虎头梁砾石钙膜的研究与意义-论文.pdf

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1、北京师范大学学报(自然科学版)2O14一O6298Journalo{BeiiingNormalUniversity(NaturalScience)50(3)虎头梁砾石钙膜的研究与意义*任庆龙”马蒙D谭利华D李容全"熊建国’(1)北京师范大学地理学与遥感科学学院，100875，北京；2)北京大学城市与环境学院，100871，北京)摘要我们在河北阳原虎头梁的冻融褶皱砾石层顶部发现一层钙膜砾石．通过对钙膜明暗度曲线分析及其与氧同位素曲线的对比研究，结合“C测年结果，得出虎头梁钙膜的发育时间介于40~21kaBP之间．砾石钙膜的发育代表着曾经地下水位停留在此，说明在泥河湾

2、古湖消亡后，桑干河下切初始阶段有过一段较长时间的停顿．根据河流阶地的高差及年龄数据，计算桑干河虎头梁段在21～7．6kaBP、7．6～3．1kaBP和3．1～okaBP3个阶段的河流下切速率分别为1．8、4．2、2．9InITl·a_。．这种下切速率的差异应主要是由气候变化造成的．关键词虎头梁；钙膜砾石；河流地貌演化；下切速率第四纪沉积物的年代测定是第四纪地质学研究的纹层的厚度也会相对较薄l3]．因此，这种明暗交替的纹关键问题之一．近年来，随着科学技术的发展，第四纪层含有气候变化信息和年代信息，能够反映地貌过程测年技术取得了重大进展．虽然有很多方法可用于第的持续时

3、间和气候变化的情况．四纪测年，但由于测年样品的局限性、沉积物的沉积性通过切片观察砾石钙膜具有明显的纹层结构．对质和给出年龄的方式不同，这些方法都具有一定的局不同层理进行测年，内层的年龄老于外层的年龄．这表限性_1]．研究表明，发育在干旱一半干旱地区河流阶地明钙膜是逐渐淀积起来的，钙膜厚度与时间呈正相关．或冲积扇上砾石表层的钙膜含有能够指示气候变化和砾石钙膜与石笋的形成有很多相似之处[6j，它的年代的信息．邢成起等[2]曾通过钙膜厚度的测量和明暗相间的纹层是对气候变化的响应．砾石钙膜中影ESR测年的对比，提出并建立了钙膜厚度与年龄之问响明暗度变化的主要因素为碳酸盐的

4、纯度和结晶物的的经验关系式，其对研究区内阶地年龄的测定能与已粒度．扫描电镜成像能够生成样品的灰度值图像，灰知其他方法测定的年龄很好的对应起来．郭华等_3通度指示反射亮度，而反射亮度即为上述两因子的直接过获取砾石钙膜纹层的明暗度，绘制明暗度特征变化反映．同时，由于计算机成像，能够充分记录肉眼观察曲线，并与其他定年结果对比，得出这种方法的测年结不到的信息．得到灰度图像之后，在图像中沿垂直纹层果是可靠的，而且曲线含有大量古气候和古环境的信方向，选择路径上较少有干扰的地方，按一定步长读取息．本文通过对虎头梁砾石钙膜的研究，确定砾石钙膜图像灰度值，即得到钙膜的明暗度变化曲线

5、．将明暗度的形成年代，进而讨论区域河流地貌的演化过程．曲线与深海氧同位素曲线、黄土粒度曲线等具有标准剖面性质的第四纪气候变化特征曲线对比，通过这些1砾石钙膜的成因、结构特征与测年原理已经成熟的定年结果，得出钙膜的发育年龄，进而推断砾石钙膜是在干旱半干旱地区河流阶地或冲积扇地貌面的形成时问．上砾石表层碳酸钙沉积E4]，是在水的淋滤作用下形成2虎头梁剖面及钙膜砾石的嘲．淋滤水中的CaCO。最先在砾石底部沉淀．随着淋滤过程的持续，CaCO。的淀积增多，钙膜的厚度增研究点位于阳原县东城乡虎头梁村附近，桑干河加，直至充满砾石间隙，包裹砾石．气候变化会对钙膜北岸台地上(40。

6、lON，114。29E)．河流在此下切非常的形成产生很大的影响．当气候暖湿时，渗透水中COz剧烈，台地高于河床面75m．河岸发育很多大型冲沟，浓度加大，所含的杂质和有机质含量偏少，这种情况下剖面出露良好．沉淀的钙膜相对较亮．反之，在气候干冷时，由于杂质桑干河在虎头梁处发育有四级阶地(图1)：较多和C02浓度偏低，形成的沉积纹层就偏暗，同时，T：即虎头梁村所在地，拔河高度为75m．在湖*国家自然科学基金资助项目(Jl103403)十通信作者收稿日期：2013—05—14300北京师范大学学报(自然科学版)第5O卷图4虎头梁砾石钙膜纹层定年结果曲线则有更多的峰值，钙膜

7、明暗度曲线同样也有相似隔30m的2点测量高度，用高度计和GPS重复测量的情况．丁仲礼等l9认为这是由于格陵兰地区的D-O数据．点1处高度计和GPS读取数值平均值分别为旋回受单一因子控制，而中低纬度地区D-O旋回则是892．4和911．5m，点2处高度计和GPS读取数值平多重因子共同作用的结果．均值分别为892．9和912．6m，得出高度计测量2点曲线中明暗度变化呈现出高频率和不稳定性．各之间的高差为0．5m，用GPS测量2点之问的高差为H事件之间气温变化也很频繁，这与DGKS9603曲线1．1m，取平均值得到0．8m．在地形图上根据测量走比较相近．李家源[g]黄土

8、粒度曲线也