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[优秀]南襄盆地第四纪地层研究.rar

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    优秀 盆地 第四纪 地层 研究
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    编号:09009110239南阳师范学院 2013 届毕业生毕业论文(设计)题 目: 南襄盆地第四纪地层研究完 成 人: 李云霞班 级: 2009-2学 制: 4 年专 业: 地理科学指导教师: 罗 勇完成日期: 2013-04-19目 录摘要 ......................................................................................................................(1)0 引言 ..................................................................................................................(1)1 地质概况 .........................................................................................................(2)1.1 区域地质背景 ...............................................................................................(2)1.2 基本构造特征 ...............................................................................................(2)2 沉积物特征 ....................................................................................................(3)2.1 颜色特征 .......................................................................................................(3)2.2 物质组成 .......................................................................................................(3)2.2.1 淤泥质层 .............................................................................................(3)2.2.2 黄土状土 .............................................................................................(3)2.2.3 混粒结构 .............................................................................................(4)2.2.4 紫色层及泥灰岩 .................................................................................(4)2.2.5 风化壳及古土壤 .................................................................................(4)2.2.6 钙质结核及铁锰结核 .........................................................................(4)2.2.7 淋溶淀积层 .........................................................................................(5)3 孢粉特征 .........................................................................................................(5)4 第四纪气候环境 ...........................................................................................(7)4.1 更新世古气候 ...............................................................................................(7)4.1.1 早更新世 .............................................................................................(7)4.1.2 中更新世古气候 .................................................................................(7)4.1.3 晚更新世古气候 .................................................................................(8)4.2 全新世气候 ...................................................................................................(8)5 结论 .................................................................................................................(8)参 考 文 献 ....................................................................................................(10)Abstract...........................................................................................................(10)第 0 页(共 10 页)南襄盆地第四纪地层研究作 者:李云霞指导老师:罗 勇摘要:秦岭和淮河位于我国中部,是我国重要的气候分界线,其地理位置具有十分重要的意义,而南襄盆地处于秦岭东段,因此南襄盆地的气候变化研究对我国气候研究具有十分重要的意义。前人对南襄盆地的气候研究较少。因地层形成发展时受到内外营力的作用,导致地层的接触关系、沉积物特征等会发生变化,关系比较复杂。据此我们可以根据研究地层的各种特征来推演出第四纪时期南襄盆地地区的自然状况。因此本文对南襄盆地第四纪地层的研究主要从岩性、地质构造、气候变化、沉积物特征等角度出发。旨在通过对地层的研究,能够对当时的自然环境以及所经历的变化有所了解,进而对南襄地区的自然环境以今证古,为将来南襄地区的经济发展、布局提供可参考的基础资料。关键词:地层;地质构造;岩性;沉积物;孢粉;气候0 引言地层是在一定的地质时期内形成的层状岩石,是自然环境各要素综合作用的产物,同时它也记录了丰富的环境变化信息。南襄盆地地区第四纪时期经历了多次的冷暖变化和强烈的新构造运动,前人通过大量研究,揭示南襄盆地第四纪地层与下覆第三纪地层呈明显的不整合接触,并根据其岩性的差异,将本区晚新生代地层划分为 5 个地层单位:(1)新近系(N):由杂色、灰白色、灰绿色粘土、砂砾、泥岩及泥灰岩夹膨润土层组成。(2)下更新统徐冲组(Q 1x):由棕黄、灰黄色砂层、砾砂层及亚粘土层组成。(3)中更新统(Q 2):下部洪山头组由棕红色砂砾层及似网纹状亚粘土层组成;上部阎庄组由棕红色似网纹状亚粘土组成。(4)上更新统(Q 3):下部琚湾组由黄褐色砂层、砂砾层及灰褐、第 1 页(共 10 页)黄褐、灰黑色亚粘土层夹淤泥层组成;上部山湾组由灰黑色亚砂土、亚粘土夹古土壤层组成。(5)全新统(Q 4):其底部由 9000~11000aB.P.的淤泥层组成,分布于现代河流湖沼洼地地带 [1]。但前人研究成果中,仅对地层的划分做出解释并未对地层与环境变化的关系做出系统具体的解释。因此本文通过对地层的具体研究,我们可以推演出第四纪时期的自然环境状况以及未来的变化趋势,进而帮助人们在未来的生产生活中避免一些不必要的问题,使经济又好又快的发展。1 地质概况1.1 区域地质背景南襄盆地是一个晚中生代-新生代的断陷盆地,在燕山晚期- 喜马拉雅早期,随着特提斯海槽关闭及印度板块与亚洲板块聚敛和碰撞,两者断褶回返,形成了以隆起为背景的北西西向及北北东向深度裂隙,构成复杂的秦岭褶皱山系。因此,南襄盆地是在隆起背景上于晚白垩世形成的断陷区。1.2 基本构造特征南襄盆地横跨在秦岭褶皱带和扬子地台北缘块断带之上,以丹凤-内乡 -桐柏断裂为界,盆地北部基底属秦岭褶皱带,南部基底为扬子地台,前人以南襄盆地为界,以西称秦岭地槽区,以东称淮阳地盾或淮阳隆起,前者是地槽造山带,后者为华北地台南缘古隆起但近年获得的区域地质资料表明,桐柏一大别山北缘与北秦岭地区具有共同的构造属性和发展历史,它们属同一大地构造单元- 秦岭褶皱带。因此南襄盆地实际上是发育在秦岭褶皱带之上的断陷盆地 [2]。、 盆地内划分为五凸四陷,近东西向的新野断凸分隔了南阳、泌阳断陷与襄阳、枣阳断陷;南阳、泌阳断陷之间为唐河低断凸;襄阳、枣阳断陷之间为双沟低断凸;师岗断凸和社旗断凸分别位于盆地西北部和东北部 [3]。第 2 页(共 10 页)2 沉积物特征沉积物是地层中显著标志,因此研究沉积物对研究地层问题起着关键性的作用。并且南襄盆地作为褶皱带上的一个断陷区,其沉积物更具有代表性。南襄盆地第四纪沉积物的颜色、岩性、结构和外表形态等宏观标志和微观特征十分复杂,这些标志和特征在沉积物中留下特殊而清晰的痕迹。其中明显的标志和特征主要有沉积物的颜色、淤泥质层、黄土状土、风化壳、混粒结构、淋溶淀积层、古土壤和钙、铁、锰质结核、韵律和旋回等等。研究这些标志和特征诸方面的规律性,同时也是是第四纪地层划分和时代确定的基本依据之一。2.1 颜色特征颜色是沉积物的物质成分、气候变化、沉积环境及其后天次生作用综合反应的结果,是沉积物最直观、最明显的宏观标志之一。河南平原沉积物颜色的成因很复杂,与沉积环境、古气候条件及物质成分,主要是杂色物质有关。色段的划分与元素的地球化学分带存在着某种内在联系,物质来源区、风化壳发育阶段、沉积环境及古气候因素是主要的控制因素。河南平原沉积物的颜色尽管复杂,但有一定的规律可寻。从上到下可将其基本色序分为五段,分别是:Ⅰ段为灰色色序段;Ⅱ段为黄色色序段;Ⅲ段为棕色色序段;Ⅳ段为杂色色序段;Ⅴ段为棕红显紫色色序段。2.2 物质组成2.2.1 淤泥质层河南平原沉积物分布有多层淤泥质层,其岩性多以淤泥质亚勃土、淤泥质亚砂土为主,有时为勃土及泥质粉砂,层中多见碳化的植物碎屑和动物化石,富含有机质,颜色呈灰、深灰、灰黑色,湿时具塑性,干时为块状构造。代表着积水时间较长的牛扼湖、沼泽洼地、浅湖相沉积。2.2.2 黄土状土在广大平原地区,普遍可见黄土状土堆积,包括粉土质土、轻亚砂第 3 页(共 10 页)类土。它与典型黄土的各项特征不完全相同。但又具有其一些基本的特征,如以灰黄、浅黄色为主,粉土质含量高,具大孔隙,比重轻,块状构造,富含分散钙质,普遍见钙质结核,垂直节理发育等。2.2.3 混粒结构系指“混粒砂”和“混粒土” 。这种混粒结构堆积物的特征是粒级粗细悬殊而混杂,粗粒为细、中、粗砂,有的可见小砾石,颗粒磨圆度甚差,有时可见到呈棱角状、半棱角状的角砾碎块与之混杂。细粒为勃土,缺少粉土级含量。块状构造,断面粗糙,基本不含钙质和生物化石, 锈染普遍,分散钙质少。其中最明显的一个标志就是砂粒中的长石成分含量较高,风化严重,呈白色高岭土化斑点,手搓即成粉末。该种堆积物反映形成时的动力条件不稳定,接近于混浊的暴流或泥流型沉积, 或后期经强烈风化作用等。2.2.4 紫色层及泥灰岩系指棕红显紫、紫红色为主的勃性土。分布稳定、厚层状,以湖相或河湖相为主的堆积物。2.2.5 风化壳及古土壤风化壳多为深红色土,粘性强,底部含有老地层碎块,上部含大量铁锰浸染,层位不稳定,厚度较薄且分布不均一,一般多见于老地层的上部。古土壤团粒结构较明显,可见较多的根系、根孔、虫孔、植物碎屑、动植物化石等生物遗迹,含较多的有机质,随色序段的不同而异。由下到上,颜色由深红、棕红到灰褐色。风化壳、古土壤代表一定时期的沉积间断或指示沉积环境的改变,是河南平原地层划分的一个重要标志。2.2.6 钙质结核及铁锰结核钙质、铁、锰质结核常聚集为豆状、同心圆状,有时可见单独的锰质结核。这些核有的是在水盆地中沉积生成的,但大量的铁、锰结核与次生的风化作用有关,是在既定条件下次生而成的。利用它们的出现、含量、存在形式等特征可作为划分河南平原地层的标志之一。它们形成代表了当时的气候环境和水介质条件。如铁锰质结核的出现,说明当时的水介质条件属酸性,气候比较湿热,大量分散钙质及其结核的出现,说明当时的水交替强烈,水介质条件具弱碱性,气候比较第 4 页(共 10 页)温暖干旱。因此,当钙核或钙质大量存在时,很少见到铁锰结核的出现。相反,大量铁、锰结核出现时,分散钙和钙核的含量很少。2.2.7 淋溶淀积层淋溶淀积层包括地表水及潜水在强烈的垂直交替情况下形成大量盐类的淋溶以及在下部某一合适深度重新沉淀,并聚集成盐类富集的地段。这种淋溶淀积层厚度可达数米至十余米,上部大量碳酸盐被淋溶,土层进一步粘化, 形成褐色或棕色的亚勃土淋溶层。下部为灰色、灰绿色碳酸钙富集的淀积层,钙质呈结核,甚至成为钙化层。另外,淋溶淀积层也包括了古土壤层的一部分。保存一部分含有机质、有大量虫孔、根孔及团粒结构的土壤层。钙质结核大部分与淋溶淀积层有关,也有一些是零星分布的。淋溶淀积层的出现,标明地层在沉积过程中曾一度有过沉积间断。其地层中出现的多少和厚薄与新构造运动,特别是以垂直为主的大面积升降运动有着较为密切的关系。并反映了一定的生成条件,其分布具有一定的规律性,主要出现在第四纪地层段中。淋溶淀积层的形成不仅代表了一定的气候条件,也反映了新构造运动的影响,加之分布比较稳定,在区域上具有可比性。因此它是河南平原地层划分中的一个重要的宏观标志 [4]。3 孢粉特征孢粉是孢子和花粉的简称,孢子花粉的壁分为两层,内壁有纤维素组成质软易破坏;外壁质密而硬,可保存为化石。孢子花粉质轻量多,散布极远,各沉积地层中均可保存。因此研究地层中的孢粉组合变化特征对研究第四纪气候变迁有着重要的意义。前人通过对钻孔岩剖面进行多种方法研究和综合对比,综合南襄盆地边缘地表露头样品和盆地中心钻孔样品中的孢粉种类及含量特征,将本区上新世晚期—更新世地层从老至新划分为 8 个孢粉组合带:第一组合带以木本针叶树花粉为主,如山地针叶属偏凉的云杉及广生的松均占优势地位。中亚热带常绿阔叶成分栎,暖温带成分只零星出现,该带中引人注目的是广生的禾本科花粉相当丰富。同时伴生有少量旱生的蒿、藜科等花粉,代表当时森林草原(或草甸)第 5 页(共 10 页)植被,反映出气候温暖偏干。而且本带后期发育湿生蕨类桫椤孢子,说明上新世晚期气候向偏湿方向转化。第二组合带属更新世早期。组合中以喜旱的草本植物花粉为主。木本植物以山地针叶花粉松、云杉占优势。亚热带花粉较第 1 组有所增加,而暖温带植物花粉有减少的趋势。蕨类孢子贫乏仅见少量桫椤孢。但湿生环境的菌孢极丰富。代表针、阔叶混交林的植被类型。表明更新世早期由上新世的森林草原植被向针、阔叶混交林植被转化,具有过渡性的特征。所反映的气候较上新世湿润,具有由温干向温湿变化的气候特征。第三组合带属早更新世中期。由于化石贫乏不易恢复所代表的植被类型及气候特征。但孢粉总成分与第 2 组合带相似,只菌孢减少。反映当时的气候变干,属暖干气候。第四组合带属早更新世晚期。组合中以木本针叶植物及中亚热带阔叶栎占优势,暖温带成分减少,林下层有少量凤尾蕨、水龙骨、泥炭藓等存在。但总体面貌仍为针、阔叶混交林植被,气候温凉偏干。第五组合带属中更新世早期。化石贫乏,主要为山地针叶植物松及中亚热带栎类花粉,草本植物仍以耐旱的蒿常见,同时伴生有零星的水生眼子菜及湿生菌孢。代表了常绿阔叶林植被,反映的气候温暖偏干。第六组合带属中更新世晚期。木本植物占优势,其含量为 72.5%,主要为中亚热带的阔叶植物腊瓣花及栎的花粉。喜热的罗汉松、油杉、水松含量有所增加,林下层的湿生蕨类桫椤孢子较发育,菌孢也很丰富。代表当时属常绿阔叶林植被,反应的气候热湿。第七组合带属晚更新世早期。木本植物花粉居首位,主要成分是栎,其次为腊瓣花属。此外山地针叶植物松、杉科亦较发育,暖温带植物的花粉罕见,林下层的蕨类及草本植物均不发育,含量减少,属北亚热带的常绿阔叶混交林植被。反映当时气候温暖偏干。第八组合带属晚更新世晚期。木本植物与草本植物含量近等,木本中仍以栎及腊瓣花属发育为特征,山地针叶植物为松及云杉。暖温带成分与第七组合带相似,但栎木较发育。林下层的蕨类孢子第 6 页(共 10 页)亦发育。所代表的植被仍属落叶常绿阔叶混交林,反映出晚更新世的气候一度为温暖潮湿 [5]。4 第四纪气候环境第四纪(距今约为 240Ma)是地史发展的最新阶段,也是生物界发展的最新阶段,现在海陆分布及地貌起伏格局已经形成,但新构造运动仍很强烈,气候变化和气候波动仍很频繁,周期性地出现过冰川活动,堆积了引人注目的大面积黄土,特别是出现了有智能的人类,成为改造地球的新动力,从这个意义上讲,地球的历史进入了一个空前的崭新时代 [6]。在文章之前部分我们研究了地层的沉积物、孢粉等物质,通过对地层的研究我们反观第四纪气候环境变化。4.1 更新世古气候4.1.1 早更新世由上述文章我们提到早更新世时期的沉积物、孢粉等物质可以看出,第四纪初期,隆起的青藏高原起到维持和加强西伯利亚高压的作用,它是形成现代东亚季风气候的决定性因素,使古季风气候演变为现代季风气候。南襄盆地早更新世气候就是在此大气候背景上,逐渐形成和发展的。上新世后期,干热古气候逐渐变冷;进入第四纪,气候有大幅度的波动,出现气候变冷的冰期和变暖的间冰期。早更新世前期,河南气候显著变冷,出现冰缘气候;豫西山地可能出现有小规模山谷冰川;间冰期时,气候温和湿润,则是茂密的森林和草原,自然条件相当优越。到早更新世末期,气候变热,红土化作用增强,形成红土堆积,如宝丰、舞阳、正阳等地保存有部分红土层,厚约 3.4 米,为含有砂和细砾的砖红色粘土。4.1.2 中更新世古气候河南气候在中更新世有明显的波动,早期为冷干的冰期气候,主要为冰缘环境,部分山地区可能有山谷冰川发育,形成冰川堆积和冰缘堆积,时代与大姑冰期相当。中更新世后期,转变为温暖湿润的间冰期气候,由于气温比现在要高得多,可能是河南省第四纪最热的时期。河南省有些石灰岩洞穴就形成于这个湿热期,由于气温高,氧化强烈,各地第 7 页(共 10 页)都发育了一种经过湿热化作用的红色土状堆积物,所以,中更新世常称为红土化时期4.1.3 晚更新世古气候晚更新世是我国季风气候最后形成时期,冬季风发展到强盛阶段,加强了干冷的大陆性气候。晚更新世也是重要的黄土堆积时期,当时我国北方广大地区内发育了典型黄土(马兰黄土、新黄土) 。这时期,河南总的气候特点是寒冷而干燥,但气候仍有较大的波动。早期,气候寒冷,出现大冰期,伏牛山区可能有小规模山谷冰川活动,时代相当于庐山冰期。中期,河南气候环境比较好,稍温暖、不太早,河湖发育,植被是半干早草原环境或森林草原,出现一些喜暖动物,如象、水牛等。鸵鸟分布很普遍,反映当时气候的千燥。晚期,气候特别千燥而严寒,出现最后一次冰期气候,由于雨水少冰川发育受到抑制,河南没有出现冰川活动,但发育了冰缘冻土气候。4.2 全新世气候全新世气候的总特点是:以暖温气候占优势,虽有寒暖、干湿变化,但波动幅度不大,年均温约有2~3℃的摆动,远不及更新世气温波动剧烈。大约距今11000~8000年间为气候上的寒冷期,这是从晚冰期向冰后期的过渡时期,延续有二千多年,当时虽已脱离了冰期环境,但气温才逐渐回升,还比较寒冷,年均温要比现在低好儿度。距今8000~3000年是温暖期,大致相当于仰韶文化期和殷墟时代,气候温暖,年均温比现在约高2℃以上。仰韶文化期的时代约为公元前5000~前3000年,气候温暖潮湿,称为仰韶温暖期 [7]。5 结论早期地质构造活动为南襄盆地第四纪地层的形成发展演化奠定了基础,而在地质构造的宏观背景下,自然界中其它外营力又对地层产生重要的作用。因此通过对地层的研究,我们可以了解到第四纪时期由于环境变化导致外营力的变化,进而我们将会反演出第四纪时期的自然环境状况。现结合南襄盆地地区第四纪地层所反映出的古环境获得以下结论:
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