晚更新世以来内蒙古哈素海钻孔地层记录及其年龄

刘哲, 赵华, 杨劲松, 宋磊, 王成敏, 张鹏. 晚更新世以来内蒙古哈素海钻孔地层记录及其年龄[J]. 地质通报, 2022, 41(2-3): 271-281. doi: 10.12097/j.issn.1671-2552.2022.2-3.007
引用本文: 刘哲, 赵华, 杨劲松, 宋磊, 王成敏, 张鹏. 晚更新世以来内蒙古哈素海钻孔地层记录及其年龄[J]. 地质通报, 2022, 41(2-3): 271-281. doi: 10.12097/j.issn.1671-2552.2022.2-3.007
LIU Zhe, ZHAO Hua, YANG Jinsong, SONG Lei, WANG Chengmin, ZHANG Peng. Stratigraphy and chronology of a Late Pleistocene sediment core from Hasuhai Lake in Inner Mongolia[J]. Geological Bulletin of China, 2022, 41(2-3): 271-281. doi: 10.12097/j.issn.1671-2552.2022.2-3.007
Citation: LIU Zhe, ZHAO Hua, YANG Jinsong, SONG Lei, WANG Chengmin, ZHANG Peng. Stratigraphy and chronology of a Late Pleistocene sediment core from Hasuhai Lake in Inner Mongolia[J]. Geological Bulletin of China, 2022, 41(2-3): 271-281. doi: 10.12097/j.issn.1671-2552.2022.2-3.007

晚更新世以来内蒙古哈素海钻孔地层记录及其年龄

  • 基金项目:
    中国地质调查局项目《特殊地质地貌区填图试点》(编号:121201106000160914)、《中国典型湖泊湿地碳储与增汇潜力评价》(编号:DD20221929)和中国地质科学院基本科研业务费项目《全新世以来大陆泽湖泊生态环境演化机制研究》(编号:SK202115)
详细信息
    作者简介: 刘哲(1988-),女,硕士,助理研究员,从事光释光年代学及第四纪气候环境演化研究。E- mail: liuzhe1130@163.com
    通讯作者: 赵华(1965-),女,博士,研究员,从事光释光年代学及第四纪气候环境演化研究。E-mail: zhaohua65@163.com
  • 中图分类号: P534.63+1;P597+.3

Stratigraphy and chronology of a Late Pleistocene sediment core from Hasuhai Lake in Inner Mongolia

More Information
  • “河套古大湖”对于研究区域环境及气候演化具有重要的意义,然而,其形成与消亡的时代仍存在争议。依托于哈素海西南岸边获取的HSH钻孔,采用AMS14C、OSL测年方法确定了沉积物年代,结合岩心的岩性、沉积结构等特征,分析了哈素海的演化历史,并探讨了河套古大湖存亡的时期。结果表明,哈素海地区晚更新世以来的沉积环境主要经历了以下转变过程:150~70 ka为较稳定的湖泊,70~55 ka湖泊水位下降,为滨湖相沉积,55~27 ka为湖沼沉积,27~0 ka为滨湖相沉积。根据哈素海的沉积演化历史,结合河套盆地相关研究成果,认为河套古大湖早在150~110 ka就已形成,其后水位下降,直至55 ka之后,萎缩消亡,河套盆地局部地区形成湖沼沉积,但已不再是统一的大湖。研究结果对于深入探讨河套盆地演化历史乃至黄河的变迁具有重要意义。

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  • 图 1  河套盆地及哈素海(HSH)钻孔位置

    Figure 1. 

    图 2  HSH钻孔典型岩心照片、综合柱状图及年龄结果

    Figure 2. 

    图 3  代表性样品生长曲线图

    Figure 3. 

    表 1  HSH钻孔岩性特征

    Table 1.  Lithology of the HSH borehole

    层号 孔深/m 层厚/m 岩性描述
    1 8.25 8.25 浅棕色亚粘土,夹2层灰黄色粉砂层(0.65~1.6 m,3.6~4.9 m)。亚粘土结构致密,块状构造,稍有光泽,见水平层理,局部见有机质含量较高的夹层,呈灰黑色;粉砂层较为疏松,水平层理明显。0~0.2 m为耕作层,岩性为灰黄色亚砂土,可见植物根系
    2 16.9 8.65 灰黄色亚砂土与灰黄色粉砂互层,亚砂土结构较疏松,块状构造,断面粗糙,夹灰黑色有机质薄层,局部见带状、灰绿色锈染,呈斑块状;粉砂层含水量较大,局部含泥较高,具有水平层理,与下伏地层接触界线清晰
    3 21.3 4.4 深灰色淤泥质亚砂土,结构较疏松,有机质含量较高,有明显臭味,块状构造,断面粗糙,底部可见大量螺类化石碎片
    4 29.6 8.3 灰黄色亚砂土,夹薄层灰黄色粉砂、亚粘土层。亚砂土层结构疏松,块状构造,断面粗糙,可嗅臭味,局部见斜层理、波状层理、交错层理、水平层理,局部可见红色氧化带薄层。粉砂层结构疏松。亚粘土层结构致密,局部可见灰绿色锈染
    5 43.2 13.6 灰色、深灰色亚砂土,结构疏松,块状构造,可嗅臭味,含红色、棕红色、黄褐色氧化团块,可见水平层理、波状层理,局部见直径3~5 mm的螺类化石及其碎片。夹灰黄色、灰色致密亚粘土薄层
    6 50.1 6.9 灰色、浅灰色亚砂土,结构疏松,局部见粉砂薄层、致密块状有机质含量高的亚粘土层。该层顶部见红色氧化薄层,底部见螺类化石碎片
    7 57.8 7.7 粉砂与亚砂土互层,有机质含量高,上部深灰色,向下颜色较浅为灰色、黄灰色,局部可见水平层理、斜层理、波状层理。粉砂疏松,顶部含泥量较高。亚砂土结构疏松,块状构造,断面粗糙。底部为灰色亚粘土
    8 62.35 4.55 黄灰色粉砂,疏松,以石英长石为主要成分,分选性、磨圆度好,夹黄灰色亚砂土薄层,局部见薄层浅红色氧化条带
    9 78.5 16.2 亚粘土,结构致密,块状构造,稍有光泽,顶部为黄灰色,向下颜色渐变为灰色、深灰色,可见微细的水平层理、微斜层理。底部为浅灰色疏松粉砂薄层(约0.8 m)
    10 85.3 6.8 灰黄、浅黄棕色亚粘土,结构致密,块状构造,稍有光泽
    11 94.8 9.5 灰色、灰黄色粉砂,松散,以石英长石为主要成分,分选性、磨圆度好,局部可见条带状锈染。该层顶部见斜层理,86.6~86.8 m处有红色氧化条带,可见波状层理,下部含砂(中粗砂)量较高,含有炭化碎屑,偶见螺类化石碎片
    12 99.5 4.7 灰黄色粉砂,松散,以石英长石为主要成分,分选磨圆好。见黄棕色亚粘土薄层,且中部有机质含量较高,局部颜色较深
    13 107.5 8 亚粘土与粉砂互层,亚粘土呈灰黄色、深黄色,结构致密,见亚砂土薄层,轻微水平层理,局部有机质含量高。粉砂为灰黄色、灰色,结构疏松,与下伏地层接触关系明显
    14 121.3 13.8 亚粘土、粘土,结构致密,块状构造,稍有光泽,上部为浅棕色,向下颜色过渡到黄棕色、深灰色。顶部发育轻微水平层理
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    表 2  等效剂量恢复结果

    Table 2.  Results of dose recovery test

    样品号 附加等效剂量/Gy 测得等效剂量/Gy 剂量恢复率/%
    HSHOSL11 50 52.9±4.8 105.8
    HSHOSL11 100 93.9±8.1 93.9
    HSHOSL29 150 154.4±14.2 102.9
    HSHOSL29 250 229.3±23.2 91.7
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    表 3  HSH钻孔样品OSL测年结果

    Table 3.  OSL dating results of samples from the borehole HSH

    样品号 深度/m U /10-6 Th /10-6 K /% 含水量/% 环境剂量率D/(Gy·ka-1) 等效剂量De/Gy 年代/ka
    HSHOSL01 0.4 2.7±0.11 11.8±0.33 2.22±0.06 35±10 3.34±0.23 1.38±0.31 0.4±0.1
    HSHOSL03 6.6 3.3±0.13 13.8±0.37 2.4±0.07 25±10 3.96±0.3 12.09±1.24 3.1±0.4
    HSHOSL06 12.23 3.18±0.12 9.84±0.3 1.78±0.06 25±10 3.09±0.24 85.77±2.88 27.8±2.4
    HSHOSL07 14.55 2.33±0.1 10.1±0.32 1.72±0.06 35±10 2.58±0.19 68.68±2.61 26.6±2.2
    HSHOSL08 18.8 2.01±0.08 9.2±0.28 1.8±0.06 25±10 2.71±0.21 78.07±5.14 28.8±2.9
    HSHOSL11 25.4 2.86±0.11 9.16±0.27 1.83±0.06 25±10 2.95±0.23 72.31±4.93 24.5±2.5
    HSHOSL13 29.2 1.95±0.08 11.2±0.31 2.1±0.06 30±10 2.93±0.22 107.98±7.82 36.9±3.8
    HSHOSL14 32.8 1.88±0.08 10.3±0.3 2.04±0.06 25±10 2.92±0.22 138.29±26.96 47.3±9.9
    HSHOSL15 35.7 2.19±0.09 10.7±0.31 1.75±0.06 25±10 2.81±0.22 123.55±23.19 44±8.9
    HSHOSL16 34.18 2.3±0.09 10.3±0.3 1.95±0.06 25±10 2.97±0.23 119.25±5.43 40.2±3.6
    HSHOSL17 36.5 1.95±0.08 10.7±0.31 2.06±0.06 25±10 2.99±0.23 178.74±21.02 59.8±8.4
    HSHOSL19 40.7 2.15±0.09 7.8±0.25 1.75±0.06 25±10 2.57±0.2 132.31±7.13 51.5±4.8
    HSHOSL21 48.7 2.36±0.09 13.1±0.37 2.43±0.07 25±10 3.57±0.28 236.31±7.86 66.2±5.6
    HSHOSL22 55.5 2.33±0.09 13.4±0.36 2.6±0.07 25±10 3.71±0.28 273.63±51.4 73.7±14.9
    HSHOSL25 63.7 2.85±0.11 12.8±0.36 2.06±0.06 20±10 3.55±0.29 204.57±6.97 57.6±5.1
    HSHOSL27 70.5 2.1±0.09 10.3±0.3 1.83±0.06 20±10 2.95±0.24 181.65±4.69 61.7±5.2
    HSHOSL29 75.95 2.12±0.09 10.1±0.29 2.08±0.06 20±10 3.14±0.25 174.44±26.59 55.6±9.5
    HSHOSL31 82.15 2.4±0.1 11.4±0.32 2.16±0.06 20±10 3.39±0.27 190.74±14.61 56.3±6.2
    HSHOSL36 96.8 2.05±0.09 8.63±0.27 1.95±0.06 25±10 2.76±0.21 226.37±19.95 82.2±9.6
    HSHOSL37 100.7 2.57±0.1 9.5±0.28 2±0.06 25±10 3±0.23 271.11±39.99 90.3±15
    HSHOSL38 102.4 3.02±0.12 10±0.29 2.07±0.06 30±10 3.07±0.23 326.1±7.6 106.1±8.4
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    表 4  HSH钻孔样品AMS 14C测年结果

    Table 4.  AMS 14C dating results of samples from the borehole HSH

    实验室编号 样品编号 取样深度/m δ13C/‰ 误差(1σ) pMC/% 误差(1σ) 14C年龄/a B.P. 误差(1σ) 校正后日历年龄/cal.a B.P. (2σ,95.4%)
    XA20032 HSH002 3.5 -25.7 0.49 83.64 0.26 1.435 25 1363~1296
    XA20033 HSH004 7.4 -25.83 0.44 77.62 0.23 2.035 25 2052~1890
    XA20034 HSH005 14.9 -25.74 0.38 8.48 0.07 19.825 70 24070~23740
    XA20035 HSH006 19.3 -23.22 0.38 3.31 0.04 27.37 110 31619~31146
    XA20036 HSH008 23.6 -24.78 0.36 21.31 0.11 12.42 40 14885~14276
    XA20037 HSH009 34 -25.35 0.4 4.1 0.05 25.655 95 30129~29831
    XA20038 HSH010 38.5 -25.07 0.31 3.13 0.05 27.815 140 32052~31332
    XA20039 HSH011 40.5 -25.23 0.47 4.47 0.05 24.96 95 29493~28881
    XA20040 HSH012 45 -26.68 0.39 8.8 0.07 19.53 65 23781~23301
    XA20041 HSH013 50.2 -23.28 0.42 2.5 0.04 29.625 120 34448~33912
    XA20042 HSH015 57.9 -27.31 0.32 1.79 0.03 32.315 160 36995~36260
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出版历程
收稿日期:  2020-08-30
修回日期:  2020-11-05
刊出日期:  2022-03-15

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