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泥河湾盆地层序地层学与磁性地层学综合研究

杨小强  
【摘要】:“泥河湾层”是指泥河湾盆地位于三趾马红土之上的一套第四纪河湖相沉 积。本文选取其中的郝家台、小长梁和东谷坨三个典型剖面,在野外工作的基 础上,进行层序地层学和磁性地层学的综合研究,对比它们的沉积特征,建立 其年代地层格架,讨论盆地沉积环境的变迁。 三剖面呈北东东向分布,郝家台剖面相对位于盆地中心,小长梁、东谷坨 依次向边缘展布。我们首先研究沉积物粒度、磁化率、碳酸盐沉积在剖面的分 布特征和它们之间及其与沉积相之间的相关性,结合野外沉积结构、构造的观 察,对三个剖面分别进行沉积层序的划分。根据Johnsoon的层序模型,三个剖 面各划分为两个三级层序,其下包含若干个高频层序。郝家台剖面包含15个高 频层序,小长梁剖面包含11个,而东谷坨剖面只有9个。每个层序和高频层序 均由湖退体系域—湖进体系域构成,代表一次湖水平面的降—升旋回。湖退体 系域沉积物粒度较粗,悬浮物质含量少,磁化率值和磁化率各向异性度P值较 大,磁线理L较发育,含有钙质结核或钙板层;而湖进体系域沉积物粒度细, 悬浮物质含量高,沉积物磁化率值和产值小,磁面理发育。小长梁和东谷坨剖 面层序I发育不全,厚度较薄,反映了湖水面积逐渐超覆的过程。 对郝家台和东谷坨剖面进行磁性地层学的研究,在岩石磁学和系统退磁工 作的基础上,对所有样品进行热退磁获得沉积物特征剩磁。郝家台剖面从0— 28.99m为Brunhes正向极性时,从28.99—122.3m(剖面底部)为Matuyama反 向极性时。在Matuyama时内,从53.9—62.94m为Jaramillo正向极性亚时,剖 面底部出现正向样品,将它视为Olduvai正向极性亚时的开始。东谷坨剖面从0 —17.16m为 Brunhes 正向极性时,从 17.16—剖面底部为 Matuyama反向极性时。 在Matuyama反向极性时内,存在的正向极性带为Jaramillo极性亚时。 综合层序地层和磁性地层分析的结果,应用沉积物磁化率变化曲线,对三 个剖面进行对比。各剖面的两个三级层序Ⅰ、Ⅱ分别为可对比的同一层序,各高 频层序间可以分为 9个对比层。三剖面 B/M和 Jaramillo亚时的界线基本在同一 层位。结合磁极性柱,将郝家台剖面 0.2—7.5μm间沉积物颗粒的百分含量随深 度的变化曲线与Wolfberg用天文理论校正所得的深海氧同位素曲线相对比,发 现河湖相沉积的0.2—7.5μm间颗粒含量的高峰与氧同位素的奇数阶段相对应, 而低谷则与偶数阶段相对应。对黄土堆积用磁化率曲线与渭南黄土剖面相对比, 发现其对应于氧同位素的l—5阶段。而河湖相沉积对应于氧同位素的第13阶 段到第63阶段,因此在剖面湖相沉积的顶部与黄土间可能存在30多万年到40 万年的沉积缺失。小长梁剖面和东省花剖面石器层的年龄约在1.11.ZMyr.左右。 研究发现,湖相沉积物的磁化率和粒度参数也是良好的反映环境变化的替 代性指标。沉积物磁化率值和沉积颗粒粒度小,细粒悬浮物质含量高,代表温 暖的气候,相对还原的环境,相对湖水平面的上升;反之,沉积物磁化率值和 沉积颗粒粒度大,细粒悬浮物质含量低,代表寒冷的气候,相对氧化的环境, 相对湖水平面下降。根据此规律,三个典型剖面记录了15个气候冷、暖变化和 湖水平面降一升的旋回。 对三个典型剖面综合分析的结果认为,在剖面所涉及的时间、空间范围内, 盆地经历了四个演化阶段(以郝家台剖面为例): 阶段1:从剖面底部至剖面约76m处,年龄约从1780kyr.-1200kyr,湖泊 相对稳定沉积阶段; 阶段*:从剖面76m至河流相沉积的底部,约64m处,年龄约从1200kyr. 一1056kyr,湖水面积扩大,沉积向小长梁和东谷蛇剖面超覆阶段; 阶段*:从剖面64m—50.6m,以河流相沉积为主,年龄约从1056kyr.一 0的kyr,盆地抬升,湖水外泄,河流相为主沉积阶段; 阶段IV:从剖面50石m至剖面湖相沉积结束,年龄约从965kyr.一530kyr, 盆地从再次下降、稳定至萎缩阶段。


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