化学风化指数和磁化率对洞庭盆地第四纪古气候变化的响应

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1、第38卷第3期2011年6月中国地质GEoLoGYINCHINAV01．38，No．3Jun．，2011化学风化指数和磁化率对洞庭盆地第四纪古气候变化的响应柏道远1李长安2陈渡平，周柯军1黄文义1(1．湖南省地质调查院，湖南长沙410011；2．中国地质大学(武汉)地球科学学院，湖北武汉430074)提要：在安乡凹陷东南部两护村新施工揭穿第四系的ZKCl孔．孔内第四系为河流和湖泊沉积．地层组成自下而上依次为上新世一早更新世华田组、早更新世泪罗组、中更新世早期一中期洞庭湖组、晚更新世坡头组以及全新统等。对钻孔岩心进行了系统的主量元素及磁化率分析

2、，进而从陆相沉积物化学风化指数(CWI)与温度和湿度正相关、磁化率与温度和湿度负相关的理论出发，探讨洞庭盆地第四纪气候演变。结合其他资料，CWl曲线特征指示洞庭盆地第四纪气候演变过程：早更新世为冷干一暖湿一冷干一暖湿．中更新世为冷干一暖湿—+冷干一温湿一暖湿．晚更新世为寒冷一温湿一寒冷．全新世总体为温湿一暖湿。这一结论与ZKCl孑L孢粉组合特征反映的气候演变过程及中国东部第四纪气候演化基本吻合，说明沉积物CWI对第四纪气候演变具有较好的响应。变化曲线及相关系数(一0．32)表明磁化率值与CWI值呈较明显的负相关，暗示温度和湿度对磁化率具有明显

3、的控制作用。但可能受盆地升降等因素的影响叠加，磁化率曲线未能如CWI一样明确反映出第四纪气候的阶段性变化。关键词：化学风化指数；磁化率；第四纪；气候演变；洞庭盆地中图分类号：P534．63文献标志码：A文章编号：1000-3657(2011)03—0779-07洞庭盆地在晚三叠世一侏罗纪陆内南北向挤压造山[1]基础上．经白垩纪一古近纪伸展断陷翻和第四纪早期断陷、晚期坳陷而形成p_司。关于洞庭盆地第四纪地质的研究由来已久．其中盆地第四纪气候演化是主要内容之一．不同研究者对其认识存在一定差异。如景存义(7i提出早更新世气候先后为冷湿和暖湿，中更新

4、世早期为冷湿、晚期为暖湿。晚更新世凉干，全新世早期温湿、中期暖湿、晚期温湿；蔡述明等阁认为早更新世早期湿热并向干冷变化、晚期为温性气候，中更新世早期寒温、晚期逐渐变暖，晚更新世逐渐由温暖趋向湿热。晚更新世晚期至全新世由暖性逐渐趋向湿热：杨达源等唧研究提出早更新世早期温湿、晚期凉湿，中更新世早期偏凉、晚期湿热，晚更新世早期温和、晚期冷偏湿．全新世总体为暖湿。上述各家关于洞庭盆地第四纪气候变化期划分的差异．可能与地层划分不统一以及孢粉保存程度差异有关【10l。张人权等[11]基于各家认识．认为洞庭湖区更新世气候组合为暖湿(温湿)与冷干．且变化剧烈

5、；全新世气候转为温凉，主要气候组合为温湿与凉干。由于化学风化指数(CWI)与气温和湿度密切相关，因此近些年来被广泛用于古气候研究[12--切。已有研究表明．沉积物磁化率变化可以反映沉积时期的古气候变化．因此沉积物磁化率曲线被认为是一个较好的第四纪气候替代指标[18-241。近年来笔者在位于洞庭盆地中南部的汉寿县偏坡镇两护村施工了一个第四纪综合研究钻孔(ZKCl孔)，并进行了系统的孢粉闭、地球化学、重矿物陶、粒度、磁化率、沉积年龄[2-0等样品的分析和研究。本文即探讨该孔沉积物化学风化指数和磁化率变化曲线的气候意义．收稿日期：2010—10—0

6、9；改回日期：2010—12—20基金项目：中国地质调查局地质大调查项目(1212010610706)肃1国家自然科学基金项目(40771213)资助。作者简介：柏道远，男，1967年生。研究员级高级工程师，近年来主要研究方向为第四纪地质学、构造学；E-mail：daoyuanbai@,sina．com。780中国地质以为区域第四纪气候演变研究补充新的资料。1区域地质背景第四纪洞庭盆地西、南、东三面分别为武陵隆起、雪峰隆起和幕阜山隆起；北为江汉盆地。二者在西段相接，东段以华容(次级)隆起相隔(图1)。洞庭盆地由多个次级隆起和凹陷组成(图1)。

7、隆起区多为低山丘陵与岗状平原．第四纪期间以抬升为主，因此多为基岩出露，第四系厚度较小并组成多级阶地。凹陷区多为波状与低平原．第四纪期间有较大幅度沉降，不同时代沉积上下叠置，沉积厚度较大。上述隆一凹构造格局主要受第四纪正断裂控制(图1)。两护村孔(ZKCl孔)位于安乡凹陷的东南部、赤山隆起的西侧(图1)。孔中晚新生代沉积总厚294．26m。下伏地层为新元古代马底驿组。ZKCl孔晚近堆积自下而上划分为上新世一早更新世华田组(NQht)，早更新世泪罗组(Qp，m)，中更新世洞庭湖组(Qp：d)，晚更新世坡头组(Qp3p)，全新世湖冲积(Q铲)等5个

8、地层单位(图2)，地层时代获得了ESR、OSL年龄数据[2s,z／]及孢粉一气候资料[251的支撑。华田组可分为上、下两段。下段下部为一套砾石层、砂砾层，中、上部总