应用粒度分析辨别某些第四纪混杂堆积成因初探

本文从粒度特征分析了青海昆仑山垭口地区的第四纪混杂堆积和甘肃武都泥石流堆积以及贡嘎山海洋性冰川的现代冰碛之间的差异性,明显看出,由于各种第四纪混杂堆积的搬运介质、搬运过程及沉积过程不同,第四纪混杂堆积的粒度特征存在明显的不同。沉积物的粒度特征反映了沉积环境。因此,用粒度特征来辨别各种第四纪混杂堆积也是一种行之有效的方法。     

山东蒙山九龙潭冰川堆积“垄槽序列”的特征及演化过程研究——兼论冰川、泥石流堆积序列的差异性

中国东部中低山区是否存在第四纪冰川已经争议了一个世纪，作为东部地区冰川堆积重要依据的"泥砾"（冰碛），一直被持非冰川观点者称作是泥石流沉积物。但是，由于冰川与泥石流的堆积过程之间存在本质差别，这必然在堆积体的特征上表现出专属性差异。因此建立冰川与泥石流在堆积特征与堆积过程上的专属性差异，在冰碛物的成因分析、冰碛堆积过程恢复上就有着重要意义。文章在对比分析了冰川堆积与泥石流堆积的过程差异的基础上，发现两类堆积体在平面与剖面上都存在明确的专属性差别。冰川冰碛在平面上形成专属性的垄槽序列，剖面上显示为无层理、混杂堆积状态。泥石流形成堆积扇，扇面上呈放射状垄岗堆积，剖面上表现为韵律序列。这是区别冰川与泥石流堆积体的本质所在。在此基础上，对蒙山九龙潭一带混杂堆积体进行调查与恢复，发现其具有典型的冰川成因垄槽序列特征，结合其剖面上表现为无层理、混杂堆积特征，从沉积序列与沉积过程的角度，佐证了蒙山九龙潭混杂堆积为第四纪冰川作用的事实。垄槽序列既是堆积物是否为冰川作用属性判断的专属性特征，也是恢复冰碛堆积体基本地貌特征与堆积过程的理论基础。      

冰碛转化为冰川泥石流堆积过程及其沉积特征

冰碛与冰川泥石流堆积同是冰冻圈内的两种混杂堆积，前者是后者的物质来源，后者又是前者的再生沉积，在沉积特征上既有相同处，又有相异点。本文阐述了由冰碛向冰川泥石流堆积的转化过程，并遵循多指标综合原则，提出了依据沉积构造、砾石组构、沉积韵律、粒度特征、石英砂表面结构、粒序垂向变化等１０项区分二者的判别标志。     

北京潭柘寺地区第四纪冰川遗迹的宏观和微观特征

以北京西山潭柘寺地区第四纪冰川遗迹的宏观特征研究为基础,对管坨岭冰期和赵家台冰期的古冰川沉积进行了石英颗粒表面结构形貌组合特征的分析。结果表明,管坨岭冰期的管坨岭冰碛层和大富庄冰碛层,以及赵家台冰期的太平庄冰碛层中的石英颗粒表面结构,以冰川成因的形貌组合占优势,而赵家台冰期鲁家滩冰水沉积中的石英颗粒表面结构,则以冰川和流水共有成因的形貌占优势。所以,据冰川遗迹的宏观和微观特征,可以肯定该区分别在早更新世和中更新世曾发育过两次古冰川作用。      

青海大煤沟新元古代冰碛岩的发现及地质意义

柴达木盆地东北缘大煤沟剖面发现新元古代冰川沉积,该套冰川沉积物保存了擦痕、镜面以及混杂堆积等冰川作用痕迹。这种冰川融出碛是冰川融化之后冰川内陆源碎屑物质垂向卸载的产物。通过对前述沉积特征的描述及对各类沉积构造形成机理的解释,建立了"冰川-冰河"沉积模式。这套冰川沉积的发现证实柴达木盆地东北缘地区经历过新元古代早期冰川事件。该冰碛岩所指示的冰川事件发生在800~740 Ma左右,不会晚于730 Ma,年代上应该与Kaigas冰期对应。保存这套冰碛岩的地层也并非早侏罗世沉积,而是晋宁运动后新元古代早期拉伸纪地层。     

论李四光教授的庐山第四纪冰川是对泥石流的误读

李四光教授1933年提出庐山存在第四纪冰川,是否确实,长期处于争论之中,争论的焦点在于庐山较广泛分布的泥砾混杂堆积到底是冰期冰碛还是泥石流堆积。笔者经多年研究得知:(1)牯岭站海拔1165m,现代气候记录告知,7月之气温必须下降20℃,处此高度的庐山才具备积雪成冰的条件,从而判断中纬度山地冰期降温无此可能;(2)沉积物特征包括砾石组成、砾径変化、基质组成、沉积结构、色泽、粘土矿物、擦痕特点等表明主要是泥石流堆积而非冰碛;(3)包围砾石的网纹红土与孢粉组成表明,沉积时期为暖温带—亚热带湿热环境,而并非寒冷冰川环境;(4)借助何培元等著作中古地磁年代以及高价铁与低价铁元素之比值推算古温度,如上述推算古温度的方法正确,就可推断李四光所定庐山冰期、大姑冰期、鄱阳冰期及何培元定的大排冰期基本上在中国西部与北半球处于间冰期的时段内,排除了具有积雪成冰川的可能性。李四光的学术误解及其社会名望导致中国东部第四纪冰川的研究走过了一段弯路。     

乌鲁木齐河源冰碛物的ESR测年研究

应用ESR测年技术对采自乌鲁木齐河源区上望峰、下望峰与高望峰的冰碛物进行了测年, 上望峰冰碛年代为(35±3.5) ka BP; 下望峰冰碛3个年代分别为(171.1±17) ka BP、 (176±18) ka BP、 (184.7±18) ka BP; 高望峰冰碛年代为(459.7±46) ka BP. 经对ESR测年结果的可靠性讨论并结合地貌地层与已有的14C年代、 ESR年代数据得出: 上望峰冰碛沉积于MIS 2相对应的末次冰期晚期; 下望峰冰碛系两次冰川作用沉积的, 公路之上冰碛于MIS 4相对应的末次冰期早期沉积的, 以下老的冰碛沉积于MIS 6相对应的冰期; 河源区最老的冰碛高望峰冰碛形成于MIS 12相对应的冰期. 高望峰冰碛年代同时还表明本段天山至少于此时已经上升到与当时冰川气候相耦合的高度, 进入了冰冻圈, 开始发育冰川.     

论冰碛石的形态特征及其与泥石流石的区别

长期以来流行的球度和圆度概念不足以刻画冰碛石及其他成因砾石的细微特征,需要在其基础上进一步挖掘有判别价值的标志性特征。针对冰碛石与泥石流石辨识的疑难问题,提出外接圆特征、粗糙度特征、圆度-体积特征以及混杂堆积砾石形态构成特征等几个概念。通过这些特征研究,结合真实的冰川擦痕、颤痕等标志,可更加准确地进行冰川沉积物与其他成因沉积物的判定。     

西藏东南部末次冰期早阶段冰川作用及其古气候意义

西藏东南部的“古乡冰期”和“白玉冰期”是划分中国第四纪冰期的蓝本。其中,白玉冰期即末次冰期,分为早阶段和晚阶段,相对应的冰川沉积广泛分布于本区的波堆藏布谷地。已有的冰川数值年代结果显示,末次冰期晚阶段的冰川作用发生于海洋氧同位素阶段（MIS）2。然而,关于早阶段的冰进记录,目前却未有确切的年代学证据,此次冰川作用究竟发生于MIS 4还是MIS 3,是一个悬而未决的问题。在前人研究及野外地貌调查的基础上,运用光释光测年手段对波堆藏布谷地疑似形成于末次冰期早阶段的冰碛垄进行测年,年代结果介于（56.4±4.2）~（65.9±3.9） ka之间,相当于MIS 4。藏东南地区MIS 4冰期冰川作用年代与青藏高原及其周边山地具有可比性,表明该阶段冰川作用发生的普遍性。通过对比北半球低纬度地区夏季太阳辐射及亚洲季风区古气温与古降水指标记录,认为藏东南地区MIS 4冰期冰川作用可能是对北半球低纬度地区夏季太阳辐射减弱及气温下降的响应,与季风降水无关。     

末次冰期冰碛垄系列的形态特征及其形成探讨 ——以帕隆藏布江谷地为例

冰碛的形态特征是气候变化的标记.以往的野外考察发现末次冰期的冰碛具有近乎统一的发育模式.选取藏东南帕隆藏布江流域的10条冰川, 研究其前方末次冰期冰川堆积特征, 以揭示其所反映的气候变化过程. 结果表明: 末次冰期MIS2形成最高大的冰碛垄, 我们称之为主冰碛垄, 这套冰碛垄示意当时冰期气候持续稳定时间最长.为主冰碛垄所部分覆盖而由其底部延伸出来的, 尚有至少两套范围更大、 但规模较小的冰碛垄, 表明MIS2之前冰期气候可能曾更加严酷, 但持续时间相对要短, 可能反映MIS4和/或MIS3的冰期气候特点.主冰碛垄内侧一直到现代冰川相当长的河谷段, 通常呈现多道冰碛垄, 规模均较主冰碛小, 它们有的不排除作为后退冰碛(recessional moraine)的可能性, 但晚冰期(YD)、 抑或H1事件应当是值得注意的.临近现代冰川末端, 一般能够辨别新冰期和小冰期冰碛垄. 因此, 藏东南这样一系列的冰川堆积, 以其形态、 范围和规模特征, 辅之以高精度的系统测年, 几乎可恢复出气候变化曲线来, 了解与全球氧同位素曲线之间的齿合关系.     

论冰川与泥石流堆积体的宏观展布、磨光面、平行擦痕等遗迹的差异性——兼答王乃昂教授“蒙山‘冰川遗迹’辨识中的逻辑谬误分析”

本文在对比分析了冰川堆积与泥石流堆积过程差异的基础上,发现两类堆积体在平面与剖面上都存在明确的专属性差别。冰川冰碛在平面上形成专属性的垄槽序列,剖面上显示为混杂状无层理堆积特征。泥石流形成堆积扇,扇面上呈放射状垄岗堆积,剖面上表现为阵次韵律序列。据此对蒙山拦马墙冰碛垄、瑶池冰碛垄进行了调查研究与分析,认为拦马墙冰碛垄属于冰川凹岸堆积,瑶池冰碛垄属于冰川对称堆积。此外经调查发现,王乃昂等（2020）《逻辑》一文图2d所示“泥石流底泥层”实为一蜂类废弃的泥质巢穴。“平行特征”擦痕为泥石流成因的解释属于《逻辑》一文对于引文的误读。综合研究认为,蒙山冰川遗迹无论从清荣古冰斗的外形特征、平坦指数（F=187）,瑶池、拦马冰碛垄的平面展布特征、砾石垄的堆积特征、兰溪U谷特征及深宽比（024~027）,U谷岩壁上“微小擦痕”构成的磨光面及磨光面上产出的“平行特征”的擦痕等,都显示拦马墙冰碛垄与兰溪U谷为冰川作用的结果。     

贡嘎山东麓第四纪冰川作用与磨西台地成因探讨

青藏高原东部的最高峰贡嘎山（海拔7556m)东麓磨西河流域发育了三次更新世冰期，分别为雅家埂、南门关、贡嘎冰期，其中燕子沟的倒数第二次冰期（南门关冰期）的冰川一直伸到磨西镇下街磨西饭店北，古冰川阻塞主谷，在新兴与南门关沟之间的堡子坝区形成冰川阻塞湖，在磨西镇上街东，该期古冰川覆盖在谢家河坝东面山坡上，融水切形成峡谷，冰退过程中又在峡谷西基岩丘社形成该期古冰川覆盖在谢家河坝东面山坡上，融水深切形成峡谷，冰退过程中又在峡谷西基岩丘陵旁形成冰水湖，南门关冰期后的间冰期时，小湖变干发育了红色古土壤层，该期的红色古土壤层在磨用镇下街南的古冰川与冰川泥石流沉积层顶面也有保存。证明磨西台地的主体为倒数第二次冰期的冰川堆积物，其中也包括有冰水砂砾层透镜体和冰湖相等沉积，磨西台地出露地表的巨大砾石，直径在10－20m之间，多数为冰川表面的消融碛，也可能有冰川泥充夹带的大岩块，磨西台地两侧断续分布有4级冰水阶地以及磨西饭店以下的磨西台地尾部均为末次期后期至全新世的冰水沉积，其中也含有泥石流堆积物。     

天山夏特河流域晚第四纪冰川沉积序列与地貌演化

夏特河源于天山最大现代冰川作用中心托木尔—汗腾格里峰的东北坡,流域内保存有形态较为清晰的四套冰川沉积。这些地形记录了夏特河流域的古冰川变化,对它们进行研究可获得该地晚第四纪以来的冰川时空演化规律。在第三套冰碛夹层中的砂质透镜体里采集了5个OSL年代学样品,应用单片再生（SAR）测年技术测得它们的年龄为（13.3±0.8）~（20.1±1.3） ka。基于测年结果、各套冰碛距现代冰川的远近、冰碛垄的完整程度、冰碛物的风化胶结状况及接触关系,并参阅托木尔—汗腾格里峰南坡与东南坡以及东、中、西段天山其他流域的年代学资料,可初步得出：第一套和第二套冰碛分别沉积于小冰期和新冰期;第三套冰碛形成于末次盛冰期及随后的冰消期,可对应于海洋氧同位素阶段（MIS） 2;保存在河口的第四套冰川沉积及与其相关联的宽阔且长达数十千米的“U”形谷共同指示,它应形成于冰川规模较大的倒数第二次冰期,时间上可对应于MIS 6。     

障壁岛—潟湖沉积特征及模式:以美国普拉姆岛上更新统—全新统为例*

普拉姆岛(Plum island)是美国东北部缅因湾最大的障壁海岸,岛内向陆一侧为新英格兰地区最大潟湖和沼泽区,它们是晚第四纪末次冰期冰川作用和冰后期海岸作用的沉积响应。通过普拉姆岛研究区上更新统—全新统160个钻孔描述,识别出8种沉积物: 泥炭、冰川黏土、黏土、粉砂、细砂、中粗砂、砾、坠石。根据沉积物类型及其组合特征,结合沉积环境,共划分出8种沉积微相: 障壁沙丘、滨岸沙、水下临滨沙、河道、潮汐水道、潟湖、潮坪、沼泽。研究区在晚第四纪末次冰盛期(MIS2)被劳伦斯蒂德冰盖(Laurentide Ice Sheet)覆盖,发育冰川地貌,冰川泥覆盖在基岩之上,形成底层沉积; 冰后期(MIS1),冰盖消融,海平面发生变化,在冰川地貌鼓丘附近形成沙坝,最终沉积演化为障壁岛—潟湖环境,潟湖通过潮汐水道与广海相连通。     

唐古拉山垭口地区的第四纪冰川测年新研究

在野外综合考察的基础上,对唐古拉山垭口地区末次冰期的冰碛漂砾(或有冰川擦痕的露头)进行了宇生核素10Be暴露年龄的测定,得到(16.1±1.7)ka BP、(31.9±3.4)ka BP、(41.4±4.3)kaBP和(66.8±4.3)ka BP 4个测年数据.结合前人对本地区研究和测年的资料,确定该区更新世经历了4次较大规模的冰川作用:中更新世晚期的倒数第二次冰期、晚更新世中晚期的末次冰期早冰阶、间冰阶和晚冰阶,依次与MIS6、MIS4、MIS3和MIS2阶段对应;全新世经历了2次小的冰进:新冰期和小冰期,它们的时代与青藏高原其它地区新冰期和小冰期的时代基本一致.末次盛冰期的冰川范围十分有限,并且MIS3阶段的冰进规模远远超过了末次盛冰期.早期考察中所命名的唐古拉冰期和巴斯错冰期的时代是中更新世晚期(MIS6)和末次冰期早冰阶(MIS4),扎加藏布冰期的冰碛可能是末次冰期的冰碛叠加在倒数第二次冰期的冰碛物之上,而又经过后期作用改造而形成的一套冰碛.在该区老的冰碛物上没有测定出MIS6阶段之前的年代数据,可能是由后期的破坏或采集的样品不够充分所致,因此对本区最早冰川作用的时代还有待于进一步深入研究.     

贡嘎山第四纪冰川遗迹及冰期划分

在对贡嘎山现代冰川和古冰川考察研究的基础上，结合定位观测分析，对该区第四纪冰川遗迹进行了深入讨论，划分出三次冰期，即中更新世早期的倒数第三次冰期，中更新世晚期的倒数第二次冰期和晚更新世的末次冰期，以及全新世的新冰期和小冰期。提出在早更新世时，由于山体未达到当时冰川发育的雪线高度，所以未发育冰川；中更新世早期的冰期冰川为半覆盖式冰川类型，规模不大；中更新世晚期的冰期冰川是本区最大冰川作用时期，形成网状山麓冰川，东坡冰川曾达磨西台地；晚更新世冰期冰川以山谷冰川为主，以后规模逐次缩小。     

东天山黑沟流域冰川沉积序列及OSL测年研究

黑沟源于东天山最大现代冰川作用中心博格达峰的南坡. 在第四纪冰期与间冰期旋回中,该流域的冰川均发生过多次规模较大的进退,在谷中留下了较为完整的冰川沉积序列. 这些冰川地形包含有重要的古气候变化信息,对其研究可重建黑沟流域的冰川演化史. 应用OSL对该流域的冰川沉积物进行定年,测定结果表明冰水沉积物（沙质透镜体）比冰碛物更适宜应用单片再生剂量（SAR）测年技术进行测定. 基于测得的年龄并结合地貌地层学原理可初步得出：晚第四纪期间,黑沟流域共发生了5次规模较大的冰川作用,分别为全新世期间的小冰期（16世纪以来冷期的冰进）与新冰期（距今3~4 ka的冰进）,末次冰期晚冰阶（MIS 2）与早冰阶（MIS 4）以及倒数第二次冰期（MIS 6）.     

天山乌鲁木齐河源3号冰川沿剪切面内碛的成因——据粒度分布和石英颗粒表面特征的分析(英文)

3号冰川消融区下部有4个主要的剪切面,这些剪切面伴随着5—40厘米厚的富含岩屑冰。在每个富含岩屑冰区域采集了内碛样品以便考察它的特征和来源。 冰内碛巨砾具有极其明显的棱角状,泥沙和粘土的含量低于温冰川磨蚀过程产生的冰碛的泥沙和粘土含量。用电子扫描显微镜观察到的石英颗粒表面特征表明: (1)所有颗粒都具有典型的“冰川作用”特征。 (2)5—20%的颗粒显示出在“冰川作用”特征之上附加有二氧化硅溶解沉淀物特征。 (3)水下机械作用的标志如撞击痕和磨圆现象很少观察到。(1)意味着石英颗粒是机械研磨或挤压作用的产物;(2)和(3)意味着某些颗粒在被挤压后曾在水中停留过,但颗粒并没有在湍流水流中被搬运。 这些结果暗示3号冰川内碛主要是由冰川底部挤压或拔蚀作用所产生,而不是磨蚀作用的产物。在内碛产生的冰川底部,温度一直或以前保持在融点,但水量小于温冰川底部的水量。     

黄河源区玛曲段末次冰消期古洪水事件及其光释光测年研究

通过对黄河源区玛曲段河谷开展野外考察,在太吾若(TWR)发现典型的古洪水滞流沉积剖面。根据野外沉积学宏观特征判别,并结合粒度分布、磁化率、地球化学元素和石英颗粒微形态特征等室内实验分析测定结果,准确鉴别出TWR剖面所夹一组多层洪水滞流沉积物(SWD),属典型的河流洪水在高水位滞流环境下沉积的悬移质泥沙。结果表明,TWR剖面古洪水SWD和现代洪水SWD沉积学分类为沙质粉沙,现代土壤为黏土质粉沙,现代风成沙为中沙。古洪水SWD粒度自然分布频率曲线为正偏,呈单峰,主峰高且峰值集中,分选性良好。古洪水SWD和现代洪水SWD磁化率较低,介于现代土壤和现代风成沙之间,化学元素明显区别于现代土壤和现代风成沙,表明它们尚未受到风化成壤作用影响,为古洪水悬移质快速沉积形成的滞流沉积物。石英颗粒微形态特征的分析表明,古洪水SWD和现代洪水SWD石英颗粒表面分布明显的三角痕、V形坑、撞击坑和凹面等水成沉积物的典型特征,属于河流沙类型。采用单片再生剂量法(SAR)光释光技术测年,证明在13.6~13.0 ka BP,黄河源地区经历了一期多次的大洪水事件,发生时段对应末次冰消期向全新世转折的时期,与欧洲和格陵兰冰芯记录末次冰消期中的Bolling/Aellrod暖期相对应,此时青藏高原地区冰川大规模消融,这期古洪水事件正是流域内冰融水大量下泄汇入黄河而形成的大洪水。     

滇西北山地末次冰期冰川发育及其基本特征

对滇西北海拔4 000~4 500 m 山地的第四纪冰川发育和平衡线高度进行了研究. 结果表明: 古冰川发育主要依托海拔4 000~4 300 m的夷平面,早中期发育小型的冰帽以及流入四周谷地的山谷冰川,晚期主要发育规模较小的冰斗冰川. 冰川主要发育期为末次冰期,古冰川平衡线、山体最高峰以及夷平面的高度显示,冰川发育所依托的夷平面在末次冰期时超过古平衡线,二者差值为50~400 m,为冰川发生提供了良好的地形与地势条件. 冰川规模演化表明,滇西北地区多处山地MIS 3中期的冰川规模大于末次冰盛期（LGM）,可能与MIS 3中期较强南亚季风带来较丰富的降水有关. 古气候研究资料以及研究区的冰期系列表明,滇西北海拔4 000~4 500 m山地末次冰期的冰川作用是构造和气候相耦合的结果.