（自然地理学专业论文）滨海陆架黄土释光年代地层研究.pdf

捅要 内容摘要： 黄土是一种典型的地带性气候环境景观。因其发育的特殊地理位置和特殊堆积过 程，记录了天文气候信息。从黄土中提取古环境变化信息的工作在最近十几年中取得了 不少进展，使得黄土成为与海洋沉积、冰岩芯同等重要的第四纪古环境三大支柱记录之 一。黄土的形成堆积反应了一系列的环境变化过程和环境事件，对于研究这些变化过程 和事情来说，黄土地层的形成年代显得十分重要，精确的年代确定才能总结出过往环境 变化的规律，明确环境事件的发生时间。 中国黄土为第四纪风成沉积物，在我国主要分布在黄土高原与华北内陆地区。渤海 海峡以及胶东半岛、辽东半岛这一区域的黄土通常被称为海岸带( 陆架) 黄土。海岸带 黄土分为三个亚区辽东半岛、庙岛群岛和胶东半岛。这种海岸带黄土在物质来源上与内 陆黄土不同，形成动力机制也有差别。海岸带黄土的形成与气候波动和海平面变化息息 相关，对其研究能更直接地揭示附近海域第四纪古气候和古环境的演化过程。本文选取 辽东海岸带大连金州七顶山黄土剖面作为研究地点，采用光释光测年手段，对于采集的 1 6 个样品进行实验分析，确定剖面马兰黄土的年代地层，并且得出如下重要结论： 1 本区域马兰黄土分为上下两部分，上部厚约3 m ，沉积年代在2 2 5 2 3 k a b p 一 3 1 2 3 3 k a b p ，下部厚约6 m ，沉积年代在8 6 4 i 0 2 k a b p 一1 2 5 8 1 3 8 k a 。马兰 黄土与离石黄土的年代分界线在1 2 5 1 3 8 k a b p 。在剖面3 5 m 处发育一层弱古土壤 ( l 。s ) ，6 5 m 处发育一层古土壤( s 。) 。 2 本区域马兰黄土的沉积过程从年代数据上看，在大约4 0 k a - 9 0 k a 存在缺失；层位是连 续的。 3 对于这一区域马兰黄土沉积出现缺失的情况，其原因初步解释为，缺失的时域是在末 期冰期的间冰阶中，当时的气候环境与冰期相比是暖湿的，黄土没有适宜的沉积气候， 导致了缺失。 关键词：黄土、释光测年、年代地层 a b s t r a c t ： c o n t e n t ：t h el o e s si sak i n do ft y p i c a lz o n a lc l i m a t ee n v i r o n m e n tl a n d s c a p e ，玎1 el o e s s r e c o r d st h ep a r t i c u l a ra s t r o n o m i c a lc l i m a t ei n f o r m a t i o nd u et ot h es p e c i a lg e o g r a p h i cp o s i t i o n a n da c c u m u l a t i o np r o c e s so fi t sd e v e l o p m e n t 。砀ew o r ko fe x t r a c t i n gi n f o r m a t i o na b o u t a n c i e n te n v i r o n m e n tc h a n g e sf r o ml o e s sh a dm a d eal o tp r o g r e s si nr e c e n td e c a d e sw h i c h m a k e sl o e s sb e c a m eo n eo ft h et h r e ep i l l a rr e c o r d so fq u a t e r n a r ye n v i r o n m e n tt h a ti se q u a l l y i m p o r t a n ta so c e a nd e p o s i t sa n di c ec o r e t h ef o r m a t i o no fl o e s sa c c u m u l a t i o nr e f l e c t sas e r i e s o fe n v i r o n m e n t a lc h a n g e sa n de v e n t s ，t h e r e f o r e ，t h ef o r m a t i o np e r i o do fl o e s s ，i no r d e rt o s t u d yt h ep r o c e s so fc h a n g e sa n de v e n t s ，a p p e a r st ob ev e r yi m p o r t a n t s u m m i n gu pt h e r e g u l a r i t i e so fp a s te n v i r o n m e n t a lc h a n g e sa n dc l e a r i n gt h et i m eo fo r i g i no fe n v i r o n m e n t e v e n t sc a l lo n l yb ea c h i e v e db yt h ep r e c i s ev a l u eo fy e a r s t h el o e s si nc h i n ai sq u a t e r n a r ye o l i a ns e d i m e n t sa n dm a i n l yd i s t r i b u t e di nt h el o e s sp l a t e a u a n dn o r t hc h i n ai n l a n da r e a s u s u a l l y , t h o s ei nt h er e g i o no fb o h a is t r a i t s ，j i a o d o n g p e n i n s u l aa n dl i a o d a op e n i n s u l aa r ec a l l e dc o a s t a l ( c o n t i n e n t a ls h e l f ) l o e s s c o a s t a ll o e s si s d i v i d e di n t ot h e r ei n c l u d i n gl i a o d o n gp e n i n s u l a , t e m p l ei s l a n da r c h i p e l a g oa n dj i a o d o n g p e n i n s u l a t l l i sk i n do fc o a s t a ll o e s si sd i f f e r e n tf r o mi n l a n do n e sn o to n l yi nc o m p o n e n t m a t e r i a ls o u r c e sb u ta l s oi nf o r m u l a t i o nm e c h a n i s m s s i n c et h ef o r m a t i o no fc o a s t a ll o e s si s c l o s e l yr e l a t e dt ot h ec l i m a t ef l u c t u a t i o na n ds e a - l e v e lc h a n g e s ，t h es t u d yo fi tc o u l dm o r e d i r e c t l yr e v e a lt h eq u a t e r n a r yc l i m a t ea n de n v i r o n m e n te v o l u t i o np r o c e s so ft h ew a t e rn e a r b y i nt h i se s s a yt h el o e s ss e c t i o no fq i d i n gs h a n ，j i n z h o ud a l i a nl i a o d a oc o a s ti ss e l e c t e da st h e e x p e r i m e n tl o c a t i o n e x p e r i m e n t a la n a l y s i si sc o n d u c t e d ，b yu s i n gl i g h ti n t e r p r e t a t i o na n d l i g h td a t i n g ，a c c o r d i n gt ot h e16s a m p l e sc o l l e c t e d f i n a l l yd e t e r m i n et h ea g eo f t h es t r a t u mo f m a l a nl o e s ss e c t i o na n dd r a wt h ef o l l o w i n gi m p o r t a n tc o n c l u s i o n s ： 1 m a l a nl o e s si nt h i sr e g i o ni sd i v i d e di n t ot w op a r t s ，t h et h i c ko fu p p e rp a r ti sa b o u t3 m e t e r sa n di t sa c c n m u l a t i o ne r ai s2 2 5 + 2 3 k a - 31 2 士3 3 k a , t h el o w e rp a r ti sr o u n d6 m e t e r st h i c ka n di t sa c c u m u l a t i o ne r ai s8 6 4 士1 0 2 k a - 1 2 5 8 + 1 3 8 k a t h ee r ab o u n d a r yo f m a l a nl o e s sa n dl i s h il o e s sl i e sb e t w e e n12 5 + 138 k a 1 1 1 e r ei saw e a ka n c i e n ts o i l sl a y e r 3 5 ma w a yf r o mt h es e c t i o ns u r f a c ea n da na n c i e n ts o i l sl a y e rd e v e l o p e d6 5 ma w a yf r o m t h es u r f a c e 2 t h e r ee x i s t sa b s e n c ei nt h ea c c u m u l a t i o np r o c e s so fm a l a nl o e s si nt h er e g i o n a p p r o x i m a t e4 0 k a - 9 0 k ai nt e r m so fa g ed a t a ；t h el a y e ri sc o n t i n u o u s 3 t 1 1 ep r e l i m i n a r ye x p l a n a t i o no ft h er e a s o nt h a tt h e r ea p p e a r sa b s e n c ei nt h em a l a nl o e s s a c c u m u l a t i o ni s ：t h eo c c u r r e n c eo fa b s e n c ei sd u r i n gt h ei n t e r s t a d i a lo fl a s tg l a c i a t i o n ，t h e c l i m a t eo ft h a tt i m ei sw a r m e ra n dw e t t e rt h a nt h a to ft h ei c ea g e ，t h ec l i m a t ei su n s u i t a b l e f o rl o e s sa c c u m u l a t i o n ，t h e r e f o r e ，l e a dt ot h ea b s e n c e k e y w o r d s ：l o e s s ，l u m i n e s c e n c ed a t i n g ，c h r o n o s t r a t i g r a p h y 2 学位论文独创性声明 本人承诺：所呈交的学位论文是本人在导师指导下所取得的研究成果。论文中除特 别加以标注和致谢的地方外，不包含他人和其他机构已经撰写或发表过的研究成果，其 他同志的研究成果对本人的启示和所提供的帮助，均已在论文中做了明确的声明并表示 谢意。 学位论文作者签名： 学位论文版权的使用授权书 飞 本学位论文作者完全了解辽宁师范大学有关保留、使用学位论文的规定，及学校有 权保留并向国家有关部门或机构送交复印件或磁盘，允许论文被查阅和借阅。本文授权 辽宁师范大学，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库并进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质 论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后使用本授权书。 学位论文作者签名：指导教师签名： 签名日期：年 月日 滨海( 陆架) 黄土释光年代地层研究 第1 章绪论 1 1 国内外研究现状与进展 1 1 1 第四纪测年方法概述n - 2 - 钉 目前国内外用于第四纪绝对年代测定的方法主要有两大类：利用核素的放射性衰变 的直接法，如“c 法、钾一氩法、铀系不平衡法；间接法如热释光法、光释光法、电子自 旋共振法、裂变径迹法等。除此之外，还有用古地磁、磁化率、粒度和g l l o 变化曲线与 已知年龄刻度的标准曲线对比而进行年代的断定。 “c 测年，是全新世及晚更新世测年最常用的方法。黄土中可供c 测定年龄的含碳 物质有文化遗址中含碳物质、土壤有机质、黄土及土壤中的碳酸盐组分和黄土中动物化 石，如骨化石、蜗牛化石和虫粪h 1 。其测年范围的上线根据设备的不同为距今3 5 0 0 0 到 5 5 0 0 0 年。 钾一氩法，主要用于第四纪火山岩、火山灰及其他含钾矿物和岩石的测年，一般年 龄小于l o 万年后误差明显增大。钾一氩法的测年对象包括云母、长石、闪石、辉石、海 绿石、玄武岩及其他含钾矿物等，适用测年范围1 0 4 一1 0 9 年左右。 铀系不平衡法，这是利用2 u 、2 3 5 u 和2 3 2 t h 三个放射性系列不平衡的中间产物的积 累及衰变的原理来计时的方法。放射性系列中母体与子体的不平衡是铀系各种测年方法 的基本前提条件，测年对象为珊瑚礁、纯净风化物、洞穴碳酸盐以及深海沉积物和动物 化石，它的最佳适用范围是几千年至3 5 万年左右。 热释光( t l ) 、光释光( o s l ) 和电子自旋共振( f , s r ) 等方法的测年原理并非直接基于放 射性核素的衰变过程，而是依赖于样品中石英、长石等矿物在放射性射线辐照下的累积 效应。不同的是：t l 法是利用矿物对辐射的热释光效应，由矿物在一定时间内积累的热 释光能量计算出矿物所接受的辐射剂量( 天然辐射累积剂量) ；而e s r 法则是根据样品中 由辐射产生的电子或空穴中心含有的未成对电子，利用电子顺磁共振技术直接测量未成 对电子的数量( e s r 强度) ，进而计算出样品所接受的累积辐射剂量。与t l 法相比，e s r 法的突出优点是样品可重复测量，因为测量过程不破坏顺磁中心，并且像石英、碳酸盐 等样品有几条谱线可选，其测量结果可互校。当然，t l 法记录辐射缺陷的灵敏度 ：l e s r 法高，所需样品少，对珍贵及稀少样品来说，t l 法有明显的优越性。o s l 法是t l 法的新 发展。 滨海( 陆架) 黄土释光年代地层研究 1 1 2 国内滨海( 陆架) 黄土年代学研究进展 黄土的年代地层划分，起先最早是德日进、杨钟健利用搜罗三趾马动物群化石和脊 椎动物划分出了中国黄土的地层h 】。到了2 0 世纪6 0 年代，刘东生和张宗佑根据黄土、 古土壤的岩石学特征及黄土地层中哺乳动物化石和剥蚀面等，将我国黄土地层划分为早 更新世午城黄土、中更新世离石黄土和晚更新世马兰黄土h 1 。2 0 世纪7 0 年代以来，随 着年代测定和古地磁方法的应用，获得了较为准确的黄土地层年龄界限：早更新世午城 黄土距今约2 4 0 至1 2 0 万年前；离石黄土距今约1 2 0 万年至9 1 0 万年；马兰黄土距今 9 - 1 0 万年至l 万年h 1 。到了8 0 年代的时候刘东生在国际地质大会和国际第四纪研究联 合会上，对中国黄土地层和深海沉积物根据氧同位素划分的地层做了对比，这一时期对 于黄土地层的划分意见有的着重于岩性，有的根据沉积韵律，有的根据氧同位素地层划 分h 3 。到了8 0 年代，一些学者尝试采用h c 和t l 法或o s l 法研究黄土年代地层。对于年 代地层的研究更加细致，精度更高。 对于滨海陆架黄土的研究已经有几十年的历史，但是系统的年代地层学研究还比较 少。一些学者在研究过程中，有过一些年代学的结论：曹家欣等( 1 9 8 7 ) 北长山岛店子 村马兰黄土底部( 地表以下3 - 4 m ) 的钙结核，采用1 4 c 测年方法，得到钙结核年龄为距 今1 2 0 7 0 1 3 0 年；大钦岛南村砖瓦厂马兰黄土下部钙结核的1 4 c 年龄为距今2 3 1 0 0 4 0 0 年；北长山岛珍珠门灯塔马兰黄土的钙结核1 4 c 年龄为距今1 9 3 8 0 3 2 0 年；大钦岛东村 古砂丘上部钙结核的1 4 c 年龄为距今1 7 8 3 0 2 4 0 年。据c 及古地磁测定，以及在马兰 黄土中所发现的动物化石证明，庙岛群岛的马兰黄土主要形成于晚更新世晚期。焦亚 宁等( 1 9 8 7 ) 庙西马兰黄土中钙质结核的1 4 c 年龄为距今3 9 7 2 1 6 0 年和6 8 6 8 2 0 0 年， 此年龄可代表成土期的平均年龄。他们对辽东马兰黄土所做的热释光测定，马兰剖面底 部较老的年龄值为距今6 0 0 0 0 5 0 0 0 年；接近顶部较新的年龄值为距今2 2 0 0 0 2 0 0 0 年。 其中庙西层位0 8 0 m ，年龄3 4 0 0 0 3 0 0 0 年；庙西层位4 7 0 m ，年龄6 0 0 0 0 5 0 0 0 年： 庙西i i 层位3 o o m ，年龄5 1 0 0 0 5 0 0 0 年；牧城驿层位6 5 m ，年龄2 2 0 0 0 2 0 0 0 年；牧 城驿层位1 3 3 0 m ，年龄4 4 0 0 0 4 0 0 0 年；周家沟3 0 m ，年龄3 6 0 0 0 4 0 0 0 年撕。吕金福， 李志民等在上世纪9 0 年代对辽东半岛黄土进行t l 年代测定，结果显示辽东半岛马兰黄 土底部和接近顶部的热释光年龄分别为距今6 0 0 0 0 5 0 0 0 年和距今2 2 0 0 0 2 0 0 0 年。马 兰黄土下部钙结核的1 4 c 年龄为距今1 0 5 4 0 1 2 0 年，该年龄可代表马兰黄土上部古土壤 的成土年代1 。李培英等( 1 9 9 2 ) 在大魏家马兰黄土上部( 地表以下2 m ) 采集的钙结核， 经1 4 c 实验室测定，年龄为距今1 0 6 0 0 年，与庙岛群岛晚更新世黄土上部的1 4 c 年龄一 致。热释光测年资料，显示了较老的年龄，界于距今2 0 0 0 0 4 4 0 0 0 年之间h 1 。黎兴国等 ( 1 9 9 3 ) 利用e s r 法测得南京燕子矶下蜀黄土底部( 2 6 m 处) 样品的年龄为5 6 3 6 0 0 年哺1 。 赖忠平( 2 0 0 1 ) 在南京许家村剖面利用o s l 法，得出下蜀黄土第一层古土壤表土层为全 2 滨海( 陆架) 黄土释光年代地层研究 新世土壤，底界上0 3 m 处的年代为1 0 8 0 0 士1 0 0 0 年。第一层黄土形成于末次冰期，相 当于黄土高原的马兰黄土。第一层黄土顶部( 距顶界o 3 m 处) 的年代为1 4 3 0 0 士1 3 0 0 年，底部( 距底界0 3 m 处) 的年代为7 1 5 0 0 士7 5 0 0 年憎。 综上所述，一些学者对陆架黄土的年代地层应用不同的方法：古地磁，1 4 c ，t l ，等 进行了尝试。其中有成果，但随着测年技术的进步和对年代精度的要求，这些以往建立 的黄土年代剖面的准确度和精度都值得重新研究。古地磁在划分黄土地层时，并不能直 接给出确切年龄，而且磁性事件是有限的，通常满足不了高分辨率的要求1 。1 4 c 方法的 测年时域本身就短，并且黄土中还缺乏较好的1 4 c 测定材料( 有机质) 。孔方法的应用 孙建中( 1 9 8 4 ) 对庙岛列岛的黄土分析测定之后，认为对于陆架黄土由于退火作用不完 全，t l 方法的特征规律较差，对计算年龄有一定的影响，不适宜做年龄测试h 引。o s l 法 与t l 法最大的优势在于，o s l 法只激发光敏电子，且这类电子极易被晒退，而且可忽略 残留值的影响瞳羽。所以，对待滨海黄土的绝对年代地层的研究，在目前看来采用o s l 法 更为适宜。 1 2 研究目的与意义 随着人类社会的不断发展，人类高度文明的背后伴随着一系列环境问题，全球气候 变暖是当今环境问题的热点，这一问题关系到人类社会的存亡发展，其重要性不言而喻， 并且从学术问题渐渐向社会问题演变。人们关注未来气候环境的变化，而想要对未来做 出预测，首先是要了解过去。对于过去任何环境变化过程和环境事件的研究，其发生的 时间与演变周期都是十分重要的。气候的变化可以从地质中反应出来，要获得这些信息， 需要从地质体中寻找某种物质进行测量。 近年科学实践证明，黄土地层是可以与深海沉积和两级冰盖及“第三极 ( 青藏高 原) 冰芯相媲美的第三种优良的古气候记录h 们。 中国黄土大致沿昆仑山，秦岭以北，阿尔泰山、阿拉善和大兴安岭一线以南分布， 构成北西西一南东东走向的黄土带。黄土带的东端向南北两个方向展布，北自松嫩平原 北部( 典型黄土北起辽西及热河山地一带) ，南达长江中下游，处于北纬3 0 4 9 。之间， 而以北纬3 4 4 5 。之间的地带最发育、厚度最大，地层最全，构成中国黄土的发育中心 ( 图1 ) 叫；在中国东部陆架区，形成两个新的沙漠一黄土堆积群。其一为渤海沙漠一黄土 堆积群，包括渤海海底、渤海海岸一带的古沙漠活动区和辽东半岛西岸、庙岛群岛以及 山东蓬莱以西的含有孔虫的黄土沉积。其二为黄海沙漠一黄土堆积群，包括苏北浅滩和 长江三角洲地区全新世以前的沙漠活动区和南京一带的下蜀黄土n 。本区海岸带黄土分 布在北纬3 6 4 0 5 。，东经1 2 0 - 1 2 3 。，构成n n e - s s w 向的断续黄土堆积带，位于渤海与 黄海之间，其中以辽东半岛西北侧海岸带、庙岛群岛和胶东半岛蓬莱西侧海岸带所构成 的渤海东侧窄黄土条带最发育，厚度太，地层全，成为海岸带黄土的发育中心u 副。 3 滨海( 陆架) 黄土释光年代地层研究 图1 中国黄土分布示意图( 刘东生，1 9 8 5 h 1 ) f i g 1t h e d i s t r i b u t i o no fc h i n al o e s s 滨海( 内陆) 黄土在成因上与内陆黄土不同，造成物质来源也不相同。所代表的气 候环境记录也有差别。中国西北内陆的黄土一古土壤序列是东亚季风环流、夏季风与冬 季风交替作用的结果。而滨海黄土一古土壤序列则是不仅有风蚀作用，也体现了中国东 部沿海海陆变迁过程。 中国广阔的黄土面积，学者们对于各地的黄土地层都做出了种种的研究。在黄土年 代的测量上，利用不同的手段也得出了相应的结果。但这些年代结果的差异很大，数据 陈旧、有些测年手段不够完善。利用释光测年技术测得的年龄结果，在洛川、临夏、渭 南、邙山剖面等地初步建立了年龄序列。但在从滨海陆架黄土的研究成果来看，目前辽 东半岛的研究较为缺乏，实验数据不能够完全满足研究的需要。而对辽东半岛黄土年代 的深入研究，对于研究东北地区第四纪地质环境以及渤海海峡海域的变迁都有着重要的 意义。 因此，本文选择大连七顶山黄土剖面，对其进行马兰黄土的释光年龄测定，试图建 立一个完整可信的末次冰期以来的年龄序列，为整个渤海海峡以及胶东半岛、辽东半岛 区域的海岸带黄土对比研究，以及区域环境演化问题的研究奠定基础。 1 3 方法与技术路线 野外考察选取剖面准备工具采集样品室内实验分析( 中国地震局 地震动力学重点实验室完成) 结果对比分析结论 4 滨海( 陆架) 黄土释光年代地层研究 1 3 1 野外考察和采样 在大连周边地区进行考察，选取七顶山砖厂附近的一个黄土剖面，采集层位比较明 确的样品，拨开表层用钢管砸入，取出后加盖迅速用锡箔纸缠绕用胶带密封，给样品标 号记录后，装入口袋。 1 3 2 样品前期处理 把采集的样品，在暗室中刮去3 - 5 m m 厚的表层，进行粉碎，过筛( 2 0 0 目) ，选取小 于2 0 0 目( 7 4 u m ) 的粉末样品，用双氧水去除有机质，用盐酸去除碳酸盐，再用蒸馏 水冲净后，在丙酮溶液中进行浮选。浮选出4 1 l u m 的颗粒，用沉降法制成样片。在释 光仪上进行测量。 1 3 3 数据分析处理 计算机软件对试验数据进行处理，得出释光曲线图与年代值。 1 3 4 数据解释与结论 将年代数据与前人研究结果对比，分析差异与误差可能产生原因，探索问题，得出 研究结论，撰写论文。 1 4 拟解决的关键问题 本文初步拟定解决的关键问题是，确定剖面的年代地层，对剖面黄土沉积的绝对年 代进行实验分析。为日后对此区域的环境演变研究，做基础性的研究。 5 滨海( 陆架) 黄土释光年代地层研究 第2 章区域概况1 辽东半岛是我国三大半岛之一。位于辽宁省南部，由于山山脉向西南延伸到海洋中 构成。半岛南端老铁山隔渤海海峡，与山东半岛遥相呼应，形成渤海和黄海的分界。它 的北面边界是鸭绿江口与辽河口的联线，其它三面临海。千山山脉从南至北横贯整个半 岛。最高点高于1 0 0 0 m 。半岛沿海地带是平原，海中有很多岛屿，最著名的有小龙岛( 蛇 岛) ，长山群岛等等。由于海洋气候影响半岛上冬暖夏凉，夏季是避暑胜地。东北与长 白山脉毗连，中部为千山。大部为低山、丘陵，个别高峰海拔1 0 0 0 m 以上( 最高为步云 山1 1 3 1 m ) 。沿海分布有海蚀阶地和冲积平原。地形破碎，河流短促，河谷狭窄。碧流河、 大清河等都独流入海，一般洪峰易消，不易成涝，偶有台风过境，可形成局部灾害。大 连市金州区以南的部分，称旅大半岛。附近的金州湾、大连湾为两个构造盆地，在最近 地质时代曾下降，形成弯曲的海岸线，有旅顺、大连等良港，为中国北方少有的不冻港， 是中国北部海运、渔业的重要基地。属暖温带湿润气候，受海洋调节，夏季极端最高气 温很少超过3 5 。年降水量6 5 0 - - - 9 5 0 m m 。 2 1 地质基础 辽东半岛位于中朝准地台的东北部，二级构造单元为胶辽台隆。前古生界地层比较 发育，古生界地层局部分布在西部复州台陷中，中生界不甚发育，仅局限在一些小型中 生代断裂盆地中。区内褶皱和断裂以东西向、北东向和北北东向为主，北西向构造次之。 北东向和北北东向构造以及东西向构造是控制全区的主要构造。辽东半岛岩浆岩十分发 育，广泛出露有辽河期、印支期和燕山期的酸性和中酸性侵入岩，出露面积约占全区面 积的三分之一。新生代以来，辽东半岛持续隆起，缺失第三系地层，第四系仅零星分布 在沿海平原及河谷地带。 2 2 地貌 2 2 1 陆地地貌 辽东半岛现代构造地貌结构的基本轮廓是中央高，向东西两侧呈阶梯状降低，直至 海滨。从中央向两侧依次有中山、低山、丘陵和滨海平原等地貌类型。长白山余脉 千山山脉及其余脉( 北起连山关，南至老铁山) 纵贯全区，构成了从东北向西南延伸的 主脊。这个半岛地势呈北高南低、北宽南窄的趋势。除半岛北部少数山峰，如绵羊顶子 1 第二章内容，引自参考文献【1 3 】 6 滨海( 陆架) 黄土释光年代地层研究 山、老黑山、步云山等海拔高度在1 0 0 0 m 以上外，大多数山峰高度为海拔5 0 0 一1 0 0 0 m 。 本区低山丘陵广布，丘陵一般坡降和缓、丘顶浑圆，个别低山亦因久经侵蚀剥蚀而表现 出低缓破碎的形态。半岛南部的低山，如小黑山、大黑山、城山等，在丘陵中呈岛状分 布。 本区平原面积较小，分布零散，类型多样。河流中上游有狭窄的河谷平原；较大河 流的下游河谷及河口地带分布有较大面积的河谷平原及三角洲平原；山前有规模不大的 洪积平原；在较大海湾附近分布着海积平原：在半岛南部的金城铁路沿线一带还有较标 准的侵蚀平原( 准平原) 。此外，在某些台地和山前地带分布有黄土侵蚀地貌；在灰岩 组成的低山和丘陵区，分布有较典型的温带喀斯特地貌；渤海沿岸还有一些风沙地貌。 总观全区，多低山丘陵，少平原低地；海岸曲折、典型且复杂多样。 2 2 2 海岸及海岸地貌 2 2 2 1 海岸 辽东半岛受北东向构造和北北东向构造控制，海岸基本上呈东北一西南向展布。其 次，在东西向构造和北西向构造的影响下，使海岸线进一步复杂化，在东北一西南向展 布的海岸线上，出现折线状的海岸线，并出现北西一南东向的海湾和岬角。 在上述内动力地质作用控制的海岸线上，继续接受外动力地质作用影响，使海岸类 型进一步复杂化。在接近河口地带，由于受河流和海洋搬运物质的充填，发育有三角洲 或平原型海岸；在海蚀作用强烈地带，发育有倒脚型或港湾型海岸；在上述两者之间则 为岬湾型和堤坝型海岸。可见，海岸发育受地壳运动、地质构造、岩石性质、入海河流 以及海面变动等综合作用的控制。 2 2 - 2 2 海岸地貌 全新世冰后期气候转暖，海水开始溯河流而上，淹没低洼地，黄海与渤海面积扩大。 同时，受各种营力作用，沿岸发育着各种海蚀和海积地貌。海蚀地貌种类复杂多样，既 有海蚀阶地、海蚀岩脊滩、海蚀崖等大型海蚀地貌，也有还是洞穴、海蚀柱、海蚀穹和 海蚀岩溶等小型海岸地貌。半岛南部海区开阔，水下岸坡陡，水深大，波能沿程损耗小， 波浪作用强烈，港湾型海蚀地貌发育。在岬角岸段，岬湾型海岸的海蚀地貌比较发育。 半岛西侧，由于冬季海冰磨蚀作用，也可形成海蚀地貌。 河流携带入海的物质和沿岸海蚀物质，在波浪流和沿岸流作用下，呈横向运移和纵 向运移，并在具有堆积环境条件下，呈横向运移和纵向运移，并在具有堆积环境条件下， 发育成各种各样滨海岸堆积地貌。如一级海积阶地、海滩、沿岸沙堤、贝克堤、沙嘴、 沙坝等。 2 2 2 3 海底地貌 7 滨海( 陆架) 黄土释光年代地层研究 辽东半岛水下三角洲为数不多，半岛东侧有鸭绿江水下三角洲，西侧有辽河水下三 角洲。辽东半岛及其外侧岛屿附近海域水深不超过7 0 米，离岸又较近，无疑是大陆架靠 边的一部分，故将该部位地貌统称为水下岸坡。又视水下岸坡的地貌特征和所处的范围， 划分为水下浅滩，浅滩平原和水下冲刷深槽。 水下浅滩位于潮间浅滩的外侧，水深在0 - 1 0 米范围内。分布的趋势是从半岛尖端沿 两侧向北东方向延伸，由狭窄逐渐加宽，并在海湾处发育，在岛间海域也有分布。浅滩 平原分布于水深1 0 - 5 0 米范围内海域，是水下岸坡的主要组成部分。水下冲刷深槽又称 为水下侵蚀挖槽，分布在渤海海峡靠近辽东半岛一侧海域。深度比周围水域深，海流较 强。其底质为砾石、贝壳和砂，大致呈东西方向排列。 2 3 气候 辽东半岛位于北半球中纬度西风带内亚欧大陆东岸，北部与大陆相连，西隔渤海背 靠世界最大的亚欧大陆，东临黄海与世界最大的海洋太平洋相望。下垫面性质差异显著， 气压场季节变化明显，使气候具有明显的季风性。半岛东北部和东岸有千山山脉自东北 向西南伸延，海拔高度向西南逐渐降低，东坡较陡，西坡较缓，至半岛西北部地势己相 当地平。由于各地海拔高度不同，离海距离有异，半岛及东岸山地走向大致与盛行风向 正交，季风影响和海洋调节程度不同，又使气候表现出不同的区域特征。 2 3 1 大气环流 辽东半岛位于副极地低压和副热带高压之间的相对低压带内，全年盛行西风环流， 低压带中槽脊活动频繁，冷暖空气活跃。由于太阳高度角的季节变化，西风环流的位置、 波动特征和强度也发生相应改变。海陆之间的下垫面性质差异，也因季节变化而形成不 同的冷热源作用，使对流层的环流特点明显不同，又以底层环流季节变化最为显著。 冬季，对流层下层蒙古一西伯利亚高压处于强盛时期，半岛位于高压的东南或偏南 部。高空西风环流分为南北两支，半岛接近于北支急流并处于平均脊的前部。地面和高 空均盛行偏北气流，由于气流来自高伟和大陆内部，使半岛冬季气温较低，空气干燥， 降水也较少。此外，蒙古高压多经由内蒙西部直下到华北地区，使半岛纬向间气压梯度 加大，形成偏北大风和降温天气。 夏季，环流的形势发生了根本变化。由于陆面的迅速增温，我国广大地区均为热低 压所控制。东南沿海地区，西太平洋高压脊西伸北上，北部边缘可达朝鲜半岛。副热带 高压西部的东南季风可北伸至东北内陆。在高空，西风急流北退，锋区明显北移，东北 平均槽明显减弱东移，贝加尔湖以东呈浅槽形势。半岛各地的盛行风也发生了根本性变 化，偏南风占据优势。由于副热带高压脊的北伸，可引导热带气旋北上，使夏季降水更 8 滨海( 陆架) 黄土释光年代地层研究 为集中。 2 3 2 气温 辽东半岛各地的年平均气温多在8 - 1 0 ，由于地理条件不同，有以下分布特点：( 1 ) 半岛南端的旅顺和大连年平均气温最高，均为1 0 2 。由此向北，年平均气温逐渐降低， 到半岛东北部的岫岩，年平均气温已降至7 5 c ，为半岛的最低值区。( 2 ) 东西两侧沿岸 地区的年平均气温高于半岛内部，沿岸地区等温线与海岸线几乎平行。这种分布在长兴 岛、新金、长海一线以北地区更为明显。( 3 ) 长兴岛、新金、长海一线以北地区，渤海 岸段的年平均气温高于黄海岸段。( 4 ) 沿海岛屿年平均气温高于陆地上同纬度的年平均 气温。 2 3 3 降水 辽东半岛的年降水量平均在6 0 0 - 1 0 0 0 m m 左右。各地区平均降水量差异较大，但区 域分布较有规律。半岛东北部的东沟及以北地区降水量最多，年平均降水量为 9 0 0 一1 0 0 0 m m 左右，由此向西南、西北，年降水量逐渐减少，并以向西递减较显著。半岛 西海岸的营口、鲅鱼圈及南部的新金、大连和旅顺，年平均降水量为6 1 0 6 7 0 m m 左右， 长兴岛降水量最少，年降水量只有5 7 0 m m 左右。另外，半岛的东西两岸年降水量也表现 出较大不同，东岸明显多余于西岸。同时，辽东半岛具有典型的季风气候，在降水的季 节分配上也表现出明显的季节差异。 2 3 4 风 在季风气候中，风将随季节呈现有规律的变化。但在半岛范围内，由于地形差异、 距海远近、地势高低等因素影响，在不同地区，又使风具有不同的季节变化和区域特征。 2 4 水文 2 4 1 地表水 辽东半岛位于黄、渤二海之间，长白山脉西南延伸部分的千山，立于半岛北界，构 成了辽宁沿海诸河流域辽东半岛水系与辽河流域太子河水系的分水岭。辽东半岛水系基 本呈辐射状分布，分别流向黄海和渤海。 辽东半岛水系中有名可查的的中、小河流共3 0 余条。注入黄海的主要河流有大洋 9 滨海( 陆架) 黄土释光年代地层研究 河、英那河、庄河、碧流河、沙河、登沙河等；注入渤海的主要河流有复州河、李官村 河( 又名浮渡河) 、熊月河、大清河等。这些河流均源出山地丘陵，源短流急。辽东半 岛河川径流主要由降水形成。半岛的地理位置、地形、气候等条件，决定了径流的区域 分布不均匀，径流的年际变化和季节变化很大，具有夏季丰水，秋、冬季枯水的特点， 使水资源的开发利用受到一定限制。 2 4 2 地下水 辽东半岛地下水类型主要有基岩裂隙水和松散岩类空隙水两类。前者范围广泛，又 可分为块状岩类风化空隙裂隙水、层次碎屑岩类裂隙水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水以及脉 状充水构造；孔隙水多为浅层潜水，仅在局部地段有深部承压水。本区地下水特征为( 1 ) 类型多样，区域差异明显( 2 ) 地下水富水性西部较东部为好( 3 ) 地下水化学类型具有 明显的分带性( 4 ) 地下水以降水补给为主，径流途径短，排泄快( 5 ) 地下水水位年季 变化明显，动态类型多为降水一渗入型。 2 5 区域黄土概况 2 5 1 分布概况 本区黄土主要分布在低山丘陵的山麓和近海平原地带，在渤海沿岸一侧。南起旅顺 的老铁山，经庙西、牧城驿、西平山、周家沟、夏家河子，在向北经金县的大魏家、老 虎山、七顶山，直到盖县仙人岛和西崴子等地，均有黄土连续分布1 。在分布特征上， 这一区域的黄土的黄土分布有地带性、坡向性、旋回性，具体分布情况见图2 。 海岸带黄土的纬向地带性分布特点表现在黄土粒度从北向南由粗变细，古土壤发育 程度由差变好，不稳定矿物北多南少，稳定矿物北步南多等方面，反映了黄土物质从北 向南的运移方向和第四纪以来纬向气候带的移动过程以及区域气候差异n 副。 1 0 滨海( 陆架) 黄土释光年代地层研究 图2 辽东半岛黄土分布( 据吕金福，1 9 9 0 哺1 ) f i g 2t h ed i s t r i b u t i o no f l o e s si nl i a o d o n gp e n i n s u l a 西北沿岸的黄土，坡向性极为明显：东南沿岸分布很少。金州以南的大连地区，不 仅分布广，而且厚度大，虽也具有坡向性，但远不如金州以北明显。导致这种分布的因 索可能有二：一为半岛山系，二为低空携抄尘气流n 羽。 海岸带黄土的纬向地带性分布特点表现在黄土粒度从北向南由粗变细，古土壤发育 程度由差变好，不稳定矿物北多南少，稳定矿物北步南多等方面，反映了黄土物质从北 向南的运移方向和第四纪以来纬向气候带的移动过程以及区域气候差异u 铂。 环境气候的演化，如气候冷暖的交替以及海陆变迁，在地层沉积上反应为黄土一古 土壤序列的交替，是气候旋回性的典型证据。 2 5 2 物质成分 在粒度组成上，主要为粉砂，与中国其他地区黄土类似，但略低于黄河中游的黄土。 在垂直方向上，自卞而上，砂的含量逐渐减少，而粉砂的含量逐渐增加。离石期黄土比 马兰黄土细瞄3 。矿物成分上来看，成分较为复杂，碎屑矿物种类近2 0 种。以轻矿物为主， 轻矿物主要为石英和长石。辽东半岛的马兰黄土还有大量的s i0 2 ，a 1 。0 。，n a 。0 、k 2 0 等成分， 这与主要矿物石英、长石的组成是一致的晦1 。 滨海( 陆架) 黄土释光年代地层研究 2 5 3 成因 通常认为黄土是风成的产物。黄土风成说呻1 认为，象亚洲中部( 包括我国北方地区 在内) 的黄土，是由内陆干旱荒燥、半荒燥区强大的反气旋从中部吹向外围，把大量的 黄土物质吹送到生长草木灌木的草原地带，逐渐堆积而成的，故称为荒漠黄土。这可以 从以下几方面的表现来说明：( 1 ) 黄土分布区以北依次出现沙漠和戈壁，三者逐渐过 渡，并成带状排列；( 2 ) 黄土区内的西北部分靠近沙漠地区的黄土颗粒较粗，黄土层 中夹有风成沙层，愈往东南距沙漠愈远，其颗粒逐渐变细；( 3 ) 黄土披盖在多种成因 的、形态起伏显著的各种地貌类型上，并保持相近似的厚度；( 4 ) 黄土层中发育有随 下伏地貌形态变化的多层埋藏古土壤层；( 5 ) 黄土中含有陆生草原动、植物化石；( 6 ) 黄土的矿物成分具有高度的一致性，但与所在区域的下伏基岩没有多大联系。 辽东半岛的黄土其成因也是风成的，只是在物源上与内陆黄土有所不同。中更新世 以来，由于喜马拉雅上的隆升，我国东部的季风气候已经形成，在季风环流的控制下， 大量的粉尘自我国的西北向东南运移，沿途不断沉落，形成了我国黄河中游地区巨厚的 黄土堆积，部分粉尘继续向东运移，随着风力的减弱而沉降在辽东半岛及其附近地区。 这是辽东半岛黄土的一个物质来源1 。同时，辽东半岛马兰黄土物质的另一个来源，为 经过风力搬运堆积的渤海海相沉积物。晚更新世的晚期，是末次冰期的极盛时期，由于 海面下降，渤海已裸露为陆地，裸露的海相沉积物，在风力的作用下，经近距离的搬运 和堆积，形成了辽东半岛黄土细砂等较粗碎屑的颗粒。辽东半岛黄土中细砂的含量高于 洛川和庙岛群岛说明了这一点蚴。此外，辽东半岛黄土的物质来源，还与地表暂时性坡 流和洪流的作用密切相关( 吕金福，李志民，1 9 9 0 ) 。李培英等认为( 1 9 9 2 ) 本区马兰 黄土和离石黄土都主要由低空气流搬运的近源物质组成，其次为高空气流携带的内陆远 源物质，主要物源地是辽东湾；其中，离石黄土少部分来自于当地的基岩风化物质。 辽东半岛黄土类堆积物的基本特征与黄河中游地区的黄土是基本一致的。辽东的黄 土是由风从内陆地区搬运来的。因此，风蚀是形成黄土堆积的最基本因素。而较为干燥 的气候条件则是黄土堆积物得以长期保存的保证条件。当然，自然界的地质过程是复杂 的，任何地质作用的产物难免会受到其他地质作用的影响。辽东黄土中的风化作用痕迹 比较明显，尤其是水对黄土堆积物的改造作用。 我国的黄土有自北向南、自西向东粒度逐渐变细的特点。辽东半岛处于北纬3 8 。4 0 ，一4 0 。4 07 之间，其纬度比黄土高原偏高。因此，辽东黄土的粒度较粗，这是符合我 国黄土粒度变化规律的。辽东的黄土和赤峰一带的黄土基本相同，它们很可能是同期同 源的产物。值得注意的是，赤峰至辽东的方向与我国黄土总的运移和相变方向一致。辽 东黄土分布的坡向性，也表明黄土是自西北方向而来的，可能来自内蒙的沙漠地区，也 可能来自更远的地方。由于辽东黄土与赤峰黄土并无显著区别，因此，假如在赤峰一辽 1 2 滨海( 陆架) 黄土释光年代地层研究 东轴线上也存在着砂黄土一黄土一粘黄土的相变，那么，黄土和粘黄土的分布范围便进入 了黄海、东海，甚至可能一直到达太平洋。 马兰黄土主要形成于晚更新世中晚期，恰好反映了黄土堆积期与冰期低海面期相吻 合。