顧佳妮, 陳安東, 趙志中*, 姚海濤, 李志明, 張　青

1)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京), 北京 100083;　2)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所, 北京 100081; 3)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所, 北京 100037;　4)大理白族自治州國(guó)土資源局, 云南大理 671000

大理蒼山世界地質(zhì)公園第四紀(jì)冰磧物特征及年代測(cè)定

顧佳妮1,2), 陳安東3), 趙志中2)*, 姚海濤2), 李志明4), 張青4)

1)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京), 北京 100083;2)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所, 北京 100081; 3)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所, 北京 100037;4)大理白族自治州國(guó)土資源局, 云南大理 671000

云南大理蒼山世界地質(zhì)公園具有較高的美學(xué)價(jià)值與地學(xué)科研價(jià)值, 在地學(xué)研究領(lǐng)域中蒼山又被稱為點(diǎn)蒼山。本次研究的主要區(qū)域是點(diǎn)蒼山玉局峰北坡和點(diǎn)蒼山西北部的羅坪山大小海子地區(qū), 本文對(duì)點(diǎn)蒼山玉局峰北坡冰磧物和羅坪山第四紀(jì)沉積物進(jìn)行了光釋光年代測(cè)定, 討論了光釋光測(cè)年方法在點(diǎn)蒼山地區(qū)第四紀(jì)冰磧物測(cè)年中的適用性, 測(cè)得玉局峰北坡搬運(yùn)距離較遠(yuǎn)的三條冰磧壟的年齡為(31.68±3.22)～(28.01±1.95) ka BP, 屬于末次冰期。對(duì)羅坪山地區(qū)第四紀(jì)沉積物進(jìn)行石英砂掃描電鏡分析, 觀察到大小海子附近第四紀(jì)沉積物石英砂表面具有一定的冰川成因特征, 推斷羅坪山大小海子地區(qū)曾發(fā)育過第四紀(jì)冰川作用, 通過光釋光測(cè)年得到大小海子附近冰川沉積物年代為(136.36±10.16) ka BP, 相當(dāng)于倒數(shù)第二次冰期。結(jié)合前人研究, 推斷點(diǎn)蒼山地區(qū)也具有發(fā)育倒數(shù)第二次冰期的可能性。

世界地質(zhì)公園; 點(diǎn)蒼山; 羅坪山; 光釋光測(cè)年; 掃描電鏡; 末次冰期; 倒數(shù)第二次冰期

云南大理蒼山世界地質(zhì)公園具有獨(dú)特的地質(zhì)遺跡景觀, 是大理巖的命名地、被譽(yù)為“變質(zhì)巖的博物館”; 同時(shí), 蒼山又名點(diǎn)蒼山, 是“大理冰期”的命名地, 具有較完整的第四紀(jì)冰川遺跡; 點(diǎn)蒼山生態(tài)系統(tǒng)存在極為明顯的垂直分帶性、生物種類多樣性, 植被覆蓋率極高; 使得大理蒼山世界地質(zhì)公園不僅自然生態(tài)景觀優(yōu)美, 而且具有突出的地學(xué)科研價(jià)值(趙汀等, 2009), 而地質(zhì)遺跡的美學(xué)價(jià)值與科研價(jià)值是地質(zhì)公園的重要組成部分(方世明等, 2010;張蕾等, 2014)。

本文主要研究大理蒼山世界地質(zhì)公園中第四紀(jì)冰磧物特征及年代測(cè)定, “大理冰期”作為我國(guó)末次冰期的代稱, 最早提出于20世紀(jì)30年代(楊建強(qiáng)和崔之久, 2003)。點(diǎn)蒼山末次冰期冰川作用距今時(shí)間較短, 且該地區(qū)末次冰期以后冰川發(fā)育規(guī)模較小,對(duì)早期形成的冰川地貌改造和破壞程度較輕, 因而點(diǎn)蒼山較好地保存了末次冰期冰川作用遺跡, 是研究末次冰期冰川作用的理想地區(qū)。位于點(diǎn)蒼山西北部的羅坪山地區(qū)也是第四紀(jì)冰川研究中的重要區(qū)域,該區(qū)域在第四紀(jì)期間是否有冰川作用發(fā)育, 該區(qū)域地貌是否屬于冰川作用形成等問題尚存在爭(zhēng)議。

本文通過對(duì)點(diǎn)蒼山玉局峰北坡和羅坪山大小海子地區(qū)采集的沉積物樣品進(jìn)行掃描電鏡分析和光釋光測(cè)年, 認(rèn)為在點(diǎn)蒼山地區(qū)采用光釋光測(cè)年具有一定的可行性, 并通過掃描電鏡對(duì)羅坪山沉積物石英砂進(jìn)行表面特征分析, 表明羅坪山大小海子附近的沉積物具有一定的冰川成因特征?；谇叭搜芯考氨疚臏y(cè)試結(jié)果, 獲得了點(diǎn)蒼山玉局峰北坡冰川作用發(fā)育年代, 并對(duì)羅坪山是否發(fā)育過第四紀(jì)冰川進(jìn)行了討論。

1　研究區(qū)概況

1.1區(qū)域地質(zhì)地理概況

點(diǎn)蒼山位于云南省大理市, 地處滇西北與滇西南結(jié)合處, 是橫斷山系云嶺山脈南端的主峰, 處于青藏高原向云貴高原過渡的地段。點(diǎn)蒼山北起洱源縣鄧川鎮(zhèn), 南至大理下關(guān)鎮(zhèn), 橫臥于洱海的西岸, 漾濞江以東, 西北側(cè)山體與羅坪山相接, 地理坐標(biāo): 99°55′—100°13′E, 25°33′—26°00′N。其山體大致南北走向且南高北低, 南北分布19座山峰, 海拔多在3 500 m以上, 其中7座山峰海拔達(dá)到4 000 m以上,最高峰馬龍峰, 海拔為4 122 m。山體的主要巖性為片麻巖、大理巖等, 組成了元古界蒼山群變質(zhì)巖系。羅坪山又名鳥吊山, 位于點(diǎn)蒼山西北部, 位于洱源縣西南20 km, 東為鳳羽鎮(zhèn), 西為煉鐵村, 羅坪山有16座山峰, 平均海拔在3 000 m左右。

點(diǎn)蒼山冰川地貌主要沿山脊線分布, 冰川侵蝕地貌分布于蓮花峰至馬龍峰海拔3 600 m以上的區(qū)域, 冰川堆積地貌在玉局峰北坡和三陽(yáng)峰東坡保存較好。點(diǎn)蒼山冰川剝蝕地貌主要有冰斗、冰斗湖、刃脊、角峰, 以及少量的U型谷等。點(diǎn)蒼山冰斗有60多個(gè), 多寄生冰斗, 且存在不同時(shí)期的冰斗階梯狀分布的現(xiàn)象。玉局峰北坡和三陽(yáng)峰東坡海拔3 700 m以上保存有多道冰磧壟, 龍泉峰西坡也有少量冰磧壟保存, 多為側(cè)磧和終磧(陳安東, 2015)。羅坪山地區(qū)由于冰川活動(dòng)歷史久遠(yuǎn)且后期地貌改造作用強(qiáng)烈, 冰川地貌保存并不完好。本次研究區(qū)位于大海子與小海子地區(qū), 這兩個(gè)海子被認(rèn)為是冰蝕湖(萬曄等, 2003)。

點(diǎn)蒼山處于低緯度、高海拔地區(qū), 基本屬亞熱帶高原季風(fēng)氣候, 氣溫受垂直高度差異影響顯著,平均氣溫15.1℃, 干濕季分明, 降雨特點(diǎn)夏季多于冬季, 迎風(fēng)面多于背風(fēng)面, 平均降雨量1 040.7 mm。隨著海拔升高氣溫明顯降低, 雨量隨著海拔升高明顯增多。羅坪山同樣具有干濕分明的特點(diǎn), 由于海拔的差異, 形成冷、涼、暖多種小氣候區(qū)。

1.2點(diǎn)蒼山地區(qū)第四紀(jì)冰川研究概況

點(diǎn)蒼山作為“大理冰期”的命名地, 具有重要的地學(xué)意義。中國(guó)學(xué)者對(duì)大理地區(qū)的自然地理、地質(zhì)構(gòu)造(吳根耀等, 1992)和第四紀(jì)環(huán)境及沉積物(李祥根等, 1986; 陳富斌等, 1992)等進(jìn)行了多方面研究, 為大理點(diǎn)蒼山第四紀(jì)冰川的研究奠定了良好基礎(chǔ)。點(diǎn)蒼山第四紀(jì)冰川地貌主要沿北北西走向的山脊線兩側(cè)分布, 冰川地貌類型多樣, 主要有: 冰斗、冰斗湖、刃脊、角峰、冰磧壟、冰坎和小型的雪蝕洼地等, 典型的冰川槽谷與早期冰磧壟較少見。而對(duì)于大理冰期的劃分, 不同學(xué)者存在一定爭(zhēng)議。陳欽巒和趙維城(1997)通過航片判讀, 將點(diǎn)蒼山及其西北部的羅坪山地區(qū)的第四紀(jì)冰期劃分為三個(gè)冰期,分別為: 大小海子冰期、大理冰期Ⅰ期和大理冰期Ⅱ期。況明生和趙維城(1997)運(yùn)用ESR測(cè)年手段,測(cè)得羅坪山地區(qū)冰川沉積物最大年齡為140.35 ka,相當(dāng)于中更新世晚期玉龍冰期; 點(diǎn)蒼山地區(qū)測(cè)得云弄峰冰斗的冰磧物年齡5.76萬年左右, 而點(diǎn)蒼山地區(qū)冰川沉積物樣品測(cè)年結(jié)果表明并未發(fā)現(xiàn)確定的早于末次冰期的冰川遺跡。萬曄等(2003, 2005)通過對(duì)點(diǎn)蒼山與羅坪山冰川地貌與山體隆升等研究, 認(rèn)為點(diǎn)蒼山發(fā)生過兩次冰期, 且較早發(fā)生的冰期早于末次冰期, 但是由于高原隆起, 山體劇烈上升, 早期冰川遺跡被大規(guī)模侵蝕, 并未留下過多早期冰川遺跡證據(jù), 而通過ESR測(cè)年推斷羅坪山發(fā)育有倒數(shù)第二次冰期。鄭本興(2000)在研究云南冰川演化模式時(shí), 也認(rèn)為點(diǎn)蒼山地區(qū)發(fā)育過兩次冰川作用, 且倒數(shù)第二次冰期規(guī)模大于末次冰期。Yang等(2007)在對(duì)點(diǎn)蒼山與羅坪山第四紀(jì)冰川遺跡的研究中, 采用AMS14C、TL、OSL等測(cè)年手段, 對(duì)玉局峰、龍泉峰、三陽(yáng)峰等地區(qū)進(jìn)行了測(cè)年, 測(cè)年結(jié)果顯示點(diǎn)蒼山冰川作用時(shí)期分別包括末次冰期MIS3階段(29—40 ka BP)、末次冰期冰盛期MIS2(21—15ka BP)、晚冰期(9—10 ka BP)、新冰期(3.5—5.6 ka BP), 認(rèn)為點(diǎn)蒼山第四紀(jì)冰川在1.2—1.5 ka BP前后消失,且點(diǎn)蒼山最大規(guī)模冰川發(fā)育時(shí)期為MIS3階段, 末次冰期冰川遺跡分布于海拔3 600 m以上, 推測(cè)其雪線高度約為3 800 m 左右, 并且認(rèn)為羅坪山因?yàn)楹０屋^低而沒有第四紀(jì)冰川發(fā)育。張威等認(rèn)為滇西北海拔在4 000～4 500 m的山地冰期開始時(shí)間是晚更新世, 早期的山體尚未隆升至當(dāng)時(shí)的平衡線之上,因不具備冰川發(fā)育的氣候條件, 而沒有早于末次冰期的冰川發(fā)育(張威等, 2014; 張威和劉蓓蓓, 2014)。

圖1　點(diǎn)蒼山與羅坪山區(qū)域位置圖(白框?yàn)楸疚牟蓸狱c(diǎn)位置)Fig. 1　Location of the Diancang Mountain and Luoping Mountain (white square indicating the sampling sites)

2　冰磧物石英砂表面形態(tài)特征

2.1采樣與分析

本文研究區(qū)域主要為點(diǎn)蒼山玉局峰北坡和點(diǎn)蒼山西北側(cè)的羅坪山大小海子地區(qū)(圖2)。玉局峰北坡采樣點(diǎn)均位于玉局峰大冰斗內(nèi)部, 該大冰斗內(nèi)部發(fā)育多個(gè)寄生冰斗, 并保存有多條明顯的冰磧壟。采樣點(diǎn)YJ1501位于玉局峰冰斗最外側(cè)冰磧壟, 剖面厚度約10 m, 采樣深度為70 cm。YJ1502位于蒼山索道站北, 游道前行300 m, 玉局峰冰斗外側(cè)第二道冰磧壟, 剖面厚度約2 m, 采樣深度為70 cm。YJ1503位于玉局峰冰斗最外側(cè)第四道冰磧壟, 剖面厚度約5 m, 采樣深度60 cm。LP1501位于鳥吊山護(hù)林保護(hù)站東南方向3.9 km, 小海子冰蝕湖冰坎處, 剖面厚度3 m, 采樣深度50 cm(表1)。

圖2　點(diǎn)蒼山與羅坪山采樣位置圖Fig. 2　Sampling sites on the Diancang Mountain and Luoping Mountain

將以上采集的樣品過篩選出0.2～0.5 mm粒級(jí)的石英砂, 篩分過的樣品用濃鹽酸浸泡5小時(shí), 隨機(jī)挑選出石英砂單礦物20粒。均勻粘在透明膠紙上,置于真空鍍膜儀中鍍上一層導(dǎo)電的金膜, 在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院掃描電鏡室進(jìn)行觀察, 樣品處理及分析流程見圖3。

圖3　掃描電鏡樣品處理及分析流程Fig. 3　SEM sample preparation and analytical process

表1　玉局峰北坡和羅坪山采樣點(diǎn)Table 1　Sampling sites on the Luoping Mountain and the north slope of the Yuju Peak

表2　石英砂形態(tài)特征Table 2　Surface microtextures of quartz grains

2.2石英砂掃描電鏡形態(tài)特征

2.2.1外形特征

點(diǎn)蒼山和羅坪山樣品的石英砂外形主要為尖棱角狀、多棱角狀和次棱角狀; 邊緣多為尖棱脊?fàn)?部分顆粒為次棱脊?fàn)? 石英砂表面起伏度高(圖4a-d)。冰川石英砂磨圓較差, 棱角、邊緣和表面均未經(jīng)過充分磨蝕。部分石英砂的原始形態(tài)特征明顯,甚至類似于剛脫離母巖的風(fēng)化碎屑(圖4e, f), 磨圓改造程度較低。

2.2.2機(jī)械作用特征

貝殼狀斷口、平行解理面和臺(tái)階。石英砂在脫離母巖的過程中和短距離搬運(yùn)過程中的機(jī)械作用均可以形成上述特征, 因而該特征可以出現(xiàn)在冰川環(huán)境中, 也可以出現(xiàn)在其他環(huán)境中, 在沉積環(huán)境研究中并不能被當(dāng)成良好的標(biāo)志(陳麗華等, 1986; Mahaney et al., 1988)。但是上述特征在冰川石英砂表面經(jīng)常大量出現(xiàn), 可以反映出石英砂在搬運(yùn)過程中受到磨圓作用影響有限, 沉積物搬運(yùn)距離不遠(yuǎn)。本次采集冰磧物樣品中觀察到的貝殼狀斷口(圖4g, h)、平行解理面(圖4i)和臺(tái)階(圖4j), 上述特征可以由冰川的侵蝕作用產(chǎn)生, 也可以在冰川搬運(yùn)過程中產(chǎn)生。

擦痕(圖4k)與宏觀擦痕的形成機(jī)理和形態(tài)類似,多見于冰川環(huán)境下的石英砂, 其他沉積環(huán)境下較為少見, 被認(rèn)為冰川環(huán)境下的標(biāo)志性特征(謝又予和崔之久, 1981; 陳麗華等, 1986)。本實(shí)驗(yàn)中觀察到具有一定數(shù)量的擦痕, 集中出現(xiàn)在少數(shù)石英砂上, 位于平整解理面和表面凸起的石英砂表面, 尖棱角、高起伏石英砂表面擦痕相對(duì)較少。

裂隙(圖4l)通常由石英砂在物理風(fēng)化作用或者脆性變形中產(chǎn)生, 在南極冰川石英砂表面大量出現(xiàn),被認(rèn)為是由于石英砂在各個(gè)方向上受到不同作用力而產(chǎn)生(劉曉東等, 2002)。在本實(shí)驗(yàn)中也觀察到少量冰川石英砂表面有裂隙出現(xiàn)。

2.2.3化學(xué)作用特征

化學(xué)作用特征包括沉淀作用、溶蝕作用以及晶體的生長(zhǎng)等?；瘜W(xué)沉淀作用在各種沉積環(huán)境的石英砂表面均可觀察到, 可以按照其形態(tài)與沉積發(fā)展程度進(jìn)行劃分。本實(shí)驗(yàn)中, 觀察到的化學(xué)沉淀作用特征主要有無定形硅沉淀、硅質(zhì)薄膜(圖4m)和硅質(zhì)球(圖4n)?；瘜W(xué)溶蝕作用也可出現(xiàn)在不同的沉積環(huán)境中, 主要類型有定向的溶蝕坑和不定向溶蝕形態(tài)(陳麗華等, 1986)。本試驗(yàn)中, 可觀察到的化學(xué)溶蝕作用特征主要有蜂窩狀溶蝕表面、定向蝕坑(圖4o)和溶蝕縫等。

2.3石英砂形態(tài)特征頻率分析

結(jié)合前人研究(劉曉東等, 2002; 尹雪斌等, 2003; 陳安東等, 2014; Chen et al., 2014), 本次石英砂形態(tài)特征觀察統(tǒng)計(jì)中提取了39個(gè)能代表各種成因環(huán)境的典型特征變量, 分別從顆粒外形(磨圓、邊緣形狀、起伏)、機(jī)械作用特征和化學(xué)特征等方面加以分類(表2)。

2.3.1外形頻率分析

根據(jù)石英砂掃描電鏡形態(tài)特征觀察并統(tǒng)計(jì), 在顆粒外形上, 該4個(gè)樣品的冰川石英砂主要形態(tài)特征如下: 磨圓較差, 尖棱角狀顆粒占20％～40％, 多棱角狀顆粒占15％～35％, 次棱角狀顆粒占25％～60％; 表面起伏度高, 高起伏顆粒占55％～80％; 邊緣磨損較差, 尖棱脊?fàn)钫?5％～45％,次棱脊?fàn)铑l率占15％～45％(圖5)。石英砂磨圓較差,表面起伏高, 邊緣磨損較差, 較好地反映了冰川環(huán)境中石英砂的外形特征。

圖4　點(diǎn)蒼山及羅坪山冰磧物石英砂表面特征Fig. 4　Surface microtextures of Quartz grains from glacial deposits in the Diancang Mountain and Luoping Mountain

2.3.2機(jī)械作用特征頻率分析

貝殼狀斷口、平行解理面和臺(tái)階。在機(jī)械作用特征中, 表面具有小貝殼狀斷口的石英砂的頻率為40％～55％, 中貝殼狀斷口的頻率為5％～30％, 大貝殼狀斷口的頻率為10％～35％, 大貝殼狀斷口通常在冰川環(huán)境中形成。表面具有平行解理面的石英砂,頻率在40％～60％。臺(tái)階的頻率為20％～25％, 變化范圍較小(圖5)。上述特征雖不能作為冰川作用的典型代表性特征, 但是在冰川石英砂表面經(jīng)常大量出現(xiàn), 可以反映出石英砂在搬運(yùn)過程中受到改造和磨圓影響有限, 石英砂未經(jīng)充分磨圓改造。

擦痕、黏附碎片和裂隙。表面具有擦痕或者平行擦痕的石英砂的頻率在5％～25％。黏附碎片在4個(gè)樣品中的頻率占15％～20％。本實(shí)驗(yàn)中也有觀察到石英砂表面的裂隙, 頻率占5％～40％(圖5), 變化范圍較大。上述特征被認(rèn)為是冰川石英砂的典型特征且頻率較高, 但在本實(shí)驗(yàn)中觀察到上述特征集中出現(xiàn)在少數(shù)石英砂表面, 頻率并不高。此外, 點(diǎn)蒼山樣品的冰川作用機(jī)械特征頻率略高于羅坪山樣品。

圖5　形態(tài)特征頻率統(tǒng)計(jì)圖Fig. 5　Statistics of surface microtextures of quartz grains

2.3.3化學(xué)作用特征頻率分析

采集樣品中觀察到的化學(xué)沉淀作用主要有無定形硅沉淀, 頻率在20％～40％, 硅質(zhì)薄膜的頻率在15％～25％, 硅質(zhì)鱗片的頻率在20％～40％?；瘜W(xué)溶蝕作用主要有蜂窩狀溶蝕表面, 頻率在20％～30％, 溶蝕坑和溶蝕縫的頻率在20％～35％(圖5)。羅坪山樣品的化學(xué)作用特征發(fā)育情況明顯高于點(diǎn)蒼山樣品,這與羅坪山沉積物埋藏時(shí)間較長(zhǎng)有一定關(guān)系。

3　冰磧物OSL年代測(cè)定

3.1OSL測(cè)年基本原理及適用性

光釋光(Optically stimulated luminescence, OSL)是釋光測(cè)年的方法, 其測(cè)年原理并非直接基于放射性核素的衰變過程, 而是依賴于樣品中石英、長(zhǎng)石等在放射性射線輻射下的累積效應(yīng)(陳鐵梅, 1995;孫洪艷等, 2003)。

20世紀(jì)末以來, 新年代學(xué)測(cè)年技術(shù)得到長(zhǎng)足發(fā)展, 如AMS14C測(cè)年(鄭本興和馬秋華, 1994)、電子自旋共振ESR測(cè)年(易朝路等, 2001; 趙井東等, 2002)、宇宙成因核素CRN測(cè)年(趙志忠等, 2002; 王建等, 2006; 周尚哲等, 2007)、熱釋光TL測(cè)年(李虎侯, 1986)等, 對(duì)中國(guó)部分地區(qū)的第四紀(jì)冰期進(jìn)行了研究并取得了一系列成果。近年來, 光釋光測(cè)年(OSL)方法被廣泛應(yīng)用于第四紀(jì)冰川沉積物測(cè)年的研究中, 但也存在由于釋光信號(hào)的不完全曬退而導(dǎo)致高估冰川沉積物年代等問題。盡管目前光釋光測(cè)年存在一些問題, 但對(duì)于搬運(yùn)距離較長(zhǎng)的冰磧物,光釋光測(cè)年手段仍是一種可選的測(cè)年方法(張志剛等, 2012)。迄今為止, 光釋光測(cè)年手段在青藏高原及其周圍高山測(cè)得了一些可靠的年代結(jié)果(歐先交等, 2011)。本文對(duì)點(diǎn)蒼山玉局峰北坡和羅坪山大小海子地區(qū)進(jìn)行光釋光測(cè)年, 獲得的數(shù)據(jù)與前人研究結(jié)果具有一定的相似性(孫殿卿等, 1982), 表明光釋光測(cè)年方法在點(diǎn)蒼山與羅坪山沉積物測(cè)年中具有一定的適用性。

表3　光釋光樣品年齡結(jié)果Table 3　OSL dating results

3.2測(cè)試與結(jié)果分析

根據(jù)光釋光實(shí)驗(yàn)程序?qū)⒉杉臉悠愤M(jìn)行前處理, 然后對(duì)樣品光釋光信號(hào)(OSL)等效劑量的測(cè)定,經(jīng)過氟硅酸刻蝕細(xì)顆粒石英(4～11 μm)測(cè)定使用“感量變化校正多片再生法”又稱簡(jiǎn)單多片再生法, 進(jìn)行藍(lán)光釋光等效劑量的測(cè)定(王旭龍等, 2005; 張克旗等, 2015)。經(jīng)過氫氟酸刻蝕的粗顆粒石英(90～125 μm)采用單測(cè)片再生劑量法, 即熱處理, 通過單測(cè)片再生劑量法來檢測(cè)和校對(duì)天然和再生光釋光信號(hào)感量變化, 利用校正釋光強(qiáng)度獲得等效釋光劑量,從而獲得天然樣品光釋光值(表3)。

據(jù)以上測(cè)試結(jié)果分析, 點(diǎn)蒼山玉局峰北坡YJ1501、YJ1502、YJ1503采樣數(shù)據(jù)和羅坪山大小海子附近LP1502光釋光測(cè)年結(jié)果, 樣品YJ1501年齡: (31.68±3.22) ka BP; 樣品YJ1502年齡: (29.53 ±1.97) ka BP; 樣品YJ1503年齡: (28.01±1.95) ka BP屬于末次冰期, 羅坪山大小海子附近樣品LP1502年齡: (136.36±10.16) ka BP, 顯示時(shí)代為更新世晚期, 相當(dāng)于倒數(shù)第二次冰期。

4　討論與結(jié)論

通過石英砂掃描電鏡成因分析以及光釋光(OSL)測(cè)年結(jié)果, 確認(rèn)玉局峰北坡海拔3 700～3 800 m有確切的末次冰期活動(dòng)跡象, 且冰川作用時(shí)代為末次冰期晚期階段。掃描電鏡分析羅坪山海拔3 100 m處大小海子地區(qū)采得石英砂樣品具有一定的冰川作用特征, 光釋光年代測(cè)定為(136.3±10.16) ka BP, 顯示羅坪山地區(qū)具有第四紀(jì)冰川發(fā)育的特征, 且冰期年代為中更新世晚期, 相當(dāng)于倒數(shù)第二次冰期。

4.1討論

(1)作者通過掃描電鏡分析, 獲得點(diǎn)蒼山末次冰期冰川石英砂外形以尖棱角狀、多棱角狀和次棱角狀顆粒為主; 邊緣多為尖棱脊?fàn)? 部分顆粒為次棱脊?fàn)? 石英砂表面起伏度高。機(jī)械作用特征主要有貝殼狀斷口、平行解理面和臺(tái)階, 以及擦痕、黏附碎片和裂隙。表面具有擦痕或者平行擦痕的石英砂的頻率在5％～25％, 黏附碎片的頻率占15％～20％,裂隙的頻率占5％～40％。羅坪山樣品觀察到一定的冰川作用造成的外形特征和機(jī)械作用特征, 但頻率略低于點(diǎn)蒼山冰磧物樣品, 但是化學(xué)作用特征略高于點(diǎn)蒼山冰磧物樣品。

(2)作者采用光釋光年代測(cè)定方法(OSL)對(duì)點(diǎn)蒼山第四紀(jì)冰磧物進(jìn)行研究, 討論光釋光年代測(cè)定方法在冰磧物測(cè)年中存在的一些問題, 如釋光信號(hào)不完全曬退, 信號(hào)靈敏度偏低, 難以百分百提純石英等問題, 導(dǎo)致高估測(cè)年時(shí)限。近年研究, 青藏高原及其周圍山地經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)移的冰磧物測(cè)定可選用光釋光測(cè)年手段。對(duì)點(diǎn)蒼山和羅坪山進(jìn)行光釋光年代測(cè)定研究, 明確了光釋光年代測(cè)定在點(diǎn)蒼山及羅坪山具有一定適用性, 但由于冰川運(yùn)動(dòng)具有復(fù)雜性,冰磧物的運(yùn)用光釋光年代測(cè)定方法的確定性還需進(jìn)一步探討研究。

(3)作者通過對(duì)羅坪山大小海子地區(qū)沉積物進(jìn)行掃描電鏡分析, 得到其沉積物石英砂表面具有一定的冰川成因特征, 推斷羅坪山地區(qū)曾有過第四紀(jì)冰川發(fā)育, 測(cè)年結(jié)果顯示該地區(qū)出現(xiàn)過倒數(shù)第二次冰期, 由此推斷點(diǎn)蒼山地區(qū)也曾發(fā)育過倒數(shù)第二次冰期, 但由于后期構(gòu)造隆升等對(duì)點(diǎn)蒼山冰川地貌及冰磧物產(chǎn)生了較大的改造, 使得點(diǎn)蒼山不容易找到完整的倒數(shù)第二次冰期證據(jù), 對(duì)點(diǎn)蒼山倒數(shù)第二次冰期的存在問題還有待進(jìn)一步的研究。

4.2結(jié)論

(1)在點(diǎn)蒼山海拔3 600 m以上的保存有末次冰期冰川地貌, 通過光釋光冰磧物年齡測(cè)定, 得出玉局峰北坡搬運(yùn)距離較遠(yuǎn)的三條冰磧壟的年齡為(31.68±3.22)～(28.01±1.95) ka BP, 相當(dāng)于末次冰期。

(2)通過對(duì)羅坪山樣品進(jìn)行石英砂掃描電鏡分析, 表明該沉積物具有一定的冰川作用特征, 且羅坪山大小海子附近測(cè)得光釋光樣品年齡屬于倒數(shù)第二次冰期。

(3)據(jù)羅坪山的采樣結(jié)果及點(diǎn)蒼山采樣結(jié)果分析, 推斷點(diǎn)蒼山可能發(fā)育有早于末次冰期的冰川作用, 具體冰川發(fā)育的證據(jù)和冰川發(fā)育條件有待繼續(xù)研究。

致謝: 石英砂掃描電鏡實(shí)驗(yàn)在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)由嚴(yán)春杰教授及其團(tuán)隊(duì)協(xié)助完成, 光釋光測(cè)年由尹功明研究員及其團(tuán)隊(duì)在北京光釋光實(shí)驗(yàn)室科技有限公司協(xié)助完成。謹(jǐn)致謝忱。

Acknowledgements:

This study was supported by Central Public-interest Scientific Institution Basal Research Fund (No. YWF201407).

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Quaternary Glacial Deposits Features and Its OSL Dating in Mt. Cangshan Global Geopark of Dali, Yunnan Province

GU Jia-ni1,2), CHEN An-dong3), ZHAO Zhi-zhong2)*, YAO Hai-tao2), LI Zhi-ming4), ZHANG Qing4)
1) China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083; 2) Institute of Geomechanics, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100081; 3) Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037; 4) Bureau of Land and Resources in Dali Bai Autonomous Prefecture, Dali, Yunnan 671000

Rich and diverse types of geoheritage resources are distributed in Mt. Cangshan Global Geopark of Dali, Mt. Cangshan is known as Diancang Mountain in geosciences. In this study, the authors applied Optically Stimulated Luminescence (OSL) dating and Scanning Electron Microscopy (SEM) analysis to the Quaternary sediments on the north slope of the Yuju peak and the Luoping Mountain, investigated the applicability of OSL dating to glacial deposits and made a comparison between the deposits in these areas. OSL dating results indicate that the three lateral moraines on the Diancang Mountain was formed in (31.68±3.22)～(28.01±1.95) ka BP, SEM analysis of the quartz grains of Quaternary sediments of Luoping Mountain indicates that there are certain glacial characteristics, and OSL dating results with (136.36±10.16) ka BP shows that it belongs to the Penultimate Glaciation. Combining this work with previous studies, the authors infer that there exists certain possibility that the Diancang Mountain developed the Penultimate Glaciation.

global geopark; Diancang Mountain; Luoping Mountain; OSL dating; scanning electron microscopy; Last Glaciation; the Penultimate Glaciation

P534.63; P531.4

A

10.3975/cagsb.2016.06.12

本文由中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目(編號(hào): YWF201407)資助。

2016-06-10; 改回日期: 2016-07-28。責(zé)任編輯: 魏樂軍。

顧佳妮, 女, 1991年生。碩士研究生。主要從事第四紀(jì)地質(zhì)與第四紀(jì)環(huán)境、地質(zhì)公園與地質(zhì)遺跡研究。通訊地址: 100083,北京市海淀區(qū)學(xué)院路29號(hào)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)。電話: 010-88815191。E-mail: jianigu123@163.com。

趙志中, 男, 1966年生。研究員。主要從事第四紀(jì)地質(zhì)與第四紀(jì)環(huán)境、地質(zhì)公園與旅游地質(zhì)研究。

E-mail: zhaozz2006@gmail.com。