大邑5q地带

文章编号:收稿日期:基金项目:国家自然科学基金项目(编号:,地质矿产部青年地质学家基金项目(编号:作者简介:李勇(!
(#'$),男,博士,教授,博士生导师,沉积学与地层学专业.
成都平原第四纪化石冰楔的发现及古气候意义李勇!
,',李永昭%,周荣军&,王国芝%司光影%,王凤林%,梁兴中%(!
-成都理工大学油气藏及开发工程国家重点实验室,成都#!
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(;%-成都理工大学,成都四川大学水利水电工程学院,成都#!
""#&;&-四川省地震局工程地震研究所,成都#!
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-)摘要:最近,在成都平原西缘,大邑城西氮肥厂附近,斜江河西岸,上新统—下更新统大邑砾岩剖面的北端新开挖的露头上,发现了&条化石冰楔.
这里的地理坐标是'"/'.
01!
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02,海拔.
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这些冰楔发育于大邑砾岩露头的顶部.
其中最大的一条,顶部宽'3,向下延伸%4.
3.
这些冰楔垂直向下延伸,与大邑砾岩层面斜交.
所以,它们是在大邑砾岩沉积之后并经过构造变动后形成的,是大邑砾岩的后生冰楔.
化石冰楔的充填物的特征与大邑砾岩有明显差别:前者为棕黄色,后者为灰白—黄色;前者砾径分选较好,砾径较细,一般长.
536!
.
53,而后者砾径分选较差,粗大者%"536'"53;前者的砾石含量高,约(.
7,后者的砾石含量低,约).
7;前者砾石89面产状无优势方向,而后者的89面产状显示优势方向,倾向!
,"/6%!
"/,倾角'"/6&"/.
由于两者有上述差别,所以,化石冰楔在露头上可以被识别出来.
采用2:;法测定冰楔充填物的时代为"4!
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#A的地方,高海拔多年冻土下界大致与>%A6>&A年均等温线相符.
现今,大邑附近年均温约!
#A.
那么,化石冰楔形成时期,成都平原年均温至少比现今下降了!
)A.
关键词:化石冰楔;第四纪;多年冻土;成都平原中图分类号:B.
'&4#'文献标识码:C第)卷第&期%""%年!
%月地质力学学报DEF;1CEGH2E!
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7"#67.
接触面起伏不平,侵蚀现象明显,但未见有风化壳沉积物,其间缺失渐新统和中新统,因此这一不整合面所反映的构造事件即为喜马拉雅运动第二期,与印度板块和亚洲板块的碰撞作用相关.
大邑砾岩砾石成分以花岗岩、硅质灰岩为主,含石英砂岩、片岩、玄武岩、砂岩及少量红色泥页岩砾石,粒径#@*A!
@*,磨圆较好,以次圆、圆为主,剖面上略显正粒序韵律层理.
在每个砾石层中,砾径下粗上细,顶部夹砂质透镜体,砂质透镜体厚度为!
B"*!
BA*.
近来,作者等先后在成都平原西缘若干地点采集大邑砾岩的填隙物或砂质透镜体,选取其中"#6地质力学学报"!
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"的石英砂,由成都理工大学"地学核技术"四川省重点实验室采用电子自旋共振(!
"#)法测定其年龄.
该剖面大邑砾岩上部的!
"#年龄下部的!
"#年龄为)%&在该点南面名山县万古场庙坡测得大邑砾岩底部砂质透镜体!
"#年龄为)%&+,,该点北面大邑县陈家场白岩沟大邑砾岩下部砂质透镜体!
"#年龄为0)+,,彭州河坝场丁家湾大邑砾岩的!
"#年龄所以,可以确定大邑砾岩属上新世—早更新世沉积.
!
"#冰楔砾石层该处冰楔砾石层不整合覆于大邑砾岩露头之上,出露厚度为)12/1;其底部发育化石冰楔,充填物主要为棕黄色砾质物质.
为了确定古冰楔的形成时代,作者采集了-号古冰楔砾石之间填隙物样品,经成都理工大学"地学核技术"四川省重点实验室采用电子自旋共振(!
"#)法测定其中石英砂的年龄,其充填物的时代为显示为中更新世晚期.
值得注意的是,该剖面清楚地显示了冰楔砾石层与下伏大邑砾岩之间的不整合面接触关系,根据大邑砾岩的最新年龄和冰楔形成的年龄,我们可以确定该不整合面所代表的构造事件的时限为2因此这一不整合面所反映的构造事件可能与喜马拉雅运动第三期对比,但在时间上要滞后一些.
!
"$全新世坡积物全新世坡积物为棕黄色砾石层,分布于剖面的顶部,覆盖于冰楔砾石层之上,砾石层出露厚度为(%*12$%*1不等,下部砾石较多,上部细碎屑物质增多,顶部发育土壤层.
该砾石层砾径分选较好,一般砾径长*312$(31,砾石,4面具叠瓦构造,为全新世坡积物.
)古冰楔的基本特征%"!
古冰楔的形态特征在新开挖的露头上已揭露出-条化石冰楔,这些化石冰楔发育于大邑砾岩露头的顶部.
冰楔呈楔形下插于大邑砾岩之中,冰楔的边界清楚,古冰楔最大宽度为/1,最大高度为)%*1,上宽下窄.
化石冰楔垂直地向下延伸,与大邑砾岩层面斜交.
所以,化石冰楔是在大邑砾岩沉积并经过构造变动后发育的,是大邑砾岩的后生冰楔.
%"%古冰楔的颜色特征化石冰楔的充填物主要为棕黄色砾质物质,而大邑砾岩新鲜面为灰白色,风化面为黄灰色,即化石冰楔的颜色深,围岩的颜色浅,所以,化石冰楔在创面上可以从色调上识别出来.
%"#古冰楔砾石的组构特征化石冰楔中的砾石的组构特征与下伏大邑砾岩明显不同,主要表现在以下/个方面:($)化石冰楔中的砾石分选较好,砾径较小,一般砾径长*312$*31;而大邑砾岩砾径分选较差,粗大者)(312/(31.
())化石冰楔中砾石含量高,约0*5,而大邑砾岩中砾石含量低,约6*5.
(/)化石冰楔中砾石,4面产状无优势方向,而大邑砾岩中砾石,4面产状显示优势方向,倾向$&(72)$(7,倾角/(72-(7.
值得注意的是,在)号化石冰楔左侧,少数砾石,4面产状呈反向倾斜.
这种现象反映了冰楔在形成过程中对冰楔壁产生了强大的压力,致使冰楔壁附近的砾石,4面产状发生了变动.
化石冰楔中砾石,4面产状无定向性,不与冰楔壁平行.
从这种结构特征分析,这些充填物不是在冰楔形成过程中沉积,而是在冰楔融化/-/第-期李勇等:成都平原第四纪化石冰楔的发现及古气候意义过程中沉积的,可能属于冻土融化形成的融冻泥流.
!
"#古冰楔的成因分析大邑砾岩是一套经过构造变动的地层.
化石冰楔发育于大邑砾岩露头的顶部,垂直地向地下延伸,与大邑砾岩层面斜交.
所以,化石冰楔是在大邑砾岩沉积之后并经过构造变动后发育的,是大邑砾岩的后生冰楔.
表明当时该冰楔应处于多年冻土带内.
一般说来,多年冻土顶部为活动层.
该层受冻融作用影响,分选和扰动现象应当十分明显.
但在此处剖面顶部未发现冻融分选和扰动现象.
所以,作者推测,这里的活动层大部分已被后期剥蚀.
化石冰楔上覆棕黄色砾石层是冰楔被融冻泥流物质充填以后沉积的,依据在于:(!
)化石冰楔充填物有一定分选,反映了融冻分选作用的特征.
砾石产状杂乱无章,与上覆具叠瓦构造的流水沉积砾石层的沉积特征迥然不同;(")剖面上大邑砾岩的砾石产状主要倾向#$,但在!
号和"号冰楔壁附近大邑砾岩中部分砾石产状发生明显变化,与总体产状不同,而与冰楔壁近于平行.
这种现象反映了冰楔附近砾石受到了冻胀挤压作用的影响.
所以,若将这两种特征结合起来进行分析,不难确定,这些楔形小沟不是流水侵蚀冲泡,而是古冰楔.
此外,如前所述,冰楔充填物不仅仅只是颜色与周围大邑砾岩有所不同,而且它们在砾石组构上也有明显差异,两者间有清晰界面.
所以,冰楔充填物的颜色变化,并不是由地面迳流沿侵蚀沟或地表垂直裂隙向下渗流并使铁质氧化引起的.
此外,在冰楔下面,大邑砾岩中砾石的%&面产状变化较大,倾向倾角",)*-().
这可能是多年冻土消亡过程中形成的扰动构造.
在多年冻土发育时期,大邑砾岩虽已半固结,但仍有孔隙,因而存在孔隙水.
当冰楔发育时,这里的孔隙水是固态.
但在多年冻土消亡过程中,这些孔隙水也会发生冻融作用,致使砾石%&面产状发生扰动.
该处大邑砾岩中出现的冻融扰动构造,应当是这里存在多年冻土的又一佐证.
+古气候意义晚新生代以来气候的大幅度波动已被越来越多的资料所证实,但对于我国东部第四纪气候波动的幅度的认识还存在重大分歧.
成都平原位于我国东部和西部的过渡地带,因此,本次发现的这些化石冰楔必将为研究我国东部第四纪气候波动提供新的线索和依据.
.
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5!
()首先在西伯利亚发现了冰楔,随后$/6/7899:;>(!
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)对阿拉斯加北部的冰楔进行了研究.
1/@/7%AB8;&CDAB(!
-")对冰楔成因提出了热力膨胀说.
E84FGH指出["]化石冰楔在气候地层学中具有重要意义,它是古冻土存在的指示器.
所以,本次化石冰楔的发现反映了成都平原在第四纪曾一度发育多年冻土.
根据阿拉斯加现代冰楔的南界大致相当于I-J*I5J年均等温线,KL=L认为冰楔只能形成于年均温MI-J的地方[+].
NCO=;则认为加拿大多年冻土广泛分布于I'J等温线以北地区['].
程国栋、王绍令对青藏高原多年冻土的研究表明高海拔多年冻土下界大致与I"J*I'J年均等温线相符[(].
因此,根据上述资料,我们可以推测,冰楔发育时期大邑附近年均温最高不会超过I"J.
而现今大邑附近年均温约!
-J.
那么,化石冰楔形成时,成都平原年均温至少比现今下降了!
5J,其降温幅度与冰期相当.
近来,对冰期降温幅度已提出新认识,发表了不少新资料[-].
现在推算的冰期降温幅度,几乎比过去低!
倍.
例如格陵兰地区,从前根据氧同位素计算冰期降温!
,J,而现在据冰芯气泡的氮氧同位素测定冰期降温为",J[P].
钻孔温度测量结果显示,格陵兰地区末''+地质力学学报",,"次冰期最低温度比现今低!
"#[$]等测量了中纬度地区-.
*//01湖南部末次冰期厚层粘土中古地下水氧同位素组成,推算出末次冰期气温为2"3#,而该处现今气温为4#[5].
678'9/8(:;等["4]对热带安第斯冰芯的研究表明,冰期时年均降温幅度可达""#"(4=4!
@3@)A*,冰楔应形成于4=">"(4=4!
@3@)A*之前.
这次降温事件不仅可与+!
$2!
B$深海岩心氧同位素曲线第3气候期(4="5@A*A*)所记录的气候波动对比["B].
此外,本次气候大幅度波动可能与前人在青藏高原划分的珠穆朗玛冰期的基龙寺段["C]、西大滩冰期["@]、基龙寺冰期["3]、第三冰期[">]、凯尔戈冰期["$]相当.
致谢:感谢刘东生院士给予的指导和鼓励,感谢孔祥儒教授、陈廷愚教授、葛肖虹教授、A0D7*&EFG&*HE&教授、I7H0/J897&HK:L0E/8(教授、M*H)&K*DNO&/教授、,&EE(OJ%+8&EP教授、酒井治孝教授和高桥孝三教授等在野外现场考察中提出的建议.
谨以此文对吴锡浩研究员和段万倜研究员的不幸逝世深表哀悼!
参考文献["]四川省地方志编Q四川省志Q地质志[A]Q成都:四川科技出版社,"55$Q@5Q[!
]L&/J%;QFE&0/J8D&(&;&8E8.
R*()S08E8.
R[A]QG&D8()T)0J08(QU&V8HP::8(.
'*(Q"5>>Q5>Q[B]FW+W:QF*E&8DE0'*J0D/0.
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&/[K]QS0OEQF&HR.
E*D,"533,"@:3@BQ[C]SH8V(%KTQ67&)0/JH0YOJ08(8X9&H'*XH8/J*()0J/H&E*J08(J8*0HJ&'9&H*J08(0(I*J7HZGG%[K]Q-HJ0D,"534,"B:"3B>Q[@]程国栋,王绍令Q试论中国高海拔多年冻土带的划分[K]Q冰川冻土,"5$!
,C(!
):"BQ[3]刘东生,张新时,熊尚发,等Q青藏高原冰期环境与冰期全球降温[K]Q第四纪研究,"555,@:B$@Q[>][&HH%-Q\D&YOYYE&/D8(X0H'Y0.
D70EE[K]QGD0&(D&Q"553,!
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]U0E/8(&6Q67&FE&0/J8D&(&:;&8E8.
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*HJ:T(P&,"5$BQC@$Q["B]L0EE0*'/A-6&J*EQ刘东生等编译Q第四纪环境[A]Q北京:科学出版社,"55>Q!
B>Q["C]郑本兴,郭雅凤Q珠穆朗玛峰地区第四纪冰期探讨[-]Q珠穆朗玛峰地区科学考察报告("5333Q!
55,("4):C@@]李吉均,徐叔鹰Q巴基斯坦北部的地貌发育与第四纪冰期问题[K]Q地理学报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