苑宏超 李樹(shù)鵬 李明亮
摘要:本文對(duì)河套地區(qū)三湖河凹陷區(qū)的鉆探樣品,進(jìn)行光釋光測(cè)年的單片技術(shù)測(cè)試與研究,對(duì)其形成時(shí)代精確界定。此次光釋光年代樣品測(cè)試結(jié)果結(jié)合年代和巖石地層等綜合分析,該區(qū)域的Q3-4底界從北到南深度總體表現(xiàn)有變淺的趨勢(shì),從西到東,表現(xiàn)為淺——深——淺的變化特征。中更新統(tǒng)上部底界同樣具有北厚南淺的特點(diǎn)。中更新世底界在隆起區(qū)以北以南深度較大,可達(dá)487米。
關(guān)鍵詞:光釋光測(cè)年;石英;第四紀(jì)地質(zhì);三湖河凹陷
引言
光釋光測(cè)年是第四紀(jì)地質(zhì)常用的定年方法。河套平原晚更新世——全新世沉積環(huán)境相近,在未開(kāi)展系統(tǒng)調(diào)查的情況下,難以確定上更新統(tǒng)與全新統(tǒng)的巖石地層劃分標(biāo)志,晚更新世——全新世的古地理?xiàng)l件與沉積環(huán)境演化對(duì)河套平原淺層含水層的水文地質(zhì)條件形成具有重大意義。前人已有資料研究范圍和年代時(shí)段相對(duì)集中,地層界定主要依據(jù)物探成果,許多問(wèn)題存在爭(zhēng)議。本次工作充分利用前人資料,并結(jié)合實(shí)測(cè)剖面測(cè)年數(shù)據(jù),盡可能地進(jìn)行上更新統(tǒng)與全新統(tǒng)的劃分。
1. 區(qū)域地質(zhì)背景特征
1.1 區(qū)域地層概況
三湖河凹陷區(qū)屬于河套平原一部分,位于烏拉山麓以南,包頭斷裂以西,鄂爾多斯高原以北的盆地區(qū),分布面積約2100km2。區(qū)內(nèi)第四系在山前主要為沖洪積砂礫等粗碎屑構(gòu)造;盆地內(nèi)主要為沖湖積粉砂質(zhì)粘土與粉細(xì)砂、中細(xì)砂互層。據(jù)物探資料,該地層區(qū)第四系厚度在500m~1200m間,沉降中心位于三湖河凹陷區(qū)北部的山前平原,第四系沉積亦造北厚南薄的趨勢(shì)。
1.2 第四紀(jì)地層特征
全新統(tǒng)(Q4):位于烏拉山南麓山前地帶,巖性主要為沖洪積扇狀分布的灰黃色砂礫石,厚20m~70m;盆地內(nèi)巖性主要以沖積為主的沖湖積的灰黃、粉細(xì)砂,下部砂層較為發(fā)育,厚6m~22m。
上更新統(tǒng)(Q3):山前地帶巖性主要為沖洪積土黃、灰黃色礫石,夾灰黃粘土質(zhì)砂層。厚30m~60m。盆地內(nèi)巖性主要為沖積、沖湖積灰黃細(xì)砂、粉細(xì)砂,少夾粘土,厚20m~60m。
中更新統(tǒng)(Q2):上部地層(Q22)在山前地帶局部巖性主要為沖洪積灰色卵礫石、砂礫石夾較厚的淤泥質(zhì)粘土層,厚度大于66m。盆地內(nèi)巖性主要為以湖積為主的沖湖積灰色淤泥,局部夾灰色細(xì)砂。厚14m~189m;下部地層(Q21)在山前巖性主要為沖洪積灰、土黃色礫石。揭露厚度大于50m。盆地內(nèi)巖性主要為沖湖積灰黃色粘土。最大揭露厚度約319m。
早更新統(tǒng)(Q1):盆地內(nèi)早更新世晚期地層巖性為沖湖積黃灰色粘土、中細(xì)砂、粉細(xì)砂層。揭露厚度98.18m,未見(jiàn)底。
2. 樣品采樣及OSL測(cè)試
鉆孔巖芯的采樣:在巖芯剖開(kāi)前在需要定年的層位鋸出約10cm的一段巖芯,用不透光的黑塑料包好并用膠帶束緊兩頭,寫(xiě)上樣品編號(hào),送到釋光測(cè)年實(shí)驗(yàn)室。在釋光實(shí)驗(yàn)室里打開(kāi)管子,取出整塊巖芯,巖芯表層(厚2cm~3cm)部分可于U、Th和K含量及含水量的測(cè)量,留下巖芯中心的樣品進(jìn)行光釋光測(cè)年的單片技術(shù)測(cè)試。
所有實(shí)驗(yàn)步驟都在暗室條件下完成,首先去掉樣品表層及兩側(cè)可能曝光部分,此部分樣品用來(lái)測(cè)量樣品含水量和238U、235U、232Th及40K的含量,剩余樣品用于前處理。加清水?dāng)嚢瑁吻搴蟮沟羯蠈忧逅?,以去掉部分雜質(zhì)。
首先使用試劑為濃度為30%的雙氧水和1mol/L的鹽酸,去除樣品中的有機(jī)質(zhì)和碳酸鹽類化合物。將處理后的樣品用清水清洗3~5次,放入烘箱(60℃)烘干后,選取粒徑為4μm~11μm的顆粒。最后將該粒組樣品用40%氫氟酸溶蝕1~2周,去掉其中的長(zhǎng)石,提純石英。在直徑為10mm的鋁片上,涂抹少許硅膠,把提純的石英單層平鋪其上,以備測(cè)試樣品的等效劑量。
3. 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
試驗(yàn)室中樣品采用OSL-3型全自動(dòng)激光釋光儀,采用光釋光測(cè)年的單片技術(shù)對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)試,得到測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1-1。
包頭市和業(yè)色氣村的QK7鉆孔年代測(cè)試結(jié)果結(jié)合巖性綜合分析認(rèn)為(見(jiàn)圖1),光釋光測(cè)年結(jié)果略微偏老,晚更新統(tǒng)底界定為34.0m,中更新統(tǒng)未見(jiàn)底。該層67.6m和71.7m處光釋光年代結(jié)果顯示該層位的淤泥質(zhì)年代為中更新世。
烏拉特前旗白彥花鎮(zhèn)九連磚廠QK11鉆的光釋光年代樣品測(cè)試結(jié)果結(jié)合年代和巖石地層等綜合分析后認(rèn)為(見(jiàn)圖2),該孔晚更新世及以上地層顏色以灰黃色為主,巖性以粉土為主,分布有粘土以及粉砂,晚更新統(tǒng)底界為66.0m;中更新世晚期地層顏色以藍(lán)灰色為主,巖性以淤泥質(zhì)粉土或淤泥質(zhì)粘土為主,局部分布有砂層,底界為169.2m;中更新世早期地層顏色以灰褐色為主,巖性以粘土為主,局部為中砂,未見(jiàn)底。
根據(jù)前人資料及對(duì)三湖河凹陷的QK7和QK11鉆孔進(jìn)行的年代測(cè)試,結(jié)果顯示,該區(qū)域的Q3-4底界從北到南深度總體表現(xiàn)有變淺的趨勢(shì),在局部地區(qū)表現(xiàn)為淺-深-淺的變化特征,從西到東,表現(xiàn)為淺-深-淺的變化特征,其范圍在200m~18m之間。中更新統(tǒng)上部底界同樣具有北厚南淺的特點(diǎn),其范圍為462.0m~20.0m。中更新世底界在隆起區(qū)以北以南深度較大,可達(dá)487.0m,在隆起區(qū)上,深度為78.0m。
根據(jù)QK7鉆孔中淤泥層的年代可以看出三湖河凹陷北部地區(qū)地層中的淤泥層時(shí)代為中更新世晚期,這與傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為的該區(qū)有中更新世淤泥層的觀點(diǎn)是一致的。
4. 結(jié)論
第四紀(jì)以來(lái),三湖河凹陷區(qū)在前期沉積的基礎(chǔ)上繼續(xù)沉降,整個(gè)更新世基本上為河流湖泊所占據(jù),沖洪積物不發(fā)育,且愈向西部沉積范圍愈小,形成了本區(qū)以巨厚的沖湖相堆積為主的沉積特點(diǎn)。中更新世晚期的湖積層分布廣泛,幾乎直抵山麓。
三湖河凹陷區(qū)在全新世時(shí)期,地形的基本面貌與前期無(wú)重大變化,但新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)仍較強(qiáng)烈,山體繼續(xù)抬升,遭受侵蝕—?jiǎng)兾g,平原持續(xù)接受沉積。組沉積物由多個(gè)沉積旋回組成,湖相、洼地相與河流相交替出現(xiàn),近山前地帶沉積物以含卵礫石粗砂為主,為沖洪積物沉積。三湖河凹陷區(qū)在全新世時(shí)期,對(duì)現(xiàn)今地貌的塑造具有決定性作用。
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