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第四纪地质年代学

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第四纪地质年代学

热释光测年的中国黄河阶地的区域。

作者：余杰国；贾福章；魏立秋；毛国庄；李萍周；

MOE实验室地球表面的过程。地球科学系；城市与环境科学学院，海淀区北京大学，北京师范大学，北京100875

文章历史；

2011年10月15日收到了。

收到修改形式

2012年3月2号。

2012年3月11号接受了

2012年3月17号在网上了

主题词

黄河

阶地的形成

热释光测年

河流切割速度

鄂尔多斯高原隆起

概况

为了了解中国黄河的演变，应该建立阶地的底层年表。在这个研究中，阶地沉积物中应该包括户口地区中我们运用光之发光技术进行测定的粗的或细的石英颗粒，中等颗粒的石英年龄黄土样品中统计时应该保持一致。但这并不是两河流域石英分数样品中粗粒和细粒的情况。粗粒的石英和细粒的石英比较起来认为是更可靠的石英样品。测定结果表明TH平地河谷的年龄大于13万年。其演化的途径在壶口瀑布之前。T3C 阶地在9万年左右。具有代表性的是基于宽谷现代黄河水平之上的高度和宽谷的年龄。不同阶地之间平均切口利率水平计算为0.89毫米每年。在7万5千年和9万5千年这段时期。0.35毫米每年在3万年和7万5千年之间这段时期。特别的。河切口利率可能反映了隆起的鄂尔多斯块或者ORDO高原。阶地的形成是影响接头构造隆升和气候过渡的影响。

1 介绍

黄河是继长江之后的中国第二大河。而且沉积物负载非常高而闻名。河的形成和演化历史激起了地质学家和地貌学家极大的兴趣。关于他的形成存在着不同的看法。另一方面，不同的观点可以归咎于沿河流阶地缺乏可靠的地层年表。最近，光刺激方法对于黄河阶地年表的建立是非常有用的。黄河穿过华北黄土高原的东部鄂尔多斯高原。形成了晋山峡谷。阶地可以沿基岩残余峡谷边缘可以观察到。这段被认为是调查黄河进化的绝好地方。由于厚黄土覆盖在这个地区。其平台的框架建立在整个峡谷上。沿着峡谷连接阶地残余中观察到不同的站点。宽谷的高度和年龄。另一方面鄂尔多斯高原的提升。从河的切口计算阶地的年龄和高度。一定要理解黄土和沙漠地沉积物存在于高原上。在论文中，我们论述了OSL平地河谷的年龄阶地在壶口地区切割的速度。

2 研究区域的描述

2.1 地貌环境

壶口地区，位于晋山峡谷的一部分。以壶口瀑布闻名。它是中国的第二大瀑布。在这片区域中。壶口瀑布的地貌演化和河流的演化引起了许多研究者的兴趣瀑布衰退的速率对研究黄河的进化有着特殊的意义。这个地区的基岩主要是水平层状的三叠纪砂岩；页岩和泥岩。这很容易易受侵蚀的。特别是对于垂直的泥岩和页岩。特别是对河床，大峡谷的谷壁通常是陡峭的。河流宽度的减少大约300米在裂点处。下面新形成的狭窄峡谷中在瀑布5千米以下，这是由于放弃原来的通道而组建的新的平台。它是这个地区最低的露台。在瀑布下面，新的平台被沉积物覆盖。瀑布的高度大于20米。指示其下的裂点。河道垂直的。这是由于溯源侵蚀导致的衰退。

2.11 河流阶地和OSL抽样

形态学；在地形图上很难确定河流阶地。或者卫星图像研究。这是由于阶地的形态和黄土覆盖影响的结果。另一方面，一些地区的河流沉积可以很好的保存，由于黄土地慢的存在。在研究中，阶地的鉴定主要基于河流沉积物的露头。露头取样的地点已经在图表1中标示出来。阶地的命名是为了增加演化的的高度。T1 T2 T3和TH。现代的河床之上的河谷的宽度使用全站仪和激光距离测光仪和高度仪测量。对于阶地平台TH它的高度的测量是由手持GPS工作者测量的。阶地T1和T2是在龙湾站旧时代的点位上测量的。而且已经被张娥报道过了。这个点位于河流的支流口。这条河这条河汇合于回漯河和黄河的交叉口。现在瀑布的上游的1.6千米处。阶地的两个露台分别位于现在河流水平面的8.9和24.9米处。特别的是平台的沉积物T1和T2分别是在平地河谷表面的分散的沉积。在阶地图2中砂层内向外的沉积是层间的黄土。一些来自这些地层的样品在我们先前的研究中标注了。在这次的研究中，我们收集了两组样品。HK08—-01和2之前的样品来自于T2.

通过对河流沉积的研究载录上的节点在两个点位上，点B位于河的西岸。在壶口瀑布之上。河流砾石和沉积物暴露于点B，这个点位于燕南壶口高速公路被很好的保存下来。这个点大概沿着高速公路延伸300米长平行于河的一岸河谷表面的地层在现有的河流表面41.4米处。地层沉积物中包括河道沉积物和泛滥平原沉积物，和厚的黄土沉积。河道沉积由磨圆度好的鹅卵石和上伏基岩的碎石组成。洪积物主要由砂质粉土组成。OSL样品 HK07-05 和06是从砂质泥层中收集的。样品HK07-07和08上伏黄土沉积。

地层T3中得沉积在点C也被观察到了，坐落在河的东岸，大约在瀑布的下游5公里处。河谷是在现有的和流水平面的60.4米上，比点B处T的点位高20米。20米不同的差距可以归结为河道在两个地方不同演化的结果。考虑到地层演化的差距在海平面上。出露在两个地方的地层被认为是同一个水平的地层。T3-C地层沉积物中包含了4层 (Fig. 2 and Fig. S6)。4.6米厚的河流砾石覆盖在平底的河谷的基岩上，砾石层表面上发育了2.4米厚的泛滥平原沉积物，砂质粉土，并且发育水平层里。，从其中得到的样品 HK07-15。16组被标记了为了OSL实验。在沙子覆盖的河流沉积物中2.8米厚的河流冲积砾石层被发现。冲击沉积物的特点是排列不规则和巨大的颗粒结构。并且含有大量的粘土颗粒。顶层是6.8米厚的黄土层。样品HK07-17来自于其中。基于阶地B和C的沉积物，基岩表面的露头高度，暴露在谷壁中，见于(Figs. S1, S5 and S6)。我们相信地层T3在这片研究的区域中很好的保存了。

点D是这片研究区域中最高的平底河谷阶地(Terrace TH)。谷表面的高度大约是621米高。海拔高度是在现有的河流的水平上160米高。沉积物大体可以分为三个单元。(Fig. 2 and Fig. S7)6.5米厚的粗砂和河流砾石混层，1.43米厚的冲击砂层和泥层混层。其样品来自于HK07-01 和02。样品HK07和04来自于4.07米厚的黄土层，上部的黄土层是棕黄色和棕红色。黄土的硬度特别大。基于上面三个特点，我们提到的黄土为离石黄土。 (Liu, 1985)

3 研究方法

石英颗粒从样本中提取做等样的测试，用盐酸和水去除有机物质后，多矿物的粒度分析(4e11 mm, FG)。在我们的实验程序中第一次被单独的使用。(Zhang and Zhou, 2007)。剩下的成分大于11毫米的部分用湿法筛选获得中粒和细粒的分离。 (45e63 mm, MG, or90e125mm,CG)。为了获得纯石英。 FG 和 MG的部分加入了30%H2SiF6。 CG部分加入了40% HF其次是侵入10% HCl。纯度的石英部分被 IR检测。因为剩余的OSL信号来自于黄河河流的沉积。(Zhang et al.,2009; Hu et al., 2010)对于老冲击样本可以忽略不接。大份样品（8毫米直径的面罩）对于OSL测试。因为OSL年龄之间的关系建立在粗粒的分数上(Zhangetal.,2010a,2011)这里FG和CG适用于同样的样品。使用整数来测量石英的含量。 (Murray and Wintle, 2000;Wintle and Murray, 2006)，在其里面其核心温度是160摄氏度，用125摄氏度的激光照射40秒。其预热温度是确定的，使用预热水平和剂量恢复测试。对于年龄的计算使用算数平均法。所有发光的测量用一个装有90Sr/90Y源的能进行自动化配备的B辐射和预处理。石英OSL被蓝光刺激(470D30 nm)长石包含了被红外扫描的激光二极管 (830D10 nm)。通过 U-340监测过滤器发光信号过滤，并且被EMI 9235QA光电增管检测。

铀；钍和钾样品含量的测量通过中子激活分析。 (NAA)一个A石英的效率因子是0.04(Res-Jones,1995).用于α剂量率的计算使用修改后的计量转换因素。用‘AGE程序将元素浓度转换成有效的计量率。在其中包含了宇宙射线对剂量率的影响。11.3的收益从52.1?2.9 to73.9?5.7 ka从FG 和MG石英中获取。两个黄土样品从深度5.5和6.5米深的阶地中先前可以追溯到46? 4 和47?4 ka ，光释光测年技术的四个样品是按地层顺序取得，四个样品(HK07-05, 06, 07 and 08)来自于地层T3点B的部分，其年龄是18.3?1.6e119.3?8.7 ka。很明显来自于样品中HK07-07的年龄在18.3?1.6 ka的FG石英和年龄在20.7?1.9 ka的MG石英与上覆的黄土比较起来年龄太小了。和底层的泛滥平原的样品比较也太小了。这也许是坡积物沉积。两处泛滥平原的年龄大体是一致的。并且比上覆的黄土的样品要老，其他三组来自于地层T3点C出的年龄在96.6?5.6e116?7.5 ka的不通颗粒的石英样品。来自于TH地层中得(HK07-01 and 02)两河流域中的样本，年龄分别在128.3?8.6和137.1?9.4 ka，而且上覆的黄土样品 (HK07-03 and 04)年龄分别在127.9?8.6和69.1?4.0 ka

4 讨论

4.1 粗细和中等的颗粒之间的年龄差异。

在光学测年中，对于同一样品的不同粒径分数在沉积中常用来检查样品的归零。对于来自于龙湾站的相同的地层样品释光侧年是不同的。在这个研究中，表2和表是S1表明了FG石英和释光测年的黄土样品符合他们的 MG年龄。这也是洪积物来自于点C的原因。FG CG 和 MG之间的一致连贯性也揭示了他们在埋藏前的变质。然而，对于来自于点B的两份河流样品，尽管对于粗和细的统计对于年龄的差异是无关紧要的。我们认为对于粗颗粒和细颗粒由于变质导致的差异可能被错误掩盖。粗粒沉积比细粒沉积可以更好的淋浴。因此CG释光侧年和细粒比较起来更接近真实的埋藏时代。一个可能的解释是细粒和粗粒的部分在沉积中有不同的剩余OSL水平值。可以知道的事来自于黄河的粗粒和细粒的沉积物可能有不同的来源。粗粒主要来自于去年冬天和春天表面的风化基岩风化沙墙。在颗粒重置OSL信号在它们被搬运很长时间后与阳光很好的接触。河流沉积中的细颗粒可能由于风暴的侵蚀来自于附近的老黄土沉积和三角洲。由于它们短途运输暴露在阳光下的时间比较短所以在埋藏前变质相对不是很严重。

5 阶地的年代表

来自于 T1地层的黄土沉积先前被放射性碳标记了。用释光侧年的方法测定底部的样品时代是28.8 ?1.4 ka。对于地层T2，基于黄土中的沉积速率，计算来自样品中释光测年的年龄和深度。阶地沉积物的基础推断是在75 ka.因此，来自于河谷的地层T1和 T2的年龄分别是28.8?1.4 和 w75 k，对于三个不同深度的来自于两个河流沉积样品释光测年是类似的。表明河流沉积物快速的 沉积。我们因此认为释光测年的的阶地沉积可以代表平谷河底的形成。对于地层T3，来自于点B部分的样品HK07-05 和06表明宽谷的年龄是大约在93.5?5.1 ka。然而来自于点C部分的样品 HK07-15 说明其年龄在116.1?7.5 ka.对于年龄的不同最可能的解释是，在点C处谷的形成比点B处早是由于溯源侵蚀。对于 TH和T3地层在高度和年龄上的比较，我们可以指定壶口瀑布。我们推断来自于地层TH处的两河流域的样本被大大低估了。虽然样品的曲线观察没有饱和，来自地层的 TH的样本年龄和阶地规律一致。对于释光测年的石英年龄的低估可能是由于SAR协议的旧的沉积物，如古老的黄土样品。这意味这地层 TH的年龄比样品HK07-01的年龄要早。

5.1 河流切割率和影响阶地的形成因素。

河的切口可以从阶地的年龄计算，和目前水位以上的宽谷计算。这些地层的谷的高度作为一个功能的平台年龄是在5.2部分。在其中 不同地层间的平均切口利率也被提出来。随着时间的推移，我们可以看出切口利率的降低，在 w95 和w75 ka 这段时间里是0.89 mm/yr 到w75 and w30 ka这段时间里的0.35 mm/yr，从 30 ka到现在0.31mm/yr 。 因为地层T3位于裂点以下 。在这个地层中长期得到的切口利率是 0.52 mm/yr. 这是来自于节点之上的地层 T3-B大于0.44 mm/yr。这是因为涉及到由于节点后退导致的切口。河的切率也可以用隆起的速度替代。鄂尔多斯高原，一个上升盆地表现为一个陆块。因此,源自于地层的切口率可以隆起地块的速率。

阶地的形成和保存通常被认为是由于构造控制和气候变化影响。人们普遍认为沿着晋山峡谷的黄河地层的形成与鄂尔多斯块体区域的隆升有关。这可以解释壶口瀑布下面的阶地形成的原因，由于节点的迁移和河下蚀导致的泛滥平原的丢弃形成了节点之下最低的地层。推测这节点最初是在壶口瀑布下游65公里玉门口形成的。在玉门口，韩城北边的断层倾向为NEeNW，与东南的鄂尔多斯的块体相邻。断层陡坡表示在新生代，鄂尔多斯块体的上升。导致基准面的变化，在节点处断层的形成。节点沿着和向河的上游传播，创造平底的河谷阶地。形成这些地层的年龄与海洋氧的同位素比较。地层T2和地层 T3的切口平均律发生的气候从温暖过度的冷。正如Vandenberghe指出的，任何气候的变化（从温暖到冷或从冷变暖），会导致河流的切口，导致形成稳定的阶地，形成隆升的地区。因此,对于地层T2和 T3，对于阶地的形成，驱动力是两个连接点的作用。然而，地层T1的形成与气候的转变没有联系。我们可以得出这样的结论，地层T1的形成因素是由于在玉门口由于断层形成的裂点衰退。由于壶口瀑布的迁移所造成的，这和壶口瀑布下面的最低阶地的形成类似。

6 结论

除了壶口瀑布下面的最低的阶地。壶口瀑布这片区域的黄河的宽谷阶地(T1, T2T3?B(T3?C) a和TH) 在我们的先前的讨论中本区域被确定在这次研究中。来自于地层的13个黄土河流样品用发光技术标记了。地层谷的年龄对于TH大于130 ka。对于地层T3-B的年龄是93.5?5.1 ka。对于地层T3-C的年龄是116.1?7.5 ka。地层 T2大约为75 ka，对于地层 T1为28.8?1.4 ka。特别的是，阶地的形成是由于受构造隆升和气候过度的影响共同作用的。不同地层水平的平均切口率，为每年0.89毫米在95 和 w75 ka这段时间里。在75 和30 ka这段时间里为3.35毫米每年，从30 ka到现在为每年0.31毫米。随着时间的推移和鄂尔多斯地块的减少，切口率的变化反映了提升率。

感谢：这项工作得到了国家自然科学基金委的支持，我们感谢和欣赏所有有用的评论和匿名评论者提供的有用的建设性意见。

附录 A .补充材料：与本文相关的补充材料可以在网络版本中找到，点击doi:10.1016/j.quageo.2012.03.002.

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本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/0e75f68aad51f01dc281f162.html