河套盆地晚第四纪成湖环境变化与构造活动研究

论文摘要

本文采取从河套盆地第四纪沉积记录和表面地形中筛选出第四纪气候变化、构造过程定量信息的方法,试图较深入地认识盆地及其边界断裂的长期活动特征,为进一步开展强震预测和盆-山动力学研究提供基础资料。河套断陷盆地是华北地区一条重要的地震构造带,活动构造研究程度较高。前人通过长期艰苦的工作取得了丰硕成果,已经比较清晰地论述了河套断陷盆地活动构造的基本特征。其中,最重要的是明确了盆地边缘断裂带上升盘存在晚更新世湖相地层、湖岸台地和冲洪积台地,获得了这些上升地貌面的高度分布,从而得到了一序列断层垂直位移量和位移速率,对评价该地区构造垂直差异活动奠定了很好的基础。但是,由于河套盆地第四纪地层还未得到全面系统的研究,故而影响到了对河套盆地第四纪构造演化的认识,进一步影响了人们对盆地边缘第四纪沉积物和微地貌形成过程的认识,从而不可避免地导致对山前断裂带晚第四纪不同阶段位移量和滑动速率在认识上的偏差。前人估算断层垂直滑动速率的主要依据是断层陡坎控制的上升洪积扇面高度和山前古湖岸台地与断层下降盘湖相地层顶面位差。显然,在没有其它因素影响的情况下,这种技术途径对正断层而言是可行和被普遍采用的。但由于第四纪地层分布不稳定,岩性变化极大,断裂两侧难以找到明显的“岩性标志层”;盆地边缘是一个陡的斜坡,在断裂两侧一定距离内存在位差;加上难以准确测定各沉积层的绝对年龄,特别是现有的测年技术还难以准确地获得湖岸台地面的形成年龄,从而可能使所得结果存在较大不确定性。为了更合理地认识河套盆地及其边界断裂的活动性,本文以盆地第四纪湖相地层和盆地边缘湖岸台地为研究的切入点,首先正确了解河套盆地及其边界断裂在第四纪时期的总体演化特征、第四纪气候变化特点和古湖水位变化的主要影响因素;然后,重点分析晚更新世古湖水位变化的影响因素、影响程度及变化规律,并力争获得某一时期的古湖水位海拔高程作为参考面;再以古湖水位为主线,通过综合分析盆地边缘晚更新世湖相地层和湖岸台地形成过程和分布规律,筛选出受后期活动正断层垂直运动抬升的相同年代的湖相地层和台地海拔高程,最终获取较为合理的断裂带上升盘的抬升速率及断层滑动速率。论文在充分应用前人工作成果的基础上,以盆地深钻孔岩芯编录、野外地质观察和样品测试结果等作为基本数据,通过构造地质学、第四纪地质学、地貌学、地层学、沉积学、（古）生物学、（古）气候学和年代学等多学科综合研究,取得了如下一些研究成果:1)对深钻孔岩芯综合进行岩石学、年代学和孢粉组合等的研究表明,河套盆地第四纪地层从下而上可划分为:下更新统、中更新统沟子板组、上更新统萨拉乌苏组和城川组、全新统,其中,本文新建了中更新统沟子板组,重新划分了上更新统。同时说明了河套盆地在第四纪的早更新世、中更新世早期、中更新世晚期、晚更新世4个时期存在古湖泊,也意味着黄河外流减少或停止以至成为内流河。2)定量恢复的古气候参数显示,年均温度（T）和年均降水量（R）曲线是同步的,说明古气候是以暖湿、冷干为主要形式的季风气候。早更新世1070800kaB.P.,T与现代相当,R比现代多约170mm,是一个温和湿润期,也是剖面记录中最润湿的时期。中更新世524192.2kaB.P.,大部分时间比现代稍湿,部分时段与现代相似,存在4次明显的冷干降温事件;晚更新世112.810.1kaB.P.,T为6℃, R为518mm, 7月平均温度20.9℃,也存在4次冷干降温事件,但降温幅度已经远不如中更新世强烈。这总共8次降温事件的时间间隔相对较短,强度从早到晚是逐渐减小的。3)河套盆地晚更新世的气候变化特征可以与中国黄土和深海氧同位素反映的气候特征对比,气候的起伏与全新世也较为接近。与现代气候相比,年均降水量相等或稍多,温度相近。综合分析河套盆地沉积史和古气候定量恢复参数,可以认为构造活动决定了河套古湖泊

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 活动构造
• 1.1.1 活动构造及其研究意义
• 1.1.2 活动构造定量研究的主要参数
• 1.2 构造-地表过程-气候耦合系统
• 1.2.1 基本概念
• 1.2.2 国内外研究实例
• 1.3 河套盆地活动构造研究现状及问题
• 1.4 成文过程
• 1.4.1 选题依据
• 1.4.2 研究思路
• 1.4.3 工作内容及步骤
• 1.4.4 论文结构
• 1.4.5 工作量统计
• 2 区域地震地质背景
• 2.1 大地构造位置
• 2.2 区域活动断裂、震中分布与构造应力场
• 2.3 河套盆地及邻区的深部地球物理特征
• 2.4 河套盆地及邻区的地质特征
• 2.4.1 鄂尔多斯地块
• 2.4.2 阴山断块
• 2.4.3 河套断陷盆地
• 2.5 河套盆地地震活动性
• 2.6 小结
• 3 河套盆地第四纪地层与古湖盆演化
• 3.1 资料来源与方法
• 3.1.1 地理位置、岩芯编录与样品采集
• 3.1.2 年龄测定
• 3.1.3 孢粉鉴定
• 3.2 结果
• 3.2.1 岩性特征
• 3.2.2 测年结果
• 3.2.3 孢粉分析
• 3.3 讨论
• 3.3.1 区域第四纪地层剖面简介
• 3.3.2 剖面第四纪地层划分
• 3.3.3 本剖面与区域地层剖面对比
• 3.4 小结
• 4 河套地区晚第四纪古气候变化特征
• 4.1 古气候恢复方法与河套地区全新世古气候
• 4.1.1 定性恢复
• 4.1.2 定量恢复
• 4.2 定量恢复的河套地区晚第四纪古气候
• 4.3 讨论
• 4.3.1 定量恢复气候因子的可靠性分析
• 4.3.2 与现代气候对比
• 4.3.3 气候变化与古湖泊存亡
• 4.4 小结
• 5 河套盆地托克托台地
• 5.1 台地地质概况
• 5.1.1 湖相地层分布
• 5.1.2 断裂特征
• 5.2 台地湖相地层特征
• 5.2.1 剖面岩性和测年结果
• 3/N₂ 不整合面之上最早沉积物的年龄'>5.2.2 Q₃/N₂不整合面之上最早沉积物的年龄
• 5.2.3 孢粉分析
• 5.3 讨论
• 5.3.1 地层时代分析
• 5.3.2 台地结构分析
• 5.3.3 古湖水位变化分析
• 5.3.4 鄂尔多斯北缘断裂托克托段活动参数与古湖水位变化
• 5.3.5 “河套古湖”与“萨拉乌苏湖”、黄河的关系分析
• 5.4 小结
• 6 河套盆地边界断裂带位移参数
• 6.1 已有的断裂位移参数值
• 6.2 大青山山前断裂带
• 6.2.1 构造地貌
• 6.2.2 湖相地层及其分布
• 6.2.3 Ⅲ级台地沉积物及其形成年代
• 6.2.4 大青山山前断裂带下降盘（上盘）的垂直位移量
• 6.2.5 大青山山前断裂的位移参数
• 6.3 乌拉山山前断裂带
• 6.3.1 湖相地层分布与位移速率
• 6.3.2 山前台地与位移速率
• 6.4 色尔腾山山前断裂带
• 6.4.1 湖相地层分布与位移速率
• 6.4.2 山前台地与位移速率
• 6.5 鄂尔多斯北缘断裂
• 6.6 小结
• 7 结语
• 7.1 主要研究成果
• 7.2 创新点
• 7.3 不足之处及今后工作设想
• 参考文献
• 致谢