（地图制图学与地理信息工程专业论文）名山丹棱地区更新统砾石层沉积环境多元信息分析.pdf

摘要 名山- 丹棱地区更新统砾石层沉积环境多元信息分析 姓名：崔志强，性别：男，1 9 8 1 年1 0 月生，师从成都理工大学刘登忠教授， 2 0 0 8 年6 月毕业于成都理工大学地图制图学与地理信息工程专业，获得硕士学 位。 摘要 四川龙门山山前及川西平原的第四系十分发育，向来被视为我国南方和长江 流域的第四系具有重要代表性的地区。特别是在成都平原及山前丘陵、台地地区， 第四纪沉积物大面积的片状分布。不同地质时代的堆积物依次掩覆，其厚度较大， 保存较好。但不同时期的沉积物存在很大差异。对该区第四系沉积环境的深入研 究能够为青藏高原的隆升对龙门山造山带的影响、新构造运动特征、成都盆地沉 降中心的演化、第四纪的古气候变化提供重要的科学依据。 结合野外地质调查和该地区更新统砾石层的相关资料，通过遥感、数字高程 模型、沉积特征、古气候等技术方法，综合研究沉积时古地理、沉积物来源、水 系变迁及古气候环境等，进而总结其成因及沉积环境。通过研究本文主要取得以 下成果： ( 1 ) 本区出露多套更新统砾石层，根据其地理位置、沉积环境、胶结特征、 胶结物、地表形态特征、发育规律等进行划分；分别为：“大邑砾石层、“名邛 砾石层 、“丹思砾石层p 和“雅安砾石层。 ( 2 ) 研究区内更新统四套砾石层不仅在空间位置上存在密切联系，在沉积 时代上也具继承性。从老到新依次为：大邑砾石层沉积时代为上新世晚期早更 新世早期，中更新世为名邛砾石层沉积期，中更新世中晚期为丹思砾石层，雅 安砾石层为晚更新世。 ( 3 ) 综合讨论区内更新统砾石层的空间展布、剖面结构、砾石组构、更新 世时期古气候特征，表明研究区更新统各砾石层均为温暖潮湿干旱湿热环境下， 出龙门山的横向河流在川西前陆盆地中不同时期、不同位置的沉积响应。 ( 4 ) 通过对研究区内更新统砾石层的综合研究，反演古青衣江水系在前陆盆 地中不同时期的迁移及变化规律。 关键词：川西盆地南缘；更新统砾石层；沉积环境；水系演变：古气候 成都理1 = 人学硕十学位论文 t h es y n t h e s i ss t u d yo ft h es e d i m e n t a t i o n e n v i r o n m e n ta b o u tt h ep l e i s t o c e n eg r a 、厂e l s t r a t u mi nm i n g s h a n d a n l e n g n 锄e ：c u iz h i q i a i l g ，m a l e ，w a sb o mo no c t2 11 9 8 1 ，w h o s et u t o rw a sp r o f e s s o r l i ud e n 凼n g h eg m d l 瑁t e d 劬mc h e n g d uu m v e 幅i 够o f 融h n o l o g ymg e o 鲫1 1 i c a l i n f o n l l a t i o ns y s t e mm 萄o ra n d 、v a s 鲈a n t e dt l l em a s t e rd e g r e ei nj u n e ，2 0 0 8 a b s t r a c t a sr e g a r d e dt l l em o s tr e p r e s e n t a t i v ea r e ai n 也es o u m e mo f c h i i l aa n dt i l ey 肌g t z e r i v e rv a l l e y ，t 1 1 eq u a t e m a d rs e d i m e n t 丽d e - s p r e a d si nt l l e 舫mo ft h el o n g - m e n m o u n t a j na j l do nt l l e 、v e s t e mp l a i no fs i c h 咖e s p e c i a l l yi nt h el o 、v e rt e r r a c ea l o n gm e r i v e ra 1 1 dt 1 1 ep l a t f o r mo nt h ec h e n g d up l a i no ft h ef 硒n to fl o n g - m e nm o u n t a i n ，t h c q u a t e m a r ys e d i m e n to v e r l a y l el a 唱ea c r e a g e t h ed i f i e r c n tg e o l o g i c a la g eo ft h e p l e i s t o c e n e 毋a v e lb e dw a so v e r l a i db yt l l e l a t t e rs e q u e n t i a l l y i t su n i q u e n e s sw a u s e x p r e s s e db yi t sh u g et h i c l ( n e s s 觚dk e p tu 1 1 d a m a g e d i nt h i sp a p e r ，t h es t u d yo f p l e i s t o c e n es e r i e s 、v o u l ds u p p l yv e d ri m p o r t a n ts c i e n t i f i cb a s i sf o rt h et i b e t sl i r i n g ， t 1 1 ef e a t u i e so fn e o - t e c t o m cm o v e m e n ti nl o n g - m e nm o 咖i n ，t l l ee v o l u t i o no f c h e n g d ub a s i na 1 1 dt h ec l i m a t ec h a l l g eo ft h eq u a t e m a 阱 c o m b i n i n gt 1 1 er e l a t e dm a t e r i a l s 谢t ht i l er e g i o n a lg e o l o g ym 叩p i n g ，t h ea u t l l o r s t u d i e do nt h ep a l e o g e o g r a p h y ，m es o u r c eo fs e d i m e m ，t l l ep a l e o c l i m a t ee r i r o m e n t t h o u 曲s e v e r a lt e c l l i l i q u e s ，s u c h 锯r e m o t es e n s i n g ，d i g i t a l l e l e v a t i o nm o d e l ，t l l e f e a t l j r e so ft h es e d i m e n t a t i o n ，t h ea n a l y s i so fg e 0 1 0 9 i cc l i m a t ea i l ds oo n i nt h j sp a p e r ， t h ea u t l l o rs u i 姗a r i z e dt i l ef o l l o 、i n gc o n c l u s i o n s ： ( 1 ) a c c o r d i n gt ot h eg e o 伊印k c a ll o c a t i o n ，t l l ed e p o s i te n v i r o 姗e n t ，t h es e d i m e m 觚dt h es u r f a c eo ft l l ep l e i s t o c e n eg r a v e ls t 阳n n ，t h ea u t l l o rd i v i d e dt h ep l e i s t o c e r 圮 s e r i e s i nt k sa r e ai n t of o u r c a t a l o g u e s ： t l l e“d a y i ” p e b b l e b e d ，t h e “m i n g s h a n q i o n g l a i ”p e b b l e - b e d ，t h e “d a n l e n g s i m e n g ”p e b b l e - b e da i l d t h e “y a a n ”p e b b l e b e d ( 2 ) t h ef o u rs e c t i o n so f t l l ep l e i s t o c e n es e r i e sn o to m y c o 仃e l a t e do nt h es p a c e s i t e ， b u ta l s oh a di r l l l e r i t a l l c e 访t l l ed e p o s i te p o c h b a s e do nt h ea b o v ef e a t u r e so ft h e p e b b l e b e d ，t l l ea u t h o rg e n e r a l i z e dt h ed e p o s i te p o c ho ft h ep l e i s t o c e n es e r i e s t h e “d a y i ”p e b b l e - b e dw a sd e p o s i t e di nl a s ts t a g eo ft h ep l i o c e n e - t l ee a r l ys t a g eo ft l l e e a r l yp l e i s t o c e n e ，t h e “m i n g s h 趾- q i o n g l a i ”p e b b l e - b e dc o n g l o m e r a t e db e t 、e e nt h c l a s ts t a g eo ft h ee a r l yp l e i s t o c e n e - t h em i d d l ep l e i s t o c e n e ，l e “d a l l l e n g - s i m e n g ” p e b b l e - b e dw 2 l sd e p o s i t e db e “旧e nt 1 1 em i d d l e l a s ts t a g eo f t h em i d d l ep l e i s t o c e n e 砒l d t l l e y - a a n p e b b l e b e dw 勰d e p o s i t e di nt h el a t ep l e i s t o c e n e ( 3 ) w i t ht l l ec o m p r e h e n s i v ed i s c u s s i o ni nt 1 1 es p a c e s p r e a d i n g ，t h ec o n s t i m t i o n o f t h es e c t i o n 、t l l ep e b b l e 蛐n j c t u r a lf a b r i c s 觚dm eg e o l o g i cc l i m a t eo f t h ep l e i s t o c e n e i i a b s t r a c t s e r i e si nt h i sa r e a ，t h es t u d yi n d i c a t e dt h a tt h ep l e i s t o c e n es e r i e sw a sc a r r i e db yt h e c r o s sr i v e ro u tm ) ml o n g - m e nm o u n t a i n i tw a sd e p o s i t e di nd i 虢r e n tt i m eo nt 1 1 e f o r e l a n db a s i nu n d e rt h et e m p e r a t u r e d d ，h e a tc l i m a t e ( 4 ) t h r o u 曲t h eg e n e r a l 咖d yo nm ep l e i s t o c e n es e r i e s ，t h ea u t h o ri n v e r s e dt h e r u l ef o rt l l ec h a n g eo fq i n g y i - r i v e ri nt h ef o r e l a n db a s i ni nd i 矗e r e n te p o c h k e yw o r d s ：t h es o u t he d g eo ft h es i c h 啪b a s i n ；m ep l e i s t o c e n e 伊a v e ls t r 批； t h ed e p o s i t i o n a le n v i r o m e n t ；t h eh y d r o g r a p h i c a le v o l u t i o n ；t h ep a l e o c l i m 8 t e 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得盛壑堡王太堂或其他教 育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 加归f 月华日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解盛壑堡王太堂有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和 借阅。本人授权盛壑堡工太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 学位论文作者导师签名：彳7 芬它三二形年f 月日 第l 章引苦 1 1 选题背景与意义 1 1 1 研究区概况 第1 章引言 1 、自然地理概况 本文所研究更新统砾石层主要分布于成都盆地西侧边缘地带，距离成都约5 0 公里，地理坐标介于n ：2 9 。2 2 7 3 5 ，e ：1 0 2 。5 8 7 2 3 n ：3 0 。4 9 7 5 4 ， e ：1 0 3 。5 7 7 1 4 之间。东达成都、新津，西临广义龙门山南缘，东西跨度近 6 0 公里；向北到都江堰，向南延伸到乐山地区，南北长近8 0 公里，整个研究区 地域面积约4 8 0 0 平方公里。行政区划跨名山、大邑县、邛崃市、雅安市、蒲江 县、丹棱县等九个县市。区内主要交通干线有国道3 1 8 线、1 0 8 线、成雅高速公 路、成乐高速公路等高等级公路，各县、乡镇之间交通网发达。由于第四纪砾石 层展布面积太大，本文选择雅安、名山、洪雅、丹棱区域进行重点研究( 图卜1 ) 。 该区位于龙门山南段与前陆盆地过渡带，地质构造及其水文地质条件复杂， 地貌上主要形成低山槽谷、浅丘、冲积台地、沿江阶地等地貌类型。总体较平缓， 岭谷较少，相对高差多在3 0 0 一4 0 0 m 之间，区内最高山为总岗山( 熊坡背斜) ，最 大高差可达6 0 0 米左右，谷宽岭低。浅丘和冲积台地大面积分布，占全区总面积 的7 0 以上。区内水系较发育，流经该地区的主要河流有青衣江、玉溪河等， 河流沟谷宽缓，河流纵比降小，水流缓慢，青衣江在乐山汇入岷江。 本区气候具有春早、夏长、秋短、冬迟四季更更替明显，气温较高，热量丰 富，雨量特别充沛，风力小，云雾多等特点，年均气温1 4 4 一1 7 9 度，年日照 1 0 0 0 1 2 0 0 小时，无霜期2 8 0 一3 0 0 天，一年中降雨天数占全年一半左右，约1 8 0 天之多，年均降雨量1 8 0 0 毫米，年均降水时数高达2 3 1 9 小时，其中雅安、天 全等市县达1 7 0 0 毫米以上。气候宜人，年平均气温1 6 2 ，属亚热带湿润季 风气候。加快了该地区更新统砾石层的物理、化学风化程度。 2 、地质概况 研究区构造部位处于川西盆地凹陷区，四川盆地边缘与川西高山高原过渡过 带，西侧为龙门山南段，东面为龙泉山南段，夹于龙门山与龙泉山之间，呈“两 山夹一盆 构造格局( 图卜1 ) 。处于北东向构造带与南北向构造带的接合部位， 形成川西前陆盆地坳陷区。该区褶皱及断裂构造比较发育，构造痕迹主要为北东 向，以熊坡背斜、名山向斜等为代表。这些断裂构造活动在新近纪以来对地表水 系迁移及水系沉积物造成重要的影响。 研究区出露地层由老到新主要有白垩纪夹关组、灌口组，古近纪名山组、 成都理t 人学硕 ：学位论文 芦山组啦! 。夹关组主要见于蒙顶山、熊坡背斜核部、张场、毡帽山等地，岩性以 棕红、紫红色厚层一块状含砾砂岩为主。砂岩中斜层理、平行层理、沙纹层理及 水平层理发育，主要为河流相。灌口组主要分布于雅安一张场一洪雅等地，主要 为一套暗紫红色泥岩、泥质粉砂岩。名山组主要分布于雅安一名山一新店一带， 主要为一套紫红色含钙质泥岩、泥质粉砂岩，含丰富的介形类、轮藻及孢粉化石。 芦山组主要分布于名山附近，为一套砖红色红层状泥岩夹泥质粉砂岩。 研究区内上新统晚期一全新统砾石层均有大面积出露，上新统一早更新世砾石 层主要有建山大邑砾石层，出露于名山县城北测建山一万古一带，弱胶结，风化 严重。更新统砾石层为本文重点研究砾石层，分布于研究区的大部分地区，主要 出露于名山县城北万古、马岭和名邛台地，雅安飞机坝、大兴场，洪雅北侧和丹 棱一思漾的大部分地区，具有出露面积广，厚度大的等特点。全新统砾石层主要 分布于青衣江河流两侧和名山、丹棱等低洼沟谷中，主要形成一级阶地。 1 1 2 问题的提出 图卜1 研究区地理位置图 研究区位于成都平原南缘，为龙门山南段与成都平原结合的特殊部位，该地 区的更新统砾石层的研究一直是该地区挽近以来地学研究的重点。虽然通过前人 2 第l 章引言 几十年的相关研究，但对该地区更新统砾石层的沉积时代、成因、沉积环境等综 合对比研究仍存在一定争议。主要表现在以下三方面：对砾石层的命名上，从 三十年代李春昱对雅安砾石层的定义开始，先后出现“名邛砾石层”、“丹思砾石 层 、“大邑砾岩”等不同叫法，不同时期的命名混淆不清。在时代划分上，不 同时期所采用的方法不一，对砾石层沉积时期划分存在交叉。砾石层的成因上， 长期以来，对该地区更新统砾石层的成因众说纷纭，从三十年代李春昱的山麓冰 川成因口3 ，五十年代李承三的“名邛冰泛”成因，八十年代刘兴诗等提出了“流 水成因h ，到九十年代，张倬元，陈叙伦等人分析了砾石层的组构特征、构造演 化、物源分析等方面，详细论证了丹棱一思潆地区砾石层为冲积成因，沉积时代 为中更新世晦。 更新世是研究过去全球变化最有价值的信息库，对第四纪沉积物的研究又是 最重要的环节。近十年来对该区砾石层的研究多被忽略，随着人类社会的不断发 展，城市化进程的不断推进，第四纪地区的建筑不断加快。使大量很好的第四系 砾石层剖面遭到破坏，对更新统砾石层的野外考察越来越困难，增加了对更新统 砾石层进行全面详细研究的紧迫性。 本文针对前人研究的不足，通过收集该地区更新统沉积物多方面沉积信息， 围绕该地区更新统砾石层的成因和沉积环境，从宏观一微观、整体一局部进行讨论， 试图对该区争议较多的更新统砾石层进行划分上的清理，并对其成因、沉积时代、 沉积环境等进行详细讨论。 1 1 3 研究意义 本文通过长期的野外地质工作和大量的室内数据整理、分析，由沉积物反推 沉积发生时的地理环境、沉积物来源和沉积环境1 。根据沉积物受搬运介质和搬 运营力强度控制，与沉积环境密切相关，结合多方相关证据，分析川西笳地南缘 更新统沉积物的成因和沉积时期古环境。 对该区更新世砾石层的深入研究，能为青藏高原的隆升对龙门山造山带的影 响、川西新构造运动特征、成都盆地沉降中心的演化、第四纪的古气候变化等提 供基础资料，具有重要的科学研究意义。 1 2 国内外砾石层现状及存在问题 1 2 1 国外研究现状 当前，国外对砾石层的研究主要表现在对砾石层的新构造演变、沉积环境变 化等方面的研究。 1 、通过砾岩研究地质构造演变。 3 成都理工大学硕= ：学位论文 a c h i mb r u g e l 和i s t v a nd u n m k l 等( 2 0 0 3 年) 人通过对阿尔卑斯山东部山前 磨拉砾岩细粒片麻岩的地球化学、地质年代分析，探讨了东部阿尔卑斯在渐新世 至中新世演化的地质动力和古地理意义。d a v i sa i l e e n ，a i t c h i s o nj o h a t h a n 等人( 2 0 0 2 年) 研究雅鲁藏布缝合带砾岩的碎屑类、砾径、地层变化等特征， 认为这些沉积物于古新世岛弧碰撞有关随1 ，此外他们对砾岩磨拉石组合及其物质 来源的研究揭示了其形成年代是早中新世而不是眼来确认的始新世。r o b i n s o n r u t ha j ，s 1 i n g e r lr u d yl ( 1 9 9 8 年) 通过分析u t a h 中部地区砾岩砂岩的砾 径变化却是研究了沉积物来源和前陆盆地沉降历史呻1 。 2 、砾岩沉积特征及沉积环境研究。 c h i mb r u e l 等( 2 0 0 3 年) 研究了南威尔士g l a m o r g a n 山谷砾岩的沉积结构， 认为这是三叠系冲积扇沉积，最大砾径分布、不同形态砾岩组成及砾岩运移变化 的进一步研究认为这些沉积物事洪流沉积和溪流沉积共同作用的产物，二者的交 替沉积反应了当地的干湿气候的更替n 0 1 。t o d ds m i m o np ( 1 9 8 9 年) 研究了爱尔 兰西南部t r a b e g 砾岩的沉积特征，认为这是溪流作用下的高密度砾岩运移沉积 的结果。h i g g s ，r o g e r ( 1 9 9 0 年) 研究了加拿大q u e e nc h e r l o t e t e 岛白垩系 扇一三角洲砾岩的岩相，认为这是水下非粘行碎屑流和高密度流沉积，沉积环境 属于深水和受断裂控制的笳地边坡环境n 幻。w e r n e rk 和j a c o b u ss u r e d d e r i n g 讨论了用石英和变质火山碎屑形态指数作为研究上自垩系到古新世河扇、海滨、 海扇沉积环境指标问题。g o l p p e n 和n e m e c 等( 1 9 8 4 ) 将砾岩的b t h ( 单层厚度) 和m p s ( 最大砾石砾径，一般取1 0 颗砾石的平均值) 的关系鉴定砾岩成因的重 要标志。由于m p s 最近似的反应了流体的载荷能力，b t h 反映了流体的粘滞型， 故对碎屑流而言，二者之间存在正相关关系。 1 。2 2 国内研究进展 近2 0 年来，中国第四纪地质研究的主要进展表现在：( 1 ) 黄土地层研究达 到国际先进水平。( 2 ) 平原地区第四纪地层划分对比应用了年代学( 尤其是古地 磁学) 和孢粉分析，提出了若干以钻孔资料为基础的地区性年代一气候地层单位。 ( 3 ) 部分地区代表性剖面由于有了年代学证据，提高了地层单位的时间精度。 ( 4 ) 由于新的哺乳动物化石的发现，一些地层的划分有重要变化。( 5 ) 第四纪 海相和海陆过渡相地层研究取得新进展1 。其中，在对砾石层的成因、沉积环境 方面的研究主要表现在： 杨玉卿、吴瑞荣( 1 9 9 4 年) 对豫西砾岩沉积特征及其成因进行了分析，通过 对砾岩的砾石成分、结构特征、基质的矿物成分、化学成分、粒度频率的分析， 认为豫西杂砾岩为冰川沉积n3 1 。主要证据表现在其厚度相对稳定且分布广，砾石 组构具独特的冰成特征，如砾石成分复杂且多源、擦面条痕石及表面新月形裂隙 4 第1 章引言 和凿坑矿石的出现、基质粒度频率分布具冰川作用特色。 李钟模等( 1 9 9 4 年) 对鄂西地区砾石层进行了研究，他们通过对砾石的成分、 层理、形态、粘土矿物观察，并结合冰川遗迹分析，认为该砾石为冰渍砂砾层。 其砾石成分复杂，计有细碧岩、白云岩、花岗岩、石英岩、燧石、泥岩、火山碎 屑等，大小混杂，排列无序，砂砾混合无分选，不显层理。砾石磨圆较差，以棱 一次棱角状为主，粘土矿物以伊利石为主，并发现冰川擦痕、压坑、磨蚀面、凹 槽等冰川遗迹u 4 1 。 赵永胜等对云南陇川盆地南缘新第三系砾岩成因及沉积环境模型进行了研 究，他们指出砾岩沉积物由扇根碎屑流、扇中河道、扇缘水道和沼泽沉积而成， 探讨了各类砾岩的成因、粒度分布等别。 周秉根( 1 9 9 9 年) 研究了黄山第四系泥砾层的沉积环境，他通过沉积物粒度 成分进行分维计算并与不同成因沉积物粒度进行对比，认为黄山第四系泥砾沉积 属于古粘性泥石流沉积物口引。对黄山第四纪泥砾沉积物孢粉的分析结果表明孢粉 以木本植物和油杉为主，还有冷杉、铁杉和漆树等，草本植物有木本科、菊科、 百合科；孢粉显示沉积环境为温暖湿润环境，山上为温暖的针阔混交林，山麓为 亚热带常绿阔叶混交林。 纵观前人成果可以看出，国内外研究重点主要通过对砾石层的结构、构造、 沉积相进行分析，进而研究其构造运动、沉积时的水动力条件、地表形态等。微 观研究重点主要在研究砾石的年代、砾石的矿物成分、理化特征等。胶结物因其 成分复杂，测定其年代还是多采用测定埋藏有机物中的碳1 4 方法。对其沉积气 候的研究主要分析砾石层基质中孢粉等传统方法，对缺失埋藏有机物的、胶结期 与沉积期不一致的胶结物的胶结年代与气候的研究较少。 1 3 研究区砾石层研究现状及存在问题 1 3 1 研究现状 由于研究区地处龙门山南段山前与前陆盆地过渡带的大片丘陵地区，更新统 砾石层分布面积广，厚度较大，形成多级阶地。早在三十年代李春立先生就提出 了雅安砾石层，时代属中更新世；5 0 年代李承三将名山一邛崃台地地区不整合于 古近系地层之上的砾石层定名为“名邛砾石层”，1 9 5 8 年成都地质学院水文工程 地质教研室对更新统泥砾层人工露头进行仔细观察，发现大量砾石强风化后仅保 留外形的火山岩砾石已风化成粘土，判定砾石层中粘土为砾石风化产物而并非冰 川沉积。根据砾石磨圆度及分选度断定该套黄色泥砾层为河流沉积。此后，有关 “雅安砾石层”、“名邛砾石层的成因和时代划分众说纷云，对其成因的看法大 致可以归纳为“流水成因”和“冰川成因两种。 成都理t 大学硕 ：学位论文 “冰川成因”主张者主要以李春昱、李承三为代表，曾认为在名山、邛崃一 带散布甚广的褐黄一红黄色粘土砾石层，是经雅安、名山间的金鸡关溢口外流的 巨大冰泛陋3 ，其时代属于最老的一把伞冰期( q 。) ，在名山附近并有二道坪冰期和 杂谷脑冰期( q ：) 和小面积的瓦达山冰期( q 。) 的泥砾分布，成都平原东部的冰碛 地层或来源于此。 以刘兴诗为代表的“流水成因主张者，经过7 0 年代初期的大量野外考证， 在邛崃城郊，所谓“冰泛”的f ； 沿十里桥和中部的大塘附近见风化强烈的砾石都 紧密排列，均呈颗粒支撑结构，扁平砾石的叠瓦状构造和一些砾石的定向排列都 很清楚，砾石成分包括石英岩、石英砂岩、肉红色花岗岩、玄武岩、砂岩、石英、 燧石、流纹斑岩等，以次圆为主，其中多数已经风化成粉末状，由于岩性复杂， 加以后期强烈的湿热风化生成的网纹状构造，使整个砾石层剖面显得杂色斑驳， 初步认为砾石层内的大量杂色粘土是由强风化后的砾石而来，并非原生的冰水沉 积4 i 。 许仲路、李代钧等( 1 9 7 9 年) 通过分析砾石层分布、砾石堆砌特征，砾石层 层理特征、古河道信息、砾石定向、磨圆情况，论证雅安砾石层绝非山麓冰川堆 积，只是因为沉积时的湿热气候，使沉积物遭受强烈的化学风化，砾石层中大多 数砾石风化成泥状、粉末状，以至被当作砖瓦的原材料，冰水沉积所谓的泥砾是 后期次生的o 。 张倬元，陈叙伦等( 8 0 年代初期) 对研究区东部( 即熊坡背斜东侧丹棱、思漾 等地) 丹棱一思漾砾石层不同岩性的砾石进行统计，论证了该砾石层的物源区。应 用粒组分析方法，采用趋势统计分析，结果显示该地区砾石分选性好，呈递变规 律，并利用沃克组构标志判断砾石的成因类型。最后根据砾石的风化程度和川西 前陆贫地第四纪演化特征，以及青衣江阶地位相对比，论述了丹棱一思漾砾石层 的形成时代为中更新世早期( q 。1 ) 。并认为丹棱一思漾砾石层为冲积成因，为古青 衣江出山后在前陆盆地中充填的冲积扇，当时青衣江古河道由洪雅黄坪流经丹棱 最后在思漾汇入岷江n8 】。现代的丹棱一思漾河是青衣江改道出平羌峡汇入大渡河 后残留下来的断头河。 近年来，李勇，周荣军等人( 2 0 0 6 年) 在研究成都盆地的形成、演化时，提到 盆地中充填的3 6 m a 以来的半固结一松散堆积物，最大厚度为5 4 1m ，在垂向上由 下部的大邑砾石层、中部的雅安砾石层和上更新统至全新统砾石层组成，与下覆 地层均为不整合接触。盆地中充填的第四纪碎屑物质均来源于盆地西侧的龙门山， 具横向水系和单向充填特征，总结该地区第四系具有河流相沉积的论证u 引。 1 3 2 存在问题 前人虽然对川西盆地更新统砾石层进行过仔细深入的研究，但主要是对局部 6 第l 章引言 地区砾石层某方面特征进行论述，缺乏区域上对整个砾石层的综合对比。名山、 邛崃、丹棱、思漾、雅安等地区广泛分布的更新统砾石层仍然还存在一些关键的 问题有待解决。主要体现在以下三方面： 1 、研究区砾石层的成因问题。 前人对该地区砾石层的成因主要有“冰水成因”和“河流成因”两种不同的 说法。“冰水成因”主张者认为在第四纪中期，出雅安的冰川携带大量杂色粘土 混杂的沙砾，运动到川西平原后融化形成砾石层，下部为粗颗粒，其上为粘土层， 即冰川“泥砾”。持这一观点的专家主要为雅安砾石层的定名者李春昱等，李承 三在5 0 年代将其重新鉴定为“名邛冰泛”成因。持“河流成因 观点的以张倬元 为代表，在观察了大量人工露头、砾石层组构特征后，认为雅安砾石层为河流相 沉积。但在很多地质文献及其图件上仍认为该地区广泛分布的更新统砾石层为冰 水沉积。因此，该地区的更新统砾石层究竟是“冰川成因，还是“流水成因 仍存在很大争议。 2 、砾石层的划分不一。 许多著作、文献等资料上对该地区砾石层的划分众说纷云，看法上不统一， 导致砾石层的划分存在很大问题。第一种观点以李春昱、李承三、许仲路等为代 表，认为广泛分布于青衣江以北一邛崃以东直至新津眉山一带、灌县郫县 大邑以西地部分台地，广汉成都新津断裂以东直到龙泉山西麓的火部分第四 纪都命名为“雅安砾石层”。第二种观点，5 0 年代李承三将名山一邛崃台地地区不 整合于古近系地层之上的黄色泥砾层定名为“名邛砾石层。7 0 年代张倬元，陈 叙伦等认为夹江、眉山间砾石层沉积序次和风化程度与名山、邛崃砾石层有明显 差别，把丹棱一思漾地区的更新统砾石层命名为“丹思砾石层 。第三种观点，刘 兴诗认为雅安砾石层只指雅安飞机坝及附近沿江的同等阶地。第四种观点，李勇 等认为广泛分布于成都盆地西南缘名邛台地表明的砾石层，主要由两套沉积物构 成，下部为砾石层，上部为网纹红土层，称为“雅安砾石层”。 导致第四系划分困难主要有以下两个方面的原因：( 1 ) 对该地区分布于不同 地区的砾石层的沉积序列分析不足，所采用的分析方面较片面。( 2 ) 由于化石资 料的缺乏和测年技术手段限制。导致该区更新世砾石层的划分存在分歧。 3 、研究区砾石层充填序列缺乏综合对比分析。 前人大多都是根据某方面的目的，分析局部地区砾石层中某个局部特征，未 对该地区整个砾石层的充填序列和沉积的先后顺序做详细深入的对比分析，导致 对该地区第四系的划分和成因研究存在很大分歧。 7 成都理工大学硕i 二学位论文 1 4 研究思路与主要技术方法 1 4 1 论文研究思路 本文运用多种分析方法对更新统砾石层的成因、沉积环境进行研究。这些方 法技术主要包括：遥感地质方法、数字高程模型分析、典型剖面分析、砾石层特 征综合对比、沉积特征分析等( 图卜2 ) 。 1 、遥感、数字高程模型分析 根据该地区遥感图像、数字高程模型( d e m ) 对该地区的砾石层进行宏观的 观测，分析该地区砾石层在遥感图像上的地形、纹理、色调等特征；运用数字高 程模型对该地区砾石层地表的表面特征( 包括砾石层高程、地表破碎程度等) 进 行宏观的综合分析。 2 、典型剖面结构分析 主要选择更新世砾石层出露较全、厚度大、层位清晰的剖面作为研究剖面： 野外对典型剖面进行比例尺为l ：5 0 0 的剖面测量，同时分析各砾石层的沉积厚 度、沉积旋回、剖面结构及充填序列等进行讨论。此外，对各剖面典型层位进行 采样，进行e s r ( 电子自旋共振) 年代测定。 3 、砾石层沉积特征分析 综合对比分析该地区不同砾石层的沉积物岩性、砾向、粒度、砾态等进行统 计分析，综合对比砾石层之间的特征差异，对该地区砾石层进行划分，并分析该 地区砾石层的砾石来源。其次，对各套砾石层与其成因有关的砾石分选性，粒度、 组构、层理、粒序性等进行对比分析，阐明本区更新世砾石层沉积特征。 4 、沉积环境分析 综合上述多种分析方法对该地区更新统砾石层进行信息综合对比，并结合化 学分析、古生物等方法，对其沉积环境进行初步分析。 8 第l 章引言 1 4 2 主要技术方法 1 、宏观研究和野外考察 为了对该地区砾石的宏观分布特征、地表形态进行分析，本文采样遥感和d e m 相结合的方面，对研究区更新统砾石层出露的地表形态、分布特征等进行详细观 察。 2 、沉积环境信息分析技术 ( 1 ) 沉积相分析 通过对沉积岩层理及沉积层内部构造、组成的分析，能够揭示反应气候变化 的沉积旋回特征。本文通过分析砾岩的沉积结构、构造、岩相特征，进而总结其 成因和沉积环境。 ( 2 ) 孢粉组合分析 孢粉是植物花粉和孢子的总称。孢粉很小，外壁由一层称之为孢粉素的抗溶 物质组成，易在沉积物中长期保存。由于不同植物其孢粉形态不同，不同植物群 落又反应不同的气候类型。因此，我们可以通过分析沉积物的孢粉及其组合特征 来研究植物群落交替，从而揭示沉积期的古气候特征。 ( 3 ) 磁化率研究 磁化率的变化在定程度上反映降水等古气候的变化，对于第四系松散堆积 物地区，地表磁化率的变化与砾石层堆积时期古降水和气温存在正相关关系。本 文通过这一原理对区内沉积厚度较大的两处砾石层测量磁化率，进而分析砾石层 沉积时期古气候。 ( 4 ) 粘土矿物组合特征 9 成都理工人学硕士学位论文 在沉积环境分析中，粘土矿物组合、含量对古气候具有一定的指示作用，黏 土矿物的形成及演变携带着丰富的气候变化信息。一般认为，气候温暖潮湿有利 于高岭石的形成。伊利石形成于温暖、干燥的气候条件下，绿泥石一般只能在化 学风化作用受抑制的地区( 如冰川或干旱的地表) 幸存下来。通过粘土矿物组合 分析，对分析结果进行初步古环境解释。 3 、测年技术 砾石层胶结物成分复杂，应根据其成分组成特点和不同年代类型( 沉积年代、 胶结年代) 采用不同的测年年技术，本研究主要采用电子自旋共振( e s r ) 定年。 电子自旋共振( e 1 e c t r o ns p i nr e s o n a n c e ) 测量方解石( 或者贝壳) 、磷狄石( 骨 骼、牙齿) 、硫酸盐和磷酸盐等矿物晶体决定于时间的放射性损伤来测量的。电 子围绕原子核沿一定轨道旋转，产生环形电流和磁场，旋转方向相反的电子通常 形成无净磁矩的中性电子对，由于物质中铀、钍、钾同位素的衰变引起的天然放 射性使晶体离子化或损伤，产生一个个电子剩余中心和电子亏空中心，每个未配 对的捕获电子具有一个净磁矩，以不同的自旋方向旋转的电子产生一个“塞曼效 应”的能量，样品暴露在同样大小的微波辐射环境时，将引起自旋电子自旋共振 之间的转变，这个过程被未配对电子通过吸收微波辐射记录下来，并在e s r 谱仪 上探测和测量，其定年公式为：e s r = 自旋电子浓度 ( 单位辐射产生的自旋电 子) ( 年辐射测量) 。本研究用此法通过石英砂测定砾石层年代。 此外，本文还采用孢粉相、砾石风化程度以及盆地充填序列等方面对砾石层 的沉积时期进行对比，从多方面综合分析研究区内沉积物沉积的先后顺序及其时 代。 1 5 论文的难点和创新点 由于研究区地处川西前陆盆地收敛地带，受新构造运动的影响，更新世砾石 层内部高程不一，给砾石层的对比研究带来困难。 本文所涉及的知识面较广，不仅包括宏观的遥感地质、数字地形模型等信息 技术，同时采用地质剖面尺度的地质测量、沉积标志的识别、沉积相分析、孢粉 分析等。难免对某一环节的认识不足，但作为探索性研究是必要的。 通过研究初步取得以下成果： l 、运用了砾石层充填序列、砾石分化程度、孢粉、e s r 、r s 等多种信息组合 分析方法，从不同尺度上对比分析砾石层的沉积时代，确定该地区更新统砾石层 沉积的先后顺序。 2 、对典型地区典型剖面的砾石层物质组成、沉积厚度、沉积旋回、砾石组 构等多方面分析几套砾石层的沉积特征，结果表明其成因为在温暖一湿热环境下 的冲积成因，而非冰泛作用产物。 l o 第l 章引言 3 、通过对砾石岩性与区域地质对比，追溯砾石物源区来源于青衣江上游的 天全河和宝兴河流域的宝兴杂岩、紫石关杂岩。在对砾石层古流向测定的基础上， 反演出青衣江水系经历了多次较大规模的改道。 成都理t 大学硕士学位论文 第2 章砾石层的r s 、d e m 信息 2 1 更新统砾石层划分 本文研究的名山一丹棱地区为龙门山与成都平原的过渡带，更新统砾石层分 布于龙门山南段前陆盆地边缘，多为低山槽谷、浅丘、冲积台地、沿江阶地等地 貌类型。该地区更新统砾石层大面积分布( 图2 1 ) ，且各地区砾石层分布高程， 物质组成等均存在巨大差异。构成多级台地及沿江多级阶地，阶地最多可达五级 阶地。 如前所述，该地区更新统砾石层划分方面存在的问题，本文通过野外观察， 从砾石层的表面特征、沉积的地理位置、风化程度、胶结状况、阶位相等特征把 该地区更新统砾石层由老到新依次分为：建山“大邑砾石层、“名邛砾石层”、 “丹思砾石层”和“雅安砾石层”( 表2 1 ) 。 裹2 1 更新统砾石层划分对比表 地理位置典型阶位 人邑砾彳i 层建山一庙坡一人邑未见典型阶地保留( 盆地基底砾石层) 名邛砾彳i 层名山一蒲江一邛崃名山一邛崃台地区域性i i i v 级阶地 丹思砾年i 层丹棱一思漾一眉山丹棱一思漾一带i 又：域性i i 一级阶地 雅安砾f i 层雅安城郊及附近沿江地区雅安城郊及附近沿江i i i i i 级阶地 研究区各更新统砾石层分布位置及主要岩性如下： ( 1 ) 建山“大邑砾石层”。研究区地表出露于建山一庙坡一带扇体后缘底部， 位白垩系或古近系地层边缘或山坡上，为成都盆地的基底砾石层。岩性为一套黄 灰色、灰黄色、暗紫红色及褐黄色半固结砾石层央少量透镜状沙层组成，风化色 调为棕黄、褐黄、灰白色，风化十分强烈，是一套以半固结砾石层为主的夹少量 沙、粘土层的地层，砾石层的砾石成分为石英岩、花岗岩、闪长岩、硅质岩、砂 岩、火山岩为主，风化差，砾石2 2 5 c m 不等，砾石大多半定向，砾石形状大多 为次圆一圆，局部夹灰色亚粘土及薄层泥炭、褐煤层。 ( 2 ) “名邛砾石层”。分布于总岗山北侧，名山一蒲江一邛崃一片，构成大片 台地，整个砾石层宏观地表形态呈“舌”状或“扇状”堆积，共发育五级阶地之 多，其中i i i v 级阶地属“名邛砾石层，i 、级阶地最典型，分布最广。岩性 为棕黄色、黄灰色及少量灰一灰白色半固结复成分砾石层，顶部为黄灰色网纹粘 土层、亚粘土层，剖面总体显示为二元结构。砾经5 3 5 c m 居多，分选较差，磨 圆好，无定向一略显定向，杂基一颗粒支撑，弱固结。砾石含量约占6 5 8 0 不 等，砾石间为沙泥质充填。砾石成分主要为花岗质岩石，部分砂岩、石英岩、灰 1 2 第2 章砾石层的r s 、d e m 信息 岩等；除石英岩砾石外，其它成分的砾石多具中等一强风化。与下伏名山组薄层 状泥岩( 具铁染古风化壳) 、芦山组紫红色泥岩之间呈角度不整合接触。地表水 系发育，古河道特征明显。 ( 3 ) “丹思砾石层”。分布于总岗山南东侧，从洪雅一丹棱一思漾一眉山一青神 一片，构成区域性i i 、i i i 级阶地，岩性为棕褐色砾石层，砾石间颗粒支撑，砾石 成分以石英砂岩为主，砾径l 一3 0 c m ，具定向性。下部为浅黄色泥砾层，砾石含 量约3 0 ，以石英砂岩砾石为主，砾径1 2 5 c m ，杂基支撑，基质为含泥亚沙土。 中上部为棕黄色含细砾砂土、亚沙土层，含棕红色泥质斑块及铁锰质薄膜。总体 呈下粗上细的二元结构。i 级阶地表面已丘陵化，阶坎不明显，地貌上呈缓坡低 丘。地表见两条大型古河道痕迹。 ( 4 ) “雅安砾石层”。雅安城郊及其附近的更新统沙砾层，分布于瓦窑坡东 侧一雅安市郊一姚桥镇一大兴场等地，沿青衣江形成i i 、i i i 级阶地，岩性为松散黄 色沙砾层，砾石磨圆较好，分选差，砾径多为1 5 3 0 c m 。定向好，砾石主要成 分为花岗岩、石英岩、砂岩等。向上逐渐变细，中部为黄色沙砾层、亚粘土层， 上部为黄灰色粘土层，含大量植物根系。总体上表现为下粗上细的二元结构。 图2 1 研究区更新统砾石层分布范围图 成都理丁人学硕1 二学位论文 2 2 更新统砾石层遥感信息 遥感图像是地物电磁波谱特征的实时记录，我们可以根据记录在图像上的影 像特征一光谱特征、空间特征、属性特征等来推断地物的电磁波谱性质。各更新 统砾石层在图像上的表现不一，故我们可以根据它们的变化和差异来识别和区分 不同的砾石层，从而提取砾石层的遥感信息特征。 2 2 1 遥感资料选取及处理 1