川西龙门山前陆盆地南段前缘砾石层成因及青衣江演化过程:基于宇宙成因核素26Al/10Be埋藏年龄

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2023.106

摘要/Abstract

摘要：

四川西部(川西)龙门山前陆盆地自中新世以来发生强烈隆升,形成了陡峻的地形梯度带。在紧邻龙门山断裂带的四川盆地堆积一系列砾石层,其中包括名邛(名山—邛崃)砾石层、丹思(丹棱—思蒙)砾石层。名邛砾石层、丹思砾石层为古青衣江堆积砾石层,是古青衣江改道的产物,也是探究青衣江演化及该地区古环境变化的良好对象。基于龙门山前缘地区野外调查和名邛砾石层、丹思砾石层的宇宙成因核素²⁶Al/¹⁰Be定年测试,发现名邛砾石层埋藏年龄为(0.6089±0.0187) Ma,丹思砾石层埋藏年龄为(0.2180±0.0941) Ma,由此推断名邛砾石层形成时间为早更新世晚期—中更新世早期( $Q 13$ — $Q 21$ ),丹思砾石层形成时间为中更新世中期( $Q 22$ )。结合前人研究结果分析,两套砾石层分别对应于深海冰心δ¹⁸O曲线和中国黄土序列曲线,都形成于温暖的间冰期。结合前人对该地区的砾石成分、砾径、砾向统计分析和古流向分布等研究,认为青衣江水系经历三次主要的改道事件,早期的青衣江由雅安往北北东方向流向建山,随着熊坡背斜的隆起和名邛台地的持续抬升,由南西-北东流向的青衣江被迫在草坝东南方向切断熊坡背斜从而改道南东方向。

关键词: 宇宙成因核素定年, 名邛砾石层, 丹思砾石层, 青衣江

Abstract:

Since the Miocene, strong thrust uplift has occurred in the Longmen Shan nappe tectonic belt, resulting in the formation of a steep topographic gradient zone.In the foreland region, ancient alluvial fans composed of gravels have been widely developed, primarily including the Mingshan-Qionglai (MQ)and Danling-Simeng (DS)gravel layers.These layers, deposited by the ancient Qingyi River, are ideal for exploring the river’s evolution and the paleoenvironmental changes in this region.We conducted field investigation in the Longmen Shan Foreland region and performed cosmogenic nuclide ²⁶Al/¹⁰Be dating analysis on the MQ and DS gravel layers.The analysis indicates that the burial age of the MQ gravel layer is 0.608,9±0.018,7 Ma, and the burial age of the DS gravel layer is 0.218,0±0.094,1 Ma.Therefore, we conclude that the MQ gravel layer formed in the late Early Pleistocene to early Middle Pleistocene ( $Q 13$ - $Q 21$ ), and the DS gravel layer formed in the Middle Pleistocene ( $Q 22$ ).Combing previous research results, the two gravel layers correspond to the δ¹⁸O curve of deep-sea ice core and the sequence curve of Chinese loess, indicating they formed during a warm interglacial period.Based on statistical analysis of gravel composition, size, orientation, and paleoflow directions in the region, three major diversion events have been identified in the Qingyi River system.In the early stage, the Qingyi River flowed from Ya’an in a north-northeast direction towards Jianshan.With the uplift of the Xiongpo anticline and the continued uplift of the Mingshan Qionglai terraces, the Qingyi River, which initially flowed from the southwest-north to the northeast, was forced to cut through the Xiongpo anticline and divert southeast at Caoba.

Key words: cosmogenic nuclide, Mingshan Qionglai gravel bed, Danling-Simeng gravel bed, the Qingyi river

中图分类号:

周游, 李斌, 吴中海, 左嘉梦, 邹任洲, 郑丽萍. 川西龙门山前陆盆地南段前缘砾石层成因及青衣江演化过程:基于宇宙成因核素²⁶Al/¹⁰Be埋藏年龄[J]. 现代地质, 2024, 38(04): 1121-1133.

ZHOU You, LI Bin, WU Zhonghai, ZUO Jiameng, ZOU Renzhou, ZHENG Liping. Origin of the Gravel Layer and Evolution of the Qingyi River in Front of the Southern Longmen Shan Foreland Basin:Insights from the Burial Age of Cosmogenic Nuclides ²⁶Al/¹⁰Be[J]. Geoscience, 2024, 38(04): 1121-1133.

图/表 9

图1 龙门山南段前缘区域地貌分布图(据姜大伟[7]修改) (a)青藏高原区域构造图;(b)龙门山南段前缘区构造地貌简图

Fig.1 Landform distribution map of the front area of the southern section of Longmen Shan (modified after Jiang[7])

图2 名邛、丹思砾石层分布及采样位置

Fig.2 Distribution of MQ and DS gravels and sampling location

图3 取样点地层剖面 (a)丹思砾石层采样剖面,丹棱县城北剖面(YZS0910ABC);(b)丹思砾石层采样点;(c)名邛砾石层采样点剖面,夹关镇的沙场剖面(YZS0901);(d)名邛砾石层采样点;照片中标注高度为剖面高度,精确的样品距剖顶高度见表1

Fig.3 Stratigraphic section at sampling sites

表1 26Al/10Be埋藏年龄样品信息

Table 1 Sampling information for 26Al/10Be burial dating

样品编号	经度	纬度	海拔(m)	剖面高度(cm)	上覆地层密度(g/cm³)	岩性
YZS0901	103.226423°E	30.239345°N	643	1975	2.6	石英质砾石为主
YZS0910A	103.495331°E	30.068871°N	623	1220	2.6	石英质砾石为主
YZS0910B	103.495331°E	30.068871°N	623	1236	2.6	石英质砾石为主
YZS0910C	103.495331°E	30.068871°N	623	1242	2.6	石英质砾石为主

表2 龙门山南段前陆盆地砾石层样品宇宙成因核素26Al/10Be埋藏定年数据

Table 2 Cosmogenic nuclide 26Al/10Be burial dating of samples from the foreland basin in the southern of Longmen Shan

样品编号	剖面	¹⁰Be测试值± 误差(atom/g)	²⁶Al测试值± 误差(atom/g)	地表侵蚀率 (cm/a)	¹⁰Be/ ²⁶Al	平均埋藏年龄(Ma)	误差(Ma) (Positive)	误差(Ma) (Negative)
YZS0901	名邛砾石层:夹关镇剖面	199465±11237	1033114±53942	0.05	0.1930713	0.609	0.174	0.187
YZS0910A	丹思砾石层:丹棱县城北剖面	1296644±34639	7641286±256299	0.05	0.16968925	0.219	0.078	0.100
YZS0910B	丹思砾石层:丹棱县城北剖面	1277892±30135	7482756±250982	0.05	0.170778203	0.234	0.089	0.082
YZS0910C	丹思砾石层:丹棱县城北剖面	1208368±31532	7203051±241600	0.05	0.167757775	0.201	0.076	0.010

图4 丹思砾石层样品26Al/10Be埋藏年龄投图 (a)YZS0910A埋藏年龄;(b)YZS0910A埋藏年龄概率密度图;(c)YZS0910B埋藏年龄;(d)YZS0910B埋藏年龄概率密度图;(e)YZS0910C埋藏年龄; (f)YZS0910C埋藏年龄概率密度图

Fig.4 26Al/10Be Al burial age mapping of DS gravel bed

表3 名邛和丹思砾石层年代学数据统计

Table 3 Statistics of chronological data of MQ and DS gravel beds

测试方法	归属砾石	剖面名称或位置	阶地面	海拔 (m)	年龄(ka) 或时代	数据测试处单位	参考文献
ESR	名邛砾石层	名山县城北东万古场阶地	T₁	750	11±1	成都理工大学应用核技术研究所	唐熊等^[3]
ESR	名邛砾石层	名山县城北东万古场阶地	T₂	780	110±12	成都理工大学应用核技术研究所	唐熊等^[3]
ESR	名邛砾石层	名山县城北东万古场阶地	T₃	805	157±15	成都理工大学应用核技术研究所	唐熊等^[3]
ESR	名邛砾石层	名山县城北东万古场阶地	T₄	890	791±60	成都理工大学应用核技术研究所	唐熊等^[3]
¹⁴C		洪雅阳坪阶地	T₁	453	5	成都理工大学应用核技术研究所	唐熊等^[3]
ESR		洪雅阳坪阶地	T₂	473	31±3	成都理工大学应用核技术研究所	唐熊等^[3]
ESR		洪雅阳坪阶地	T₃	525	93±10	成都理工大学应用核技术研究所	唐熊等^[3]
ESR		洪雅阳坪阶地	T₄	550	129±14	成都理工大学应用核技术研究所	唐熊等^[3]
ESR		洪雅阳坪阶地	T₅	575	149±15	成都理工大学应用核技术研究所	唐熊等^[3]
ESR		洪雅阳坪阶地	T₆	613	266±30	成都理工大学应用核技术研究所	唐熊等^[3]
ESR	名邛砾石层	建山	T₅	>750	475±50~ 149±15	成都理工大学应用核技术研究所	袁俊杰等^[4]
ESR	名邛砾石层	新店高山坡	T₅	>750	475±50~ 149±15	成都理工大学应用核技术研究所	袁俊杰等^[4]
ESR	名邛砾石层	新店毛家坝	T₄	>650	182±19~ 110±10	成都理工大学应用核技术研究所	袁俊杰等^[4]
ESR		洪雅县城南	T₄	575~600	182±19~ 110±10	成都理工大学应用核技术研究所	袁俊杰等^[4]
ESR	名邛砾石层	名邛砾石层			479±50~ 110±10	成都理工大学应用核技术研究所	袁俊杰等^[4]
ESR	丹思砾石层	丹思砾石层			129±10~ 31±3	成都理工大学应用核技术研究所	袁俊杰等^[4]
ESR	名邛砾石层	新店乡庙子湾—高山坡	T₃		127±50	成都理工大学应用核技术研究所	崔志强等^[5]
ESR	名邛砾石层	新店乡庙子湾—高山坡	T₄		382±50	成都理工大学应用核技术研究所	崔志强等^[5]
ESR	名邛砾石层	新店乡庙子湾—高山坡	T₅		719±10	成都理工大学应用核技术研究所	崔志强等^[5]
ESR	丹思砾石层	丹棱县唐河乡高大地	T₂		72±5	成都理工大学应用核技术研究所	崔志强等^[5]
ESR	丹思砾石层	丹棱县唐河乡高大地	T₃		143±5	成都理工大学应用核技术研究所	崔志强等^[5]
ESR	丹思砾石层	丹棱县唐河乡高大地	T₄		213±5	成都理工大学应用核技术研究所	崔志强等^[5]
3块孢粉	名邛砾石层	新店乡高山坡			$Q 21$ - $Q 23$	中国地质大学(武汉)	崔志强等^[5]
3块孢粉	丹思砾石层	丹棱县唐河乡高大地			$Q 22$ - $Q 31$	中国地质大学(武汉)	崔志强等^[5]
ESR	名邛砾石层	万古—建山	T₅		479±10	推测成都理工大学应用核技术研究所,文中无说明	陈杰等^[6]
ESR	名邛砾石层	新店乡高山坡—庙子湾	T₂		110±5	推测成都理工大学应用核技术研究所,文中无说明	陈杰等^[6]
ESR	名邛砾石层	新店乡高山坡—庙子湾	T₃		157±5	推测成都理工大学应用核技术研究所,文中无说明	陈杰等^[6]
ESR	名邛砾石层	新店乡高山坡—庙子湾	T₄		182±5	推测成都理工大学应用核技术研究所,文中无说明	陈杰等^[6]
ESR	丹思砾石层	丹棱县唐河乡高大地	T₁		31	推测成都理工大学应用核技术研究所,文中无说明	陈杰等^[6]
ESR	丹思砾石层	丹棱县唐河乡高大地	T₂		57	推测成都理工大学应用核技术研究所,文中无说明	陈杰等^[6]
ESR	丹思砾石层	丹棱县唐河乡高大地	T₃		93	推测成都理工大学应用核技术研究所,文中无说明	陈杰等^[6]
测试方法	归属砾石	剖面名称或位置	阶地面	海拔 (m)	年龄(ka) 或时代	数据测试单位	参考文献
ESR	名邛	红星镇(30°8'24.1″,103°17'14.5″)			421±42	中国地震局地震动力学国家重点实验室	姜大伟^[7]
ESR	名邛	红星镇(30°8'24.1″, 103°17'14.5″)			537±64	中国地震局地震动力学国家重点实验室	姜大伟^[7]
ESR	名邛	黑竹镇(30°14'50.74″,103°20'59.16″)			308±34	中国地震局地震动力学国家重点实验室	姜大伟^[7]
ESR	丹思	丹棱县(30°4'17.5″, 103°29'39.9″)			268±54	中国地震局地震动力学国家重点实验室	姜大伟^[7]
ESR	丹思	丹棱县(30°4'17.5″, 103°29'39.9″)			305±49	中国地震局地震动力学国家重点实验室	姜大伟^[7]
ESR	丹思	丹周家冲(29°51'8.7″,103°39'56.01″)			185±18	中国地震局地震动力学国家重点实验室	姜大伟^[7]

表3 名邛和丹思砾石层年代学数据统计

Table 3 Statistics of chronological data of MQ and DS gravel beds

测试方法	归属砾石	剖面名称或位置	阶地面	海拔 (m)	年龄(ka) 或时代	数据测试处单位	参考文献
ESR	名邛砾石层	名山县城北东万古场阶地	T₁	750	11±1	成都理工大学应用核技术研究所	唐熊等^[3]
ESR	名邛砾石层	名山县城北东万古场阶地	T₂	780	110±12	成都理工大学应用核技术研究所	唐熊等^[3]
ESR	名邛砾石层	名山县城北东万古场阶地	T₃	805	157±15	成都理工大学应用核技术研究所	唐熊等^[3]
ESR	名邛砾石层	名山县城北东万古场阶地	T₄	890	791±60	成都理工大学应用核技术研究所	唐熊等^[3]
¹⁴C		洪雅阳坪阶地	T₁	453	5	成都理工大学应用核技术研究所	唐熊等^[3]
ESR		洪雅阳坪阶地	T₂	473	31±3	成都理工大学应用核技术研究所	唐熊等^[3]
ESR		洪雅阳坪阶地	T₃	525	93±10	成都理工大学应用核技术研究所	唐熊等^[3]
ESR		洪雅阳坪阶地	T₄	550	129±14	成都理工大学应用核技术研究所	唐熊等^[3]
ESR		洪雅阳坪阶地	T₅	575	149±15	成都理工大学应用核技术研究所	唐熊等^[3]
ESR		洪雅阳坪阶地	T₆	613	266±30	成都理工大学应用核技术研究所	唐熊等^[3]
ESR	名邛砾石层	建山	T₅	>750	475±50~ 149±15	成都理工大学应用核技术研究所	袁俊杰等^[4]
ESR	名邛砾石层	新店高山坡	T₅	>750	475±50~ 149±15	成都理工大学应用核技术研究所	袁俊杰等^[4]
ESR	名邛砾石层	新店毛家坝	T₄	>650	182±19~ 110±10	成都理工大学应用核技术研究所	袁俊杰等^[4]
ESR		洪雅县城南	T₄	575~600	182±19~ 110±10	成都理工大学应用核技术研究所	袁俊杰等^[4]
ESR	名邛砾石层	名邛砾石层			479±50~ 110±10	成都理工大学应用核技术研究所	袁俊杰等^[4]
ESR	丹思砾石层	丹思砾石层			129±10~ 31±3	成都理工大学应用核技术研究所	袁俊杰等^[4]
ESR	名邛砾石层	新店乡庙子湾—高山坡	T₃		127±50	成都理工大学应用核技术研究所	崔志强等^[5]
ESR	名邛砾石层	新店乡庙子湾—高山坡	T₄		382±50	成都理工大学应用核技术研究所	崔志强等^[5]
ESR	名邛砾石层	新店乡庙子湾—高山坡	T₅		719±10	成都理工大学应用核技术研究所	崔志强等^[5]
ESR	丹思砾石层	丹棱县唐河乡高大地	T₂		72±5	成都理工大学应用核技术研究所	崔志强等^[5]
ESR	丹思砾石层	丹棱县唐河乡高大地	T₃		143±5	成都理工大学应用核技术研究所	崔志强等^[5]
ESR	丹思砾石层	丹棱县唐河乡高大地	T₄		213±5	成都理工大学应用核技术研究所	崔志强等^[5]
3块孢粉	名邛砾石层	新店乡高山坡			$Q 21$ - $Q 23$	中国地质大学(武汉)	崔志强等^[5]
3块孢粉	丹思砾石层	丹棱县唐河乡高大地			$Q 22$ - $Q 31$	中国地质大学(武汉)	崔志强等^[5]
ESR	名邛砾石层	万古—建山	T₅		479±10	推测成都理工大学应用核技术研究所,文中无说明	陈杰等^[6]
ESR	名邛砾石层	新店乡高山坡—庙子湾	T₂		110±5	推测成都理工大学应用核技术研究所,文中无说明	陈杰等^[6]
ESR	名邛砾石层	新店乡高山坡—庙子湾	T₃		157±5	推测成都理工大学应用核技术研究所,文中无说明	陈杰等^[6]
ESR	名邛砾石层	新店乡高山坡—庙子湾	T₄		182±5	推测成都理工大学应用核技术研究所,文中无说明	陈杰等^[6]
ESR	丹思砾石层	丹棱县唐河乡高大地	T₁		31	推测成都理工大学应用核技术研究所,文中无说明	陈杰等^[6]
ESR	丹思砾石层	丹棱县唐河乡高大地	T₂		57	推测成都理工大学应用核技术研究所,文中无说明	陈杰等^[6]
ESR	丹思砾石层	丹棱县唐河乡高大地	T₃		93	推测成都理工大学应用核技术研究所,文中无说明	陈杰等^[6]
测试方法	归属砾石	剖面名称或位置	阶地面	海拔 (m)	年龄(ka) 或时代	数据测试单位	参考文献
ESR	名邛	红星镇(30°8'24.1″,103°17'14.5″)			421±42	中国地震局地震动力学国家重点实验室	姜大伟^[7]
ESR	名邛	红星镇(30°8'24.1″, 103°17'14.5″)			537±64	中国地震局地震动力学国家重点实验室	姜大伟^[7]
ESR	名邛	黑竹镇(30°14'50.74″,103°20'59.16″)			308±34	中国地震局地震动力学国家重点实验室	姜大伟^[7]
ESR	丹思	丹棱县(30°4'17.5″, 103°29'39.9″)			268±54	中国地震局地震动力学国家重点实验室	姜大伟^[7]
ESR	丹思	丹棱县(30°4'17.5″, 103°29'39.9″)			305±49	中国地震局地震动力学国家重点实验室	姜大伟^[7]
ESR	丹思	丹周家冲(29°51'8.7″,103°39'56.01″)			185±18	中国地震局地震动力学国家重点实验室	姜大伟^[7]

图5 砾石层埋藏年龄(a)与古气候(b)对照图 (a)深海氧同位素曲线(MIS),多个深海钻孔的汇总;(b)黄土磁化率曲线以及粒度曲线,左侧为磁化率曲线,右侧为粒度曲线;数据源于ICS和IUGS (http://www.stratigraphy.org)(底图据姜大伟[7])

Fig.5 Comparison between burial age of gravel layers (a) and paleoclimate (b)

图6 青衣江水系演化示意图(A期:早更新世晚期—中更新世早期;B期:中更新世中期;C期:晚更新世以后)

Fig.6 Schematic diagram of the evolution of the Qingyi River system (Phase A: Late Early Pleistocene to Early Middle Pleistocene; Phase B: Mid Middle Pleistocene; Phase C: After Late Pleistocene)

参考文献 46

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川西龙门山前陆盆地南段前缘砾石层成因及青衣江演化过程:基于宇宙成因核素²⁶Al/¹⁰Be埋藏年龄

Origin of the Gravel Layer and Evolution of the Qingyi River in Front of the Southern Longmen Shan Foreland Basin:Insights from the Burial Age of Cosmogenic Nuclides ²⁶Al/¹⁰Be

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