巴彦淖尔国家地质公园汉代黄河古河道与临戎古城位置的考证

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2024.048

摘要/Abstract

摘要：

黄河流域古河道的变迁对文化遗址形成的影响,是黄河文化研究的重要科学问题之一。内蒙古巴彦淖尔国家地质公园位于黄河中上游的河套盆地,公园内汉代临戎古城遗址的位置一直存在争论,确定黄河古河道与其相对位置关系是关键。通过对临戎古城遗址周边10 km范围进行网格化槽型钻取心,利用钻孔数据构建三维粒度属性模型与沉积结构模型,对隐伏的古河道位置进行了较为精准地确定;并通过钻孔岩心沉积相分析与年代学测试,对古河道的沉积结构与年代进行了验证。结果表明,临戎古城遗址西3 km处存在(2.39±0.24) ka~(1.36±0.05) Cal ka BP的黄河古河道,自南向北流经临戎城西。以此确定的黄河与朔方郡各属县治城的相对位置符合史料的记载。本研究从沉积学角度为巴彦淖尔国家地质公园临戎古城遗址位置的考证提供了地质科学依据。

关键词: 巴彦淖尔国家地质公园, 黄河古河道, 临戎古城, 三维可视化技术

Abstract:

The influence of the changes of ancient river channel on the cultural sites in the Yellow River Basin is one of the important scientific issues in the study of the Yellow River culture.Bayannur National Geopark in Inner Mongolia is located in the Hetao Plain in the middle and upper reaches of the Yellow River.The location of the Linrong ancient city in the park has been debated for decades.The relative position of the ancient Yellow River channel to the Linrong ancient city is a key to locate the ancient city.The grid groove drilling was carried out within 10 km around the Linrong ancient city in Bayannur National Geopark.Three-dimensional grain size model and sedimentary structure model were constructed to visualize the hidden ancient channel based on the borehole data.Then the structure and age of the ancient channel are verified through analyzing the sedimentary facies of the drilled cores and by the chronology data.The results show that the ancient Yellow River channel which flow from south to north from 2.39±0.24 ka to 1.36±0.05 Cal ka BP is located 3 km to the west of Linrong ancient city in Bayannur National Geopark.The relative position of ancient Yellow River and the towns in Shuofang County are consistent with the historical documentation.This study provides geological evidence for locating the Linrong ancient city in Bayannur National Geopark based on the study of sedimentology.

Key words: Bayannur National Geopark, palaeo channel of the Yellow River, Linrong ancient city, 3D visualizationtechnology

中图分类号:

P941.77
P931

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图/表 14

图1 研究区位置及汉代朔方郡部分县城遗址位置

Fig.1 Location of the study area and distribution of towns in Shuofang County in Han Dynasty

图2 槽型钻取心过程及部分岩心 (a) 槽型钻取心过程;(b) D2515孔第一回次(0~1 m)岩心分层;(c) D2515孔第二回次(1~2 m)岩心分层

Fig.2 The groove drilling and cores

表1 钻孔空间信息示例

Table 1 Examples of drilling space information

钻孔编号 (N)	横坐标(x)	纵坐标(y)	高程(h)	终孔深度 depth(m)
D2010	682241.25	4478045.62	1008.37	3
D2011	681069.13	4478474.05	1008.16	3
D2012	682012.69	4479724.58	1007.70	2
D2013	680586.46	4479846.16	1007.25	2
D2014	680695.48	4481668.66	910.25	2.64
D2015	681384.78	4482261.26	1008.97	2
D2016	680279.02	4482666.51	1004.77	2
D2030	682104.88	4482153.08	1006.22	2
D2031	681627.68	4483410.29	1003.02	2.94
D2032	680386.05	4483376.45	1008.40	2.8
D2033	680513.74	4484722.61	1011.14	3.86

表2 岩心粒度分级赋值

Table 2 Grading and value assigning of core granularity

粒级划分	颗粒直径(mm)	赋值
中砂	0.5~0.25	4
细砂	0.25~0.10	3
粗粉砂	0.1~0.05	2
细粉砂	0.05~0.01	1
黏土	<0.01	0

表3 钻孔岩性分层示例

Table 3 Example of lithologic stratification of the borehole

钻孔编号	岩性变化深度 TO(m)	岩性分层厚度 HD(m)	粒度值LD
D2010	0.50	0.50	0
	0.65	0.15	2
	1.80	1.15	1
	1.90	0.10	2
	2.74	0.84	1
	3.00	0.26	3
D2011	0.30	0.30	0
	0.88	0.58	2
	1.30	0.42	3
	2.50	1.20	2
	2.84	0.34	1

图3 巴彦淖尔国家地质公园临戎古城周边区域三维粒度属性空间模型构建过程 (a)空间井数据;(b)重采样后生成的voxet块体;(c)生成的三维粒度模型

Fig.3 Process of constructing a three-dimensional grain size model around the Linrong ancient city in Bayannur National Geopark

表4 曲流河结构模型单位划分

Table 4 Unit division of meandering stream structure model

结构模型单位 (沉积亚相)	粒级	岩心特征	平面分布特征
泛滥平原亚相	黏土	红棕色块状黏土,水平层理或无层理	无规则充填于背景,常被其他沉积相切割
堤坝亚相	粉砂、黏土	粉砂黏土互层,小型交错层理、斜层理	伴随河道两侧并沿河道方向延伸
河道亚相	中砂、细砂	厚层沙体,垂向二元结构,平行层理、交错层理	呈一定宽度的条带状分布

图4 巴彦淖尔国家地质公园临戎古城周边区域三维河流结构模型

Fig.4 Three-dimensional river-structure model around the Linrong ancient city in Bayannur National Geopark

图5 巴彦淖尔国家地质公园DK-2a、DK-3a钻孔岩心及沉积相划分

Fig.5 Borehole core and sedimentary facies division of DK-2a and DK-3a in Bayannur National Geopark

表5 钻孔岩心14C年龄数据

Table 5 14C dating results of the drilling cores

原始样号	测年材料	深度(m)	AMS ¹⁴C年龄(a BP)	δ¹³C(‰)	校正年龄(a BP)	日历年龄(Cal a BP)
DK-2a1	有机质全样	2.21	1480±30	-24.9	1480±30	1360±50
DK-3a1	有机质全样	1.92	2210±30	-23.0	2240±30	2215±60

表6 样品光释光年代数据

Table 6 OSL dating results of sample DK-2a2

原始编号	埋藏深度(m)	含水率(%)	U(μg/g)	Th(μg/g)	K(%)	环境剂量率(Gy/ka)	等效剂量(Gy)	年龄(ka)
DK-2a2	4.49	0.59	3.12	9.65	2.63	5.11	12.23±0.25	2.39±0.24

图6 巴彦淖尔国家地质公园临戎古城周边古河道三维重建模型与野外验证 (a)临戎古城周边区域三维粒度属性模型;(b)临戎古城周边区域三维河流结构模型;(c)古河道沙体次生沙丘;(d)古河道洼地;(e)临戎古城城垣遗址;(f)临戎古城西补隆淖汉墓;(g)临戎古城遗址汉代绳纹砖

Fig.6 3D reconstruction model and field verification of the palaeo-channel of the Yellow River around Linrong Ancient City in Bayannur National Geopark

图7 巴彦淖尔国家地质公园内古城和古黄河位置复原

Fig.7 Reconstructed map of the location of ancient city and the ancient Yellow River in Bayannur National Geopark

表7 巴彦淖尔国家地质公园古城与古黄河的相对位置关系

Table 7 Relative position relationship between the ancient city and the ancient Yellow River in Bayannur National Geopark

汉代县名	古城遗址	现地址	与古黄河的相对位置
三封	麻弥图古城	磴口县保尔陶勒盖农场陶升井西南4 km处	黄河西北,距河较远
临戎	补隆淖古城	磴口县补隆淖镇河壕村西1 km处	黄河东岸,临河而建
沃野	黄羊木头古城	临河区黄羊木头镇脑高二社南0.5 km处	黄河以东,南河以南,铜口渠北岸
窳浑	保尔浩特古城	磴口县沙金套海苏木西南3 km土城子村	黄河以西,南河以北,屠申泽西南岸

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