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摘要:
文章对云贵高原边缘洛塔期（洛塔剖面）和召市期（贾坝剖面）夷平面风化壳进行粒度、磁化率、孢粉等方面的研究，探索其沉积特征及古气候响应。结果显示：洛塔剖面和贾坝剖面风化壳都以黏土和不等粒砂为主，但洛塔剖面岩性和粒度变化比较明显，为杂色黏土质粉砂和粉砂质黏土互层，夹一层砂砾石；贾坝剖面岩性和粒度相对稳定，主要为粉砂黏土。洛塔剖面Mz、Md、SC/D值以及磁化率值整体较高，但变化幅度小且快，贾坝剖面Mz、Md、SC/D值以及磁化率值相对波动较大，由此推断两条剖面所揭示的沉积环境都整体湿润，但贾坝剖面显示出小的干燥波动，即洛塔期夷平面风化壳沉积时期气候为温暖湿润型，召市期夷平面风化壳沉积时期气候为温凉干燥型，这与孢粉中大量水龙骨属（Polypodium）、松属（Pinus）指代的气候意义相同。对比孢粉组合及前人资料，推测洛塔剖面风化壳可能为新近纪早期开始形成，该夷平面可能形成于中新世，而贾坝剖面可能形成于第四纪早期，该夷平面可能形成于更新世。
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0. 引 言
云贵高原是典型的岩溶高原，在新构造运动造成的多次不均一抬升后，叠加流水侵蚀等作用在高原边缘广泛形成具有多种切割形态的古夷平面，表现为台地与峡谷地貌的紧密交互。这种深切、孤立的台地峡谷组合与碎屑岩高原有所不同，岩溶高原边缘的台地峡谷组合形态上可形成密集网状，对高原抬升速率与构造运动强度更为敏感，也为以岩溶地貌为载体的岩溶生物环境体系记录更丰富的演化信息。从全球来看，古夷平面分布于地球各纬度带[1]，在山地形成演化、区域地貌分化中占有极其重要的地位[2]，目前已被运用到构造、沉积、地貌演化等多个地质研究领域，如可利用夷平面来研究青藏高原的抬升幅度[3-5]，研究新构造运动的分期和形式[6-7]以及运动特征[8]，伴生的风化壳和覆盖层可用来约束古气候[9-11]，也可将不同高原，如青藏高原、云贵高原等的地貌演化构建联系[3,8,12-14]。
湘西是云贵高原边缘由高平原向冲积平原过渡的低山与中山结合带[15]（图1），发育有蔚为壮观的台地峡谷群地貌[16-17]，被湘西世界地质公园（Xiangxi UNESCO Global Geopark）列入世界级地质遗迹的重要组成部分，且得到联合国教科文组织的承认[18]。湘西的侵蚀和剥夷活动在台地峡谷群中十分突出，根据前人调查资料
1 ，湘黔鄂地区可能存在三期较大规模的构造抬升和稳定期旋回，第一期为白垩纪末的地壳上升，到新生代逐渐稳定，形成第一级夷平面（或称大娄山期高夷平面），高程1 600~2 000 m，该期夷平面在研究区被漫长剥蚀，已残存不多；随后在中新世湘西地区继续抬升并稳定，形成第二级夷平面，海拔 1 000~1 400 m，属于洛塔期（或称山盆期），在洛塔台地比较发育；更新世以来，湘西地区再一次上升，河流强烈下切，形成了第三级夷平面，海拔600~700 m，属于召市期（乌江期），以河谷地貌为主。对于湘西地区，洛塔期和召市期夷平作用较发育，代表区内构造运动差异升降强度较大的动力响应[19]。这两期主要的夷平作用期产物可划分为6个夷平面级别（表1）[19-21]2 ，并形成多种未裸露型岩溶微地貌[6]。
图 1. 西南岩溶区高程剖面及湘西地区夷平面分布图Figure 1. Elevation profile of the karst area in Southwest China and distribution of the planation surface in Xiangxi表 1. 湘西片区岩溶地貌与夷平面发育特征Table 1. Development characteristics of karst landform and planation surface in Xiangxi序号 岩溶
分层②夷平面级别
（北区）[19]区域夷平面
举例（山名）[19]湘西岩溶台
面发育期[20-21]湘西岩溶台
面海拔/m堆积
物[21]湘西岩溶台面形
成时代（推测）[19-21]地貌类
型组合1 第I层 1~2级 壶瓶山、西海、西晃山、腊尔山、大青山等 梯子岩期 ＞1 300 残坡积、冰
水堆积古近纪 孤峰、落水洞、残留洞
穴、石林、溶丘2 3级 八洞仙山期 1 230 红色砂砾岩
堆积新近纪 溶丘、漏斗、洼地、竖井、垄脊、石牙、石林、
落水洞3 亚不寺期 1 030 流水相堆积 新近纪末—
第四纪初丘峰深谷、垄脊、石林、石牙 4 第II层 4级 大米界、何家
山、排碧等洛塔河谷期（高谷—宽谷—车水坪湖亚期） 650~900 红黄黏土沙土砾石、灰黑
淤泥更新世 河谷、峡谷、丘陵 5 第III层 5级 宝凤湖、南华
山等洛塔河谷期
（峡谷亚期）400~600 砂砾石亚黏土 全新世 暗河、水平溶洞、漏斗、洼地 6 第IV层 6级 沅水、澧水
两岸近现代期 300~400 黏土、砾石 全新世 水平溶洞、浅洼地、浅漏斗、暗河 | Show Table
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对于湘西这两期夷平面，陈长明[19]研究了它们的发育特征和分类，认为区域上夷平面存在南北不平衡的特点，而夷平面之上的风化壳可能记录了抬升作用强度和环境变化；于浩然等[22]研究了其基岩特征，认为基岩是夷平面之上岩溶微地貌的控制因素，同时将岩溶微地貌划分为9种类型，并强调古水文等环境条件对地貌的影响；靳立多等[20]探讨了洛塔台地发育史，认为洛塔台地可划分为5个发展期次，其中与环境变化密切相关的黏土堆积物广泛堆积的时间可能是早中更新世；彭汉兴等[10]研究了洛塔及邻区的第四纪堆积物，认为不同海拔堆积物存在分层和差异，洛塔台地上的堆积物为内源堆积，台地外围可能存在多种来源，并根据堆积物元素特征指出早中更新世本区域可能存在温暖湿润的古气候；劳文科等[11]对其岩溶表层带进行特征分析，指出气候是表层岩溶带发育的一个极为重要的外部条件；殷建军[23]和张会领等[24]根据洛塔莲花洞石笋进行古气候研究，均发现中晚全新世存在气候波动，与半球尺度的大气环流和太阳辐射背景有关，可能在第四纪中存在多次变化。还有很多学者对湘西区域的构造[25-28]、水文[29-32]地质等方面进行了研究，但目前这两期夷平面风化壳物质性质和古气候对比还不明确，这两期夷平面虽然距离较近（图2），但却具有显著的海拔差异，同时也处于不同的碳酸盐岩区和碎屑岩区，物质来源有所不同，基岩岩性也有所不同，研究其覆盖层有助于对比不同海拔和基岩的夷平面覆盖层岩性差异、反演夷平面形成时的古气候，以期为探究云贵高原边缘夷平面发育特征和古气候演化提供更多依据。
1. 研究区概况
研究区位于湖南省西北部，处于中国地貌第二级阶梯与第三级阶梯的转折线南段，地质构造区位于扬子陆块东南缘、云贵掀斜隆起区东部边缘，毗邻华南陆块，属二者过渡地带。自燕山运动以来，该区形成了一套巨型的新华夏构造体系并经历了多期次构造作用影响，区内向斜成山、背斜成谷，断裂纵横交错（图2），出露地层有寒武系、奥陶系、志留系、二叠系、三叠系及第四系，厚度为880~1 160 m。进入古近纪，受侵蚀作用、基准面变化等影响，早期形成的褶皱和山系逐渐被剥蚀，最终在湘西形成可对比的两级大规模夷平面，分别为洛塔期夷平面（1 400 m）和召市期夷平面（600~700 m）（图3），虽然不同学者根据不同地区的标志地貌对这两期夷平面的称谓有所不同[19]，但实际指代的都是这两个高程差异明显的夷平面。
图 3. 洛塔期与召市期夷平面实景图Figure 3. Realistic view of the planation surface in Luota period and Zhaoshi period洛塔期夷平面是湘西规模较大的古夷平面之一[19]，在研究区主要表现为一座北东向展布的岩溶台地——洛塔台地，面积约82 km2，最高海拔1 437 m，由向斜核部断裂形成的洛塔河继承原有向斜谷地，溯源侵蚀切割而成。召市期夷平面表现为北东向的召市盆地，位于洛塔台地的西侧，即洛塔向斜构造的北西翼，海拔600~700 m，主要地貌类型为溶蚀洼地及残留台地、溶丘洼地、丘陵等。洛塔台地的基岩为二叠系茅口组泥晶灰岩、白云质灰岩，召市盆地的基岩为志留系小河坝组细砂岩、粉砂岩、页岩。
2. 研究方法
2.1 样品采集
对上述两期夷平面的地貌与地层进行细致考察后，选择洛塔剖面和贾坝剖面进行实测，其分别代表洛塔期夷平面和召市期夷平面，并进行系统分层、采样。以土表记为0 m，向下用皮尺实测各沉积层厚度。为确保样品新鲜，在采集过程中首先将覆盖层刨除20 cm表土后，使用圆柱钢管凿进覆盖层中进行取样。以近等距原则对洛塔剖面的150~500 cm风化壳采集30件样品、对贾坝剖面50~350 cm风化壳采集15个样品进行分析。采样顺序由下至上，避免上层样品对下层样品造成污染。同时在剖面中采集孢粉样品，洛塔剖面风化壳岩性较丰富，采集10个孢粉样品，贾坝剖面风化壳岩性较单一，采集4个孢粉样品。此次洛塔剖面的样品编号以大写字母LT开头，贾坝剖面样品编号以大写字母JB开头。
2.1.1 洛塔剖面概况
洛塔剖面位于湘西龙山县洛塔乡附近的一处洼地边坡，因附近改修村道，此剖面留下了挖掘之后的新鲜面（图4），总厚约5 m，覆盖层出露良好，分层明显，有利于系统采样；地貌单元属于洛塔台地。
2.1.2 贾坝剖面概况
贾坝剖面位于湘西龙山县召市镇贾坝村，因村民靠坡建房，此剖面为挖掘之后留下的新鲜面（图5），总厚约6.5 m，地貌单元属于召市盆地，与洛塔台地距离相近，属二者的地貌转换带附近。
2.2 分析方法
在对两条剖面进行野外踏勘实测后，分析剖面岩性特征、沉积物粒度组成、磁化率特征、孢粉组成等，进而探索夷平面记录的古气候信息。
2.2.1 粒度、磁化率与孢粉的作用
（1）粒度的气候指示意义 沉积物的粒度组成在不同沉积环境通常存在差异，因此粒度特征可间接指示沉积岩相、气候环境变化[33-34]，如其被作为揭示东亚冬季风和夏季风作用的替代性指标[35]。砂粒含量可反映沙漠化的进退和气候变化，指示冬季风变化的强弱，而黏粒与风化成壤作用密切相关，能够反映夏季风变化的强弱[36-37]，前人 [37-42]认为黏粒含量越高，成壤作用越强，夏季风也越强，反之成壤作用越弱，夏季风也越弱；同时，沉积物平均粒径（Mz）和中值粒径（Md）为高值时，说明气候环境相对温湿，风化程度高，反之则说明气候环境相对冷干，风化程度较弱。此外，利用粒度敏感值（SC/D，粉砂、黏粒与砂的比值）可以放大>4.32Φ/<4.32Φ颗粒物质的比例关系，从而反映沉积剖面风沙活动的强弱。在相对冷干的条件下，冬季风较强，粉砂和黏粒含量相对砂较少，SC/D为低值，而在温湿的条件下，粉砂和黏粒含量相对砂更多，SC/D为高值。
（2）磁化率的气候指示意义 磁化率 (magnetic susceptibility, MS)是反映单位物质被磁化程度的物理量，岩石磁化率值的大小受控于其所含磁性矿物的种类、含量、粒径等因素，是样品中各种磁性矿物MS值的总和[43-44]。磁性矿物分为反磁性矿物、顺磁性矿物和铁磁性矿物，反磁性矿物主要包括石英、磷灰石等，顺磁性矿物包括大多数纯净矿物，如白云石等，铁磁性矿物包括磁铁矿等许多含铁、镍元素的矿物[43,45]。反磁性矿物的MS一般为负值，顺磁性矿物的MS为较小的正值，铁磁性矿物的MS为较大的非衡量正值[43,46]。通常陆源碎屑所含的磁性矿物较多，因此磁化率高可能代表河流或风尘的输入增强[43,47-50]，在岩溶区磁化率也是反演古环境的一种可靠手段[14]。
一般认为，当夏季风较强时，气候处于温湿状态，化学风化和成壤作用较强，铁磁性矿物较易生成，从而使沉积物中的磁性矿物数量增多，磁化率值变大；当夏季风较弱时，气候处于干冷状态，化学风化和成壤作用较弱，磁性矿物数量相对较少，磁化率值较低 [34,42,51]，这也与降水量和温度存在较好的正相关关系[51-52]。
（3）孢粉的气候指示意义 沉积地层中的孢粉化石组合与对应地质时期的植被分布密切相关，而不同的植被组合受到气候的影响十分强烈[53-54]。植物孢粉具有产量大、孢粉壁易保存、体积小易被搬运等特点，在地球表面含量丰富，因此孢粉资料可用于分析植物群的性质，进而反演出植物群生长时所处的气候、地形、土壤等背景条件，使孢粉分析成为重建古环境和古气候的重要方法[55-58]。通过对不同的孢粉组合以及优势种属的分析来还原古气候，目前已成功运用到许多不同地貌区[59-61]，包括岩溶区[62-64]。
2.2.2 测试方法
（1） 粒度测试方法 具体方法参考张文丽[37]、潘宁惠[65]，简要步骤为将0.5~1.0 g样品使用10 mL 30%的双氧水加热去除有机质，至不再冒泡后冷却，加入10%的稀盐酸10 mL除去碳酸盐，再用上清液将样品调至中性，测量前半小时加入10 mL 0.05 mol·L−1的六偏磷酸钠(NaPO3)6溶液通过超声波震荡器充分震荡使沉积物颗粒充分分散。测定采用英国马尔文公司生产的Mastersizer 2000激光粒度仪，测量范围为0.02~2 000 μm，测量3次后取平均值。本文运用粒度组成特征和粒度参数作为替代性指标[28,66]来分析剖面沉积物的沉积环境。运用公式Ф=−log2D（mm）[34,67]将粒径转换为Φ值，采用Folk and Ward公式来计算粒度参数：
中值粒径：Md=Ф50
平均粒径：Mz=(Ф16+Ф50+Ф84)/3
分选系数：σ=(Φ84−Φ16)/4+(Φ95−Φ5)/6.6
峰度：Kg=(Φ95−Φ5)/2.44(Φ75−Φ25)
偏度：Sk=(Φ16+Φ84−2Φ50)/2(Φ84−Φ16)+(Φ95+Φ5−2Φ50)/2(Φ95−Φ5)
Md和Mz反映沉积物粒度分布的集中趋势，其低值反映搬运营力越大，颗粒较粗；Kg反映粒度分布曲线凸出程度，Kg<0.90粒度频率曲线表现为平缓；0.90<Kg<1.11，曲线基本对称，为正态分布；Kg>1.11，曲线相对尖锐；Sk反映粒度分布曲线的不对称性，介于−1.00~−0.10之间呈负偏，介于−0.10~0.10之间呈近对称，介于0.10~1.00之间呈正偏；σ表示沉积物的分选程度，σ<0.71代表分选性好，介于0.71~1.00之间代表分选性中等，σ>1.00代表分选性差[34]。
（2） 磁化率测定与分析 具体测试方法见于寒等[68]、左海玲[34]，使用英国Bartington仪器公司MS2型磁化率仪测量，将样品烘干、碾碎后，后装入10 mL乙烯样品盒中，选择低频（0.47 kHz）和高频（4.7 kHz）的工作频率，分别测得样品的低频磁化率（χlf）和高频磁化率（χhf）[33]。重复测试3次，求取高、低频磁化率的平均值。
根据高频磁化率（HF）和低频磁化率（LF）计算出样品的质量磁化率（χ）和频率磁化率（χfd%），G 为样品质量，计算公式为：
χ=10×χlf/G χfd(%)=100×(χlf−χhf)/χlf （3）孢粉分析 孢粉的提取技术目前已相当成熟，尤其近年来孢粉学者根据不同区域、不同岩性特点对原有的孢粉提取手段进行了改进，使得孢粉提取水平升高，纯度增加[62]。在鉴定孢粉属种时，一般先对属种进行全面观察，系统描述，确认其基本构造，由大类定起，逐级缩小，最后定出属种；再将所见到的每种（或属）孢粉分别统计其出现的数量，根据所得孢粉数量计算各种植物占孢粉总数的比例，再得到不同时代各科、属和种的比例。使用的鉴定工具为Zeiss Scope A1生物荧光显微镜。
3. 结果与分析
3.1 沉积特征
3.1.1 洛塔剖面
通过野外观察，可将洛塔剖面自顶部向下分为5层：
0~40 cm：暗棕色、褐色现代腐殖土壤层，结构疏松多孔，有机质含量高。
40~150 cm：棕色松散堆积物、泥砾石层，此段沉积较多含泥质胶结的砾石，磨圆度差，直径多为4~10 cm。
150~260 cm：黏土互层1，灰黑、黄褐色、褐红色黏土质粉砂和粉砂质黏土互层。本研究从该段开始取样，该段以下为古风化壳，该古风化壳总厚度为350 cm。
260~290 cm：砂砾层，棕黄色粗粒砂岩夹砾石，砾石直径3~8 cm。
290~500 cm：黏土互层2，褐灰色黏土与黄褐色黏土互层。
3.1.2 贾坝剖面
通过野外观察，可将贾坝剖面自顶部向下分为3层：
0~50 cm：暗灰色、黑色腐殖现代土壤层，结构疏松多孔，有机质含量高。
50~350 cm：粉砂黏土层，质地疏松，以粉砂岩和黏土为主夹杂少量砾石。本研究采样段即为该层位，总厚度为300 cm，为典型的古风化壳。
350~650 cm：为志留系小河坝组（S1xh）地层，以灰绿色薄—中层粉砂岩、细砂岩为主夹灰色页岩，产三叶虫、笔石。
3.2 沉积物组成
3.2.1 洛塔剖面
对洛塔剖面目的层150~500 cm风化壳进行粒度组成分析发现：风化壳以粒径介于5~50 μm的粉砂为主，平均含量为57.6%；黏粒次之，平均含量为41.9%；砂含量最少，为0.56%，且全为细砂组分，整个剖面几乎不含极粗砂和粗砂（表2，图6）。
表 2. 洛塔和贾坝剖面的沉积特征数据表Table 2. Sedimentary characteristics of Luota section and Jiaba section样品
编号成分/% 质量磁化率
×10−8 m3·kg−1样品
编号成分/ % 质量磁化率
×10−8 m3·kg−1样品
编号成分/ % 质量磁化率
×10−8 m3·kg−1黏粒 粉砂 细砂 黏粒 粉砂 细砂 黏粒 粉砂 细砂 中砂 粗砂 LT01 40.16 59.10 0.74 26.25 LT16 42.74 56.83 0.43 17.97 JB01 38.07 53.87 6.39 1.28 0.39 10.31 LT02 41.26 58.24 0.50 16.09 LT17 41.80 57.82 0.38 20.94 JB02 34.84 55.50 8.86 0.67 0.12 11.56 LT03 43.05 56.61 0.35 18.26 LT18 41.72 57.78 0.50 22.50 JB03 41.71 53.92 4.37 0 0 12.66 LT04 39.67 59.77 0.56 24.22 LT19 42.85 56.76 0.39 19.22 JB04 35.91 56.88 7.21 0 0 11.88 LT05 40.17 59.37 0.52 21.88 LT20 41.04 58.41 0.55 24.38 JB05 43.75 52.15 4.11 0 0 11.72 LT06 42.42 57.26 0.32 16.88 LT21 43.01 56.64 0.35 19.38 JB06 41.00 55.76 3.24 0 0 12.03 LT07 42.46 57.14 0.40 19.69 LT22 41.92 57.55 0.53 22.34 JB07 44.22 50.26 5.52 0 0 14.69 LT08 42.86 56.56 0.58 16.72 LT23 39.73 59.65 0.62 10.47 JB08 42.13 52.21 5.66 0 0 15.00 LT09 43.22 56.47 0.32 20.51 LT24 39.73 59.55 0.73 11.72 JB09 37.61 53.22 7.86 0.98 0.33 12.19 LT10 44.55 55.09 0.36 15.16 LT25 42.47 56.97 0.56 11.09 JB10 35.48 51.76 12.07 0.56 0.13 12.19 LT11 42.07 57.60 0.34 18.44 LT26 42.87 56.59 0.55 9.53 JB11 36.27 54.66 8.29 0.62 0.17 14.38 LT12 42.08 57.59 0.33 14.69 LT27 39.46 59.19 1.35 8.59 JB12 36.62 54.69 7.78 0.76 0.16 13.91 LT13 42.91 56.78 0.31 15.47 LT28 41.37 57.35 1.29 10.31 JB13 42.55 51.99 5.46 0 0 14.22 LT14 42.13 56.93 0.94 12.81 LT29 41.66 57.49 0.86 10.63 JB14 36.06 54.97 8.01 0.84 0.12 14.06 LT15 41.97 57.35 0.68 22.81 LT30 42.74 56.79 0.48 11.56 JB15 38.60 58.37 3.03 0 0 14.69 | Show TableDownLoad:
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图 6. 洛塔剖面与贾坝剖面风化壳沉积物组成、粒度参数和磁化率垂直变化特征Figure 6. Vertical variation characteristics of sediment composition, grain size and magnetic susceptibility of weathering crust in Luota section and Jiaba section从图6不同粒级垂直变化曲线可知，在垂直方向上砂质含量自剖面底部向上整体表现为先减小后增大的趋势，且与细砂含量变化曲线基本一致，表明洛塔剖面砂质含量主要由细砂控制。粉砂和黏粒含量变化趋势相反，黏粒含量自剖面底部向上总体呈现先增大后减少的趋势。分层粒度组成特征显示：同一粒级在同一地层的不同深度差异变化较大且出现多次波动。
3.2.2 贾坝剖面
贾坝剖面50~350 cm风化壳的粒度组成特征分析结果显示：风化壳以粒径介于5~50 μm的粉砂为主，平均含量为54%；黏粒次之，平均含量为39%。对砂质分析发现，细砂是砂粒组成的主体，平均含量为6.5%，整个剖面只含极少的中砂和粗砂，不含极粗砂。细砂、中砂、粗砂含量变化相对一致，粉砂与黏粒的含量变化相反，同一粒级的变化幅度大但不如洛塔剖面变化频繁。
3.3 粒度参数特征
3.3.1 洛塔剖面
分析洛塔剖面粒度参数发现，Md介于7.18~7.42Φ之间，平均为7.31Φ；Mz变化于7.31~7.54Φ，平均为7.44Φ；σ介于−1.68~−1.51之间，平均为−1.57；Sk介于−0.16~−0.1之间，平均为−0.14；Kg变化于0.95~1.01，平均为0.98。由此可知，洛塔剖面各个参数变化范围较小，剖面组成物质以细颗粒为主，分选性极好，频率曲线呈负偏近对称分布。
进一步分析洛塔剖面粒度参数发现，自剖面底部向上，各参数变化特征为：Md和Mz变化趋势基本一致，在黏土互层2中二者整体呈现增大趋势，但波动较为频繁剧烈（图6），到黏土互层1出现剖面最低值，但随之二者又渐趋增大；σ和Kg的变化趋势大体一致，在黏土互层2中出现多次旋回波动，但幅度相对较小，在黏土互层1及砂砾层过渡段，二者明显减小且在180~200 cm处达到剖面最小值，之后其值则渐趋增大。
洛塔剖面SC/D峰值段对应Mz、Md较大，分选较差，反映区域冬季风强度较弱，季节性降水的增多使得气候相对温湿，生物化学作用增强促使沉积物风化加剧，成壤作用明显；而SC/D谷值段反映风力较强，气候干燥。剖面不同沉积深度粒度特征参数旋回曲线在垂直方向上与各层位沉积旋回对应较好，但也可见在同一地层中多个参数存在多次波动。
3.3.2 贾坝剖面
分析贾坝剖面粒度参数发现，Md介于6.8~7.37Φ之间，平均为7.07Φ；Mz变化于6.75~7.35Φ之间，平均为7.07Φ；σ介于−2.07~−1.7之间，平均为−1.9；Sk介于−0.08~0.01之间，平均为−0.02；Kg变化于0.86~0.98之间，平均为0.93。剖面组成物质以细颗粒占主体，分选性极好，各个参数变化范围相对较小。
3.4 磁化率特征
3.4.1 洛塔剖面
分析洛塔剖面磁化率发现，剖面质量磁化率值介于8.59×10−8~26.25×10−8 m3·kg−1，平均值为17.02×10−8 m3·kg−1，频率磁化率的最大值为9.1%，平均值为3.3%。分析可知剖面质量磁化率平均值小于20×10−8 m3·kg−1，当质量磁化率小于20×10−8 m3·kg−1时，频率磁化率可能反映的是测量误差[69]，其反映的信息可靠性相对差。因此，本文中讨论的磁化率仅为质量磁化率。
由图6可知，洛塔剖面磁化率在垂直方向上整体表现为先波动减小后波动增大再稳定减小的趋势，其分层变化特点较为明显，在黏土互层2中出现一次显著的交替波动现象。另外，剖面磁化率变化与粒度组分和粒度参数变化有较为明显的对应关系。黏粒互层2的磁化率与黏粒和平均粒径的在不同深度呈现不同变化趋势，剖面270~410 cm呈显著正相关，在410 cm以下呈现较明显的负相关。在黏粒互层1中，剖面磁化率与二者变化规律不明显。与砂粒变化曲线对比发现，370 cm以下剖面磁化率与砂含量变化特征大体一致，但270~370 cm二者呈负相关变化。
3.4.2 贾坝剖面
贾坝剖面的质量磁化率值介于10.31×10−8~15×10−8 m3·kg﹣1之间，平均值为13.03×10−8 m3·kg−1，频率磁化率的最大值为7.9%，平均值为1.82%；剖面质量磁化率最大值为15×10−8 m3·kg−1，其值同样小于20×10−8 m3·kg−1。
贾坝剖面磁化率整体变化特征表现为先增加后减小再增加的趋势，与Mz变化趋势较为一致，而与黏粒和砂粒曲线变化呈现较为明显的阶段性。砂粒曲线在170 cm以下与磁化率波动大致呈正相关变化趋势，在50~170 cm二者规律变化不显著；黏粒曲线在200 cm以下与磁化率波动呈现负相关趋势，50~200 cm二者大致呈现正相关变化趋势。
3.5 孢粉特征
孢粉样品经检查、鉴定（图7），发现其中8件样品LT-1、LT-2、LT-3、LT-7、LT-Y1、LT-Y2、JB-1和JB-Y1的孢粉含量较丰富；LT-4、LT-5、LT-6的孢粉含量较少；LT-Y3、JB-2、JB-3这3件样品未见任何孢粉化石。具体如下：
图 7. 洛塔与贾坝剖面孢粉组合特征图版1-15.水龙骨属Polypodium（1-9样品编号为LT-3，10-15样品编号为LT-Y2） 16.罗汉松属Podcarpus（样品编号LT-Y2） 17-21.松属Pinus（17-20样品编号为LT-Y1，21样品编号为LT-3） 22-23.禾本科Gramineae（22样品编号为JB-1，23样品编号为JB-Y1）Figure 7. Sporepollen assemblage chart of Luota section and Jiaba section1-15. Polypodium (sample numbers of 1-9: LT-3; sample numbers of 10-15: LT-Y2); 16. Podcarpus (sample numbers: LT-Y2); 17-21. Pinus (sample numbers of 17-20: LT-Y1; sample number of 21: LT-3); 22-23. Gramineae (sample number of 22: JB-1; sample number of 23: JB-Y1)（1）LT-1 水龙骨属Polypodium ＞100粒； 松属Pinus 35粒；冷杉属Abies 4粒 ；罗汉松属Podcarpus 2粒。
（2）LT-2 水龙骨属Polypodium 64粒；松属Pinus 8粒；藜属Chenopodium 1粒。
（3）LT-3 水龙骨属Polypodium 36粒 ；松属Pinus 2粒。
（4）LT-7 水龙骨属Polypodium 37粒；松属Pinus 2粒。
（5）LT-Y1 水龙骨属Polypodium 11粒；松属Pinus 26粒；冷杉属Abies 1粒。
（6）LT-Y2 水龙骨属Polypodium ＞100粒；松属Pinus 7粒；罗汉松属Podcarpus1粒。
（7）JB-1 水龙骨属Polypodium 7粒；松属Pinus 21粒；禾本科Gramineae 1粒。
（8）JB-Y1 水龙骨属Polypodium 18粒；松属Pinus 14粒；枥属Carpinipites 1粒；禾本科Gramineae 1粒。
（9）LT-4 水龙骨属Polypodium 1粒；罗汉松属Podcarpus 1粒。（10）LT-5 松属Pinus 2粒。
（11）LT-6 松属Pinus 1粒。
4. 讨 论
4.1 夷平面与区域岩溶地貌演化的联系
湖南现今地势轮廓呈东、西、南三面环山、向北缓倾的马蹄形盆地，以洞庭盆地为中心，西、南、东三面所环绕的武陵、雪峰、幕阜山脉是喜马拉雅晚期运动的强烈上升区，夷平面和河谷阶地由西向东级数逐渐减少，同级夷平面和阶地高度相应降低
3 。与之相应，区域上的岩溶发育强度遵循由低级夷平面向高级夷平面逐渐减弱的变化规律，高级夷平面主要为岩溶水补给区，以洼地、漏斗、落水洞垂直岩溶形态为主，而低级夷平面多为径流区和排泄区，多以水平洞穴、地下河、石漠化区等岩溶地貌形态为主[21,70]。湘西夷平面具有南北不平衡发育的特点，南部可能存在4级夷平面而北部为6级[19-21] ②（表1），一般一个夷平面反映一个相对静止的阶段，至少是构造隆升阶段中一个相对较长的稳定期，表明湘西地区作为云贵高原边缘的地貌转变带，受到构造抬升作用方式可能存在不均一性。从全球范围看，古近纪是发育夷平面或形成准平原的有利时期，湘西在古近纪末期至新近纪形成了具有区域代表性的洛塔期和召市期夷平面，其上溶丘、漏斗、落水洞、石林、石牙、竖井、洼地、河谷等丰富，同时具有补给区和排泄区的特点，也说明该时期岩溶作用时限相对长，是构造运动中一个稳定的时期，这构成湘西地区与湘中、湘南地区地貌差异的基本条件。
而造成区域岩溶地貌演化差异的另外一个重要条件即是古气候，中国在新近纪湿热时期形成的夷平面自青藏经云贵至湘桂一线均有发育[71-72]，上新世中国亚热带北界到达北纬41°左右，湿热气候对夷平面和岩溶地貌的作用常跨越地质单元、跨越流域[73]。西南岩溶区各地大多存在覆于不同基岩之上的风化壳，湘西洛塔期和召市期夷平面风化壳同样代表区域上不同时代和不同海拔古气候和古环境作用的产物，对周缘一系列岩溶地貌的形成环境具有重要影响。
4.2 湘西夷平面风化壳反映的古气候
洛塔剖面地层沉积记录显示，剖面风化壳在沉积时期出现3次明显的气候波动变化：分别为410~500 cm的气候明显回暖期、280~410 cm的气候湿润度波动减小期和150~280 cm的气候相对湿润期。从剖面沉积曲线来看，虽然整个剖面沉积曲线出现多次峰谷交替，但其波动幅度较小，沉积时期气候环境整体温暖湿润，河流水位整体较高且较为稳定。剖面粒度组分中黏粒和粉砂含量分别达到41.9%和57.6%，而砂含量仅为0.56%；Mz、Md、SC/D值以及磁化率值整体均较高同样指示相对较为湿润的沉积环境。从风化壳沉积特征来看，剖面在290~500 cm和150~260 cm沉积为黏土互层，在260~290 cm为砂砾层。在黏土互层2中，黏粒含量平均值达42.1%，砂含量平均值为0.47%，黏粒最高值（44.55%）和砂粒最低值（0.31%）均出现在该层；Mz、Md和SC/D值平均值分别为7.45Φ、7.33Φ和233.8。与其他两层沉积特征相比，该层反映的气候环境整体最为湿润，150~260 cm的黏土互层1所记录的气候环境与其较为接近，但其波动变化较为显著，推断该剖面揭示洛塔期夷平面风化壳沉积时期气候发生了回暖期—温润期—温暖期的波动。
贾坝剖面风化壳沉积时期也出现3次较为明显的气候波动旋回，分别为230~350 cm的气候相对湿润期、160~230 cm的气候相对凉润（干燥）期、50~160 cm的气候波动增暖期。在230~350 cm的气候相对湿润期，剖面黏粒含量明显升高，粉砂和砂粒含量降低且达剖面最低值；Mz、Md、SC/D值以及磁化率值整体波动增大，指示此阶段气候相对较为湿润，夏季风强度增大，河流水位上升。在160~230 cm的气候相对干燥期，剖面黏粒含量整体减少，粉砂和砂粒含量整体增加，但黏粒减少幅度和粉砂、砂粒增加幅度均较小；Mz、Md和SC/D值明显减小，指示该时段剖面沉积时期气候环境相对干燥或凉润，夏季风较前一阶段相对较弱，河流水位有所降低。在50~160 cm的气候波动增暖期，剖面出现较为明显的峰区（110 cm）和谷区（90 cm），但整体而言，剖面黏粒含量升高，砂含量明显降低，磁化率保持相对高值不变；Mz、Md和SC/D值整体呈现增大趋势，指示该阶段区域气候相对湿润，夏季风强度较冬季风强度略高，相应河流水位基本保持稳定。由此，推断该剖面揭示召市期夷平面风化壳沉积时期气候存在温润—干燥—凉润—增温变换。
总体来看，虽然洛塔剖面和贾坝剖面在沉积过程中均出现多次波动旋回，但剖面粒度和磁化率记录显示两个剖面沉积环境总体上湿润，期间伴随的干燥波动幅度较小。综合对比两个剖面沉积环境发现，相较于贾坝剖面，洛塔剖面沉积时期其粉砂含量较高，砂含量明显较低；Mz、Md值和磁化率平均值也较低，指示贾坝剖面风化壳沉积环境相对于洛塔剖面略微干燥或凉润。此外，洛塔剖面还发育一层砂砾层，可能代表古河流的回春作用。因此，可认为洛塔剖面风化壳沉积环境为湿度较大的温暖性气候环境，而贾坝剖面风化壳沉积环境为湿度较小的凉润性气候环境。
4.3 孢粉对古气候的验证
由上文孢粉鉴定结果可知，两个剖面的孢粉类型和种类有所不同。洛塔剖面LT-1、LT-2、LT-3、LT-7、LT-Y1、LT-Y2号样品见中等丰度且组合一致的孢粉，主要成分为水龙骨属和松属，少量见有冷杉属、罗汉松属、藜属，主要是裸子植物的松属，蕨类植物的水龙骨科。 LT-4、LT-5、LT-6号样品：孢粉含量较低，发现几粒水龙骨属和松属、罗汉松属孢粉。LT-Y3号样品未见任何孢粉。贾坝剖面JB-1、JB-Y1样品中孢粉浓度低，主要成分为水龙骨属和松属，少量见有禾本科、枥属。JB-2、JB-3号样品未见任何孢粉化石。从野外采样位置看，可能风化程度不高，属于母岩。
虽然两条剖面的孢粉信息有所差异，洛塔剖面孢粉浓度较高，孢粉类型不丰富，贾坝剖面孢粉浓度低，类型也较少，但两个剖面都大量见有水龙骨属，推测当时气候偏温热，与粒度和磁化率的分析相符。温湿度较大的气候对夷平面的形成以及岩溶地貌的发育也起到了重要推动作用。
4.4 夷平面剥蚀年代的探讨
判断夷平面的剥蚀和形成年龄一直以来是一个难题[6-8]。虽然前人对湘西地区的夷平面进行过一些讨论，但仍然没有很好地解决年代学问题。如靳立多等[20]研究洛塔地区的岩溶洞穴和堆积物认为从海拔最高的岩溶台面到河谷的演化时间可从前第三纪到早中更新世，彭汉兴等[10]对比洛塔第四纪堆积物岩性和化学成分发现早中更新世沉积的相关证据，陈安泽[21]根据梯子岩残坡积和冰水堆积遗迹推测最高的台面在古近纪—新近纪已经形成，而台地上的岩溶石林等地表岩溶产物则形成于533~1万年之间。
洛塔剖面风化壳的孢粉主要成分为新生代常见的水龙骨属和松属，少量见有冷杉属、罗汉松属、藜属，未发现指示古生代、中生代的孢粉化石，也未见到明显指示古近纪地层的孢粉化石类型，但是含有新近纪常见的孢粉，主要是裸子植物的松属，蕨类植物的水龙骨科。因此，初步推测洛塔剖面可能为新近纪早期开始沉积，其代表的洛塔期夷平面可能形成于中新世。
贾坝剖面少量见有禾本科、枥属，未见古生代、中生代常见孢粉，也未见到明显指示古近纪地层的孢粉化石类型，其中枥属和禾本科主要见于新近纪—第四纪。根据资料，推断贾坝剖面可能开始沉积于第四纪早期，其代表的召市期夷平面可能形成于更新世。
5. 结 论
（1）洛塔期夷平面的洛塔剖面风化壳以黏土与砂砾岩互层为主，黏粒和粉砂含量高，砂含量低，Mz、Md、SC/D值以及磁化率值整体较高；召市期夷平面的贾坝剖面风化壳以粉砂黏土层与砂岩为主，Mz、Md、SC/D值以及磁化率值相对波动较大。两条剖面总体都出现3次较明显的指标波动，但贾坝剖面波动更大。
（2）两条剖面风化壳粒度、磁化率反映出的风化壳形成时期古气候均总体湿润，期间伴随小的干燥波动。洛塔期古夷平面风化壳沉积时期气候可能为湿度较大的温暖性气候环境，召市期古夷平面风化壳沉积时期气候可能为湿度较小的凉润性气候，与孢粉分析结果相符，温湿度较大的气候对夷平面的形成以及岩溶地貌的发育起到重要推动作用。
（3）根据孢粉资料推测洛塔期夷平面可能形成于中新世，召市期夷平面可能形成于更新世，但目前尚不能给出准确时代，未来仍需要进行更多研究和对比。
1 湖南省地质调查院.湖南省湘西、湘南岩溶石山地区地下水资源勘查与生态环境地质调查报告[R].2002. -
表 1 湘西片区岩溶地貌与夷平面发育特征
Table 1. Development characteristics of karst landform and planation surface in Xiangxi
序号 岩溶
分层②夷平面级别
（北区）[19]区域夷平面
举例（山名）[19]湘西岩溶台
面发育期[20-21]湘西岩溶台
面海拔/m堆积
物[21]湘西岩溶台面形
成时代（推测）[19-21]地貌类
型组合1 第I层 1~2级 壶瓶山、西海、西晃山、腊尔山、大青山等 梯子岩期 ＞1 300 残坡积、冰
水堆积古近纪 孤峰、落水洞、残留洞
穴、石林、溶丘2 3级 八洞仙山期 1 230 红色砂砾岩
堆积新近纪 溶丘、漏斗、洼地、竖井、垄脊、石牙、石林、
落水洞3 亚不寺期 1 030 流水相堆积 新近纪末—
第四纪初丘峰深谷、垄脊、石林、石牙 4 第II层 4级 大米界、何家
山、排碧等洛塔河谷期（高谷—宽谷—车水坪湖亚期） 650~900 红黄黏土沙土砾石、灰黑
淤泥更新世 河谷、峡谷、丘陵 5 第III层 5级 宝凤湖、南华
山等洛塔河谷期
（峡谷亚期）400~600 砂砾石亚黏土 全新世 暗河、水平溶洞、漏斗、洼地 6 第IV层 6级 沅水、澧水
两岸近现代期 300~400 黏土、砾石 全新世 水平溶洞、浅洼地、浅漏斗、暗河
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表 2 洛塔和贾坝剖面的沉积特征数据表
Table 2. Sedimentary characteristics of Luota section and Jiaba section
样品
编号成分/% 质量磁化率
×10−8 m3·kg−1样品
编号成分/ % 质量磁化率
×10−8 m3·kg−1样品
编号成分/ % 质量磁化率
×10−8 m3·kg−1黏粒 粉砂 细砂 黏粒 粉砂 细砂 黏粒 粉砂 细砂 中砂 粗砂 LT01 40.16 59.10 0.74 26.25 LT16 42.74 56.83 0.43 17.97 JB01 38.07 53.87 6.39 1.28 0.39 10.31 LT02 41.26 58.24 0.50 16.09 LT17 41.80 57.82 0.38 20.94 JB02 34.84 55.50 8.86 0.67 0.12 11.56 LT03 43.05 56.61 0.35 18.26 LT18 41.72 57.78 0.50 22.50 JB03 41.71 53.92 4.37 0 0 12.66 LT04 39.67 59.77 0.56 24.22 LT19 42.85 56.76 0.39 19.22 JB04 35.91 56.88 7.21 0 0 11.88 LT05 40.17 59.37 0.52 21.88 LT20 41.04 58.41 0.55 24.38 JB05 43.75 52.15 4.11 0 0 11.72 LT06 42.42 57.26 0.32 16.88 LT21 43.01 56.64 0.35 19.38 JB06 41.00 55.76 3.24 0 0 12.03 LT07 42.46 57.14 0.40 19.69 LT22 41.92 57.55 0.53 22.34 JB07 44.22 50.26 5.52 0 0 14.69 LT08 42.86 56.56 0.58 16.72 LT23 39.73 59.65 0.62 10.47 JB08 42.13 52.21 5.66 0 0 15.00 LT09 43.22 56.47 0.32 20.51 LT24 39.73 59.55 0.73 11.72 JB09 37.61 53.22 7.86 0.98 0.33 12.19 LT10 44.55 55.09 0.36 15.16 LT25 42.47 56.97 0.56 11.09 JB10 35.48 51.76 12.07 0.56 0.13 12.19 LT11 42.07 57.60 0.34 18.44 LT26 42.87 56.59 0.55 9.53 JB11 36.27 54.66 8.29 0.62 0.17 14.38 LT12 42.08 57.59 0.33 14.69 LT27 39.46 59.19 1.35 8.59 JB12 36.62 54.69 7.78 0.76 0.16 13.91 LT13 42.91 56.78 0.31 15.47 LT28 41.37 57.35 1.29 10.31 JB13 42.55 51.99 5.46 0 0 14.22 LT14 42.13 56.93 0.94 12.81 LT29 41.66 57.49 0.86 10.63 JB14 36.06 54.97 8.01 0.84 0.12 14.06 LT15 41.97 57.35 0.68 22.81 LT30 42.74 56.79 0.48 11.56 JB15 38.60 58.37 3.03 0 0 14.69
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图(7)
表(2)
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