共和盆地黄河阶地砾石组构特征与环境意义

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2018.01.14

摘要/Abstract

摘要：

对共和盆地12级阶地砾石层组构进行数理统计,计算各砾石层砾度、砾态、砾向等参数,分析砾石组构特征并探讨其环境意义。结果表明:(1)各阶地砾石成分复杂,以砂岩和石英岩为主;(2)砾石形态以扁球体为主,磨圆度中等,风化程度较低;(3)砾石层形成时流水作用强弱为T8>T7>T5>T4>T10>T2>T9>T1>T3>T6>T11>T12,其中T1、T3、T4、T7、T8和T11为稳定河流成因,T2、T5、T6、T9、T10和T12为流水冲积成因;(4)各砾石层主要来向和古水流流向与野外观察一致,T1、T2、T5、T6和T10砾石来向与古水流流向复杂,而T3、T4、T7、T8、T9、T11和T12砾石来向与古水流流向简单。研究结果反映的环境意义虽简单,但可与阶地年代数据相结合进一步揭示各阶地形成时的气候环境特征与地面抬升状况。

关键词: 共和盆地, 黄河阶地, 砾石层, 组构分析

Abstract:

Based on the mathematical statistics of gravel fabric characteristics of the 12 terraces along Yellow River in the Gonghe Basin,the particle size, shape and orientation of each gravel layer were calculated, and the characteristics of gravel fabrics were analyzed to explore the environmental significance. The studies showed the following aspects: (1)the components of gravels were complex, mainly including sandstone and quartzite; (2)the flat sphere was the main shape of gravels, and the roundness of gravel layers was medium and the degree of weathering was low; (3)the intensities of the flowing water were listed in descending order as T8>T7>T5>T4>T10>T2>T9>T1>T3>T6>T11>T12 when the gravel layers were formed, and the gravel layers of T1, T3, T4, T7, T8 and T11 were caused by the stable river, and T2, T5, T6, T9, T10 and T12 were formed in alluvial water environments;(4)the direction of each gravel layer was consistent with that of field observation, and the directions of gravel sources and ancient water flows in T1, T2, T5, T6 and T10 were complex, while those of T3, T4, T7, T8, T9, T11 and T12 were simple. The environmental significance of this study is relatively simple, but it can be further used to reveal the characteristics of climatic environment and the condition of ground uplifted combined with chronological data of the terrace.

Key words: Gonghe Basin, Yellow River terrace, gravel bed, fabric analysis

中图分类号:

TE121.3

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图/表 8

图1 共和盆地阶地砾石层分布

Fig.1 Distribution of the section locations of the Yellow River’s terraces in Gonghe Basin

表1 共和盆地黄河阶地采样点砾石层剖面描述

Table 1 Description of conglomerate layers in sampling sites of the Yellow River’s terraces in Gonghe Basin

阶地	经/纬度	海拔/m	阶地剖面描述
T1	36°10'29″N 100°46'35″E	2 554	砾石层包含上下两层,上层厚1.5 m,灰色且疏松,磨圆度较好;下层厚1 m,磨圆度好。两砾石层之间夹含砾石的砂层,其中有泥土质透镜体,厚1~3 m;下部为灰红色黏土
T2	36°11'18″N 100°45'55″E	2 589	剖面砾石层总厚度约10.6 m,胶结性较好,弱固结,鲜有透镜体,有明显的分层性,包含7层粗细相间的砾石层
T3	36°11'45″N 100°45'58″E	2 616	剖面厚度约12.8 m,分层性明显,有3层砾石层,之间夹有两层砂质透镜体。上部砾石层较粗,中间砾石层较细,下部砾石层粗细混杂
T4	36°09'21″N 100°45'58″E	2 629	剖面厚4.7 m,自上而下为砾石层-砂质透镜体-砾石层-砂质透镜体-砾石层。中部砾石层约2.5 m,粗细混杂,胶结较好
T5	36°10'06″N 100°42'41″E	2 641	剖面自上而下为砾石层-砂质透镜体-砾石层。上砾石层厚0.54 m,上粗下细;下砾石层粗细混杂,磨圆度和胶结度均较好
T6	36°12'42″N 100°46'49″E	2 650	剖面砾石层厚15~20 m,产状水平,其中含有灰黄色、土黄色灰泥质透镜体
T7	36°10'30″N 100°42'28″E	2 672	剖面厚5.8 m,自上而下为黄土层-砾石层-砂质透镜体-砾石层。第一个砾石层砾石较细,厚0.84 m;第二个砾石层厚4.24 m,砾石较粗且平行排列
T8	36°10'33″N 100°42'18″E	2 692	剖面厚9.4 m,自上而下为黄土层-砾石层-砂质透镜体-砾石层-下伏地层。第一个砾石层厚2.5 m,砾石粗细混杂,胶结性差;第二个砾石层厚1.8 m,地层与下伏地层接触面平整
T9	36°10'53″N 100°42'45″E	2 731	剖面自上而下为黄土层-砾石层-砾质透镜体-砾石层-砂质透镜体-砾石夹砂层。第二个砾石层厚3.45 m,分选性差,磨圆度较好
T10	36°11'14″N 100°40'10″E	2 796	剖面上部为厚1.35 m的黄土层,之下为厚0.3 m的钙质淋溶层,底部为砾石层,层理向北倾斜,倾角25°
T11	36°11'27″N 100°39'57″E	2 821	剖面厚约6.7 m,可分3层。上层为厚约0.33 m的砾石层;中层为砂质透镜体,厚0.36~0.46 m不等;下层砾石层厚约5.9 m,胶结性差,磨圆度较好
T12	36°13' N 100°36'42″E	2 851	剖面砾石层下伏于黄土之下,被砂质透镜体层分为上下两层,上层厚约1 m,下层4 m,砾石胶结较好

表1 共和盆地黄河阶地采样点砾石层剖面描述

Table 1 Description of conglomerate layers in sampling sites of the Yellow River’s terraces in Gonghe Basin

阶地	经/纬度	海拔/m	阶地剖面描述
T1	36°10'29″N 100°46'35″E	2 554	砾石层包含上下两层,上层厚1.5 m,灰色且疏松,磨圆度较好;下层厚1 m,磨圆度好。两砾石层之间夹含砾石的砂层,其中有泥土质透镜体,厚1~3 m;下部为灰红色黏土
T2	36°11'18″N 100°45'55″E	2 589	剖面砾石层总厚度约10.6 m,胶结性较好,弱固结,鲜有透镜体,有明显的分层性,包含7层粗细相间的砾石层
T3	36°11'45″N 100°45'58″E	2 616	剖面厚度约12.8 m,分层性明显,有3层砾石层,之间夹有两层砂质透镜体。上部砾石层较粗,中间砾石层较细,下部砾石层粗细混杂
T4	36°09'21″N 100°45'58″E	2 629	剖面厚4.7 m,自上而下为砾石层-砂质透镜体-砾石层-砂质透镜体-砾石层。中部砾石层约2.5 m,粗细混杂,胶结较好
T5	36°10'06″N 100°42'41″E	2 641	剖面自上而下为砾石层-砂质透镜体-砾石层。上砾石层厚0.54 m,上粗下细;下砾石层粗细混杂,磨圆度和胶结度均较好
T6	36°12'42″N 100°46'49″E	2 650	剖面砾石层厚15~20 m,产状水平,其中含有灰黄色、土黄色灰泥质透镜体
T7	36°10'30″N 100°42'28″E	2 672	剖面厚5.8 m,自上而下为黄土层-砾石层-砂质透镜体-砾石层。第一个砾石层砾石较细,厚0.84 m;第二个砾石层厚4.24 m,砾石较粗且平行排列
T8	36°10'33″N 100°42'18″E	2 692	剖面厚9.4 m,自上而下为黄土层-砾石层-砂质透镜体-砾石层-下伏地层。第一个砾石层厚2.5 m,砾石粗细混杂,胶结性差;第二个砾石层厚1.8 m,地层与下伏地层接触面平整
T9	36°10'53″N 100°42'45″E	2 731	剖面自上而下为黄土层-砾石层-砾质透镜体-砾石层-砂质透镜体-砾石夹砂层。第二个砾石层厚3.45 m,分选性差,磨圆度较好
T10	36°11'14″N 100°40'10″E	2 796	剖面上部为厚1.35 m的黄土层,之下为厚0.3 m的钙质淋溶层,底部为砾石层,层理向北倾斜,倾角25°
T11	36°11'27″N 100°39'57″E	2 821	剖面厚约6.7 m,可分3层。上层为厚约0.33 m的砾石层;中层为砂质透镜体,厚0.36~0.46 m不等;下层砾石层厚约5.9 m,胶结性差,磨圆度较好
T12	36°13' N 100°36'42″E	2 851	剖面砾石层下伏于黄土之下,被砂质透镜体层分为上下两层,上层厚约1 m,下层4 m,砾石胶结较好

表2 共和盆地黄河阶地砾石层的砾性特征(个)

Table 2 Gravel composition features of conglomerate layers of the Yellow River’s terraces in Gonghe Basin

阶地	石英岩	砾岩	砂岩	板岩	混合岩	花岗岩	花岗斑岩	燧石岩	石灰岩	安山岩	辉长岩	绿泥石岩	其他
T1	10	6	34	6	1	2	7	3	5	3	6	4	13
T2	25	11	26	5	10	1	1	3	0	5	4	2	7
T3	8	8	38	6	11	4	7	2	1	5	0	2	8
T4	33	2	25	4	2	12	0	4	1	4	2	0	11
T5	26	1	31	3	2	8	3	4	6	3	2	0	11
T6	13	2	31	9	12	5	1	1	3	3	3	2	15
T7	17	0	11	13	6	5	8	2	8	4	5	4	17
T8	25	0	23	5	3	3	6	7	7	2	3	0	16
T9	36	2	26	8	7	4	2	5	4	2	1	0	3
T10	27	3	33	15	2	1	4	6	1	1	0	0	7
T11	18	2	32	31	7	3	1	2	0	0	0	0	5
T12	29	16	35	3	1	1	1	2	3	0	1	0	8
合计	267	53	345	108	64	49	40	41	39	32	27	14	121
含量/%	22.25	4.41	28.75	9.00	5.30	4.08	3.33	3.42	3.25	2.67	2.25	1.17	10.08

表3 共和盆地黄河阶地砾石层砾度特征统计

Table 3 The granulometric features of conglomerate layers of the Yellow River’s terraces in Gonghe Basin

阶地	d_a/mm	d_b/mm	d_c/mm	$d -$ /mm	$d - 50$ /mm	$(d - - d - 50)$ /mm	S			σ	S_k	K_g
阶地	d_a/mm	d_b/mm	d_c/mm	$d -$ /mm	$d - 50$ /mm	$(d - - d - 50)$ /mm	S_a	S_b	S_c	σ	S_k	K_g
T1	60.24	42.9	42.9	39.07	36.46	2.61	1.66	1.65	1.84	2.1	0.17	0.93
T2	51.1	33.7	33.7	32.52	28.23	4.30	1.97	1.85	1.73	2.45	0.36	1.41
T3	60.11	41.68	41.68	38.69	34.63	4.05	1.70	1.85	2.00	2.62	0.25	1.37
T4	40.26	27.81	27.81	26.46	23.00	3.46	2.04	1.68	1.77	1.79	0.3	0.91
T5	40.4	27.67	27.67	26.44	22.84	3.60	1.81	2.05	1.96	2.05	0.39	1.27
T6	44.14	30.39	27.7	26.57	23.17	3.40	1.85	1.85	1.66	1.98	0.4	1.15
T7	44.24	32.66	30.39	28.99	24.62	4.37	1.93	1.95	1.90	1.9	0.33	0.99
T8	45.07	28.96	32.66	30.90	28.41	2.49	1.83	1.81	2.05	2.03	0.23	1.06
T9	43.37	28.45	28.96	27.51	23.88	3.62	1.96	1.79	1.67	1.83	0.25	1.06
T10	41.67	34.5	28.45	27.08	23.52	3.56	1.91	1.91	1.93	1.96	0.3	1.2
T11	53.15	32.54	34.5	32.35	29.02	3.32	2.06	1.74	2.20	2.32	0.18	0.88
T12	49.21	32.54	32.54	30.29	25.59	4.07	1.94	1.94	2.25	2.35	0.37	1.22

表3 共和盆地黄河阶地砾石层砾度特征统计

Table 3 The granulometric features of conglomerate layers of the Yellow River’s terraces in Gonghe Basin

阶地	d_a/mm	d_b/mm	d_c/mm	$d -$ /mm	$d - 50$ /mm	$(d - - d - 50)$ /mm	S			σ	S_k	K_g
阶地	d_a/mm	d_b/mm	d_c/mm	$d -$ /mm	$d - 50$ /mm	$(d - - d - 50)$ /mm	S_a	S_b	S_c	σ	S_k	K_g
T1	60.24	42.9	42.9	39.07	36.46	2.61	1.66	1.65	1.84	2.1	0.17	0.93
T2	51.1	33.7	33.7	32.52	28.23	4.30	1.97	1.85	1.73	2.45	0.36	1.41
T3	60.11	41.68	41.68	38.69	34.63	4.05	1.70	1.85	2.00	2.62	0.25	1.37
T4	40.26	27.81	27.81	26.46	23.00	3.46	2.04	1.68	1.77	1.79	0.3	0.91
T5	40.4	27.67	27.67	26.44	22.84	3.60	1.81	2.05	1.96	2.05	0.39	1.27
T6	44.14	30.39	27.7	26.57	23.17	3.40	1.85	1.85	1.66	1.98	0.4	1.15
T7	44.24	32.66	30.39	28.99	24.62	4.37	1.93	1.95	1.90	1.9	0.33	0.99
T8	45.07	28.96	32.66	30.90	28.41	2.49	1.83	1.81	2.05	2.03	0.23	1.06
T9	43.37	28.45	28.96	27.51	23.88	3.62	1.96	1.79	1.67	1.83	0.25	1.06
T10	41.67	34.5	28.45	27.08	23.52	3.56	1.91	1.91	1.93	1.96	0.3	1.2
T11	53.15	32.54	34.5	32.35	29.02	3.32	2.06	1.74	2.20	2.32	0.18	0.88
T12	49.21	32.54	32.54	30.29	25.59	4.07	1.94	1.94	2.25	2.35	0.37	1.22

表4 粒度参数反映的黄河阶地砾石层成因

Table 4 Forming reasons of the Yellow River’s terraces in Gonghe Basin revealed by grain-size parameters

阶地	σ	S_k	K_g	最终成因	阶地	σ	S_k	K_g	最终成因
T1	冰碛	稳定流水	冰碛	稳定流水	T7	冲积	稳定流水	冰碛	稳定流水
T2	冰碛	冲积	流水	冲积	T8	冰碛	稳定流水	流水	稳定流水
T3	冰碛	稳定流水	流水	稳定流水	T9	冲积	稳定流水	流水	冲积
T4	冲积	稳定流水	冰碛	稳定流水	T10	冲积	稳定流水	流水	冲积
T5	冰碛	冲积	流水	冲积	T11	冰碛	稳定流水	冰碛	稳定流水
T6	冲积	冲积	流水	冲积	T12	冰碛	冲积	流水	冲积

图2 共和盆地黄河阶地砾石层a轴砾径频率分布柱状图

Fig.2 The histograms of a-axon size-frequency distribution of conglomerate layers of the Yellow River’s terraces in Gonghe Basin

表5 共和盆地黄河阶地砾石层砾态特征

Table 5 The psephitic features of conglomerate layers of the Yellow River’s terraces in Gonghe Basin

阶地	形状/个				F	Ψ	P	F/Ψ	风化程度
阶地	圆球体	扁球体	椭球体	扁长体	F	Ψ	P	F/Ψ	1	2	3	4
T1	11	53	14	22	2.44	0.65	61.75	4.01	84	16	0	0
T2	20	38	22	20	2.29	0.65	59.5	3.85	74	26	0	0
T3	21	44	12	23	2.48	0.65	61.75	4.31	95	5	0	0
T4	21	47	18	14	2.26	0.66	55.75	3.77	93	7	0	0
T5	21	34	22	23	2.21	0.67	59.00	3.61	91	8	1	0
T6	18	37	14	31	2.56	0.62	61.25	4.55	70	29	1	0
T7	23	41	13	23	2.19	0.67	59.75	3.54	58	41	1	0
T8	33	42	12	13	2.10	0.69	66.5	3.23	79	21	0	0
T9	25	35	16	24	2.35	0.65	60.25	4.02	87	13	0	0
T10	19	49	18	14	2.28	0.66	62.75	3.72	76	22	2	0
T11	14	42	13	31	2.69	0.61	71.00	4.79	89	9	2	0
T12	13	40	18	29	2.70	0.62	66.75	4.81	91	9	0	0

图3 共和盆地各阶地砾石层砾石ab面倾向玫瑰花图

Fig.3 Rose maps of gravel primeval a-b plane of the Yellow River’s terraces in Gonghe Basin

参考文献 40

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