隴中盆地秦安-天水地區(qū)新近紀(jì)沉積物成因與環(huán)境變化.pdf

1、新近紀(jì)環(huán)境變化研究是全球古氣候與古環(huán)境研究的重要領(lǐng)域之一，關(guān)系到正確認(rèn)識(shí)和解釋中新世以來全球氣候變化過程、南北半球冰蓋形成等許多關(guān)鍵科學(xué)問題。開展我國新近紀(jì)以來環(huán)境演變研究對(duì)于認(rèn)識(shí)亞洲內(nèi)陸干旱化、亞洲季風(fēng)形成與演化以及青藏高原隆升的時(shí)間、形式、幅度及其環(huán)境影響具有重要價(jià)值。 隴中盆地東南隅的天水.秦安地區(qū)處于南部西秦嶺、北部華家?guī)X與東部六盤山所圍陷的青藏高原東北緣構(gòu)造單元的敏感部位，是研究構(gòu)造與氣候變化的理想之所。這一區(qū)域廣泛發(fā)

2、育的新近紀(jì)沉積地層，是研究這一地區(qū)的環(huán)境變化的天然載體。但與同屬隴中盆地的臨夏盆地、蘭州盆地、西寧盆地等相比，對(duì)天水.秦安盆地研究相對(duì)薄弱。2002年，郭正堂研究員等報(bào)道了本區(qū)發(fā)現(xiàn)22Ma以來類似第四紀(jì)黃土的風(fēng)塵沉積，提出亞洲內(nèi)陸干旱化可能始于22Ma，使這一區(qū)域成為研究的熱點(diǎn)地區(qū)。但是從整個(gè)隴中盆地來看，具有相似構(gòu)造與沉積環(huán)境背景的臨夏盆地、蘭州盆地等新近紀(jì)都沉積了廣泛的河湖相沉積，古生物資料也反映出當(dāng)時(shí)氣候較濕潤。而且在天水盆地之內(nèi)

3、，也存在大面積的典型河湖相地層序列，與其報(bào)道的新近紀(jì)地層風(fēng)成說存在矛盾。為查清這一矛盾問題，正確理解天水.秦安地區(qū)新近紀(jì)沉積物的成因及環(huán)境變化，本文基于大量野外考察所獲取的地質(zhì)、地貌、古生物等資料，開展了天水盆地從南到北的一系列新近紀(jì)典型沉積剖面的地層序列、巖性特征、磁性地層學(xué)、沉積相演化及沉積物的物理、化學(xué)和生物指標(biāo)等的對(duì)比與分析，獲得了以下主要結(jié)論： 1.通過橫跨整個(gè)盆地南北的下山、堯店和喇嘛山三個(gè)新近紀(jì)典型剖面的地層對(duì)比，

4、利用高分辨率磁性地層年代和古脊椎哺乳動(dòng)物化石年代控制，建立了天水盆地從17.02～1.4Ma的新近紀(jì)地層年代序列。依據(jù)天水盆地代表性剖面的巖性組合、地層接觸關(guān)系和地層空間分布特征，結(jié)合哺乳動(dòng)物化石和前人研究獲取的新近系下伏的火山巖年齡，宏觀上將天水盆地新近系地層劃分為四段，自下而上依次為：“下紅層”甘泉組、“班馬層”堯店組、“上紅層”楊集寨組和“上綠層”喇嘛山組，其年代分別為22～11.70Ma、11.70～7.1Ma、7.1～4.07

5、和3.6～1.4Ma。 2.通過對(duì)QA-I剖面、典型湖相和下山剖面沉積物以及黃土的各種粒度參數(shù)指標(biāo)、地球化學(xué)的常量、微量和稀土元素分析，發(fā)現(xiàn)QA-I剖面沉積物與典型湖相和下山剖面沉積物特征更為接近，卻是與黃土相差較遠(yuǎn)，明顯不具有類似風(fēng)塵沉積特性。從沉積物中提取的有機(jī)生物標(biāo)志化合物、鏡下微形態(tài)和硅藻指標(biāo)的分析結(jié)果可以看出，QA-I剖面與堯店、喇嘛山剖面典型湖相沉積具有環(huán)境成因上的相似性，可能為洪泛平原或湖灘泥坪沉積的產(chǎn)物。

6、 3.通過天水盆地大量古脊椎哺乳動(dòng)物化石的空間分布、組成特征和沉積環(huán)境的分析，認(rèn)為當(dāng)時(shí)環(huán)境是比較適合大型哺乳動(dòng)物生活的湖灘泥坪或近水環(huán)境，氣候相對(duì)濕潤。根據(jù)豐富的大型哺乳動(dòng)物化石埋藏情況和沉積速率也顯示>6Ma以前該區(qū)沒有風(fēng)塵沉積埋藏完整大型哺乳動(dòng)物化石的可能性。 4.根據(jù)野外考察，初步確定了天水盆地新近紀(jì)古湖沉積分布的大致范圍。并依據(jù)天水盆地沉積巖性組合和巖相時(shí)空分布特征，通過前陸盆地性質(zhì)和構(gòu)造特征分析，建立了天水盆地新近紀(jì)沉

7、積模式。天水盆地新生代以來劃分為六個(gè)演化階段：>22Ma，盆地雛形階段；22Ma～11.67Ma，構(gòu)造活動(dòng)與盆地形成階段；11.67Ma～7.1Ma，構(gòu)造活動(dòng)與盆地發(fā)展階段；7.1Ma～<4.07Ma，構(gòu)造抬升與盆地萎縮階段；<4.07Ma～3.6Ma,構(gòu)造隆升與盆地消亡階段；3.6Ma～1.4Ma，山間盆地階段。 5.從風(fēng)塵的物源、搬運(yùn)動(dòng)力、堆積地貌、保存和氣候條件等方面討論了天水盆地中新世不具有風(fēng)塵堆積形成與保存的條件。同時(shí)