松花江第四纪水系演化：来自重矿物和沉积学的指示

【摘要】：松花江第四纪水系演化的研究对理解该区域的构造-气候-地貌的耦合过程意义重大,然而对其进行的相关研究却很单薄,特别是对于第四纪松花江中上游流向是否存在反转,一直存在争论,也没有确切的证据。河流沉积物是河流地质过程的产物,是研究水系演化的重要地质档案。本文以实验为基础,选取了哈尔滨荒山岩芯沉积物作为研究对象,对荒山岩芯沉积物进行了古地磁、磁化率和重矿物分析,结果如下:(1)哈尔滨荒山岩芯沉积物中重矿物共有29种,分别为锆石、磷灰石、金红石、锐钛矿、白钛石、榍石、独居石、透闪石、角闪石、电气石、石榴石、绿帘石、辉石、钛铁矿、赤褐铁矿、磁钛铁矿、磁褐铁矿、磁铁矿、磁赤褐铁矿、海绿石、铌钽铁矿、蓝晶石、黄铜矿、黄铁矿、碳硅石、尖晶石、铬尖晶石、方铅矿、直闪石。(2)岩芯深度62.3 m的上、下地层的磁化率特征存在明显不同,62.3 m以下地层的磁化率极低(甚至为0),而62.3 m以上地层的磁化率突然增大,并呈现出周期性的高低变化。(3)62.3 m上、下地层重矿物特征也存在明显差异,岩芯62.3 m以上段,钛铁矿+赤褐铁矿+榍石(73-125μm)和榍石+赤褐铁矿+白钛石(125-250μm)为主要特征,而岩芯62.3 m以下段以榍石+钛铁矿+锆石(73-125μm)和榍石+钛铁矿+赤褐铁矿(125-250μm)为主要特征。(4)62.3m以上地层的重矿物组合特征与松原方向的现代河流的重矿物组合特征相似;62.3 m以下地层的重矿物组合特征和依兰-佳木斯方向的河流重矿物组合特征相近。(5)水流对重矿物具有一定的分选作用,重矿物在两个粒级中的分布有明显差异。(6)磁化率及重矿物差异所反映的沉积物源变化指示了第四纪松花江中上游水系的变化。早更新世早期,松花江肇源-依兰段的水流从依兰方向向西注入松嫩湖盆;早更新世中晚期,佳依分水岭不断抬升,三江平原和松嫩平原不断下降,导致分水岭两侧河流溯源侵蚀加剧;在0.94 Ma B.P.,佳依分水岭被切穿,松花江水流发生反转,自西向东流经佳依峡谷进入三江平原。