王玉振,王書兵,王喜生,傅建利,蔣復初
(1.河南省信陽水文水資源勘測局,河南信陽464000;2.中國地質科學院地質力學研究所,北京100081)
中原邙山以發(fā)育巨厚的馬蘭黃土而聞名中外[1~4]。由于其地理位置特殊,因而在黃河的形成、演變以及華北平原的形成、演化等研究中,都具有舉足輕重的地位。盡管對邙山黃土的研究已取得長足進展[5~9],但目前在地層劃分上,尤其是對S2以上地層的劃分[10~11]還存有分歧。在趙下峪西側1 km處的官峪村東側,有一條簡易公路從邙山源源面通到黃河灘地,沿公路地層出露較好,為了進一步查明邙山黃土的發(fā)育情況,本文對該剖面進行了詳細的野外觀察和室內研究工作。
野外觀察顯示,官峪剖面出露較好。詳細的地層測制結果表明,地層剖面共厚154.9 m,出露S10及以上黃土-古土壤地層序列;其中底部的S10出露不完整,僅見其上部少部分地層,其余地層較完整。古土壤層S1和S5地層在野外能非常清楚地辨認出來,分別位于地層深度71.625~83.100 m和117.95~121.30 m層段。另外,從L2層段開始,各黃土層頂部均分布有鈣結核層段,L9黃土層位于地層深度135.64~148.00 m層段,厚度達12.36 m。而特征的馬蘭黃土L1位于地層深度1.500~71.625 m,厚度達70.125 m,具有明顯的粗粒、均勻特點,并且在該段地層中部,并沒有比較明顯的弱古土壤層。
本文對上部128 m以2.5 cm間隔、下部27 m以2.0 cm間隔采集了磁化率樣品,用Bartington MS2型磁化率儀進行低頻磁化率測試,結果如圖1所示。根據磁化率曲線的峰谷變化可以較明顯區(qū)分黃土與古土壤,且與野外觀察相一致。圖1顯示,S1—S10古土壤分層清晰,特別是L9中發(fā)育了一層弱古土壤,其磁化率值接近S1古土壤的磁化率值。
圖1 鄭州邙山官莊峪黃土-古土壤剖面磁性地層序列Fig.1 Magnetic stratigraphic sequence of Guanzhuangyu loess-paleosol profile in Mangshan,Zhengzhou
結合前人的研究成果,重點對剖面上部S1以上地層 (0~72 m)以50 cm間隔,B/M界線附近地層 (128.0~135.0 m)以及剖面底部 (151.5~155.0 m)以25 cm間隔采集了古地磁樣品,全部使用超導磁力儀進行測試,測試結果見圖1。
古地磁測試結果顯示,上部72 m地層包括S0、L1和S1頂部,其磁性地層測試結果全部為正極性,未見Laschamp事件。剖面深度151.5~155.0 m區(qū)間發(fā)育S9、L10和S10地層單元,磁性測試結果顯示全為負極性,未進入Jaramillo正極性亞時 (見圖1)
深度128.0~135.0 m剖面區(qū)間發(fā)育L7、S7、L8和S8地層單元,磁性測試結果表明,在L8下部,極性轉換開始于132.86 m,結束于132.04 m。以全部倒轉為標志,則B/M界線置于深度132.04 m處,位于L8的下部 (見圖2)。
圖2 邙山官莊峪黃土-古土壤剖面下部B/M磁性地層序列Fig.2 The B/M magnetic stratigraphic sequence below Guangzhuangyu loess-paleosol profile
將邙山官莊峪剖面與趙下峪剖面進行對比 (見圖3),可以看出如下關系:
①L1SS1層段,趙下峪剖面磁化率值較高,而官莊峪剖面卻無明顯表現。也就是說,趙下峪剖面將該段劃分為L1SS1地層單元是對的,而不能劃分為S1地層單元。
②S1層段,官莊峪剖面磁化率曲線與趙下峪剖面磁化率曲線基本相似,只是趙下峪剖面頂部的弱發(fā)育古土壤層厚度比官莊峪剖面大。
③S1—L5層段,官莊峪剖面磁化率曲線與趙下峪剖面磁化率曲線基本相似。
④S5—L9層段,兩者差別較大:官莊峪剖面S5、L6、S6與趙下峪剖面的S5對應,官莊峪剖面L7與趙下峪剖面的L6對應,官莊峪剖面S7與趙下峪剖面的S6對應,官莊峪剖面S8與趙下峪剖面的S7對應,官莊峪剖面L9與趙下峪剖面的L8、S8、L9對應。這種對應關系還表現在磁性地層上,將趙下峪剖面的B/M界線上移到149.2 m處,與官莊峪剖面B/M界線能較好地對應 (見圖4)。
圖3 邙山官莊峪黃土剖面與趙下峪黃土剖面地層對比Fig.3 Stratigraphy comparison between Guanzhuangyu loess and Zhaoxiayu loess profiles in Mangshan
⑤S9—S10層段,官莊峪剖面磁化率曲線與趙下峪剖面磁化率曲線基本相似。
圖4 邙山官莊峪黃土剖面磁性地層與趙下峪黃土剖面磁性地層對比Fig.4 Magnetostratigraphy comparison between Guanzhuangyu loess and Zhaoxiayu loess profiles in Mangshan
邙山官莊峪剖面共厚154.9 m,出露S10及以上黃土-古土壤地層序列,特征的馬蘭黃土L1厚度達70.125 m,但卻未發(fā)育較明顯的弱古土壤層。B/M界線位于L8的下部剖面深度132.04 m處;上部72 m地層包括S0、L1和S1頂部,全部為正極性,未見Laschamp事件;剖面深度151.5~155.0 m區(qū)段發(fā)育 S9、L10和 S10地層單元,全部為負極性,未進入Jaramillo正極性亞時。與趙下峪剖面對比表明,72 m以下地層兩者高度一致,只是對地層的劃分不同而已;但趙下峪剖面中比較特征的具有較高磁化率值的L1SS1地層單元,在官莊峪剖面卻無明顯表現。兩個剖面相距只有幾千米,出現這么大的差別,尚需進一步深入研究。
[1] 蔣復初,吳錫浩,孫東懷,等.中原邙山黃土地層[J].地質力學學報,1998,4(4):12~18.JIANG Fu-chu,WU Xi-hao,SUN Dong-huai,et al.On Mangshan loess stratigraphy in China central plains [J].Journal of Geomechanics,1998,4(4):12 ~18.
[2] 蔣復初,吳錫浩,肖華國,等.中原邙山黃土及構造與氣候耦合作用 [J].海洋地質與第四紀地質,1999,19(1):45~51.JIANG Fu-chu,WU Xi-hao,XIAO Hua-guo,et al.Mangshan loess in China central plains and the coupling effect between tectonics and climate[J].Marine Geology& Quaternary Geology,1999,19(1):45~51.
[3] 吳錫浩,蔣復初,肖華國,等.中原邙山黃土及最近200ka構造運動與氣候變化[J].中國科學:D輯,1999,29(1):75 ~81.WU Xi-hao,JIANG Fu-chu,XIAO Hua-guo,et al.Mangshan loess on China's central plain and its response to tectonic movement and climate[J].Science in China:Series D,1999,29(1):75~81.
[4] 蔣復初,王書兵,趙志中,等.中原邙山黃土與末次間期以來古季風特征[J].地質論評,2004,50(5):554~560.JIANG Fu-chu,WANG Shu-bing,ZHAO Zhi-zhong,et al.The Mangshan loess in central China and paleomonsoon characteristic since the Last Interglacial Stage[J].Geological Review,2004,50(5):554~560.
[5] Jiang Fuchu,Wang Shubing,Zhao Zhizhong,et al.Mangshan loess in central China and the paleomonsoon variations since the Last Interglaciation [J].Acta Geologic Sinica:English Edition,2004,78(3):813 ~819.
[6] Jiang Fuchu,Fu Jianli,Wang Shubing,et al.Formation of the Yellow River,inferred from loess-palaeosol sequence in Mangshan and lacustrine sediments in Sanmen Gorge,China [J].Quaternary International,2007,175:62 ~70.
[7] Jin Chunsheng,Liu Qingsong.Revisiting the stratigraphic position of the Matuyama-Brunhes geomagnetic polarity boundary in Chinese loess[J].Palaeogeography,Palaeoclimatology,Palaeoecology,2011,299:309 ~317.
[8] Peterse F,Prins M A,Beets C J,et al.Decoupled warming and monsoon precipitation in East Asia over the last deglaciation[J].Earth and Planetary Science Letters,2011,301:256 ~264.
[9] Peterse F,Martínez-García A,Zhou Bin,et al.Molecular records of continental air temperature and monsoon precipitation variability in East Asia spanning the past 130,000 years[J].Quaternary Science Reviews,2014,83:76~82.
[10] 季軍良,鄭洪波,劉銳,等.邙山黃土地層再研究[J].海洋地質與第四紀地質,2004,24(4):101~108.JI Jun-liang,ZHENG Hong-bo,LIU Rui,et al.Restudy on the stratigraphy of Mangshan loess [J].Marine Geology &Quaternary Geology,2004,24(4):101~108.
[11] Zheng Hongbo,Huang Xiangtong,Ji Junliang,et al.Ultra-high rates of loess sedimentation at Zhengzhou since Stage 7:Implication for the Yellow River erosion of the Sanmen Gorge[J].Geomorphology,2007,85:131~142.