北京平原顺义ZK12-2钻孔剖面第四纪磁性地层学研究

对北京平原顺义凹陷内的ZK12-2钻孔岩芯进行了详细的磁性地层学研究,结果表明,719m的岩芯记录了布容正向极性时(Brunhes)、贾拉米洛(Jaramillo)极性亚时、奥尔都维(Olduvai)极性亚时和高斯正极性时(Gauss)。在系统古地磁样品采集、处理和测试的基础上,应用古地磁法、光释光法,结合岩芯特征,对ZK12-2钻孔剖面进行了详细地层划分,分别确定了下更新统、中更新统、上更新统和全新统的分布深度及地质年代,将Q/N定位于706m处,Q1/Q2、Q2/Q3、Q3/Q4分别定位于170m、66.5m、10m处。本项研究结果为该区第四纪地层划分对比、古地理环境、活动断裂相关研究提供了可靠的地层年代框架。

磁性地层年代对北京平原顺义断裂第四纪活动性的约束

顺义断裂是位于北京平原东北部的一条第四纪活动断裂,其活动性对北京市城市安全具有潜在的地质灾害威胁。为了解顺义断裂第四纪以来的活动性,对该断裂下盘的一个钻孔剖面ZK12-1的岩心样品开展磁性地层学研究。通过逐步热退磁,大部分样品可成功分离出两个剩磁分量,其中低温分量具有正的、高倾角特征,可解释为由钻杆旋转引起的重磁化分量;高温分量为中等倾角且具有倒转特征,为原生剩磁。据此建立了ZK12-1钻孔的磁性地层年代格架。结合断裂上盘ZK12-2钻孔的磁性地层年代格架结果,并根据这两个钻孔在第四纪不同时期的地层落差,计算出顺义断裂上、下两盘在早更新世、中更新世、晚更新世和全新世的相对垂直活动速率分别为0.023 mm/a、0.001 7 mm/a、0.033mm/a和0.051 mm/a。这一结果表明顺义断裂在早更新世活动较强,中更新世活动最弱,晚更新世断裂开始活化,活动性增强,全新世活动性最强。

北京平原区南部PGZ01孔第四纪地层划分及其环境意义

对北京平原区南部大兴榆垡镇420 m深的PGZ01孔岩心进行了岩石地层、磁性地层、14C测年、介形类组合和孢粉组合研究。结果表明:(1)Matuyama(松山)/Gauss(高斯)和Brunhes(布容)/Matuyama(松山)极性界线分别位于280 m和78.35 m处,钻孔底部已经进入Gauss正极性带;取280 m处Matuyama/Gauss极性界线作为第四系下限,显示可能的永定河泥石流—冲积扇在第四纪之前即到达了北京平原南部,但是华北平原上新统标志岩石地层单元——厚层棕红色黏土在Olduvai(奥尔都维)极性亚带之上即已出现。(2)结合AMS14C测年,尝试将约60 m以上地层的氧化—还原状况,与对古季风影响反映灵敏的沿海平原钻孔同样深度地层进行对比,继而确定上更新统和全新统的底界深度分别位于56.60 m和18.95 m。(3)MIS5(海洋同位素阶段)以来的特征沉积物,与沿海平原钻孔地层有很好的可比性,同时也有8~4 ka期间史前大洪水的影响。本研究为廊(坊)固(安)凹陷西北边缘区第四纪地层划分对比、古地理环境演化、活动断裂以及区域差异构造沉降研究,提供了重要的年代地层格架,对理解晚更新世以来古季风变化的环境效应有重要的启迪。

上新世以来北京平原NBT1孔记录的地层沉积及构造指示

磁性地层学结合宇宙成因核素、AMS14C测年为晚新生代可靠的长序地质年代框架建立提供了有效快捷手段。在北京平原东南部钻取的NBT1全取芯钻孔进行了详细的磁性地层学研究,400 m钻孔335块样品识别出10个正极性和9个负极性时段,记录了布容(Brunhes)、松山(Matuyama)、高斯(Gauss)、吉尔伯特(Gilbert)极性时,孔底进入到4.2 Ma的Gilbert负极性时。以岩性组合、26Al/10Be、AMS14C年代学为基础,结合测井沉积相分析,判断钻孔上新世晚期地层底界位于319.60 m,第四系下更新统、中更新统、上更新统底界分别位于214.80 m、70.60 m、59.25 m。在上新世约4.2~3.5 Ma发育了6期明显的冲洪积扇的快速沉积过程,第四纪早更新世以曲流河沉积体系为主,中更新世以湖沼沉积为主,夹分支河道沉积,沉积厚度相对较薄,晚更新世以分支河道-湖沼沉积为主,其顶部末次盛冰期浊黄橙色硬质黏土发育。钻孔包含了3个沉积速率较高(>150 m/Ma)的时期,分别为3.58~3.33 Ma、1.945~1.778 Ma和0.126~0.010 Ma,与上新世以来青藏高原隆升扩展及华北地区晚更新世构造活化在时间上具有一致性,揭示了华北地区的沉积构造演化对青藏高原隆升具有一定响应。