鄂尔多斯萨拉乌苏河地区马兰黄土与萨拉乌苏组的关系及其地质时代问题

在鄂尔多斯高原萨拉乌苏河中下游地区,传统认为河湖相沉积的萨拉乌苏组实际上包括了一套以风成沙沉积为主的城川组地层。城川组风成沙与该河上游的马兰黄土是同期风力作用下的沙相和黄土相沉积,两者呈相变关系。而马兰黄土、城川组与真正属于河湖相沉积的萨拉乌苏组地层为上下叠覆的关系。这种地层接触关系,由地层中遗存的脊椎动物化石绝灭种比例的差别得到佐证。本区萨拉乌苏组地层形成于晚更新世前期,马兰黄土、城川组形成于晚更新世后期。     

萨拉乌苏组地层年代学研究

我国北方地区晚更新世河湖相标准地层——萨拉乌苏组地层的年代学研究,有助于正确理解萨拉乌苏组与马兰黄土以及与冰期气候对比等关系。笔者近年来根据野外层位对比和地层沉积相的划分,采用同位素年代测定,并结合黄土-古土壤序列研究的最新成果,初步建立了可以与黄土、深海沉积记录和冰期气候波动对比的萨拉乌苏组地层序列。认为河湖相沉积的萨拉乌苏组形成于约140-70kaBP的末次间冰期,大致与深海氧同位素第5阶段对应,与黄土高原古土壤S₁发育同期。城川组风成细砂形成于约70-10kaBP的末次冰期,与黄土高原的马兰黄土是同期异相地质体.      

萨拉乌苏组沉积时代的重新厘定

重新认识我国北方地区晚更新世河湖相标准地层--萨拉乌苏组的形成时代，对于萨拉乌苏组与马兰黄土的关系，与冰期气候对比等具有重要意义。笔者近年来根据野外层位对比和地层沉积相的划分，采用绝对年代控制，并结合黄土－古土壤序列研究的最新成果，初步建立了可以与黄土、深海沉积记录和冰期气候波动对比的萨拉乌苏组地层序列。认为河湖相沉积的萨拉乌苏组形成于约１４００００～７００００ａ.Ｂ.Ｐ.的末次间冰期，大致与深海氧同位素第５阶段对应，与黄土高原古土壤Ｓ１发育同期。城川组风成细砂形成于约７００００～１００００ａ.Ｂ.Ｐ的末次冰期，与黄土高原的马兰黄土是同期异相地质体.     

红寺堡盆地晚更新世沉积特征及古气候背景

萨拉乌苏组、水洞沟组和马兰黄土是青藏高原东北缘弧形构造带乃至鄂尔多斯高原西部晚更新世发育的3套重要的沉积层系,但三者之间的沉积接触关系一直存在着争议。以红寺堡盆地为研究对象,在路线地质调查的基础上,结合砂岩石英颗粒表面扫描电镜分析及黏土矿物含量分析,查明3套地层之间的纵横向变化关系,确定红寺堡盆地晚更新世接受黄土沉积的最早时限及所处的古气候背景。研究认为:红寺堡盆地萨拉乌苏组与水洞沟组和马兰黄土之间是上下叠置关系,湖盆中心萨拉乌苏组上覆水洞沟组,湖盆边缘萨拉乌苏组上覆马兰黄土;水洞沟组与马兰黄土之间为同时异相的相变关系,在湖盆中心为湖相沉积,在湖盆边缘地形相对较高的部位,则为同时期的风成黄土沉积;红寺堡盆地接受黄土沉积的最早时限为萨拉乌苏组沉积末期,萨拉乌苏组顶部局部可见风成沉积的柱状节理,砂岩石英颗粒表面具有水成和风成兼顾的特征。红寺堡盆地晚更新世经历了温暖湿润-寒冷干旱-温暖湿润-寒冷干旱的气候变化过程,在萨拉乌苏组二段与水洞沟组中部,伊利石和绿泥石含量表现为相对低值,而蒙脱石和高岭石含量表现为相对高值,蒙脱石含量明显增加,但同时又有高岭石矿物的出现,总体上反映了温暖湿润的古气候特征,两期温暖湿润的环境分别对应于深海氧同位素曲线MIS3与MIS5阶段,具有全球对比意义。研究成果为鄂尔多斯高原西部生态环境的演化及综合治理提供了基础地质依据。      

关于马兰黄土与萨拉乌苏组的关系问题

长期以来,我国的地学工作者在对第四系研究中,一直采用传统的统一地层单位和四分法的划分原则,分第四系为全新统(Q_4)、上更新统(Q_3)、中更新统(Q_2)和下更新统(Q_1)。在这个原则下,一般人将马兰黄土作为我国北方黄土地区标准的上更新统土状沉积物,萨拉乌苏组被视作黄河中游地区标准的上更新统河湖相沉积物。马兰黄土与萨拉乌苏组二者之间的地层关系,是一个长期争论的问题。德日进等认为是相变关系,并称萨拉乌苏组为砂相     

萨拉乌苏河流域地层沉积时代及其反映的气候变化

萨拉乌苏河流域位于我国北方沙漠/黄土过渡带和生态脆弱带,它对全球变化反映非常敏感,是研究全球变化的理想区域。本文根据地质测年、气候地层对比,以及地层中气候代用指标的分析,将萨拉乌苏河流域地层和气候变化划分为全新统的风成相与湖相沉积(0~11.5kaBP),早、中期气候较暖湿,晚期气候较干旱;上更新统城川组的风成相沉积(11.5~80kaBP),气候干旱寒冷;上更新统萨拉乌苏组的湖相沉积(80~140kaBP),气候温暖较湿润;中更新统上部的河流相与风成相互层(140~190kaBP),气候冷干与温凉半干旱波动;中更新统上部的冲洪积沉积(190~220kaBP),气候较暖湿等阶段。指出自中更新世晚期以来气候发生频繁波动,无论是暖湿还是冷干阶段,气候都波动频繁,气候变化不稳定性明显。     

萨拉乌苏河流域第四纪地层及古环境研究综述

萨拉乌苏河流域位于我国毛乌素沙漠～黄土高原过渡带,对东亚夏季风和冬季风驱动的古环境波动及全球冰期—间冰期旋回有良好的地质记录.流域内河湖相和风成相沉积交错互层,发育有华北地区晚更新世标准地层——萨拉乌苏组,并含有河套人化石、萨拉乌苏动物群和丰富的文化遗迹.从其发现定名至今,就得到了古人类学家和地质学家的广泛关注.研究表明,流域内出露的第四纪地层主要包括晚更新世萨拉乌苏组和城川组,全新世大沟湾组、滴哨沟湾组和范家沟湾组,这与古气候代用指标所反映的沉积环境有很好的阶段响应.本文通过对滴哨沟湾和米浪沟湾剖面研究进展的回顾和总结,认为在建立精确的地层年代序列,重建末次间冰期以来的高分辨率古环境历史,明确萨拉乌苏动物群及文化层的归属和厘定萨拉乌苏组沉积相等方面有待更深入的研究.     

萨拉乌苏动物群有关属种的修订与讨论

随着地层学和年代学工作的深入开展,对萨拉乌苏河地区的地层划分愈加仔细;原含萨拉乌苏动物群的地层现在被划分为下部的萨拉乌苏组和上部的城川组。相应地,过去的萨拉乌苏动物群也被划分为萨拉乌苏动物群和城川动物群;而萨拉乌苏动物群又被进一步划分为下部组合和上部组合,下部组合含王氏水牛和诺氏古菱齿象化石,与欧洲的末次间冰期对应;上部组合以野驴和披毛犀为主,与末次冰期第一阶段对应。但对萨拉乌苏河地区晚更新世动物群中有些属种的分类命名问题,一直未达成共识,有些甚至存在错误认识。关于萨拉乌苏动物群是否含有肿骨大角鹿的问题,争论持续了近20年。最新研究表明,在萨拉乌苏组中发现的两件有肿厚现象的大角鹿下颌骨,应当归入河套中国大角鹿(Sinomegaceros ordosianus),而非肿骨大角鹿。因为,下颌骨肿厚是大角鹿类所有种的共有特征。过去很多文献中提到萨拉乌苏动物群中有"蒙古鹿",经笔者核对,该名称最早被用于"大角鹿蒙古变种"(Cervus megacerosvar.mongoliae)和"蒙古马鹿"(Cervus mongoliae);但这两个名称后来均被弃置不用。关于萨拉乌苏动物群中的恰克图转角羚羊,后来曾有人将其转入许家窑扭角羚,经笔者研究,认为萨拉乌苏河地区的转角羚羊应保持原有名称,即恰克图转角羚羊。     

内蒙古托克托湖相地层时代讨论

采用岩性描述以及OSL和ESR测年方法,研究内蒙古托克托台地郝家窑剖面和郝家窑钻孔的地层时代。研究表明,郝家窑剖面出露地层厚度47.0 m,湖相层顶部的年龄约为距今100 ka,剖面底部的年龄约为距今150 ka。郝家窑钻孔岩性大致分3段:0～12.77 m为棕黄色粉砂质黏土、黏土质粉砂,OSL年龄为距今120～40 ka,应属晚更新世马兰黄土;12.77～72.23 m为淡黄绿、灰褐色粉、细砂层和粉砂质黏土,湖相沉积层,OSL年龄约为距今400～100 ka,属上更新统—下更新统;72.23～118.45 m为棕红色粉砂质黏土层夹钙质层,属受流水影响的风成黄土,ESR年龄为距今476～990 ka,对应于中更新统离石黄土。托克托湖相层的时代与萨拉乌苏河流域经典的萨拉乌苏组(距今75～150 ka)有较大差距,似乎不宜归入萨拉乌苏组,建议暂称为托克托组。     

河套盆地托克托台地湖相层研究

野外观察表明托克托台地的湖相层与上覆的黄土之间存在风化剥蚀面。文章选择了一个剖面点系统地采集了孢粉样品,同时在湖相层底部、顶部和黄土层底部采集了3个光释光样品;另外在一个观察点的不整合于上新统之上的河流相中采取了一个OSL样品。通过对这些数据结果的分析,并综合已有的地层年代、孢粉数据和水文工程地质钻孔资料,试图取得对托克托台地湖相层形成年代、环境及台地演变过程的合理认识。结果表明:1)湖相层相当于邻区的萨拉乌苏组,形成于12～10万年以前的晚更新世早期;黄土相当于邻区的城川组,形成于8万年之后的晚更新世晚期;形成于3万年左右的湖相层是晚更新世晚期同期沉积黄土相变的结果。2)古气候变化明显,晚更新世早期(12～10万年)气候温和湿润,水量充沛,推测最高湖水位介于海拔1050～1080m之间,在河套盆地形成了一个大湖泊———“河套古湖”,与“萨拉乌苏湖”是分开的;晚更新世晚期(10万年以后)气候干冷,湖水后退,同时意味着黄河开始外流,3万年时期的湖水位为海拔1020m左右。3)上新统地层遭受风化剥蚀使地表处于准平原化,在这一时期和林格尔断裂和鄂尔多斯北缘断裂发生明显位错;约12万年以后,和林格尔断裂停止位错,沉积了晚更新世早期的湖相层,约10万之后湖水向盆地中心退却,并在8万年开始沉积黄土,湖水再也未扩展到台地之上,在这期间鄂尔多斯北缘断裂继续位错直至晚更新晚期大约3万年左右停止,台地最终形成。     

Relationship between the Malan Loess and the Salawusu Formation in the Salawusu River Area,Ordos,and Their Geological Ages

In the middle and lower reaches of the Salawusu River. the Salawusu Formation regarded traditionallyas fluvio-lacustrine deposits actually includes a series of strata which mainly consist of eolian sandy depositsnamed as "Chengchuan Formation" by the authors. The eolian sand of the Chengchuan Formation and theMalan loess distributed in the upper reaches of the Salawusu River are deposits of sand and loess faciesformed by wind action during the same period. The relationship of the Chengchuan Formation and theMalan Loess with the Salawusu Formation which is really of fluvio-lacustrine deposits is that the formertwo superpose the latter. This can be demonstrated by the difference of the extinct species proportion of thefaunas in different strata. In this area. the Salawusu formed during the early period of Late Pleistocene.while the Malan Loess and the Chengchuan Formation deposited during the late period of the LatePleistocene.     

萨拉乌苏河流域第四系岩石地层及其时间界限

根据对位于鄂尔多斯高原毛乌素沙漠东南部边缘萨拉乌苏河流域的米浪沟湾剖面岩石地层划分并结合年代测试结果,提出了如下一些看法1以组为代表的岩石地层单元的形成时间为离石组>150000aB.P.、萨拉乌苏组150000-75000aB.P.、城川组75000-10000aB.P.、大沟湾组-滴哨沟湾组10000-1000aB.P.、范家沟湾组1000aB.P.-现代.2以上岩石单元与黄土高原相同时期层系具有较好的对比关系离石组\萨拉乌苏组、萨拉乌苏组\城川组和城川组\大沟湾组在地质时代上依次与L₂\S₁(时限为140000aB.P.)、S1\L1(时限为80000aB.P.)和L1\S0(时限为11000-10000aB.P.)大体是等时的.3如以过去全球变化而论,则目前已经可以确切地将米浪沟湾剖面诸岩石单元与深海和大陆冰川最近地质时期的若干氧同位素阶段进行对比,以“”表示为离石组MIS6、萨拉乌苏组MIS5、城川组MIS2～MIS4、大沟湾组+滴哨沟湾组+范家沟湾组MIS1.显然,这一对比关系清楚地说明,我国沙漠万年时间尺度环境演变,与黄土的研究结果一样,在很大程度上受到北半球冰期间冰期气候波动的影响.据此,可以按气候地层进行划分,将离石组、萨拉乌苏组、城川组、大沟湾组+滴哨沟湾组+范家沟湾组的时代分别置于里斯冰期、里斯-玉木间冰期(末次间冰期)、玉木冰期(末次冰期)和冰后期。     

台湾海峡西部海域晚第四纪地层

对台湾海峡西部海域的16个柱状岩芯进行孢粉、硅藻、有孔虫、¹⁴C和古地磁的系统分析测定,将本海域的晚第四纪地层自老到新划分为E、D、C、B、A层。研究结果证实了早武木冰期中晚期的琅岐海侵层（D层上部）、武木亚间冰期的福州海侵层（C层）和冰后期的长乐海侵层（A层）的存在,并首次发现里斯-武木间冰期的金门海侵层（E层）。研究表明,晚武木冰期吋本海域仍为浅海环境,沉积了“海峡海侵层”（B层）。     

萨拉乌苏河地区地层中的碎屑矿物及其所反映的中更新世末期以来之气候环境变化

文章根据对萨拉乌苏河地区第四纪地层中的碎屑矿物分析结果,将重矿物按其抗化学风化的能力不同分为不稳定、较稳定、稳定和极稳定四种类型,不同层位的重矿物类型的百分含量不同,从而可求出重矿物的风化系数HW。不同时期地层的HW不同,而HW的大小变化与化学风化的程度有很大关系,一般来说,化学风化作用强,HW相应变小。而化学风化作用的强弱又主要受气候的影响,从而可推测该时期气候环境的变化。     

Phases of Environmental Evolution Indicated by Primary Chemical Elements and Paleontological Records in the Upper Pleistocene-Holocene Series for the Salawusu River Valley, China

Studies of lithology, sedimentary facies and the distribution regularity of SiO2 and Al2O3 contents and Al2O3/SiO2 ratio allow us to divide the Upper Pleistocene-Holocene Series represented by the MUanggouwan section in China＇s Salawnsu River valley into six segments： MGS1, MGS2, MGS3, MGS4, MGS5 and MGS6. The boundary ages for MGS1 （the Dishaogouwan and Dagouwan Formations）, MGS2 （the upper Chengchuan Formation）, MGS3 （the middle Chengchuan Formation）, MGS4 （the lower Chengchuan Formation）, MGS5 （most strata of the Salawusu Formation） and MGS6 （the bottom of the Salawusu Formation and the top of the Lishi Formation） correspond to those of MIS1, MIS2, MIS3, MIS4, MISS and MIS6, respectively, from deep sea sediments or continental glaciers. MGS5 can be subdivided into five subsegments （MGS5a, MGS5b, MGS5c, MGS5d and MGS5e） and the boundary ages of these subsegments correspond to those of MISSa, MISSb, MIS5c, MIS5d and MIS5e, respectively. Based on the paleoenvironment and paleoecology indicated by the primary chemical elements, fossil vertebrates, mollusks and pollen grains, we hypothesize that MGS1, MGS2, MGS3, MGS4, MGS5 and MGS6 and the subsegments of MGS5 match the corresponding stages for oxygen isotopes in the deep sea sediments and continental glaciers, and the substages of MIS5 in terms of climatic characters, further explaining the phenomena that determined the formation of the late Quaternary strata and the paleontology of the Salawusu River valley. These phenomena relate to fluctuations in the global climate （and particularly in the East Asian monsoon） during the glacial and interglacial periods.     

包头地区晚更新世—全新世地层划分对比及环境变迁

对包头平原第四纪堆积物的年代地层、生物地层、岩石地层和磁性地层的研究表明,该区晚更新世—全新世地层可与我国华北晚更新世—全新世典型地层剖面——萨拉乌苏河滴哨沟湾剖面对比,并可进一步划分出萨拉乌苏组、城川组、大沟湾组和滴哨沟湾组。这一研究不仅重新厘定了包头平原这一时段地层的层序,完成大区域地层对比,同时也为研究包头地区乃至呼包盆地晚更新世—全新世古气候和古地理环境变迁提供了基础资料。     

北京平原晚第四纪堆积期与史前大洪水

通过北京平原地区东方广场剖面和小红门剖面第四纪地层、年代学、环境变迁、沉积相及孢粉分析等方面的研究发现，从大约0．1MaB.P.-22000aB.P.，北京平原地区形成以砂砾石沉积为主的洪积扇，此后开始进入北京平原形成时期。22000－12000aB.P.,气候干冷，永定河水量减少，平原沉积速率较低。进入冰后期以来，气候逐渐温暖湿润，永定河水量增加，山区风化物质被搬运至北京平原堆积下来。沉积以天然堤相，决口扇相为主，沉积速率大增。8000－4000aB.P.,沉积速率达到最大，出现晚第四纪堆积期，同时洪水频繁，恰好与传说中的史前大洪水时期相当。3000aB.P.以后，气候向干冷转化，永定河水量减少，人类生产力提高，抵御洪水能力增强，洪水给人类造成的威胁相对降低。