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第四纪研究 2016年第05期杂志 文档列表

第四纪研究杂志新生代地质年代学专辑

离子探针第四纪锆石U-Pb和U-Th定年方法及应用1015-1026

摘要：第四纪年代学是第四纪地质研究的重要组成部分。高精度、高效率第四纪U—Th-Pb定年技术已在气候一环境演化、全球变化、火山-岩浆作用、生物迁徙-灭绝等研究中得到广泛应用并取得重大成果。本文以离子探针（SIMS）第四纪锆石U—Th—Ph定年方法为主，对其定年的原理和方法、分析技术与误差校正以及国内外研究进展进行介绍。相较于其他定年方法，SIMS微区原位定年可以提供样品内部的微观年龄信息。对于〉350ka的锆石，可以用常规SIMSU—Pb方法定年，经过适当的普通Pb和^230Th校正，得到准确的年龄；对于〈350ka的锆石，不平衡U系（^238U-^230Th）定年精度高于^238U-^206pb定年，可以根据样品Th—U含量情况选择微区原位定年方法或者通过对样品。^230Th进行富集后再进行测定。在过去10余年里，SIMS第四纪锆石U-Th—Pb定年技术取得了长足进步，在矿物结晶机制、岩浆过程以及火山活动中显示出巨大的应用前景。我国已有3个实验室装备了大型高分辨率高灵敏度SIMS，迅速建立SIMS第四纪锆石U—Th定年方法并推广应用，对提高我国高分辨率第四纪年代学以及第四纪地质研究有重要的意义。

U—Th／He热年代学原理、测试及应用1027-1036

摘要：U—Th／He年代学方法已经被广泛地应用于地质学研究。特别是由于磷灰石中氦的低封闭温度，该方法对于晚新生代构造、河流和冰川等地表过程非常敏感，具有其他同位素年代学方法无法比拟的优越性。本文回顾了U-Th／He法的发展历史，介绍了U—Th／He法的基本原理、测试方法、α-校正以及U—Th／He法面临的问题，总结了U—Th／He法在新生代构造变形、河流地貌演化、气候变迁和源区示踪4个方面的应用，最后探讨了U-Th／He法未来的研究方向。

西藏林周盆地林子宗群火山岩的精细年代框架1037-1054

摘要：林子宗群火山岩是一套出露于拉萨地块南缘的冈底斯弧之上的未变形的新生代火山岩，是研究拉萨地块在新特提洋北向俯冲到印度一欧亚大陆碰撞的转换过程中古地磁位置、古高程变化及岩浆演化的窗口。位于拉萨市北部约30km的林周盆地是一个火山沉积盆地，因其火山岩剖面完整、岩组之间界限清晰而被视为研究林子宗群火山岩的理想地区。本文选取林周盆地林周县典中村北和强噶乡北两条经典的林子宗群火山岩剖面进行详细的地层学及岩石学研究，并在剖面关键位置挑选18件样品进行了详细的岩石薄片镜下观察、锆石阴极发光及U-Pb年代学研究（LA—ICP-MS）。结果表明：厚约3500m的林子宗群火山岩是一套火山-沉积岩相的地层，自下而上可分为典中组（E1d）、年波组（E2n）和帕那组（E2P）3个组，其中帕那组又可以分为帕那组一段（E2p^2）和帕那组二段（E2p^2）两个岩性段。典中组主要岩性为玄武安山质熔岩，年龄范围为66～59Ma；年波组主要为一套河湖相泥岩、砂岩及砾岩等碎屑沉积岩，夹有少量的湖相灰岩及薄层凝灰岩，并被后期基性岩墙切割，年龄范围为56～54Ma；帕那组一段由具柱状节理的流纹质安山岩及安山质熔结凝灰岩组成，年龄范围为54～50Ma；帕那组二段则主要由河流相沉积夹数层熔结凝灰岩组成，年龄范围为为49～47Ma。结合本区已有的年龄数据和地质资料，根据上覆典中组底部火山岩的年龄，进一步限定林周地区林子宗群火山岩与下伏白垩纪设兴组地层之间区域不整合的上限时代为66Ma。典中组与年波组之间存在一个平行不整合，为3Ma的火山活动休眠期，而年波组和上覆帕那组之间为连续过渡。

新生代米兰科维奇旋回与天文地质年代表1055-1074

摘要：高精度的新生代地质年代表对理解地球圈层的演化规律并最终实现预测其变化趋势有着重要意义。近年米，天文旋回理论逐渐获得了广泛认可并应用于天文地质年代表的建立。通过识别沉积地层中的米兰科维奇旋回并调谐至天文参数曲线，可以获得连续的高分辨率地质年代标尺。目前，新生代地质年代表已完成天文年代的校准，为深入理解新生代地球演化历史提供了可靠的年代学约束；地球轨道力还是新生代一些重要生物、气候、环境与地质事件的可能驱动因素之一。本文将简要介绍旋回地层学的基础理论、新生代天文地质年代表的建立以及受天文轨道控制的重大气候、生物事件的研究现状及重要进展。

渤海盆地演化的年代学研究1075-1087

摘要：作为亚洲大陆边缘海最年轻的部分，渤海陆架是研究亚洲大陆边缘海早期演化、海陆相互作用、区域环境变化等问题的重要窗口。本文回顾了过去渤海陆架演化研究的重要成果，重点探讨了不同年代学方法（包括’℃测年、光释光测年、磁性地层学以及天文调谐等）在限定重要地质、环境事件发生时代的优势与挑战。在此基础上，对于晚第四纪3次主要海侵事件发生的年龄，本文认为第二海侵层始于MIS5期，在MIS3期尚有残余沉积保留的可能，而第三海侵层始于MIS7期，可能持续至MIS6期。对于海侵发生之前的区域环境过程，依据环渤海岩石地层和年代地层对比，本文认为上新世以来的渤海陆架演化表现为三阶段模式：1）约3．7Ma之前的盆地快速沉降；2）3．7～0．3Ma的“渤海古湖”发育与庙岛古隆起相对地势较高；3）约0．3Ma以来“渤海古湖”消失与渤海陆架形成。

我国西部新生代磁性地层学研究的若干进展与挑战1088-1102

摘要：磁性地层分析是建立沉积地层年代框架的有效方法，特别为我国西部新生代盆地分析研究提供了重要手段。通过对与青藏高原生长密切相关的柴达木盆地、昆仑山、西宁盆地、祁连山等众多新生代沉积盆地的磁性地层学研究，学术界对中国西部新生代构造变形的时代和强度有了比较深入的理解。但是仅仅根据沉积地层的磁极性序列与地磁极性年表对比来确定地层年代学框架的方法也遇到了困扰，例如对比方案不唯一、难以确定部分时段地层是否缺失等问题。本文通过对磁性地层研究中一些问题的分析，论述了对磁性地层年代学研究具有重要意义的生物地层学、具有“年龄锚点”作用的火山灰夹层或者是地层中矿物年代对地层年代限定的辅助作用。同时提出，不同的指标对于同一地质事件的记录在时间上可能有先后，地层对比过程中对于某些地质事件的分析应该考虑一致性悖论的问题。

阿尔金新近纪红粘土的古地磁年代及古气候记录1103-1113

摘要：黄土-古土壤序列、红粘土等风尘堆积由于其本身蕴含着丰富的气候信息而成为研究新生代古气候（东亚季风）演化的理想载体。已有的研究表明大面积连续分布的风尘堆积主要出露在黄土高原及邻区。新近，在青藏高原北缘阿尔金山地区发现了一套厚约88.4m的新近纪红粘土堆积（彩虹沟组），红粘土本身沉积特征及其与黄土高原典型风成沉积物的诸多相似性表明其为风成产物。生物化石约束下的磁性地层学表明该风尘堆积形成于13.0~2.6Ma。根据沉积物的载磁矿物、磁化率系统差异可将该序列分为上下两段：下段（13.0~11.5Ma）载磁矿物以磁铁矿为主，磁化率值总体较高（平均值为15×10-8m3/kg）且变化频繁，指示了总体湿润但干湿交替明显的古气候；上段（10.3~2.6Ma）稳定的磁化率低值（平均值为9.5×10-8m3/kg，主要载磁矿物为赤铁矿）为干旱少雨背景下的产物。11.5~10.3Ma（过渡段）的磁化率降低及载磁矿物的转变为区域干旱化增强的反映。该次干旱化事件是在全球变冷与副特提斯洋退出的总体背景下，高原北部逐渐向北扩展引起的。

吕梁山西麓红粘土的起始堆积时间及沉积过程1114-1124

摘要：新近纪中晚期吕梁山西麓堆积了厚层红粘土。本文在前期研究基础上选择卫家洼、复兴和石楼红粘土剖面进行古地磁定年及区域分布研究，认为吕梁山西麓大部分红粘土剖面底界年龄与黄土高原腹地相同，约为7～8Ma；不同的是，石楼地区红粘土起始堆积时间较早，达到11Ma，与黄土高原南部边缘相当。自此时起鄂尔多斯高原内部出现差异隆升，吕梁山西麓开始堆积红粘土，但由于构造和地貌位置不同导致红粘土的厚度、沉积特征差异较大，其物质组成也明显不同。低洼地带，粉尘物质沉降在其四周，在水流的作用下向洼地中心汇集，如果水流作用较强，汇集过程中会将山体的剥蚀物和部分哺乳动物一同卷入，也有可能将已经沉积的部分红粘土重新搬运至局部汇水中心堆积。另外，在红粘土堆积早期吕梁山存在快速隆升，产生了大量剥蚀物加入到红粘土中，导致红粘土厚度较大。但由于早期堆积的红粘土可能受构造抬升或者后期水流作用影响而不复存在，或者以红粘土泥砾的形式出现在更晚的红粘土地层中，因此没有保存更老的红粘土；而在构造稳定区山麓或者山脊两侧高地或者平台，粉尘物质受水流作用影响小，沉降在其周围的粉尘物质稳定，因此红粘土堆积厚度不大，但年龄较老。

黄土高原黄土序列松山-布容地磁极性倒转界线空间分布特征与影响因素探讨1125-1138

摘要：松山-布容（M/B）地磁极性倒转是第四纪发生的最近一次地磁极性倒转事件，其确切位置是黄土-古土壤序列磁性地层学的关键。然而，松山-布容地磁极性倒转界线（MBB）在黄土中记录的位置在不同区域存在一定差异，制约了高分辨率黄土磁性地层学和黄土古气候学的区域格局分析以及海陆气候对比研究。本文对黄土高原不同黄土序列MBB的记录位置进行总结，分析了MBB在黄土高原的空间分布特征，并对MBB的记录位置及厚度与L8黄土厚度的相关关系及其影响因素进行了探讨。通过对比黄土高原不同黄土-古土壤序列研究结果发现，MBB的记录位置差异较大，黄土高原西北部多位于L8黄土顶部甚至S7古土壤，而东南部则位于L8黄土底部或L8/S8过渡带附近。代表性剖面中MBB的空间分布特征显示，MBB的记录位置与L8黄土受成壤作用影响强度以及沉积速率之间关系密切。黄土高原西北部沉积速率高，L8黄土受成壤作用影响较弱，MBB的记录位置基本不受成壤作用影响；黄土高原中部和东南部沉积速率相对较低，L8黄土受成壤作用影响显著，并呈现一定的穿时性特征。MBB记录位置对成壤作用影响较为敏感，L8厚度的微小变化都可能会引起MBB记录位置的显著移动。因此在黄土高原不同区域MBB的记录位置受成壤作用强度的影响，并影响到黄土与古土壤的地层划分而使MBB的记录位置产生区域差异；除此之外还受Lock-in效应、地磁场信息记录等在不同区域差异性响应，使MBB的位置呈现多因素影响，相互叠加放大造成了显著的区域差异。

兰州九州台“上粉砂层”黄土L9的剩磁记录特征研究1139-1153

摘要：中国第四纪黄土-古土壤序列记录了距今2.6Ma以来丰富的古气候和地球磁场变化的信息。近年来的研究表明，松山反向极性期内沉积的“上粉砂层”黄土L9，在黄土高原多个剖面上记录的特征剩磁方向除了反向极性之外，还有多个正极性段。对于“上粉砂层”L9记录的正极性段究竟代表了短期地磁漂移事件还是重磁化的结果，目前还存在较大的争议。为了进一步查明黄土层L9古地磁记录的可靠性，本文对沉积速率高、成壤作用影响弱的兰州九州台黄土剖面（36.09°N，103.79°E）的L6~L10段地层（海拔1830~1916m）开展了详细的古地磁学和岩石磁学研究。研究结果显示，剖面黄土粒度与磁化率成正相关关系，磁化率主要由风力输送的粗粒磁性矿物颗粒含量所控制；磁化率各向异性（AMS）呈扁平状，磁化率最小轴与最大轴分布方向显示其为较强劲西北向冬季风作用下形成的原生磁组构；磁滞回线和Day图显示该剖面中主要的磁性矿物颗粒可能为低矫顽力的假单畴/多畴磁铁矿与磁赤铁矿以及高矫顽力的赤铁矿和针铁矿组合。特征剩磁（ChRM）结果表明松山/布容界限（MBB）位于黄土层L8底部，贾拉米洛顶界（UJ）位于古土壤层S10中。MBB与UJ界限之间记录的3段较稳定（最大角偏差MAD〈10°）的反极性段落分别对应L9和L10中粒度较粗的位置，其间还记录有两个可信度较差（MAD〉10°）的正极性段落。按MBB（0.78Ma）与UJ（0.99Ma）之间的平均沉积速率计算，这两段正极性中间时间点分别为0.888Ma和0.927Ma，可分别与Kamikatsura（0.850~0.899Ma）和Santa Rosa（0.922~0.936Ma）地磁漂移对应。九州台黄土L9中粒度较粗层位记录稳定反极性与黄土西北边缘古浪剖面一致，而与中部及东南部洛川、三门峡、宋家店剖面粒度较粗层位记录相反，反映了黄土剩磁记录的复杂性。黄土高原不同�

东亚全新世地磁场长期变特征1154-1164

摘要：地磁场长期变（PSV）受偶极子场和非偶极子场控制，区域性综合地磁场长期变可以减少非偶极子场的影响，保留的偶极子场共性反映出地球内部动力机制变化，同时可以用于区域地层对比。海洋和湖泊沉积物是研究全新世地磁场变化的重要载体。本文总结过去20年东亚全新世地磁场长期变结果，建立东哑地区第一条全新世地磁场长期变综合曲线。在全新世期间，磁倾角显示出5个明显的峰值，磁偏角有5次东向漂移的特征；磁倾角变化周期大约是2000年和550年，磁偏角的周期大约是1400年和500年。该地磁场长期变可以在大范围内作为一个重要的参考曲线，应用于东亚地区相对测年。

南海北部约17cal.ka以来地磁场长期变记录1165-1175

摘要：近些年来地磁场长期变（PSV）研究取得了长足进展，不但为探索地球内部动力学过程提供了不可多得的材料，也为千年至万年时间尺度沉积地层的精细对比和定年提供了强有力的工具。但是在众多的资料当中，末次盛冰期至全新世早期这一段时期内可靠的高分辨率古地磁场记录相对较少。本文以南海北部钻孔ZSQD2沉积物为研究对象，重建古地磁场方向和相对强度的变化，补充该时期内地磁场变化的记录。浮游有孔虫的AMS 14C定年结果表明约190cm钻孔沉积物年龄在约4~17cal.ka之间，岩石磁学和环境磁学实验证明沉积物中主要控磁矿物为软磁组分，如磁铁矿类矿物，沉积物中磁性矿物的浓度、粒度和类型的变化较为单一，适合进行古地磁方向，尤其是相对强度的研究。该段时期内，地磁场的倾角和偏角均存在多次峰、谷变化，其中在约12.4~13.4cal.ka之间发生明显的地磁场异常，指示了“哥德堡地磁漂移（Gothenburg Excursion）”的存在，持续时间大约1ka。在该漂移发生之前，地磁场强度先开始衰减，相对强度的低值发生在约13.2~15.0cal.ka之间，早于古地磁场方向异常约1.6ka。

泥河湾盆地下沙沟动物群的磁性地层学定年及其对泥河湾动物群的年代制约1176-1190

摘要：主要对泥河湾盆地下沙沟动物群（即狭义的泥河湾动物群）所在剖面河湖相沉积物进行了详细的磁性地层学和岩石磁学研究，揭示出下沙沟剖面记录了高斯正极性时（Gauss normal chron）晚期、松山负极性时（Matuyama reverse chron）及布容正极性时（Brunhes normal chron）。下沙沟动物群的层位跨越留尼旺（Reunion normal subchron）和奥杜威（Olduvai normal subchron）正极性亚时，其年代约为2.2~1.7Ma。上新世/更新世界限（高斯/松山（Gauss/Matuyama）地磁极性倒转界限）位于下沙沟剖面底部。结合前人研究结果，将泥河湾盆地已有磁性地层年代数据的动物群标注在地磁极性年表上，获得了泥河湾动物群的年代序列，结果表明泥河湾动物群位于高斯/松山和松山/布容（Matuyama/Brunhes）两个地磁极性倒转界限之间，因此，泥河湾动物群的年代区间为2.6~0.8Ma，这一研究结果完善了泥河湾盆地的生物地层年代学框架。

晚第四纪湖泊演化光释光测年1191-1203

摘要：在过去的20年里，光释光（optically stimulated luminescence，简称OSL）测年技术发展迅速，已经被广泛应用于第四纪沉积物的测年研究中。近年来，以OSL技术为主要定年手段，利用其测年范围大、测年材料（石英和长石）丰富且易于提取等优势，在我国干旱/半干旱区（腾格里沙漠古湖、内蒙古黄旗海等湖泊）开展了一系列晚第四纪湖泊演化和古气候环境变化的研究工作。高水位湖相阶地的OSL测年结果表明，晚更新世高湖面事件发生时间在MIS 5阶段甚至更老，对基于14C数据建立的“MIS 3a大湖期”假说的年代框架提出了质疑；通过东北兴凯湖晚第四纪连续湖泊沉积物的高分辨率OSL和14C测年对比研究，从年代学机理上揭示晚更新世高湖面的年代学争论主要源自14C技术测定较老样品时的局限性，14C测年手段及易造成老于30000年的沉积物年龄的低估；来自青藏高原东北缘的秦王川盆地和东北地区兴凯湖湖岸的风成沉积也记录了MIS 3a阶段可能不存在气候湿润和高湖面事件；另外，通过对白碱湖古湖岸堤的OSL测年，建立了湖面波动过程和全新世区域湿度变化历史，揭示了季风边缘区早中全新世湿润期和中晚全新世以来逐渐干旱化的气候环境变化过程。综上所述，相较于传统的14C技术，OSL测年技术在湖泊沉积物的应用中具有诸多优势和潜力。尽管如此，OSL测年方法在实际应用过程中会遭遇一些会影响测年结果的潜在的技术问题。因而本文也从石英组分的长石污染、沉积物沉积前OSL信号的曝光程度、铀系不平衡和含水量以及宇宙射线对剂量率的动态影响等多方面，综述了水成沉积释光研究中面临的具体问题，并提出了初步解决方案和建议。

历史时期额济纳盆地水系与绿洲演变过程及其机制研究1204-1215

摘要：干旱区绿洲演变与其水系变迁有密切关系，以黑河下游水系变迁的年代学研究为出发点，使用DEM（Digital Elevation Model）数据和高分辨率遥感影像提取额济纳绿洲的现代水系及历史时期发育于古居延绿洲的主要古河道；利用光释光测年获取古河道上灌丛沙丘的发育年代，讨论了近1450年以来古居延绿洲水系演变过程与机制。发现距今1450年以来古居延绿洲水系演变过程中，古水系曾在约1450a B.P.、850a B.P.和600a B.P.发生3次大规模萎缩；DEM和实测高程数据显示现代黑河纵比降（0.81‰）高于古河道纵比降（0.56‰），东南至西北方向的高程纵剖面线性拟合斜率约为-0.40，表明额济纳盆地主要过水河道的整体地形特征为东南高、西北低，地形因素控制着水系向现代额济纳绿洲方向转移。额济纳盆地水系的演变可能主要受控于区域古气候演化和地形条件。

宇宙成因核素^26Al/^10Be埋藏测年法在宁夏沙坡头黄河砾石阶地年代研究中的应用1216-1223

摘要：本文利用宇宙成因核素^26Al/^10Be埋藏测年法对宁夏沙坡头地区黄河左岸的T5、T6、T8和T9阶地开展了年代学研究。采用简单快速埋藏模式获得4级阶地的^26Al/^10Be埋藏年龄分别约为0.25Ma、0.36Ma、0.59Ma和1.06Ma，如果考虑后期剥蚀作用的影响（E≈5m/Ma），则4级阶地的年龄分别约为0.42Ma、0.39Ma、1.02Ma和1.59Ma。本研究未发现砾石大小与^10Be、^26Al核素浓度及^26Al/^10Be比值有明显相关性。

华南早更新世巨猿动物群的ESR／U-系年代1224-1235

摘要：华南的第四纪喀斯特洞穴堆积含有丰富的哺乳动物群化石，其中以步氏巨猿（Gigantopithecus blacki）为代表的巨猿动物群化石一直备受学术界关注。为建立巨猿动物群演化的绝对年代框架，本文采用牙化石ESR/U-系结合测年法测定重庆龙骨坡、广西田东吹风洞和么会洞以及广西崇左三合大洞动物群的地质年代。牙化石ESR/U-系结合测年法是将牙化石样品的ESR分析（古剂量和年剂量）与U-系分析（U-Th同位素）相结合用来模拟牙齿各个组织在地质时期的U-吸附过程，以计算牙组织中的U对古剂量的贡献，因此ESR/U-系年代比常规ESR年代更准确。本文测定了28个大型哺乳动物牙化石的ESR/U-系年代，结果表明龙骨坡动物群的地质年代为上新世晚期至早更新世早期，可限定为2.86~1.95Ma；吹风洞和么会洞动物群的地质年代在误差范围内一致，为1.97~1.38Ma；三合大洞动物群的地质年代为早更新世晚期至中更新世之初，约910~600ka。

石英ESR测年法在第四纪陆相沉积物测年中的应用1236-1245

摘要：电子自旋共振（ESR）测年法是近40年来逐步发展起来的第四纪年代学方法。由于它的测年范围宽、测年物质种类多等优点，特别是对于老于20万年的早中更新世没有火山灰等定年物质的样品，有着特殊的优势，引起了第四纪研究者的关注。近年来，随着对ESR法基本原理认识的深入和实验技术的提高，在测年信号心的热稳定性、晒退回零特性、辐射剂量-信号增长特性、测年可靠性等方面的研究均取得了较大进展。本文结合国内外在ESR法基础原理、测年应用等成果，简要回顾了ESR法的历史发展，以及不同信号心在第四纪地质研究中的成功应用。