河套地区新生代湖泊演化与“吉兰泰-河套”古大湖形成机制的初步研究

研究发现,河套地区在距今5～6万年前存在一个统一的"吉兰泰-河套"古大湖,覆盖吉兰泰和河套盆地的大部分地区。本研究试图依据钻孔资料和湖泊沉积物的测年结果,讨论新生代以来河套盆地的湖泊演化和古大湖的形成机制。结果表明,新生代以来,特别是早更新世以来吉兰泰盆地和河套平原的3个坳陷盆地就已经处于湖泊环境,但没有证据显示存在统一的湖泊。湖泊沉积及其OSL测年显示,"吉兰泰-河套"古大湖大约在距今10万年前后开始发育,至距今5～6万年之前湖面达到海拔1080m上下,随后湖泊衰退。我们认为,鄂尔多斯高原东北边缘距今12万年前后开始的快速构造隆升,可能导致了晋陕峡谷黄河外流受阻,最终在河套盆地积水形成统一湖泊,末次冰期中期(深海氧同位素3阶段)相对湿润的气候环境进一步促进了"吉兰泰-河套"古大湖的发育。     

150ka以来内蒙古河套古大湖沉积物粒度记录的湖泊水位变化

基于内蒙古河套盆地山前兵房沟湖相层剖面沉积物的粒度记录,结合~(14)C和光释光年代学测试,对比分析沉积物粒度敏感粒级及频率曲线特征,反演了河套古大湖150ka以来的湖泊水位变化。研究结果表明,河套古大湖水位变化经历了4个阶段:(1)初始形成阶段(150~130ka),河套古大湖处于浅湖环境,沉积物粒度由粗变细,湖泊处于水位上升期;(2)发展阶段(130~54ka),早期湖水面较高,处于深水环境,晚期沉积物粒度逐渐变粗,湖泊水位有所下降;(3)萎缩阶段(54~18ka),湖泊水位快速下降,细粒沉积物含量减少,中粗粒沉积物含量增大,湖泊水位迅速下降;(4)消亡阶段(18ka至今),由于山前活动断裂影响,阴山快速隆升,湖泊急剧萎缩,湖相层顶部被山间冲洪积物覆盖。控制河套古大湖湖泊水位变化的主要因素是构造运动和气候环境突变。     

内蒙古狼山山前台地成因及其新构造运动意义

内蒙古狼山地处阴山造山带西段、河套断陷带的西北缘,晚新生代以来狼山山前断裂广泛发育、构造抬升强烈。研究晚更新世以来狼山的构造隆升对深入了解河套断陷带的形成演化机制及其隆升过程对河套盆地古地理格局的影响具有重要的意义。狼山山前翁格勒其格和乌兰敖包台地的沉积学、地貌学和年代学研究表明,T1台地形成于47.4 kaB.P.,其沉积物为晚更新世河套古大湖沉积;T2台地形成于69 kaB.P.,其沉积物可能为黄河流经狼山山前的冲积物。台地特征的分析显示,狼山山前台地主要由构造抬升形成,两级台地记录了狼山晚更新世晚期(Qp^3-2)以来的构造隆升过程。69 kaB.P.到47.4 kaB.P.翁格勒其格和乌兰敖包地区的隆升速率分别为1.34 m/ka和1.25 m/ka,47.4 kaB.P.以来分别为0.81 m/ka和1.18 m/ka,狼山南段(翁格勒其格地区)构造抬升有减小的趋势。晚更新世晚期(Qp^3-2)以来由于狼山的快速隆升,导致黄河河道不断东迁,河套平原的古河道是其迁移的证据。狼山山前湖岸阶地的研究进一步证实晚更新世晚期河套地区发育统一古大湖。     

JYZ11A钻孔记录的居延泽演化历史

我国内陆干旱区在末次冰期(含深海氧同位素第3阶段)是否存在古大湖近年来持续存在争论.居延泽是黑河的尾闾湖之一,位于我国典型干旱区,是开展这项研究的理想区域.依据居延泽盆地最低处的JYZ11A钻孔(全孔长61.13m,本文侧重上部27m岩芯),使用石英光释光测年获得3个可靠释光年龄并据此建立年代框架.全孔10cm间距测量沉积物粒度,钻孔上部16.7m以2cm间距测量低频磁化率,本文侧重分析JYZ11A钻孔上部10m的指标记录.综合岩性地层、沉积物粒度分布特征和粒度、磁化率指标记录,并与前人已有研究进行对比,本研究发现末次冰期时居延泽盆地主要堆积棕色冲洪积物和风沙沉积物,早全新世为风沙沉积,中全新世出现浅灰色湖相沉积与风沙交替沉积,而稳定湖泊只在约3ka时才逐渐形成,可能存在多次湖面波动并留下古湖岸堤.因此,居延泽盆地在末次冰期包括深海氧同位素第3阶段晚期并不存在稳定大湖.居延泽早全新世干涸、中晚全新世湖泊较稳定发育的全新世成湖模式与季风区湖泊演化模式明显不同,而与许多中亚干旱区的湖泊、风成沉积等古环境记录相似,它们可能共同指示了一种有别于中国季风区的全新世区域湿度演化模式.     

河套盆地北部344 ka以来沉积环境演化

通过对河套盆地北部获取的377 m钻孔岩芯进行沉积相及粒度特征分析,并结合多种测年手段,揭示了河套盆地北部中更新世晚期以来的沉积环境演变过程。根据粒度参数特征变化把钻孔划分为6个沉积环境阶段:344~326 ka为滨湖相沉积环境;326~165 ka为半深湖相沉积环境;165~130 ka为滨湖三角洲相沉积环境;130~100 ka为浅湖相沉积环境;100~10 ka为滨湖—河流相沉积环境;10 ka~今为河漫滩相沉积环境。河套盆地中更新世晚期到晚更新世期间存在统一的古大湖,晚更新世以后古大湖分解并消失。      

内蒙古河套盆地晚更新世地层划分、环境演变及黄河的贯通

内蒙古河套盆地为受断裂控制形成的新生代断陷盆地,盆地中积水成湖,称河套古湖。晚更新世时期,河套古湖为继承性闭塞型断陷湖。上更新统主要为湖泊沉积体系,地层划分建组为上部东河村组、中部万水泉组、下部达拉特组。达拉特组在湖盆连续沉降条件及半深湖深湖中硫酸盐型、碳酸盐型湖水交替环境下沉积形成。万水泉组在湖盆沉降速率与沉积速率大体平衡条件及浅湖半深湖中半咸水湖环境下沉积形成。东河村组在湖盆沉降速率小于沉积速率条件下以及半咸水湖、局部时期为碳酸盐湖环境下的滨浅湖中沉积形成。晚更新世末期,河套古湖处于大湖水期,晋陕内蒙古交界处河流袭夺、河套盆地北侧山前断裂强烈活动和超强地震导致河套古湖湖水快速外泄,银川盆地、河套盆地、晋陕峡谷贯通而形成今日黄河河道。     

华北克拉通南缘小秦岭地区花岗质片麻岩年代学和地球化学特征及其地质意义

小秦岭地区位于华北中部造山带南段,是研究华北克拉通南缘演化的关键地区,对其研究不仅有助于深入了解华北克拉通古元古代构造演化特征,同时对于华北克拉通东西陆块碰撞时间的厘定也具有重要意义。通过对小秦岭北侧大湖金钼矿床围岩(花岗质片麻岩)的SIMS锆石U-Pb定年分析,获得其岩浆锆石谐和年龄为(2 455±59) Ma、变质锆石谐和年龄为(1 821±31) Ma。花岗质片麻岩具有高SiO₂、富碱和低Al₂O₃、CaO、MgO、P₂O₅ 的特征,同时富集LILEs(Rb、Th、K)、亏损 HFSEs(Nb)和Sr、P、Ti等元素。结合A/CNK-A/NK图解和Ga、Rb等微量元素特征分析,认为其原岩为A型花岗岩,具有非造山A1型花岗岩特征;大湖金钼矿床A型花岗岩在古元古代早期起源于基性岩浆(提供热源)底侵作用下的中—新太古代结晶基底物质的部分熔融,为陆内裂谷环境,并在古元古代晚期受到华北克拉通东部和西部陆块碰撞造山后伸展作用的影响。     

西藏纳木错和藏北高原古大湖晚更新世以来的湖泊演化与气候变迁

根据野外水准测量与室内实验分析，本文探讨了西藏纳木错和藏北高原古大湖晚更新世以来的湖泊演化和气候变迁。在纳木错沿岸拔湖48m以下，发育了6级湖岸阶地，拔湖48-139．2m发育有高位湖相沉积。研究表明，纳木错湖泊发育与藏北高原东南部古大湖演化可划分为3个阶段：①116-37ka B．P．间的古大湖期；②37-30ka B．P．间的外流湖期；③30kaB．P．以来的纳木错期。在古大湖阶段，包括纳木错、色林错和扎日南木错、当惹雍错等藏北高原东南部的一大批现代大、中、小型湖泊，都是互相连通的一个古大湖，其范围可能超过了现代的藏北内、外流(怒江)水系的分水岭。它或许还与藏北高原南部和西部的其他古湖相连，成为统一的藏北高原“古大湖”。通过对纳木错湖相沉积形成时代与深海氧同位素对比，易溶盐、pH值、地球化学、介形类和孢粉分析等的综合研究发现，湖相沉积记录了自晚更新世以来的湖泊演化和气候变迁信息。资料显示古大湖期湖面最高，气候温和清爽；外流湖期湖面急剧下降，气温和湿度较现今略高；纳木错期以来气候经历了全新世最宜期的暖湿后日益干旱化，气温波动，湖面持续下降。表明自晚更新世以来该区气候在逐渐变干的总趋势的基础上，经历了多次明显的冷暖与干湿波动。     

西藏纳木错晚更新世以来古降水量变化及其环境响应

通过对西藏面积最大(1940km2)和海拔最高(4718m)的大湖-纳木错的调查,发现纳木错周缘有大面积分布的湖相沉积。U系法和14C法测年结果表明,纳木错沿岸湖相沉积的时代为晚更新世和全新世。根据纳木错周缘不同时代湖相沉积物的范围分布的变化,探讨了湖泊演化,计算出纳木错流域古降水量。研究结果,本区自晚更新世以来气候环境由湿润转向干旱,自全新世以来降雨量呈下降趋势。      

青海格尔木三岔河组年龄测定与昆仑古湖发育

文章主要研究和讨论青海省格尔木市昆仑河第五级阶地的三岔河组河湖相沉积,特别是其上部的一套典型的湖相沉积。根据野牛沟和纳赤台西北两剖面三岔河组沉积样品的ESR和U系法年龄测定结果,三岔河组堆积于约355～95kaB.P.间,而被称为昆仑古湖的湖相沉积大致开始于约 200～160kaB.P.（ESR）或约150kaB.P.（U系）,结束于约 150～120kaB.P.（ESR）或约95kaB.P.（U系）左右,其中深湖时期约为190kaB.P.（ESR）或约110～100kaB.P.（U系）左右。此外,纳赤台东北昆仑河第三级阶地剖面上部的湖相沉积,则是约90(ESR)/72～25kaB.P.（U系）的末次冰期期间形成,可称为纳赤台古湖。根据昆仑古湖湖相沉积地层中的沉积构造和所发现的介形类化石,讨论了湖泊的沉积环境;根据区域对比,认为三岔河组发育于约355～95kaB.P.,而其中约120～95kaB.P.的末次间冰期的早中期则是昆仑古湖的发育时期与青藏高原的羌塘东湖等古大湖发育早期的最高湖面时期,而40～30kaB.P.的MIS3的后半段只是这些大湖分解过程中的一个阶段。     

河套地区全新世黄河古河道的分布及期次划分

黄河古河道的分布及其年代学框架的建立对于探讨黄河迁移规律、重建古气候演化历史具有重要意义。通过Landsat8遥感影像解译、1∶5万野外地质地貌调查、钻孔资料分析,结合剖面实测基本判定了色尔腾山以南至现代黄河以北河套平原区黄河埋藏古河道的分布,,采用OSL与14C测年较精确地确定了黄河古河道的年代。依据年代学研究结果,将全新世黄河古河道划分为三期:Ⅰ期古河道,分南北两支,南支分布在复兴镇西北部,埋深2~6 m,北支分布于呼勒斯太中南部,埋深8.2~9 m,时代为9.93~7.4 ka B.P.;Ⅱ期古河道,河道主体分布在色尔腾山山前,呈北西─南东向,埋藏于现今乌加河古河道下部4~11m处,南北最宽处约1.5km。塔尔湖区存在同一期的古河道,埋深7~9 m,以东西向展布为主,时代为7.4~4.1 ka B.P.;Ⅲ期古河道,呼勒斯太中部、塔尔湖中南部及复兴南部都曾发育,但河道主体为塔尔湖区的古河道,埋深2~9 m,时代为4.1~1.2 ka B.P.。黄河古河道分布及时代确定有助于更深入地研究黄河在河套段演化历史,为河套地区的水利建设和农业生产提供参考和借鉴。     

藏北高原东南部古大湖演化

根据西藏面积最大 ( 192 0 km2 )和海拔最高 ( 4 718m)的纳木错湖及邻区发现的多处湖岸阶地和高位湖相沉积 ,确定了藏北高原东南部古大湖的存在。据铀系法、1 4C法、ESR法测年数据 ,并结合纳木错沿岸湖泊沉积、湖成地貌的水准测量结果 ,藏北高原东南部古大湖演化可划分为 3大阶     

西藏纳木错末次间冰期以来的气候变迁与湖面变化

在西藏纳木错沿岸,发育了6级湖岸阶地及拔湖48～139.2m的高位湖相沉积.根据湖相沉积的U系法测年和孢粉分析结果,本文探讨了纳木错及邻区末次间冰期(MIS5)以来的古植被、古气候与湖面变化.研究表明,纳木错与邻区的湖面变化可以划分为116～37kaB.P.间的古大湖--"羌塘东湖"期、37～30kaB.P.间的"古纳木错"外流湖-残余古大湖期和30kaB.P.以来的纳木错-藏北湖群期等3大阶段.在MIS5的古大湖阶段,包括纳木错、色林错等藏北高原东南部的众多大、中型湖泊,是互相连通的一个大湖,其范围可能超过了现代的藏北内、外流(怒江)水系的分水岭.在MIS5e末的最高湖面时期,湖面面积可达78800km²,它或许还与藏北高原西南部和中南部的其他古大湖相连,成为面积巨大的网格状深水大湖--"羌塘湖".通过纳木错湖面变化曲线与西昆仑古里雅、格陵兰、南极等冰芯和深海岩芯的氧同位素变化曲线的对比可以发现,全球MIS5的气温要高于末次冰期间冰阶(MIS3),此时藏北高原为气候温和轻爽与湖面最高的大湖期;在末次冰期的两个冰阶(MIS4和MIS2)中,湖面明显下降,邻近的念青唐古拉山发育了小型山谷冰川;而在间冰阶MIS3中,其气候波动的幅度,要比世界其他地区更加明显,湖面波动也较大,特别是36～35kaB.P.间,气温和湿度都较今略高或较高,但不及MIS1中的全新世气候最宜时期的暖湿程度.总之,MIS5和MIS3是亚洲夏季风强烈时期,但前者的强烈程度应大于后者.     

鲁北平原南部QK4钻孔岩心特征及第四纪地层划分

第四纪地层格架的建立对区域地层对比及古地理环境演化研究具有重要意义,区域上晚更新世以来的地层已被广泛研究,但对完整的第四纪地层格架研究不足。为此,对鲁北平原QK4钻孔(深度285.98 m)进行了古地磁、AMS ¹⁴C、OSL、测井、岩石地层等研究。在系统的古地磁采集(398件)、处理和测试的基础上,认为岩心记录了布容正极性时(Brunhes)、松山负极性时(Matuyama)、高斯正极性时(Gauss)及其中的部分极性亚时。在磁性年代框架的基础上,结合AMS ¹⁴C、OSL、测井及岩石地层特征,对钻孔揭露的第四纪地层进行了划分,确定了全新统、上更新统、中更新统、下更新统的底界分别位于4.11、23.49、118.70、147.35 m,钻孔揭露的地层从上向下依次为新生界黑土湖组、大站组、平原组和明化镇组。研究结果建立了鲁北平原南部第四纪地层格架,为该区第四纪地层划分对比、古地理环境演化等提供了可靠的岩石学、年代学、古地磁学证据。     

西藏纳木错晚更新世以来湖面变化和湖相沉积中粘土矿物显示的环境信息

通过对西藏海拔最高、面积最大湖泊-纳木错周缘湖相沉积、湖岸堤的野外调查和湖岸阶地的水准测量,发现在纳木错沿岸拔湖48m以下,发育有6级湖岸阶地,拔湖48~139.2m发育有高位湖相沉积。湖相沉积物的同位素测年结果表明,纳木错湖泊发育与藏北高原东南部古大湖演化可划分为3个阶段:①116~37kaB.P.间的古大湖期;②37~30kaB.P.间的外流湖期;③30kaB.P.以来的纳木错期。根据纳木错晚更新世以来湖相沉积中粘土矿物的X光衍射分析结果,以及采用比值法、高岭石法和衍射峰法的研究,探讨了粘土矿物所显示的环境变化信息。粘土矿物成分变化表明,该区已具备了寒温带干旱、半干旱区的气候环境特征。为研究青藏高原的湖泊演化、气候变化、古地理变迁及其隆升过程等提供了新资料。      

河套盆地西缘山前低台地沉积特征对“吉兰泰-河套”古湖消退过程及其控制因素的指示意义

河套盆地西缘与北缘发育一系列山前台地,台地沉积物记录了盆地环境变化。高台地沉积物记录了“吉兰泰-河套”古大湖形成过程,而低台地记录了古大湖的消退过程。盆地东部与西部低台地沉积特征不同,东部低台地由全新世冲洪积物组成,西部狼山山前低台地由晚更新世晚期-全新世(14C年龄(15 260±60)a cal BP与(9 810±40)a cal BP)湖相沉积组成。低台地沉积特征及测年结果表明,1.5万年至1.0万年前后,河套盆地东部湖泊消失,而西部仍发育湖泊,古湖经历了自东向西的退却过程。古湖消退受盆地周缘断裂活动的差异性控制,1.5万年至1.0万年前后,盆地周缘断裂活动性总体上东强西弱,东部大青山山前断裂活动速率较高,大量碎屑物质进入盆地,呼和坳陷湖泊萎缩甚至消失,西部狼山山前断裂活动速率较低,进入盆地碎屑物质较少,临河坳陷大部分地区发育湖泊。     

古地磁:从地球到火星

古地磁学是一门典型的交叉学科,通过综合地质学、地球物理学、环境科学等学科相关方法,分析天然样品中记录的磁学信息,深入研究地磁场演化、地球动力学过程、古环境与古气候演化等.自20世纪中叶以来,古地磁学在各研究领域得到快速发展,通过进一步与其他学科交叉,衍生出诸多新兴方向.首先回顾了古地磁学的发展历史与基础研究领域.在此基础上,重点介绍了高精度卫星磁测与相关研究新领域、月球与火星磁学研究的新进展.同时,对古地磁学与高精度磁测等方法集成在地磁场演化、板块构造、深部结构、月球磁场演化、火星磁场及环境演化等方面的综合应用进行了讨论.最后,对古地磁学未来的潜在研究方向进行了展望.      

青藏高原古大湖与夷平面的关系及高原面形成演化过程

青藏高原经过古近纪挤压缩短和增厚地壳均衡隆升,晚新生代形成了以走滑和伸展为主的相对稳定构造环境。中新世早期与晚更新世分别发育巨型古大湖,上新世-早更新世发育很多规模较大的古湖泊,古大湖对夷平面形成演化具有重要的控制作用。中新世早期(（24.1±0.6） ~（14.5±0.5）Ma)以古大湖的湖面为侵蚀基准面,经过隆起区剥蚀夷平和长期湖相沉积,在高海拔环境下形成早期夷平面。中新世晚期-第四纪以湖面与五道梁群湖相沉积顶面为基准,在高海拔环境下继续发生剥蚀夷平和准平原化,逐步形成主夷平面或高原面。第四纪河流溯源侵蚀导致内外流水系分界线自东向西迁移,在青藏高原东部形成高山峡谷地貌。     

河流的竞争——以汾河与晋陕黄河形成演化为例

竞争不但存在于生物界与人类社会,在开放的地貌系统中,地貌发展也存在可以类比于竞争的现象.分布于吕梁山东、西两侧的汾河和晋陕黄河的发展演化即为其例.汾河与晋陕黄河都是吕梁山强烈抬升而诞生的“双胞胎”,分别在吕梁山东、西两侧由北往南流入侯马-运城盆地.盆地水位是两河下切的侵蚀基准面.在经历了上新世宽谷、早-中更新世峡谷阶段之后,晋陕峡谷终于在晚更新世溯源沟通了北面的河套古大湖,因流量急增,源头加长,晋陕峡谷迅速深切、快速发展,在与汾河的竞争中“获胜”,使汾河退居到支流的地位.前人关于晋陕黄河形成于上新世、早更新世和晚更新世等3种不同观点实际上是晋陕黄河形成演化的3个不同阶段,并不矛盾.竞争导致后来居上,产生一因多果,使地貌发展复杂多变.大河不一定老,小河不一定新.地貌学研究必须开阔思路,切忌墨守成规,才能更好地认识地貌演化的规律和复杂地貌的成因,从而缩短接近真理的路程.     

青藏高原腹地中新世早期古大湖的特征及其构造意义

青藏高原腹地五道梁群及相当层位的沉积地层呈缓倾斜或近水平产状,广泛分布于渐新世夷平面之上,厚度300～350m,富含白云质灰岩和泥灰岩,指示了中新世早期长期稳定的古湖泊沉积环境.根据五道梁群湖相沉积的分布范围,认为中新世早期在唐古拉山和昆仑山之间发育五道梁、北麓河、沱沱河、通天河和东温泉等面积5000～15000 km2的古湖盆,在唐古拉山与冈底斯-念青唐古拉山之间发育安多、那曲、罗马、班戈、伦坡拉和双湖等面积1500～2000km2的古湖盆.根据ETM遥感和野外观测资料,发现中新世早期主要湖盆之间存在古湖水相互连接的通道,形成规模更大的巨型古湖,包括唐古拉山北侧面积超过10×104km2的青西古大湖和唐古拉山南侧面积超过5×104km2的藏北古大湖.青藏高原腹地中新世早期古大湖的发育时代为23.5～16.0 Ma.