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黄河中游黑峪口—张家湾地区低级河流阶地及典型剖面上覆黄土堆积物研究

曹新光  
【摘要】:河流阶地作为河流地貌的基本形态之一,通过对其研究不但可以恢复河流地貌的演化历史,而且可以提取与构造运动和气候变化相关的信息。近一个世纪以来,中外学者已经对黄河的形成演化进行了大量研究,但是对黄河阶地的研究主要集中在最高级阶地上,而对低级阶地不够重视,因而我们很有必要对黄河低级阶地开展深入的研究。 黄河中游黑峪口-张家湾地区河流阶地上沉积了较厚的黄土,可以作为古气候变化的载体来进行研究,有利于从更广泛的、具有成因联系的区域整体上来认识青藏高原构造隆升及其环境效应这一重大科学问题,并且张家湾剖面记录了230ka以来的气候变化,对揭示本区的气候变化规律具有重要的意义,还能为区域内一些存在争论或缺少证据的地学问题提供新的野外证据和开辟新的认识途径。 本文选择黄河中游黑峪口-张家湾地区低级河流阶地进行研究,通过地层层序及古地磁等定年方法得出黑峪口-张家湾段黄河低级河流阶地(T5-T1)的形成年代分别为1.24MaBP、0.609MaBP、0.245MaBP、0.128MaBP和0.01MaBP,分别对应于古土壤S14、S5、S2、S1和S0。阶地上覆黄土最底层对应于古土壤,说明气候变化在阶地形成过程发挥着重要作用。通过对阶地拔河高度与年代的线性分析得出黑峪口-张家湾段低级河流阶地应该是构造运动和气候变化共同作用的产物。构造抬升为阶地形成提供了下切的垂直空间,河流下切应该发生在冰期向间冰期的转型时期。 我们对张家湾T3阶地上覆厚层黄土堆积物进行了详细研究,根据对沉积剖面沉积特征描述及气候环境代用指标磁化率、粒度、磁化率各向异性(AMS)的实验测试结果进行分析处理,提取出本地区230ka BP以来的气候环境变化信息。根据粒度气候环境代用指标的对比分析与磁化率年龄模型,结合剖面的沉积特征,建立了本地区最近230ka以来沉积地层年代序列,并将张家湾剖面沉积环境划分为五个阶段:即倒数第二次间冰期(229~194ka BP)、倒数第二次冰期(194~130kaBP)、末次间冰期(130-73ka BP)、末次冰期(73-11ka BP)和冰后期(11-0ka BP)。 张家湾剖面夹有两层古风成沙,揭示在过去的23万年里,毛乌素沙漠至少有两次明显扩大时期,同时指示山陕峡谷有两次异常干旱期。山陕峡谷的季风记录与深海氧同位素记录对比的结果表明,张家湾黄土古气候记录只能在万年尺度上与深海氧同位素记录进行对比。磁化率各向异性(AMS)的最长轴偏角方向(Dec-Kmax)指示的山陕峡谷230kaBP以来近地面的古风向以NE-SW为主,平均风向为206°。


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