若尔盖盆地黄河第一湾河岸沉积地层序列及其成因研究

经过在若尔盖盆地进行全面野外考察,在黄河第一弯岸边发现了沉积序列清晰的、具有代表性的完整沉积地层剖面。通过沉积学和地层学特征和沉积相的观测分析,结合实验室粒度分析、数据处理和测年断代,其结果表明：该剖面底部蓝灰色古湖相沉积层反映出盆地内部在OSL年龄35 ka之前为较深的湖泊。其上覆盖的风沙与泥炭互层,反映出在该区域湖水消失之后,在30 ka之前古湖底出现泥炭沼泽,同时风沙作用盛行。而浊黄橙色古洪水沉积层（OFD1）则反映出在30~27 ka之间,曾经有来自于黄河源区流域的规模巨大的洪水进入若尔盖盆地,在古湖底泛滥并且将其携带的分选良好的细沙与粉沙质泥沙堆积下来。该剖面中部厚度达5~7 m的河漫滩-风沙层,沿着河岸追索,则可见其表现为高低起伏的古沙丘。这表明在末次冰期盛期和冰消期,气候干旱寒冷,黄河已经下切形成其河槽,其河漫滩沉积物被强劲的风力吹扬,形成连绵起伏的沙丘。该层之上所覆盖的浊黄橙色古洪水沉积层（OFD2）,则反映出在全新世初期9.86~8.28 ka之间,来自于黄河源区流域的大洪水再次进入盆地,在黄河第一湾两岸的古湖底沉积了分选良好的细沙质与粉沙质的泥沙。到了全新世中期后,若尔盖盆地风沙作用依然盛行,黄河河槽深切,第一湾两岸接受沙尘暴沉积。在全新世中期的相对温暖湿润气候条件之下,沙尘暴沉积物被改造为亚高山草甸黑土类土壤,成熟度极高。到了全新世晚期以来,风沙作用与沙尘暴沉积过程持续,沙尘暴沉积物也被改造为亚高山草甸黑土层。本文研究对于深入理解黄河源区末次冰期以来环境变化与地表过程演变,以及晚更新世以来的气候水文变化规律具有重要的科学意义。     

黄河悬移质多种光释光信号的顺流变化特征及对河流搬运过程和测年应用的启示

被测矿物在沉积埋藏前其光释光信号得以完全晒退是光释光测年的基本前提。探讨大型流域中水体细颗粒悬移质的光释光信号残余剂量变化对于理解河流搬运过程和沉积物释光测年具有重要意义。本研究以黄河干流和渭河共13个采样点水面以下约10 cm水深层位的细颗粒(4~11 μm)悬移质为主体,分析了细颗粒混合矿物的多种红外光释光信号和石英矿物的蓝光释光信号等效剂量(D_e)在洪水期和洪水期后以及不同河段的变化特征。结果表明,黄河上游和中游晋陕峡谷段不同类型的光释光信号D_e值始终保持较低水平(约50 Gy),随搬运距离的增加无明显变化;进入汾渭盆地段后,汾河和渭河等支流物质的汇入使得黄河干流原有的释光信号D_e值显著增加(由约50 Gy增长至约200 Gy),造成了中上游和下游河段的D_e值分异;黄河下游不同类型的光释光信号D_e值向下游方向均呈现指数型衰减趋势,各类释光信号D_e值衰减趋势的比对可指示沉积体系和搬运体系之间物质交换过程。从洪水期到洪水期后各采样点不同类型的释光信号D_e值出现显著衰减,两个时期的数据均表明物质来源及与源区距离是悬移质光释光信号D_e值变化的决定性因素。

     

沉积物含水量及误差变化对光释光测年精度的影响研究

光释光测年技术是晚第四纪碎屑沉积物沉积年代测定方法之一。本研究关注沉积物样品含水量及其误差的选取对光释光测年精度的影响。从已发表相关文献选取4个光释光样品,其类型包含黄土、河流砂、砂质土壤等。一方面对这些样品含水量及其误差重新赋予不同值,另一方面对环境剂量率其他参数进行固定,之后重新计算这些样品光释光年代及观察对应误差棒变化。模拟结果表明：对于低含水量（≤6%）样品,含水量相对误差的选取几乎不改变光释光年龄误差棒大小;而对于中等含水量（约11%）样品,随着含水量相对误差从5%增加到50%,石英光释光年龄的相对误差增加约1%;对于较高含水量（16%~26%）样品,随着含水量相对误差从5%增加到50%,光释光年龄结果的相对误差增加0.9%~3.9%。之后利用兰州天斧沙宫附近的一个典型黄土样品,在实验室环境下模拟不同降雨组合,测量并计算该样品的年平均含水量及相对误差,实验模拟结果表明黄土样品无论在简单降雨模式还是复杂降雨模式下,黄土样品年平均含水量不超过15%,而含水量的相对误差不超过11%。该模拟实验结果进一步证实了释光测年研究中,含水量及误差经验赋值的可行性,为黄土高原地区黄土样品晚第四纪地质历史时期的水含量及误差估计提供了进一步实验室数据支持。

     

汝河全新世古洪水沉积学与光释光测年研究

汝河流域曾发生过堪称世界之最的"1975·8河南驻马店特大洪水垮坝事件",其洪水规模之大,受灾面积之广,受灾及死亡人数之多,震惊世界。因此探究汝河特大洪水事件的发生规律及其气候背景具有极其重要的科学价值。通过对汝河流域开展广泛细致的野外考察,在驻马店-遂平段第一级河流阶地前沿发现多处全新世古洪水滞流沉积物剖面,记录了流域发生的气候水文事件信息。最终选取汝河诸市乡地点(ZSX)全新世黄土土壤剖面进行系统采样,结合沉积学指标研究,准确鉴别出汝河ZSX黄土古土壤剖面中所夹三组古洪水滞流沉积物(slackwater deposits,SWD),为典型河流洪水悬移质泥沙沉积物。结合地球化学特征分析,确认三组古洪水SWD的物质是汝河上游流域发生特大暴雨洪水期间,流域地表土壤侵蚀与水土流失的产物。这三组古洪水滞流沉积物记录了末次冰消期和全新世发生在汝河流域的三期古洪水事件。结合典型剖面地层对比和应用SAR法对剖面关键沉积层位进行光释光测年(optical stimulated luminescence dating,OSL),建立了准确的地层年代框架。这三期古洪水事件分别发生在12000~11200aBP、4200~4000aBP、3200~3000aBP,皆发生在全球性气候突变或者转折时期,表明在这些时段季风气候变化异常,变率增大,洪水和干旱事件皆有发生。本研究对于淮河防洪减灾、水土保持及水资源开发利用,对于揭示区域气候水文变化与全球变化的响应规律,具有十分重要的科学意义和实践价值。     

黄河源玛曲段末次冰消期以来古洪水事件与冻融褶皱现象研究

通过对黄河源玛曲段开展广泛细致的野外考察,在黄河左岸第二级阶地前缘达尔琼东（DEQ-E）地点发现了两组漫滩相古洪水泛滥沉积层（OFD1和OFD2）。剖面厚448.5 cm,层次分明,未经人为扰动,沉积学特征显著。结合野外宏观特征与室内磁化率和粒度指标分析结果,确定这两组OFD（245.0~448.5 cm）为典型的黄河大洪水溢出河槽形成的泛滥沉积物,共记录了两期11次古洪水事件。基于光释光（OSL）测年数据,确定了这些古洪水事件的发生时段以及OFD1上部（270.0~330.5 cm）冻融褶皱现象的发育年代。这两期古洪水事件分别发生在14900±1010~12800±1130 a和11060±880~9820±390 a,在时间坐标上分别对应于末次冰消期中的Bølling-Allerød暖期和早全新世气候逐渐转暖阶段。由于青藏高原冰川对气温变化响应敏感,在Bølling-Allerød暖期和早全新世气候逐渐转暖的大背景下,此时黄河源区发育的大规模冰川积雪会加速消融,抑或叠加区域暴雨的影响,进而导致了该河段大洪水事件的频发。另外,根据沉积地层的先后顺序及其发育特征,确定OFD1上部冻融褶皱发育年代为12500~11500 a,在时间坐标上与末次冰消期中的新仙女木寒冷事件（YD）对应。由于此时青藏高原整体以急剧降温为特征,使得该研究河段的沉积地层受到显著的冻融作用,进而形成了典型的冻融褶皱/冻融泥流等冰缘地貌类型。该研究成果有助于深入理解黄河源流域水文系统和地貌发育过程对全球气候变化的响应规律。

     

黄河中游吉县段全新世古洪水滞流沉积物光释光测年研究

通过对黄河中游河口镇-龙门段峡谷进行详细的野外考察,在多个地点发现了含有古洪水滞流沉积物的全新世地层剖面。对山西省临汾市吉县段冯家集剖面的古洪水滞流沉积物系统采样,进行了沉积学及年代学分析研究。野外观测和粒度成分分析表明冯家集剖面夹有5层典型的古洪水滞流沉积物,其性质为细沙质粉沙,具有水平层理,层与层之间被坡积石渣土分隔。该层系的顶界高出黄河平水位达18m。它们是特大洪水在高水位滞流情况之下的悬移质沉积物,客观地记录了全新世时期黄河中游一期5次特大古洪水事件。通过分离出125~225μm石英颗粒,应用单片再生剂量法（SAR）测得其光释光年龄值,结合地层对比及各种气候替代性指标的分析,确定这些古洪水事件发生在3200~3000a B.P. 之间,处于全新世中期大暖期向全新世晚期相对干旱期转折的阶段。这对应我国历史上的商末-西周初期,季风气候状态不稳定,黄河流域既有严重地干旱,又有特大洪水事件发生。本文的研究成果为深入揭示河流水文系统对于全球变化的响应规律提供了新的可靠证据。     

沉积物的光释光测年和对沉积过程的指示意义

应用光释光测年技术测量了位于陕西、河南、湖北和安徽等地9个剖面的49个沉积物样品,这些样品的光释光信号都是以快组分为主,等效剂量预热坪区和剂量复原实验结果也表明这些样品都适合应用单片再生剂量法测量其等效剂量。根据测量的光释光年龄数据和样品的埋深,建立了各剖面的年龄-深度曲线和函数,通过它们推算出了各剖面的长期堆积速率,并据此指出了可能的沉积环境变化。在取样的深度范围内,所测剖面的堆积速率从0.02mm/a到2.58mm/a,并显示一般风成黄土的堆积速率要比水成堆积物的堆积速率要慢。所测样品的年龄从0.2±0.01ka到53.8±4.7ka。在9个剖面中,有两个自然剖面发生了长时期的沉积间断。在有文化层的剖面中,文化层下部地层的年代明显老于文化层和上部地层的年龄,文化层中沉积物的光释光年龄也可以用来指示文化层的堆积情况。另外,对两个剖面也进行了¹⁴C定年,结果显示沉积物全样的¹⁴C测年值得进一步研究。     

郑州邙山马兰黄土的光释光(OSL)测年初步研究

对郑州市西北邙山黄土塬赵下峪(34°58'N,113°22'E)剖面上部马兰黄土(厚约87m)不同层位的24个样品作了细颗粒(4-11μm)组分红外释光(IRSL)测年,其中8个样品同时进行了细颗粒组分绿光释光(GLSL)测年。样品的IRSL和GLSL信号强度都在Daybreak1100TL/OSL检测系统中测量。该系统的本底计数为70-80光子/秒。被检测的IRSL和GLSL波长分别为340-480nm和340±25nm;激发光束波长分别为880±80nm和514±14nm,功率为18mW和15-16mW。所有样品的等效剂量都用再生释光法测定;环境剂量率是通过测定样品的铀、钍和钾含量,按Aitken(1985)的转换系数确定的,考虑了含水量的影响及宇宙射线的贡献。从这批样品的光释光测年结果可得以下初步认识:
(1)8个样品细颗粒组分的IRSL和GLSL测定的等效剂量和年龄值,除1个样品外,都在1-2σ范围内一致。这可能提供了沉积物光释光测年可靠性的一种自检方法。(2)邙山剖面马兰黄土不同层位段的沉积速率变化十分显著,从0.4m/ka到5.6m/ka,并与剖面上质量磁化率测定值的变化大致相吻合。该剖面马兰黄土至少有4个快速堆积层(沉积速率>3m/ka),其磁化率低而变化小;3个缓慢堆积层(沉积速率<0.5m/ka),其磁化率大或变化显著,它们之间有一系列过渡层。(3)邙山马兰黄土大体可三分即上部(L_1-1)埋深2.7-27.5m,中部(L_1-2)埋深27.5-57.9m)和下部(L_1-3)埋深57.9-87.9m。它们的形成年代分别为10.8-36.2ka B P,36.2-70.3ka B P和70.3-80.2ka B P。较详细的黄土-古土壤序列年代表将在文中讨论      

汉江上游安康东段古洪水事件光释光测年研究

通过对汉江上游河谷广泛的野外考察,结合粒度和磁化率分析,证明汉江上游安康东段阶地剖面夹有两层典型的古洪水滞流沉积层,其记录了两期古洪水事件。选择该河段LSC两个剖面进行系统采样,对其进行了年代学和沉积学研究。应用单片再生法（SAR）光释光测年技术,获得其光释光年龄值,结合地层对比,确定这两期古洪水事件分别发生在距今13050~12270 a（对应BL+AL事件向着YD气候恶化事件转折阶段）和发生在距今1000~900 a左右,相当于我国历史上的北宋时代后期（A.D. 1000~1100）。通过与国内外多种高分辨率气候变化记录的对比分析,揭示了古洪水事件的发生与气候恶化转折时期,季风气候格局突变、气候波动不稳定、降水变率增大有密切关系,这对汉江上游水资源综合开发利用以及防洪减灾有着重要的意义。     

关中盆地上新世地层形成时代、层序划分及沉积相特征研究

关中盆地位于华北板块西南缘,为一新生代断陷盆地,具典型地堑形态,沉积巨厚的新生代地层。针对盆地新近纪上新世地层形成时代有争议、地层层序划分不明确、沉积相界定较笼统等问题,利用钻测井资料及野外调研,结合前人研究成果,对盆地新生代地层进行了重新划分,明确了上新世各地层形成时代及其地层层序划分和沉积相类型。研究结果表明,上新统可划分为蓝田组(11Ma—7 Ma)、灞河组(7.3 Ma—2.6 Ma)、张家坡组(3.4 Ma—2.6 Ma);新生代层序地层可划分为古近系构造层序、中新统构造层序、上新统构造层序和第四系构造层序等4个一级层序,存在6个构造层序界面。蓝田组以"三趾马红黏土"的风成沉积为特征。灞河组沉积时期,关中盆地的西安凹陷为一套冲(洪)积相、河流、三角洲相沉积,固市凹陷为一套冲(洪)积、河流、三角洲及滨浅湖相沉积;盆地边部开始出现小范围的风成黏土沉积。张家坡组以河湖相沉积为主,沉积中心向南移;盆地南北两侧或边部为冲(洪)积扇相、河流相及三角洲相沉积,边部也有小范围的风成黏土沉积。     

松辽东缘羊草沟盆地层序地层划分与地层对比

羊草沟盆地位于松辽盆地东南缘,其地层可与松辽盆地地层对比。羊草沟盆地层序(三级)地层应与松辽盆地Ⅰ～Ⅹ层序(火石岭组、沙河子组、营城组、登娄库组和泉头组)地层相对应。羊草沟盆地地层应该划分为侏罗系上统火石岭组(J3h);白垩系下统沙河子组(K1sh)、营城组(K1y)、大羊草沟组(K1d)和泉头组(K1q);第四系(Q)。主要可采工业煤层产在大羊草沟组。     

贵州涟江惠水段河流阶地特征与地貌演化研究

贵州涟江惠水段级次清晰的四级阶地是流域地貌阶段性演化的直观记录。笔者等利用差分GPS测量法精确厘定了涟江阶地的级序和高程,结合剖面观测发现从上游到下游,涟江惠水段阶地标高和级差逐渐降低,地貌面整体呈“收拢”趋势;阶地沉积物呈现砾石层厚度变小,砾石含量降低、砾径减小,砂质沉积占比增大趋势;阶地类型从基座阶地为主向堆积阶地为主演变。光释光(OSL)测年显示,T1阶地埋藏年龄31.2±2.0 ka BP到14.7±1.3 ka BP,T2阶地122.4±8.5 ka BP到66.9±3.8 ka BP,阶地年龄与贵州高原其他流域十分相近,具有同步演化特征。结合阶地时代和发育特征,认为贵州高原河流阶地是构造运动的产物。涟江四级阶地记录了在更新世以来四次构造抬升背景下,流域经过多期自北向南“削高补低”的地貌改造,逐步由构造洼地演变为山间盆地的地貌过程。     

汾河裂谷晋中盆地内第四纪沉积序列与沉积环境恢复

晋中盆地是位于汾渭地堑系中部的新生代陆内断陷沉积盆地,研究晋中盆地第四纪的沉积序列对于进一步认识该盆地区域构造和区域气候环境变化具有重要意义。为查明晋中盆地第四纪沉积序列结构、研究揭示晋中盆地第四纪沉积环境及演化,通过构造岩相学方法,对晋中盆地地表和钻孔内第四纪沉积物和沉积环境进行了研究。结果表明：晋中盆地清徐地区地表第四纪沉积序列结构为盆地内部沱阳组河床相和河漫滩相-盆地边缘汾河组河流相—盆山过渡带峙峪组河流相、汾河组冲积扇相及马兰组风积相-基岩山地（盆地外围）二叠系浅海相。钻孔岩芯内第四纪沉积序列结构为下更新统浅湖相和滨湖相—中更新统浅湖相和河流相—上更新统河流相和冲积扇相—全新统冲积扇相。研究认为晋中新生代陆内断陷盆地内沉积序列和演化结构为早更新世陆相湖盆沉积环境—中更新世萎缩湖泊环境—晚更新世强烈萎缩的湖泊和河流环境—全新世再度沉降的陆相湖盆;陆相湖盆从中心向山地沉积环境分带为湖泊沉积环境—河流和湖泊沉积环境—冲积扇沉积环境（盆地边缘出山口区）。盆山过渡带地区上更新世沉积物错位现象与同沉积活动断裂有关,断裂活动性揭示了晋中盆地阶梯式断陷成盆的动力学机制。这些研究成果为区域气候环境变化和晋中盆地区域构造研究提供了新证据,也为太原市城市群建设中工程场址的选择提了供参考。     

琼东南盆地陵水组层序地层与沉积相分析

利用高分辫率层序地层学方法,结合岩心?测井和地震资料,识别琼东南盆地陵水组各级层序界面,建立地层层序格架,探讨地层格架下沉积相类型?演化规律以及平面展布,并就有利沉积相带分布进行了讨论?结果表明:从测井资料看出,层序界面识别标志主要为岩性和颜色发生突变;将琼东南盆地陵水组划分为3 个三级层序(Els1?Els2和Els3);结合测井响应特征,对地震剖面进行精细刻画,在3 套三级层序中识别出辫状河三角洲?扇三角洲?滨海?陆棚?碳酸盐台地等5种沉积相?     

Stratigraphy and optically stimulated luminescence (OSL) dating of a Quaternary sequence along the Dong Nai River, southern Vietnam

The pre-Holocene Cenozoic sequence outcrops in the terrestrial part of the eastern margin of the Mekong Basin. However, the stratigraphy of the sequence is still unclear. Its detailed stratigraphy and chronology were therefore studied along the Dong Nai River, southern Vietnam, and the lithofacies and the relations among the formations were investigated from the outcrops. The ages of the deposits were determined by using optically stimulated luminescence (OSL) dating.The Ba Mieu Formation was deposited about 176±52 ka during marine isotope stage (MIS) 7–6. The Thu Duc Formation was deposited about 97±27 ka during MIS 5. Both the Ba Mieu and Thu Duc formations are composed of fluvial and tidally influenced coastal deposits. The newly proposed Nhon Trach Formation was originally an eolian (blanket) deposit, but it has been partly reworked by fluvial processes. The Nhon Trach Formation was deposited about 10.9±4.7 ka, in the last part of the Pleistocene to the beginning of the Holocene. The OSL ages for the Ba Mieu, Thu Duc, and Nhon Trach formations are younger than the ages previously assigned to these formations.     

历史时期额济纳盆地水系与绿洲演变过程及其机制研究

干旱区绿洲演变与其水系变迁有密切关系,以黑河下游水系变迁的年代学研究为出发点,使用DEM（Digital Elevation Model）数据和高分辨率遥感影像提取额济纳绿洲的现代水系及历史时期发育于古居延绿洲的主要古河道;利用光释光测年获取古河道上灌丛沙丘的发育年代,讨论了近1450年以来古居延绿洲水系演变过程与机制。发现距今1450年以来古居延绿洲水系演变过程中,古水系曾在约1450a B.P.、850a B.P.和600a B.P.发生3次大规模萎缩;DEM和实测高程数据显示现代黑河纵比降（0.81‰）高于古河道纵比降（0.56‰）,东南至西北方向的高程纵剖面线性拟合斜率约为-0.40,表明额济纳盆地主要过水河道的整体地形特征为东南高、西北低,地形因素控制着水系向现代额济纳绿洲方向转移。额济纳盆地水系的演变可能主要受控于区域古气候演化和地形条件。     

云南思茅盆地二叠纪层序格架与生储盖研究

根据层序界面的特点、凝缩段的组成,思茅盆地二叠系可分为2个Ⅱ级层序、9个Ⅲ级层序。在此基础上,探讨了层序格架与油气生储盖的关系可分为2个二级层序界面为一构造侵蚀不整合层序界面,是极好的储集场所。此时西部盆地中沉积物已经变质,与生储盖关系不大;而东部地区以开阔碳酸盐台地为主,低位体系域、海侵体系域和高位体系域以形成储集层为主。第2个二级层序由海侵-高位体系域所构成。海侵体系域由龙潭组下部所组成,在普洱西部崖子以西为深水盆地(含斜坡)环境,以东为浅海环境,邻近东部古陆区为滨海环境。无论盆地或浅海,岩性以深灰—灰黑色泥岩为主,生烃性能极好。高位体系域可以分为早期高位体系域和晚期高位体系域。早期高位体系域由龙潭组上部层位组成,西为浅海相砂岩、火山岩等,可作储层;东为滨海平原,下部以深灰、灰黑色泥岩为主,是很好的生油岩,上部以砂岩为主夹火山岩,可作为储集层。晚期高位体系域西部为长兴组灰岩、白云质灰岩、白云岩,可作为储层之用。