泥河湾盆地虎头梁剖面河湖相沉积物磁组构特征及其环境意义

泥河湾盆地在第四纪环境变化和古人类演化研究领域占有重要地位。虎头梁剖面记录了中更新世以来泥河湾盆地逐渐消亡的过程。本文对虎头梁天然露头剖面进行了详细的沉积学、岩石磁学和磁组构研究。剖面沉积物中的磁性矿物以假单畴（PSD）的磁铁矿为主,还含有一定量的赤铁矿,磁组构类型为正常沉积磁组构。根据虎头梁剖面沉积相的划分和磁组构参数特征,将泥河湾盆地中-晚更新世晚期的演化过程划分为3个阶段：下部为第Ⅰ阶段（60~53m）,中部为第Ⅱ阶段（53~12m）,上部为第Ⅲ阶段（12~0m）,包含3个完整湖侵旋回,每个旋回由下部灰黄色粗粒三角洲相到中部黄灰色滨湖相再到顶部灰绿色细粒湖相组成,相应的磁组构参数值由大到小的变化规律,中部第Ⅱ阶段推断由气候因素主导,上部第Ⅲ阶段可能主要由构造驱动,长期稳定的优势古水流方向以NW向为主,而东坡遗址时期的古人类可能生活在湖侵阶段的相对短期湖退的滨岸地带。

     

泥河湾盆地东谷坨剖面磁性特征及环境意义

泥河湾盆地东谷坨剖面的环境磁学研究表明泥河湾盆地湖相地层的物源具有多重性,既有来自周边山地的风化碎屑,又有来自西北和北方沙漠地区的粉尘物质,导致了其古环境和气候记录的复杂性。湖相地层除记录了松山反极性时晚期和布容正极性时这两个大的极性时段以外,还记录了哈拉米洛极性亚时和另外3个短期极性漂移事件。磁组构参数表明东谷坨剖面的地层是在正常的重力分异条件下沉积的,且自沉积结束以来没有受到明显的后期扰动。磁化率最大轴的方位角显示东谷坨剖面处乃至泥河湾盆地东部的古水流方向主要(或大多数时候)为北北西-南南东向。     

泥河湾盆地下沙沟动物群的磁性地层学定年及其对泥河湾动物群的年代制约

主要对泥河湾盆地下沙沟动物群（即狭义的泥河湾动物群）所在剖面河湖相沉积物进行了详细的磁性地层学和岩石磁学研究,揭示出下沙沟剖面记录了高斯正极性时（Gauss normal chron）晚期、松山负极性时（Matuyama reverse chron）及布容正极性时（Brunhes normal chron）。下沙沟动物群的层位跨越留尼旺（Reunion normal subchron）和奥杜威（Olduvai normal subchron）正极性亚时,其年代约为2.2~1.7Ma。上新世/更新世界限（高斯/松山（Gauss/Matuyama）地磁极性倒转界限）位于下沙沟剖面底部。结合前人研究结果,将泥河湾盆地已有磁性地层年代数据的动物群标注在地磁极性年表上,获得了泥河湾动物群的年代序列,结果表明泥河湾动物群位于高斯/松山和松山/布容（Matuyama/Brunhes）两个地磁极性倒转界限之间,因此,泥河湾动物群的年代区间为2.6~0.8Ma,这一研究结果完善了泥河湾盆地的生物地层年代学框架。     

泥河湾盆地井儿洼剖面揭示的47～25 ka BP期间的气候环境演化

利用泥河湾盆地井儿洼剖面孢粉、粒度、碳酸盐含量、介形类壳体的δ18O及δ13C等多种环境代用指标,对泥河湾盆地47～25kaBP期间的古气候环境特征进行了探讨。结果表明,47～39kaBP期间,植被生长稀疏,降水较少,气候冷干。39～30kaBP期间,森林植被发育,入湖的粗颗粒物质增多,表明降水较多。同时介形类的大量繁殖造成碳酸盐含量的显著增高,以及介形类壳体δ18O和δ13C相对偏负,说明当时湖水的水热组合适宜,气候总体暖湿。自30kaBP开始,气候逐步恶化;25kaBP左右,井儿洼剖面沉积中断,气候转为冷干。总体而言,39～30kaBP期间,泥河湾盆地的气候暖湿,其暖湿的气候特征与青藏高原和西北地区的气候具有较好的一致性。     

辽河盆地新生代岩石磁组构特征及其地质意义

针对不定向的岩芯样品,笔者利用了岩石的古地磁测试结果,通过旋转变换,恢复了样品的原始磁化率方位.磁组构测试结果显示辽河盆地新生代岩石变形微弱,岩石以压扁变形为主.多种筛选分析结果揭示出辽河盆地在沙三、沙二沙一与东营期所受的区域应力方向分别为:NE-SW(40°~50°)、NWW-SEE(100°~120°)和NE-SW(60°~70°).     

泥河湾盆地第四纪古湖最终消亡过程研究

泥河湾盆地位于河北省西北部和山西省东北部, 行政区划隶属河北省张家口市阳原县和山西省大同市大同县及天镇县。盆地西至阳原县东井集乡, 东至石匣以东的桑干河峡谷, 北界为熊耳山, 南界为六棱山和凤凰山; 盆地东西长约80 km, 南北宽约15~20 km, 大致位于北纬39°55′—40°25′, 东经113°50′—114°50′, 面积达4 500 km2, 与阳原盆地的范围大致相同。盆地边缘是洪积扇和洪积平原, 中部是湖积冲积平原, 桑干河自西南向东北流经整个盆地。     

泥河湾盆地东谷坨遗址剖面易溶盐沉积及其环境意义

东谷坨遗址地处泥河湾盆地东部边缘,是该地区发掘次数和出土遗物最多的早更新世古人类活动遗址之一。对遗址湖滨相沉积物易溶盐类的测试和分析表明,此剖面代表的泥河湾古湖易溶盐为Na+-CO32--SO42--HCO3-型,属于淡水湖—半咸水湖,处于半干旱区湖泊演化早期的碳酸盐湖泊阶段。K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-和Cl-等6类离子含量的变化曲线表现出较大的相似性,且它们与含盐量的变化大体一致。CaCO3含量及含盐量的变化与沉积物中细颗粒含量变化具有一致性,细颗粒含量较高时期对应CaCO3含量和含盐量相对较高时期。根据含盐量和各主要离子比值并结合CaCO3含量变化,将湖泊演化划分为4个阶段,古人类在该遗址活动时期对应于湖泊演化的前3个阶段。该项研究对探讨东谷坨遗址利用者的生存行为与环境的关系具有重要意义。     

泥河湾盆地大长梁剖面河湖相沉积序列的细腰磁滞回线性质及其环境意义

对华北泥河湾盆地大长梁剖面更新世河湖相沉积序列进行的多参数岩石磁学研究表明磁铁矿和赤铁矿是大长梁剖面最主要的磁性矿物。磁铁矿的粒度主要为准单畴和多畴,主要来自盆地周围侵蚀的碎屑矿物;赤铁矿主要为风成成因,来源于中国西北部的黄土高原或沙漠地区的化学风化作用产物;某些沉积层中还含有主要由碎屑成因的粗颗粒磁铁矿经低温氧化形成的磁赤铁矿,该过程可能与泥河湾古湖的氧化环境演化密切相关。大长梁剖面的磁滞回线大多具有细腰特征,细腰的明显程度主要由样品中磁铁矿和赤铁矿的相对贡献控制。因此,细腰磁滞回线可以用来衡量泥河湾河湖相沉积物中赤铁矿的相对含量,并进而在一定程度上指示亚洲内陆干旱/半干旱地区化学风化作用的强弱以及相对温湿或冷干的气候环境变化。     

泥河湾盆地籍箕滩剖面记录的6400年以来环境变化与人类活动影响

本文对泥河湾盆地籍箕滩剖面地表下65～ 75cm、140～150cm、190～ 200cm和300～310cm处的4块泥质样品进行了AMS14C测年,校正后的年代分别为2117cal.a B.P.、3081cal.a B.P.、5481cal.aB.P.和6420cal.a B.P.,表明籍箕滩剖面305cm以上地层形成于全新世中晚期.籍箕滩剖面的孢粉、炭屑和磁化率分析,揭示了研究区中全新世以来的植被演替、气候变化和人类活动的影响.6400～ 5800cal.a B.P.,气候总体温暖湿润,籍箕滩南面的浅山地带可能有森林生长,孢粉百分比和炭屑含量的变化表明,该阶段植被对气候变化和人类活动影响非常敏感.6000cal.a B.P.前人类活动使籍箕滩剖面南面浅山地带的森林遭到一定破坏;6000～5800cal.a B.P.,籍箕滩周边的人类活动可能有所减弱或迁移他处,籍箕滩剖面南面浅山地带的森林得到一定恢复;5500 cal.a B.P.左右的降温事件和4000 cal.a B.P.左右的干旱事件以及人类活动,使得泥河湾盆地的森林植被破坏后再也没有恢复到之前的景观,草原植被迅速发展;4000～2000cal.a B.P.,气候以冷干为主,区域内森林植被几近消失,只在水分条件较好的地方有小片阔叶灌丛林生长,植被类型表现为草原或干草原.泥河湾盆地中晚全新世以来的气候变化与其他地方的对比表明,东亚季风的衰退具同步性.     

内蒙赤峰玄武岩不同构造类型之磁组构特征分析

本文对内蒙古赤峰地区第三纪玄武岩的磁组构进行了研究,分析了流动绳状构造、柱状节理、气孔构造等不同构造的玄武岩的磁各向异性特征。通过分析磁最大主轴方向等磁组构特征,认识到磁组构除受流动方向的控制外,还受地磁场及重力场等因素的影响。     

泥河湾陆相沉积物光释光年代学研究及其对古湖泊演化的指示意义

对泥河湾盆地郝家台、后沟、红崖和虎头梁4个地点湖相及其上覆沉积物样品进行了光释光年代学研究。由于中粒石英的单片再生剂量法所测光释光信号已经达到了饱和,故采用中粒混合矿物的红外激发后高温红外激发方法,并对其异常衰退进行校正,这种方法利用长石的释光信号,饱和剂量较高,且异常衰退较小,为测量老样品提供了可能性。根据红外激发后高温红外激发光释光测年结果,郝家台、后沟和红崖地区现存泥河湾湖相顶部沉积物年龄为360~420ka,虎头梁湖相顶层沉积物年龄为约270ka,而郝家台和后沟湖相沉积物上覆黄土-古土壤年龄分别为约130ka和180ka。这些测年结果表明在泥河湾地区湖相沉积物顶层及其上覆沉积物之间广泛存在一个沉积间断,且不同地点湖相沉积物侵蚀的程度不同。因此,推测现在泥河湾地区出露的湖相沉积物顶层并不是当时古湖泊消失时的沉积,即至少部分古湖泊沉积的顶部已被侵蚀。     

重庆地区江北砾岩北碚附中剖面磁化率特征及其环境意义

选取砾岩层填穴物、砾石层局部胶结填穴物、砂岩层新鲜岩石作为分析样品,运用了磁化率值、14C测年、磁铁矿含量、氧同位素分析等方法进行测定和研究.结果表明,江北砾岩北碚附中剖面,磁化率值的变化与磁性铁矿含量有较好的一致性,磁化率曲线与氧同位素曲线变化特征具有较好的对应性.江北砾岩北碚附中剖面岩层的磁化率能指示晚更新世晚期的环境变化,包含了2个较短的暖湿期和3个较长的冷干时期,而干冷时期内又存在很短暖湿期.     

藏南乌郁盆地渐新世地层岩石磁化率组构特征及磁组构类型识别的意义

通过藏南乌郁盆地渐新世地层磁组构和岩石磁学的系统研究,结合研究区地质构造环境,揭示了该套地层不同层位普遍具有反磁组构特征。代表性样品的岩石磁学数据表明,其主要携磁矿物为单畴磁铁矿和/或磁赤铁矿(反磁组构),并含有不可忽略的顺磁性以及超顺磁性颗粒。AMS-磁组构三角关系数据图解显示出部分样品的磁组构为正磁组构与反磁组构混合形成的"中间磁组构"以及"异常组构"特征,暗示了除构造应力外,成岩过程及成岩后变化对原始磁组构可能有较大影响。研究还表明,反磁组构现象并非罕见。因此,准确识别磁组构类型及其在岩石综合磁组构信号中的贡献对运用磁组构手段正确重建地质构造环境具有关键性意义。     

新疆伊犁地区典型黄土磁学特征及其环境意义初探

黄土地层记录的磁学参数受控因素复杂,全球不同地区黄土磁化率的主要受控因子存在差别。文章在伊犁地区选取两个地层磁化率与成壤作用分别存在较明显正相关和负相关的典型黄土剖面,进行了系统磁性地层学研究。结果表明伊犁地区黄土地层中磁性矿物浓度较大,磁学性质主要受呈现准单畴状态磁铁矿控制,黄土沉积物中磁性矿物主要为原生矿物,后期改造作用弱,地层的磁学特征受物源影响明显。地层的成壤强度与地层中磁性矿物浓度无明显相关关系,与磁性矿物中细粒磁性矿物的含量呈正相关关系。本研究结果暗示伊犁地区黄土沉积物的磁化率增强模式既区别于典型的西伯利亚黄土"风速说"模型,也不同于中国黄土高原"成壤说"模型; 当后期改造作用弱时,地层的磁学特征主要受物源影响; 随着地层成壤作用的增强,对原生磁性矿物的改造作用逐渐增强,次生磁性矿物含量逐渐增加,磁化率变化规律趋近于"成壤说"模型。     

泥河湾盆地虎头梁湖相叠层石的生态环境分析

本文作者之一曾于1993年报道过在泥河湾盆地虎头梁剖面发现的第四纪湖相叠层石,并根据测年数据和其中所含的藻类化石,认为它是末次间冰期的温暖期中藻类生命活动的产物。近年来,作者对叠层石的生态环境做了进一步的分析。结果表明,所发现的湖相叠层石主要生活在古泥河湾湖水深0．4～46cm左右的湖滨浅水地带;在末次间冰期中气温最高的时期,温暖干燥的气候环境和盐度较大的湖泊水体,为藻类的繁衍和叠层石的形成提供了适宜的条件。通过湖相叠层石的生态环境分析,不仅有助于重建古泥河湾湖的环境,而且也有助于加深对本区末次间冰期气候的了解。     

泥河湾盆地磁性地层定年与早期人类演化

主要评述了近年来泥河湾盆地磁性地层学的研究进展,包括建立泥河湾组的磁性地层年代格架、厘定泥河湾动物群的时代和确定华北地区早期人类活动年代序列。研究表明:第一,泥河湾组河湖相沉积序列记录了高斯正极性时末期以来的地磁极性特征（松山和布容极性时）,即沉积时代始于约2.6Ma。早期人类至少在1.660.78Ma期间的大约90万年的时间内长期持续地占据高纬度的泥河湾盆地。泥河湾动物群（包括广义和狭义）的时代为2.00.8Ma。第二,华北地区早期人类已经能够适应东亚高纬度地区冬季风增强、夏季风减弱和干旱化趋势增强的复杂环境变化,尤其能适应中更新世气候转型前后中国北方多变而且不稳定气候条件和生态环境。因此,气候和生态环境的多变性与不稳定性是促进人类进化的重要因素。第三,早期人类走出非洲以后,可能沿不同的路径并以较快的速度扩散到东亚地区。向南越过印度尼西亚的赤道地区,向北至少扩散到40°N的泥河湾盆地。     

许家窑泥河湾沉积物的环境磁学特征

许家窑泥河湾河-湖相沉积物磁化率(k)、天然剩磁(NRM)、饱和等温剩磁(SIRM_4T)、非磁滞剩磁(ARM)及S比率(IRM_-0.3T/IRM_4T)等磁学参数与深海氧同位素的对比分析结果显示:1)许家窑泥河湾层从布容/松山界线到氧同位素阶段5(0.13MaB.P.)基本上是连续沉积,沉积速率保持在约2.45cm/103a左右;2)与同期形成的黄土高原黄土-古土壤序列类似,许家窑河-湖相层也很好地记录了当时中国北方的第四纪气候和环境特征,其典型特征为冰期时高矫顽力赤铁矿含量的显著增加,而间冰期则以低矫顽力的磁铁矿及磁赤铁矿为主要载磁矿物;3)由尝试建立的S比率时间标尺所确定的许家窑古人类遗址处的地层年代约0.5MaB.P.,与先前报道的化石的UTh绝对年龄(0.1MaB.P.)不一致;4)与k相比,S比率与SIRM更适合作为河-湖相沉积物的古气候替代性指标;5)以2.45cm/10³a的沉积速率来推算,沉积物的主要物质来源为正常的河-湖相沉积,而直接接受的类似于黄土状的粉尘并不占主导地位     

泥河湾层的研究现状和展望

泥河湾层是我国北方著名的第四纪河湖相地层,它以巨厚的沉积、丰富的哺乳动物化石和人类遗存为世人所瞩目.经过几代人近80年的努力,泥河湾层在地层学、古生物学、沉积学、古地理学和古人类学等方面的研究上都取得了丰硕的成果,被誉为我国研究程度最高的第四纪地层之一.近年来,随着第四纪学科的发展和全球变化研究的深入,加大泥河湾层研究力度,提高"泥河湾层”研究水平的呼声日趋高涨.预计在新的世纪,泥河湾层研究将成为我国第四纪工作的热点,它将对第四纪科学和全球变化研究做出重大的贡献.