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《南京师范大学》 2019年
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青海官亭盆地“黑砂层”碎屑成分分析

潘振  
【摘要】:青海省民和县官亭盆地的喇家遗址,因其距今四千年左右的巨大史前灾难场景,一经发掘便引起了广大学者的关注。吴庆龙等提出造成喇家聚落坍塌的古地震同时诱发了积石峡山体滑坡,堵塞黄河形成堰塞湖,堰塞湖在蓄水数月(一年之内)后发生溃决形成的特大洪水进一步扫荡了喇家遗址所在的黄河二级阶地。这一观点的主要依据是一套溃决洪水沉积物,这套沉积物分布在积石峡出口祁公滩一带以及官亭盆地,在喇家遗址内覆盖在石灰地面上,其中混杂有陶片,并充填到陶器中。此前,杨晓燕等也注意到这套沉积,称之为“黑砂”,但认为是由古地震引起的官亭盆地二级阶地砂砾石层发生大面积液化,并以砂脉、喷砂、透镜体等形式保留在遗址区内;另外,有学者认为这套“黑砂”是来自喇家北部的岗沟与吕家沟的山洪泥流沉积。这些不同观点对“黑砂”来源的认识大不相同。若黑砂物质系积石峡古堰塞湖溃决洪水沉积物,其物质来源应为自积石峡堰塞坝体至官亭盆地间黄河段两侧山体地层;若系北部支沟山洪泥石流成因,则其碎屑组分当与北部支沟所流经区域岩性相契合;若为地震引起的二级阶地底层砂砾石层液化喷砂,则黑砂物质应与其来源区——底层砂砾石层成分相一致。本文在野外考察的基础上,采集样品共105个:(1)黄河干流现代及其二级阶地砾石层,代表黄河河流相沉积的特征;(2)官亭盆地南北缘的支沟沉积物,代表来自盆地边缘的冲洪积物特征;(3)积石峡口祁公滩与官亭盆地(包括喇家遗址)地层中的黑砂,代表溃决洪水沉积,或是地震液化喷砂。本文通过对81个进行碎屑成分分析,并结合样品出露的特征及其地貌地层部位,并对黑砂层进行层理微相分析,来探讨官亭盆地黑砂层物质的来源。结果表明:(1)黄河干流沉积物碎屑物质组分相对一致,主要由石英长石类、安山岩类、花岗岩类、砂岩类物质组成,几个地点的样品中各组分波动幅度较小;只有在黄河北岸现代河岸沉积物中,褐色泥岩占有一定比例,推测是近期人类活动的影响;黄河南岸现代河漫滩样品中,含有少量绿片岩岩屑物质,经现场考察,采样地点靠近一支沟出口,支沟流经大片黑砂分布区,并有人类采集黑砂活动,绿片岩碎屑随支沟进入黄河河漫滩。(2)官亭盆地支沟因受第三系红层的影响,沉积碎屑被红粘土包裹,而且各个支沟组成比例的差异较大。北部各支沟沉积物主要由石英长石类、安山岩类、花岗岩类、砂岩类等构成,在个别样品中含有少量钙质结核类碎屑,其中岗沟和吕家沟沉积物样品中,阶地沉积与现代沟床沉积物碎屑组成差别不大;在南岸支沟沉积物样品中,各支沟沉积物碎屑成分及占比均具有明显的差异,这主要与支沟水流所流经地区的地区岩性有关。(3)积石峡出峡口祁公滩区域与官亭盆地黄河两侧二级阶地地层中的黑砂物质系为同一来源。祁公滩区域的黑砂碎屑物质组分由石英长石类、绿片岩类、花岗岩类和褐色泥岩类构成;官亭盆地北部喇家村区域黑砂样品主要由石英长石类、绿片岩类、花岗岩类、砂岩类、泥球类物质构成,在部分样品中有少量褐色泥岩类碎屑物质;南岸黑砂样品主要由石英长石类、绿片岩类、花岗岩类、砂岩类物质构成,少量样品中含有褐色泥岩物质。在这三片区域样品中,沉积物在水流搬运过程中受到影响进行了重新分配,其中祁公滩样品绿片岩类占比略高,砂岩类及褐色泥岩类物质占比与官亭盆地黑砂样品相似,占比变化幅度较大,其中喇家遗址黑砂层洪水成因的泥球物质占比较大。(4)官亭盆地南北两岸黑砂层海拔高程及黑砂条带厚度变化情况表明,黑砂层自两岸二级阶地边缘分别向南北两侧逐渐尖灭。根据黑砂裂隙上宽下窄的楔状形态和裂隙中裹挟的砂卵石粒径和分布位置,表明卵石应由裂隙顶部灌注进裂隙而非由底部喷涌而出。根据对黄河现代及二级阶地沉积物、两岸支沟沉积物和“黑砂层”碎屑成分分析和“黑砂层”层理微相分析结果,得到对“黑砂层”来源的结论如下。(1)根据碎屑物质组分对比结果,官亭盆地南北两岸与峡口祁公滩地区的黑砂层为同一套碎屑物质,碎屑物在水流搬运过程中被重新分配而有所差异;黑砂物质与支沟沉积物二者碎屑物质组分差异较大,来自于不同物源区;根据喇家村区域黑砂层中的泥球形态和组成来判断,黑砂中的泥球类物质为洪水成因。因此,黑砂层系支沟山洪泥流沉积物说法不成立。(2)根据砂土液化条件与黄河二级阶地地层结构进行对比,官亭盆地地区液化砂层应为黄河二级阶地底部河流相沉积层。然而,然而通过黄河二级阶地沉积物和黑砂层物质碎屑成分分析结果,两者之间存在较大差异性,应为不同的物质来源区。通过对黑砂层层理微相分析可知,黑砂层自两岸二级阶地边缘分别向南北两侧逐渐尖灭,并且黑砂中的卵石系由裂隙顶部灌注形成。因此判断黑砂层并非黄河二级阶地底部河流相砂砾石层液化喷涌而形成的。(3)根据碎屑物质组分结果,黄河现代及早期沉积物与黑砂物质具有明显的差异,而且黄河沉积物中并不含有绿片岩等黑砂层标志性岩屑物质,绿片岩岩层仅分布于积石峡出峡口祁公滩至滑坡残余坝体之间,出露高度高于黄河正常水位高程;另外在官亭盆地黄河二级阶地地层中也未发现与黑砂物质相类似的洪水沉积层。因此,黑砂物质并非黄河平水期和正常洪水期沉积物,应为非正常特大洪水形成。关于积石峡古滑坡和堰塞湖事件的研究结果表明黄河在同期发生过特大溃决型洪水。因此综合研究认为,黑砂层系由黄河特大溃决洪水自上游地区裹挟巨量碎屑物质在盆地内经平流沉积而形成。
【学位授予单位】:南京师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:K878;P588.21

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