化率气候变化代用指标和光释光年龄序列,得到毛乌素沙漠全新世时期沙漠演化和气候变化记录:7.5ka之前,地表植被稀疏,为气候干旱时期;7.5～3.9ka时段毛乌素经历了一个湿润成壤期,地表植被发育厚层黑色古土壤;约3.9～2.9ka为沙丘活跃期;2.9～1.7ka时段为较弱成壤期,发育深棕色古土壤;1.7ka以来,气候波动频繁,气候环境整体较之前干旱,1.0～0.5ka经历短暂温暖期,200年左右气候再次趋于干旱,但近1.0ka气候记录可能受到了人类活动干扰。随着冬夏季风的相互对峙、占主导时期不同,毛乌素沙漠响应气候的变化也随之扩张收缩变迁。同时,锦界剖面记录的毛乌素沙漠气候变化与全球变化的干旱、寒冷事件以及温暖事件可以对应。

从山前砾石看黄河形成与吕梁山隆升

野外调查和前人资料表明吕梁山前新生代砾石层特征如下:(1)平行于吕梁山方向砾石层延伸很长,基本与吕梁山如影相随,垂直于吕梁山方向延伸不远,一般不越过晋陕谷地;(2)砾石层在东西向剖面上呈东厚西薄不对称楔形,砾石粒径自吕梁山往外逐渐变细,分选性和磨圆度提高。(3)各地砾石相对单一但因地而异,主要来自毗邻的吕梁山基岩。砾石层空间分布特征、砾石成份与毗邻基岩区耦合关系及典型剖面沉积学研究表明,砾石层是吕梁山前冲积扇相堆积,是吕梁山新生代隆升剥蚀产物,非南北向黄河阶地堆积物。

再搬运红粘土的发现及地质意义

在位于吕梁山西部山前山西柳林卫家洼红粘土层下部发现了一套特殊的水成砂砾层,组成该砂砾石层的碎屑主要是红粘土团块及钙质结核。沉积学的研究表明红粘土和钙质结核碎屑具有不同程度分选性和磨圆度,作为碎屑的钙质结核不再具有不规则的"生姜"状外形而呈典型的圆状或次圆状,这是经过搬运碎屑的典型特征。垂向上自下向上变细的沉积序列,部分层位中埋藏有动物化石都是典型水成堆积物的特征。磁性地层学研究表明其形成于8M a前。这种特殊水成堆积物的发现可为红粘土的成因解释提供新资料。

吕梁山西麓红粘土和水成堆积物之间的关系

通过对吕梁山前(西)山西保德剖面和柳林剖面的野外考察,结合前人研究成果,研究了新近纪地层的组成及空间分布。新近纪地层自下而上可以分为三段:下段为水成砂砾石层,上段为风尘堆积的红粘土,中部则为二者的过渡带。柳林剖面的详细研究揭示了水成堆积物与红粘土的细部特征:粗粒的砾岩和砂岩常切穿红粘土层,而粒度与红粘土相近的泥岩则常与红粘土平行产出。野外调查结合区域资料分析表明新近系各组成成分空间分布具有明显的规律性:靠近吕梁山(保德剖面)下部水成堆积物粒度较粗且厚度较大,红粘土厚度相对较薄;背离吕梁山下部水成堆积物逐渐变细且厚度减薄(柳林剖面、府谷剖面)直至尖灭(佳县剖面),与之伴生的是红粘土厚度逐渐增大;中间过渡带中水成堆积物与红粘土的比例与此相似,即区域上吕梁山前的水成堆积物呈楔状"侵入"于红粘土的中下部。红粘土与水成堆积物的关系的确立为更好的理解红粘土的成因、吕梁山的新生代隆升历史及恢复新近纪晚期的古气候演变具有重要意义。

临夏盆地新近纪郭泥沟剖面磁组构特征及其环境意义

临夏盆地在东亚新生代地层、古气候、古生物研究方面占有举足轻重的地位.本文对盆地东部的郭泥沟剖面进行了详细的岩石磁学和磁组构研究,以揭示从早中新世到早上新世临夏盆地的沉积演化过程.郭泥沟剖面沉积物中的磁性矿物有磁铁矿、磁赤铁矿、赤铁矿和针铁矿,但剩磁载体以磁铁矿和赤铁矿为主.从上庄组和东乡组的褐红色粉砂质粘土到柳树组和何王家组的褐黄色粘土,赤铁矿含量呈现降低的趋势,与沉积物颜色变化一致.郭泥沟剖面沉积物磁组构类型为正常沉积磁组构.结合岩石磁学结果和磁组构参数特征可揭示临夏盆地早中新世-早上新世沉积的演化过程:早中新世上庄组为稳定湖相沉积,古水流方向为NNW,与南北向的大夏河方向一致;中中新世气候发生较明显的干湿波动,形成了东乡组的褐红色湖相粉砂质粘土夹粉砂、砂和青灰色泥灰质粘土条带,古水流方向主要为NNW,沉积过程主要受大夏河控制;中中新世晚期,受青藏高原构造运动影响,沉积相由湖相细粒沉积物转变为虎家梁组河流相砂砾层;同时,盆地的水动力条件也发生改变,晚中新世柳树组湖相沉积过程同时受南北向大夏河和东西向洮河控制,两个方向近垂直的河流共同作用导致柳树组内沉积各向异性度较低,面理和线理均不发育,磁化率最大轴偏角分布比较分散,磁组构确定的古流向为东西向和南北向;早上新世期间,由于受青藏高原隆升影响,沉积了何王家组下部的河流相砂砾层;受构造抬升影响,大夏河重新主导何王家组上部洪泛平原相沉积过程,水动力条件较为单一稳定,古流向主要为N向,与大夏河流向一致.

甘肃陇中盆地会宁关公滩剖面磁性地层年代学研究

本文对陇中盆地会宁含小哺乳动物化石的关公滩剖面河湖相沉积序列进行了详细的岩石磁学和磁性地层学研究,磁化率各向异性结果表明关公滩剖面沉积物记录了典型的原生沉积组构,沉积物沉积以后几乎没有受到后期的扰动.最大磁化率主轴方向与现今的古水流流向基本一致,表明区域西高东低的地貌至少在中更新世早期已经形成.磁滞回线、等温剩磁获得曲线的矫顽力谱分析、三轴等温剩磁退磁曲线等岩石磁学结果显示:关公滩剖面河湖相沉积物的磁性矿物有磁铁矿、磁赤铁矿和赤铁矿,其中磁铁矿和赤铁矿是主要的剩磁载体,但其特征剩磁载体以赤铁矿为主.系统退磁结果显示,在大部分样品中,磁铁矿和赤铁矿均记录了几乎相同的特征剩磁的方向,整个剖面呈现单一的正极性.另外,关公滩剖面底部河湖相沉积物中产出丰富的小哺乳动物牙齿化石,经初步研究包括复齿鼠兔(Ochotonoides complicidens)、丁氏鼢鼠(Myospalax tingi)、方氏鼢鼠(Myospalax fontanieri)、变异仓鼠(Cricetinus varians)、大林姬鼠(Cricetinus varians)、复齿旱獭(Marmota complicidens)等六个种类,其中丁氏鼢鼠和复齿鼠兔是相对原始的种类,其时代跨越早更新世至中更新世早期,其他都是我国北方中、晚更新世常见的种类,该小哺乳动物化石组合性质表明其时代很可能为中更新世早期.因此,综合磁性地层学和小哺乳动物生物年代学结果,关公滩剖面记录了布容正极性时的沉积,剖面底部堆积及其哺乳动物群的时代应为中更新世早期.

挖掘旅游地学文化 开辟研学旅行德育新路径

本文在深入分析旅游地学研学旅行存在问题的基础上,结合旅游地学专业特色,提出充分挖掘地学旅游资源中蕴含的“地球历史文化”“红色文化”“历史遗迹文化”“民俗文化”和“优秀传统文化”以开辟研学旅行“德育”实施新路径。发挥学生在旅游地学研学中的自主性,让学生自觉提高思想道德素质和爱国情怀,以期为旅游地学研学旅行中德育的实践提供新思路。

罗布泊自生胶黄铁矿对磁性参数χARM/SIRM指示意义的影响

沉积物中磁性矿物的颗粒大小具有重要环境指示意义,是环境磁学研究的重要内容。磁性参数非磁滞剩磁磁化率/饱和等温剩磁(χ_(ARM)/SIRM)常被用于指示磁性颗粒大小,当沉积物磁性特征为较粗的多畴(MD)颗粒主导时表现为低值,而为较细的单畴(SD)颗粒主导时表现为高值。本研究对罗布泊盐湖LB剖面的沉积物进行了系统环境磁学测试,结果发现剖面中含有5个χ_(ARM)/SIRM值低于上覆层和下伏层的层位,指示其磁性颗粒较粗。但磁滞参数和扫描电镜结果显示这5个层位磁性颗粒明显细于上覆层和下伏层沉积物,显示χ_(ARM)/SIRM在这5个层位的指示意义失真。矿物鉴定结果显示这5个层位的主导磁性矿物为早期成岩成因的SD胶黄铁矿,赋存形态主要为颗粒团聚体、单颗粒或颗粒团聚体附着于硅酸盐矿物表面以及分布于薄片状硅酸盐内,这种赋存形态导致其具有较强的磁相互作用,并限制了χ_(ARM)的增加,最终造成χ_(ARM)/SIRM下降,指示意义失真。本研究显示当沉积物中存在胶黄铁矿等自生矿物时,利用比值参数χ_(ARM)/SIRM判断磁性矿物颗粒特征需谨慎。

吕梁山地区新近纪晚期地层研究进展

通过对吕梁山西部保德和柳林两个典型剖面的研究,认为山西柳林卫家洼保德组剖面结构与保德剖面相同,完全可以对比。保德组下部的砂砾石确为水成堆积无疑,但是上部的棕红色黏土与棕黄色的钙质结核层越来越被广大学者认为是风尘堆积,中部则为下部水成堆积物与上部红黏土与钙质结核的过渡地段。《中国地层指南及中国地层指南说明书》规定:组的含义在于岩性、岩相和变质程度的一致性,除去变质程度不说,保德组下部水成堆积物和上部风尘堆积根本不是同一相环境所能包含的岩石组合,因此不能用一个组来定义,应予解体。保德组下部的水成堆积物划为芦子沟组,相当于初始定义的"芦子沟系"或"芦子沟砾岩";保德组上部风尘堆积仍称之为保德组,相当于初始定义的保德红土;在这种划分下芦子沟组为不整合于前新生代基岩之上,整合伏于红黏土之下的山前冲积扇相堆积。保德组为整合于芦子沟组之上静乐组之下的所有风尘堆积。

吕梁山西麓复兴剖面红黏土的磁性地层学研究

吕梁山西麓中上新世的一套厚层红黏土层记录了吕梁山前盆地的演化和吕梁山新近纪的隆升。山前不同的构造部位,各异的古地貌特征导致红黏土的堆积特征差别较大,柳林复兴地区黏土层的下部常含有数层化石层和薄厚不等的砾石层。本文对复兴地区的红黏土进行了岩石磁学和磁性地层学研究,得出了复兴地区红黏土及所含砾石层和化石层的古地磁年龄,并通过野外沉积特征以及粒度等指标探讨了复兴地区红黏土的形成过程。岩石磁学结果表明,红黏土中特征剩磁的载体为磁铁矿和赤铁矿。古地磁和生物化石显示复兴剖面的年龄为7.1～2.6Ma。其中所含厚层砾石层的古地磁年龄约为5.2Ma。两层化石层的年龄分别为～6.8Ma和～7.1Ma。剖面野外沉积特征和粒度变化显示柳林复兴地区红黏土堆积初期有水流作用的参与。

中国第四纪岩石地层划分和对比

中国海相第四系主要沉积类型为碎屑沉积和生物礁沉积,陆相第四系岩性多变,相比已建立起高精度气候地层年代学标尺的海相地层来说,中国陆相第四纪地层尚未建立起统一的年代地层系统,这为地层的跨区域识别和对比带来了困难。解决这一科学问题的思路之一是针对陆相地层的岩性分布特征,分区域进行小规模、小范围的总结和推广。中国陆相更新统自下而上包括下更新统泥河湾阶、中更新统周口店阶和上更新统萨拉乌苏阶,全新统待建阶。本文在这个地层划分框架的指导下,将中国第四纪陆相地层分为黄土-古土壤序列、沙漠戈壁、网纹红土、河湖相和山麓堆积、洞穴/裂隙堆积及其他类型岩石地层几大类,海相地层按照碎屑沉积和生物礁沉积划分,并在每一类地层单元下遵循岩性组合、地貌类型和构造背景相似的原则进行归纳,分区域探讨并总结近年来与其相关的代表性研究进展,为早日建立统一的陆相第四系年代地层系统贡献力量。