论文部分内容阅读
位于黄土高原东北部的山西保德地区是国内外学者最早进行晚新近纪红粘土研究的区域之一。早在二十年代初,国内外学者对该地区红粘土中发育的大量哺乳动物生物化石进行了研究,奠定了中国晚新近纪哺乳动物学的基础。但由于缺乏该地区系统的地层学和年代学资料,散布的化石地点被视为同一层位,这对后来研究者正确认识该区哺乳动物的演化造成了很大困难,也妨碍了各个地区间的生物化石对比研究。
本次研究的主要目的是建立保德地区晚新近纪红粘土沉积序列的系统地层年代框架,为进一步准确标定各哺乳动物化石地点、深入研究古哺乳动物的演化与环境演变的关系提供高精度的年代学资料,同时也为从空间上全面认识中国北方晚新近纪红粘土序列的分布、发育和区域性特征提供基础资料。
通过对保德杨家沟和炭峪沟的三个工作剖面的磁性地层研究,建立了保德地区晚新近纪红粘土沉积序列的系统地层年代框架,同时对不同岩性样品的系统热退磁和交变退磁数据进行了仔细分析和对比,探讨了不同岩性样品的剩磁载体和类型,并在此基础上,分别对工作剖面的磁化率和粒度等环境指标的特征及其环境意义进行了分析,主要结论有:
1.晚新近纪保德地区的岩石地层主要由晚中新世的保德组和上新世的静乐组组成,保德组中有多层的大量生物化石发育。通过磁性地层的研究表明工作剖面年龄为2.2~7.2Ma,为连续沉积。其中静乐组为2.5~5.3Ma的沉积,保德组为5.3~7.2Ma的沉积,保德组和静乐组岩石地层界线对应的年龄值为5.3Ma。杨家沟剖面发育的三个化石层所对应的年龄分别为6.6Ma、6.8Ma和7.1Ma。
2.对保德午城黄土、静乐组红土和保德组红土的系统热退磁和交变退磁的分析表明:特征剩磁主要由碎屑剩磁和化学剩磁组成,特征剩磁载体除了磁铁矿外,赤铁矿对特征剩磁也有一定的贡献。与黄土-古土壤序列表现出的初始天然剩磁强度和磁化率以及岩性有很好的可比性不同,保德杨家沟剖面保德组红土部分层位的样品初始天然剩磁强度值的变化与磁化率的变化存在不一致性,但与极性的变化(特征剩磁方向)密切相关,主要由于后期次生粘滞剩磁的强度对总的剩磁强度的贡献较低(<60%)。
3.以L33作为标志层,将黄土高原不同地区G/M界线在磁化率曲线上出现的位置进行了对比,结果表明G/M界线在不同地区黄土-红粘土序列中出现层位的差异并不是由于地层划分的不统一或地层缺失造成的,而更可能是与剩磁的获得过程有关。
4.上新世晚期3.4~5.3Ma黄土高原北部和中南部的红粘土序列磁化率变化表现出不同的变化趋势,很难用东亚夏季风进行统一解释。同时这一时期的生物化石和岩性特征所反映的环境信息与磁化率以及其它气候指标之间存在不一致性。因此黄土-古土壤的磁化率古气候解释模式并不适合于红粘土序列。
5.保德红粘土序列的粒度特征表明保德红粘土主要为风成沉积,主要搬运动力为低空的东亚冬季风。保德红粘土序列中的粘土颗粒含量主要与后期成壤作用有关,其含量的高低反映了成壤作用的强弱。保德红粘土序列的粗颗粒含量的变化与沉积速率的变化表现一致,与东亚冬季风和亚洲内陆干旱化的演化密切相关。
6.综合岩性、磁化率、粒度以及生物化石资料,保德地区晚中新世时期表现出干冷和湿热交替的较小幅度的环境变化特征,上新世时期为高温干旱环境。
7.保德红粘土序列的磁化率频谱分析表明上新世2.5~5.3Ma表现出斜率周期和岁差周期;中新世晚期5.3~6.3Ma表现出偏心率周期、斜率周期和岁差周期;6.3~7.2Ma表现出斜率周期和岁差周期。>19μm颗粒的百分含量的频谱分析表明在整个中新世晚期以及上新世2.5~7.2Ma均显示了较强的地球轨道偏心率周期和斜率周期。