Core Characteristics and Stratigraphic Classification of Borehole S9 in Sanhe, Hebei Plain

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.062

Abstract

Abstract:

Establishing Quaternary stratigraphic chronological framework is of great significance to regional stratigraphic correlation and paleogeographic environment reconstruction. According to the sediment colors, structures, and lithological characteristics of borehole S9 in the northern Dachang Depression, together with well-logging, paleomagnetism, ¹⁴C and OSL dating, detailed stratigraphic division, sedimentary facies, and stratigraphic chronological framework are established. This work focused on dividing the loose sediments of S9 into four assemblages: (1) diluvial fan deposit; (2) braided river deposit; (3) diluvial fan deposit; (4) flood plain and riverbed deposit. Paleomagnetic data show that the 0-145.3 m interval is Brunhes normal polarity chron, 145.3~212.6 m interval is Matuyama reversed polarity chron, and 212.6-251.8 m interval is Gauss normal polarity chron. Integrating the magnetostratigraphy, lithostratigraphic properties and ¹⁴C ages, we divided the Quaternary strata into the Lower Pleistocene, Middle Pleistocene, and Upper Pleistocene series, with depths of 210.9 m, 145.3 m and 24.05 m, respectively.

Key words: magnetostratigraphy, Quaternary, northern Dachang depression, AMS ¹⁴C dating, OSL dating

CLC Number:

SHI Guangyao, PAN Zhilong, ZHANG Huan, LÜ Kexin, ZHANG Jinlong, ZHANG Yunqiang, LI Qingzhe, ZHANG Pengcheng. Core Characteristics and Stratigraphic Classification of Borehole S9 in Sanhe, Hebei Plain[J]. Geoscience, 2021, 35(05): 1332-1342.

Figures/Tables 8

Fig.1 Tectonic sketch map of the study area and the location of borehole S9

Fig.2 Photographs of cores from borehole S9 in Sanhe area

Fig.3 Lithological column, natural gama and resistivity logging curves as well as sedimentary environment interpretation in borehole S9

Table 1 Summary of information and 14C dating data for borehole S9

样品编号	样品岩性	¹⁴C年龄 /a BP	树轮校正后年龄/a BP
样品编号	样品岩性	¹⁴C年龄 /a BP	1σ(68.2%)	2σ(95.4%)
S9¹⁴C-1	有机质黏土	32 460± 180	36 549(68.2%) 36 140	36 844(95.4%) 35 916

Table 2 Summary of information and OSL dating data for borehole S9

样品编号	样品深度/m	U/(μg/g)	Th/(μg/g)	K/%	含水量/%	等效剂量/Gy	年龄/ka	年龄误差/ka
S9OSL-1	18.2	1.37	7.07	2.05	14.79	294.8	86.7	±8.7
S9OSL-2	33.4	1.28	7.25	2.59	11.64	>375.0	>94.4

Fig.4 Orthogonal vector plots showing the results of mixed and thermal demagnetization for samples from borehole S9 at Sanhe

Fig.5 Comparison diagram of magnetostratigraphy for borehole S9 with polarity zones

Fig.6 Geomagnetic polarity timescale comparison for boreholes S9, Beijing Xin 5, and Gu’an G01

References 33

[1]	安芷生, 魏兰英, 卢演俦, 等. 顺5孔的磁性地层学和早松山世的北京海侵[J]. 地球化学, 1979, 8(4):343-346.
[2]	陈宏强, 专少鹏, 陈超, 等. 河北省唐山地区丰台—野鸡坨断裂第四纪活动性——来自¹⁴C和磁性地层年代学的证据[J]. 中国地质, 2021, 48(2):605-617.
[3]	刘进峰, 郭正堂, 郝青振, 等. 甘肃秦安糜子湾剖面中新世风尘堆积的磁性地层学研究[J]. 第四纪研究, 2005, 25(4):503-509.
[4]	乔彦松, 赵志中, 王燕, 等. 川西甘孜黄土磁性地层学研究及其古气候意义[J]. 第四纪研究, 2006, 26(2):250-256.
[5]	朱日祥, 邓成龙, 潘永信. 泥河湾盆地磁性地层定年与早期人类演化[J]. 第四纪研究, 2007, 27(6):922-944.
[6]	赵勇, 蔡向民, 王继明, 等. 北京平原顺义ZK12-2钻孔剖面第四纪磁性地层学研究[J]. 地质学报, 2013, 87(2):288-294.
[7]	张磊, 白凌燕, 赵勇, 等. 北京南口-孙河断裂与黄庄-高丽营断裂交会区沉积速率差异对断裂活动性的响应[J]. 地震地质, 2017, 39(5):1048-1065.
[8]	王强, 张玉发, 袁桂邦, 等. MIS3阶段以来河北黄骅北部地区海侵与气候期对比[J]. 第四纪研究, 2008, 28(1):79-95.
[9]	刘立军, 徐海振, 崔秋苹, 等. 河北平原第四纪地层划分研究[J]. 地理与地理信息科学, 2010, 26(2):54-57.
[10]	李龙吟, 陈华慧. 北京怀柔地区第四纪下限的综合标志[J]. 地球科学, 1992, 17(6):631-637.
[11]	李龙吟, 陈华慧. 北京怀柔HR-88钻孔剖面磁性地层学研究[J]. 地层学杂志, 1994, 18(1):39-44.
[12]	李长安. 北京怀柔地区第四纪地层划分与对比[J]. 中国区域地质, 1992(2):118-125.
[13]	栾英波, 郭莉, 郭高轩, 等. 北京地区新5孔第四系松散沉积物的微量元素地球化学及古气候、古环境研究[J]. 城市地质, 2008, 3(3):18-22.
[14]	胡云壮, 张金起, 白耀楠, 等. 3.45 Ma以来滦河冲积扇中部唐山TD1孔记录的区域构造和气候演化[J]. 古地理学报, 2014, 16(2):249-262.
[15]	DENG C L, SHAW J, LIU Q S, et al. Mineral magnetic variation of the Jingbian loess paleosol sequence in the northern Loess Plateau of China: Implications for Quaternary development of Asian aridification and cooling[J]. Earth and Planetary Science Letters, 2006, 241(12):248-259. DOI URL
[16]	范友良, 胥勤勉, 齐晓凤, 等. 华北平原中部第四纪沉积物的岩石磁学性质[J]. 第四纪研究, 2017, 37(3):612-623.
[17]	刘运明. 山西河曲地区新近纪砾石层的磁性地层年代与成因[J]. 第四纪研究, 2017, 37(3):597-611.
[18]	CANDE S C, KENT D V. Revised calibration of the geomagnetic polarity timescale for the Late Cretaceous and Cenozoic[J]. Journal of Geophysical Research, 1995, 100(4):6093-6095. DOI URL
[19]	王强, 吕金福. 第十章:海面变化与海岸线变迁[M]. 李汉鼎,吕金福,王强,等.中国北方沿海泥炭与环境. 北京: 海洋出版社, 1995:109-128.
[20]	张运强, 专少鹏, 魏文通, 等. 京津冀山前冲洪积平原区1∶50000填图方法指南[M]. 北京: 科学出版社, 2020:92-97.
[21]	王强. 渤海西岸全新世早期基底泥炭堆积时间域初步研究[J]. 第四纪研究, 1999, 19(1):91-96.
[22]	TOKER E, KAYSERL-OZER M S, OZKUL M, et al. Depositional system and palaeoclimatic interpretations of Middle to Late Pleistocene travertines: Kocabas, Denizli, south-west Turkey[J]. Sedimentology, 2015, 62(5):1360-1383. DOI URL
[23]	赵松龄, 杨光复, 苍树溪, 等. 关于渤海湾西岸海相地层与海岸线问题[J]. 海洋与湖沼, 1978, 9(1):15-25.
[24]	王强, 张玉发, 袁桂邦, 等. MIS3阶段以来河北黄骅北部地区海侵期与气候期的对比[J]. 第四纪研究, 2008, 28(1):79-95.
[25]	卢海峰, 王金艳, 王瑞, 等. 河北省衡水地区第四纪中—晚期标准地层剖面的建立及其地质含义[J]. 现代地质, 2014, 28(5):962-970.
[26]	高秀林, 王强, 李玉德, 等. 从天津P8孔看中更新世末期以来海侵期、气候期对比问题[J]. 海洋地质与第四纪地质, 1986, 6(1):53-65.
[27]	赵勇, 王强, 李瑞杰, 等. 北京平原区南部PGZ01孔第四纪地层划分及其环境意义[J]. 古地理学报, 2018, 20(2):337-348.
[28]	赵勇, 李瑞杰, 魏波, 等. 北京大兴凸起南部PGZ05钻孔剖面第四纪磁性地层学[J]. 现代地质, 2019, 33(1):56-62.
[29]	代鹏, 邓晓红, 王盛栋, 等. 河北平原区固安G01孔岩心特征及第四纪地层划分[J]. 第四纪研究, 2019, 39(2):399-407.
[30]	陈望和, 倪明云. 河北第四纪地质[M]. 北京: 地质出版社, 1987:1-179.
[31]	栾英波, 蔡向民, 郭高轩, 等. 北京平原区新5孔岩心特征及地层初步划分[J]. 中国地质, 2011, 38(2):495-503.
[32]	郭高轩, 蒋汉朝, 蔡向民, 等. 北京新5孔第四纪孢粉记录及其对更新世气候变化的响应[J]. 第四纪研究, 2013, 33(6):1160-1170.
[33]	YAO Z Q, SHI X F, LIU Q S, et al. Paleomagnetic and astronomical dating of sediment core BH08 from the Bohai Sea, China: Implications for glacial-interglacial sedimentation[J]. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2014, 393:90-101. DOI URL