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硕士学位论文甘肃马衔山冰川堆积物的沉积学特征：辽宁师范大学硕士学位论文击新 要马衔山(3670m)坐落于祁连地槽和秦岭地槽之间，由马衔山构造带和兴隆山构造带 构成，处于我国东部季风湿润区、大陆内部的西北干旱区和青藏高原高寒区三大自然地 带的交接部分。气候上属典型的半湿润半干旱气候。对于马衔山是否存在冰川作用至今 仍存在很大争议。为此，马衔山冰川堆积物的沉积学特性的研究对于确定马衔山发生冰 川作用的探讨具有重要科学意义，对恢复古环境和辩别水动力条件等方面都具有重要意 义。本文以马衔山为研究区，野外地貌考察中运用了相对地貌法和室内分析法，对马衔 山的冰川作用期次和沉积学特点进行研究。光释光的年代测定结果为3.40.213.00.6 kaBP之间，更确切的将马衔山的冰期划分为全新世中期6.40.3)kaBP,和 末次冰期晚冰期 10.10.5 ka,103i0.5 ka,12.1i0.6 ka,13.0i0.6 ka B P 两个阶段。对马衔山冰硬物基质粒度分析，与白马雪山、玛雅雪山、螺髻山、千湖山、老君山、阿尔泰山等地冰川堆积物粒度特征进行对比，基本结论是：马衔山地区的冰川沉积物平 均粒径介于0.015590.4067mm之间，平均粒径为3.69，砂和粉砂粒级沉积物所占比 例较高；粒度曲线呈双峰和多峰等特点；偏度位于1.0022.946之间；偏度的取值全部 大于0,呈正偏分布，颗粒粒径集中在砂和粉砂部分；标准偏差(S d)平均值为3.38，分 选性极差；平均峰度为2,峰态非常尖锐；众数位于10.29684.2um之间；综合以上五 个粒度参数值，说明马衔山小湖和陡林沟内垄状地形的沉积物为冰川成因。在不同地点、不同时期冰磺物的粒度参数进行对比的过程中发现：虽然冰川作用时 间的长短与冰硬物的破坏程度有一定的相关性，但是冰硬物在存留下来的过程当中，冰 硬物的粒度参数还会受来自地球内部的内营力和沉积物岩性、气候、流水等诸多的外营 力的影响，沉积物粒度特征的形成是各种因素综合作用的结果。不同类别的沉积物的粒度特征呈现为：冰硬物在S d、S k和Ku上都呈现最大值，说 明冰硬物的分选性极差、偏度呈极正偏、峰度非常的尖锐；而黄土沉积物Mz最大，偏 度是区别其他四组沉积物呈现负偏；河流沉积物的粒度参数值Mz、S d、S k和Ku的值都 表现的很小，说明河流沉积物的分选性最好；而湖泊沉积物在Mz、S d、Ku上都也表现 较高值，粒径相对较细、分选性较差、峰度尖锐；海洋沉积物的分选性较好、偏度呈正 偏。影响沉积物粒度参数因素有很多，相似因素诸如当时的沉积环境、沉积物自身的颗 粒组成、水动力条件、搬运能力的大小等因素，同时不同沉积物的成因也存在各自的特 殊性。I甘肃马衔山冰川堆积物的沉积学特征关疑词：冰川堆积物，粒度，平均粒径，偏度，峰度-II-辽宁师范大学硕士学位论文Th e Sedimenta ry Ch a ra cteristics of Ga nsu Ma xia nsh a n of Gla cia l DepositsAbstractThe Maxian mountain(3670m)is located in Qilian geosynclinal system and Qinling Mountains geosynclinal system,composed of Maxianshan tectonic belt and Xinglong tectonic belt parts,in the transition part of northwest arid area,Eastern monsoon humid area,inside China and the Qinghai Tibet plateau region of three natural areas,The climate is typical of semi-arid sub humid climate.The Maxianshan whether glaciation remains controversial.Therefore,research on sedimentary characteristics of Maxianshan of glacial deposits has important scientific significance for the determination of Maxianshan glaciation occurred,all has the vital significance to the restoration of the ancient environment and distinguish the hydrodynamic conditions etc.In this paper,the Maxian mountain as the research area,the process of field geomorphic investigation by relative geomorphological method and indoor analysis,conducts the research to the Maxianshan glaciation period and sedimentological characteristics.Between the OS L dating results of 3.4 0.2 to 13 0.6 Ka B P,more precisely the Maxianshan ice into the mid Holocene(MIS 1,6.4 0.3)Ka B P,and during the last glacial period,late glacial was 10.1 0.5 Ka,10.3 土 0.5 Ka,12.1 士 0.6 Ka,13 土 0.6 Ka B P two stage.Analysis of the Maxianshan moraine matrix size,and Baima S now Mountain,the snow capped mountains,Maya Luoji Mountain,thousands of Hushan,Laojun Mountain,the Taishan,glacial sediment granularity characteristic are compared,the basic conclusion is:between the Maxianshan area glacial sediments mean diameter between 0.01559 0.4067mm,average particle diameter of 3.69 mm,sand and silt sediments and the proportion;particle size curve showed a single peak,S huangfeng and multi peak characteristics;skewness is 1.002 2.946;skewness values are greater than 0,positively skewed distribution,particle concentration in the sand and silt;standard deviation(S d)average 3.38 mm,sorting is poor;the average kurtosis kurtosis is 2,very sharp;mode between 10.29 684.2um;the above five size parameter values,the Maxian mountain lake and steep forest ditch ridgelike landform sediment as glacial origin.The discovery process were compared in diflerent locations,different time of grain size parameters of tills:Although there is a certain correlation between the extent of damage length and moraines glacier action time,but in the process of moraines survived,grain sizeIII甘肃马衔山冰川堆积物的沉积学特征parameters also moraines afiected from the earth interior force and sediment lithology,climate many of the external forces,the water,the grain size characteristics of sediments is the result of various factors.Granulometric characteristics of sediments of different categories of present is:moraines are the maximum value at S d、S k and Ku,illustrate the moraine,sorting,skewness is extremely positive bias range,kurtosis is very sharp and loess sediments;Mz maximum,skewness is the difference between the other four groups showed negative bias indicates that sediment,loess sediment particles fine grain size parameters of river sediment;values of Mz,S a,S k and Ku values were too small,the separation of river sediments and lacustrine sediments in the best;Mz,S d,Ku are also showed higher values,the particle size of relatively fine,sorting is poor,kurtosis sharp separation of the ocean;sediments,skewness better positive bias.There are many factors that affect the sediment grain size parameters,similar factors such as the sedimentary environment,sediment particle composition,its handling hydrodynamic conditions,capacity and other factors,while the causes of different sediments also has own particularity.Key Words；Glacial sediment；Grain average；Diameter；S kewness；Kurtosisiv-辽宁师范大学硕士学位论文目 录摘 墓.IAbstract.Ill1绪论.11.1 国内外研究简史.11.1.1 国外研究概况.11.1.2 国内研究概况.31.2 选题依据及选题意义.41.3 论文研究框架.51.4 论文研究的主要内容.61.5 前人工作及存在的主要问题.61.5.1 拟解决的关键问题.71.5.2 仓4新之处.72研究区自然概况.82.1 自然地理环境概况.82.1.1 地理位置.82.1.2 气候特点.82.1.3 植被特征与土壤.92.2 研究区地质背景.92.2.1 构造背景.9222地层与岩性.113实验方法及原理.123.1 实验原理.123.2 实验方法.123.3 实验过程.133.4 实验数据及处理.134剖面沉积特征.174.1 剖面沉积学.174.2 剖面描述.174.3 U、Th和K的含量.204.4 等效剂量(E.D(Gy).20v-甘肃马衔山冰川堆积物的沉积学特征4.5 年剂量(Dy).214.6 年代.215粒度分析.235.1 粒度的概念.235.2 马衔山的粒度参数.235.2.1 平均粒径(Mz)及频率曲线特征.235.2.2 标准偏差(Sd).25523 偏度(Sk).265.2.4 峰度(Ku).265.2.5 众数 Mode.275.2.6 马衔山冰硬物粒度分析.285.3 不同地点沉积物的粒度特征.285.3.1 粒度组成.285.3.2 冰硬物粒度频率曲线.305.3.3 标准偏差、偏度和峰度.345.3.4 不同时期冰硬物的粒度特征.355.4.1 粒度差异.375.4.2 颗粒的环境敏感粒径.405.4.3 粒度参数不同的影响因素.42结论与不足.44参考文献.46攻读硕士学位期间发表学术论文情况.50致 谢.51-VI辽宁师范大学硕士学位论文1绪论1.1 国内外研究简史1.1.1 国外研究概况冰川堆积物就是我们通常所讲的冰川直接堆积的物质。当冰川流到平衡线偏下地 区，气温上升，使得冰川的消融量增加，大量的冰川开始融化，冰层逐渐变薄直至完全 消失，搬运能力亦随之减弱，使所有或局部的冰积物当场聚集下来，就形成堆积物。另 外，随着冰积物的增多，冰川的塑性也随之下降，同样可导致冰川运输能力的降低，使 得冰川发生堆积。国外对于冰川沉积物的粒度分析的研究较早，在土壤分类学中引入天然沉积物的粒 度分析最早可追溯到1750年，也就是以英国学者争论冰川沉积学特征而开始的。在此 之后经过冰川说和洪流说的博弈之后，许多学者又对冰川沉积学应用粒度分析的研究方 面做了进一步的探究和完善，从而对冰川沉积体系有了更具体更系统的认识，建立起了 一整套的分类体系。例如由冰川作用堆积形成的冰碱物、由冰川冰水配合搬运聚集的冰 川接触沉积和由冰水运移形成的冰水沉积是冰川系列的3种主要沉积类型,1、而在冰 川堆积中最鲜明最具有指示意义的采样点就是侧硬堤（lateral moraibe,含中磺堤middle moraine）和终磺堤（end moraine或terminal moraine）,它们二者经常是沉积学研究者 用来确定冰期的标志性凭证，故成为野外采样最好的选择。1851年斯托克（S toke）提出了经典的斯托克定律，成为以后沉降分析和水力学研 究的基本规律。在水动力学理论和水力学领域实验方面钻研了沉积颗粒粒度的水动力学 的属性，谢尔兹（S hieids）和尤尔斯特隆（Hjulstrom）两位学者拓展了粒度分析和沉积 作用的水力学研究领域；1875年，斯登博格开始对粒度进行研究，测量河流砾石的时 候，他发现砾石大小同河流往下游的距离之间显示有规律的变化，这就是粒度研究思想 的萌芽；1898年伍登（Udden）用筛子剖析砂子的粒度，提出了一套完备的粒度区分原 则，1914年他又指出粒度分布与环境之间存在着某种关系，并选用了以2为底的D的 指数作为粒度的分级，因此学者们将伍登（Udden）称为沉积颗粒粒度研究的先驱；同 样于1898年，粒度的研究又有进一步的发展，即罗西沃尔（Rosiwal）用微尺在显微镜 下测量岩石切面上矿物截线的长度，奠定了固结岩石粒度测量的基础。在对粒度分析经过了大约40年的探索之后的20世纪30年代，罗森、克鲁宾、佩 蒂庄和特拉斯特等人成为这一时期粒度研究的骨干力量，他们对粒度分析数据进行了大 批量的统计学研究取得了重大的成就。克鲁宾在1938年发明了以值为粒度转换单位的 1甘肃马衔山冰川堆积物的沉积学特征形式，这是在伍登（Udden）选用以2为底的粒度分级基础上创造的，积累分布才用中一 正态频率坐标来表示，这就是最早的粒度概率图。伍登一温德华粒级准则和颗粒分类，然后克鲁宾又进一步完善简易适用的中值换算使人们解脱了繁琐的数据处理和技巧处理 方式。基本上弄清了沉积颗粒的自然性状，并提出了系统的砾、砂、粉砂、泥等的粒级 划分。在以上多位学者的研究探讨之后，就产生了一套完整的统计学处理方法的体系，并发现了自然界的粒度分布的规律与高斯分布以及当时尚未研究的罗森分布基本上相 一致，从而为粒度分析奠定数学基础和地质学基础。埃默里等人也在此时期进行了大量 水力沉降分析。显而易见的是粒度分析工作的蓬勃发展，以及欧美各国和苏联等主要研 究国家的不协调研究，在粒度分析方式、数据处理和理论研究等诸多方面也存在分歧。20世纪5060年代，是当代沉积学蓬勃发展的时期。凭借理论和技术的发展使得 粒度分析的研究也进入了新的发展阶段。这一阶段的特点是：对引进的自动化、半自动 化设备的技术用于粒度测量；在数据处理上又引进了更精细、更复杂的数学方法，借助 于电子计算机处理数据，基本上形成了比较统一的数据处理系统。这两项的发展为粒度 分析在水动力学分析方面和环境比拟、研究物性等诸方面均有较大贡献。同时也涉及到 每个岩类（尤其是碳酸盐岩）和每种环境（月球在内）下，迅速的扩大了粒度研究分析 的深度和广度。现今时代粒度分析已成为沉积学研究的重要手段之一，并已成功地扩展 到火山岩、岩浆岩研究以及石油储集性研究等方面。沉积物粒度分析的历史己有将近百年之久，经历了自从20世纪50、60年代的应用 高峰开始下降。粒度分析的多解性使它作为沉积相分析的“凭证”多解的复杂而无规律 可循导致众多沉积学家对粒度的研究兴致日趋减弱。致使在粒度测量技术和计算机应用 技术的日新月异的条件下，而地质学上的粒度数据表征和实验操作的发展仍处于20世 纪60年代的水平，即使粒度分析资料的多解性令人们渐渐失去了对粒度分析的兴致，但是粒度分析和推导出一系列的沉积物组成的特征表示方式的作用在任何情况下都是 不可忽视的。经过众多沉积学者的探索经验和规律总结，粒度分析的手段也己经进入到了对沉积 颗粒进行全面归纳（成份、形态、外部特征、粒度、成因）深入研究的新阶段。在黄土、河流沉积物、海洋沉积物、湖泊沉积物等众多沉积物中也广泛粒度这一指标，并取得了 一些列丰硕的成果。20世纪40年代之前，人们对冰川沉积物的观念仍是混淆不清的，40年代之后有很多学者对冰期地层学和冰硬特性有了初端的理解，但对冰期的多变性和 多因性还没有充分的理解。60年代之后，对成因性质等有了相当的理解后，以冰磺特征 为依据对冰硬成因进行理论推测。对冰床、冰川沉积的实地考察，借以验证旧的的假说，建立新的理论开始于70年。并引进粒度作为分析冰川沉积环境的指标，如R.P2辽宁师范大学硕士学位论文Goldthwait对冰磺的组成、粒度、重矿物等特征进行了述评。P Francis对冰磺的分类和 成因作了研究，并指出组构和粒度在确定冰硬成因上最有效。1.1.2 国内研究概况我国沉积学研究的初期代表人物有戴东升、胡荣泽、任中京和张福根等著名学者，他们主要侧重黄土沉积物的研究。在20世纪60年代之前，对粒度分析的研究几乎未做 详细的研究，在20世纪60、70年代期间的戴东林在研究陕甘宁盆地侏罗系沉积环境时 比较全面的引进粒度分析方法之后才引起国内学者的普遍关注。此后，各地陆续有零星 研究沉积物粒度的。同时需要指出的是我国冰川沉积物的粒度研究起步较晚，早期的李 四光对“泥砾”的研究尚存在着争议。但是随着冰川研究的展开，使得沉积物的粒度组 成、矿物成分的研究方面引起我国学者的重视。对中国南海北部大陆架表层沉积物特征 进一步研究可以被描述成大型的、系统性强的粒度分析工作。在沉积物粒度测量实验方 面有深入研究的学者有庞将励、孙有斌、程鹏、蒲晓强等，他们指出采用测量样品 的多少、前处理方法以及测量仪器的不同，实验结果也大有不同。到了 20世纪80年代，众多学者对冰川沉积物的钻研产生浓厚的兴趣取得显著的成 绩。如冯兆东、秦大河对冰川沉积相国内外动态及主要成果的研究的概述；李吉均、周尚哲对冰硬石的样式和外部特点的研究；对冰川沉积物的研究很有造诣的武安斌 一学者在冰川沉积物粒度分析方面做了很大的贡献，如对冰磺物的沉积环境和粒度参 数特性的相关钻探、冰硬物的沉积相组构特性、粒度分布特性及流体动力环境的讨论，主要研究区域位于疏勒南山岗纳楼5号冰川和祁连山冰川沉积物；石生仁、陈怀录 等人探索冰川沉积物和泥石流沉积物在不同点；也有学者对陕西太白山第四纪冰磺物特 性进行了钻研；张振栓、邓晓峰一等人分别对新疆天山博格达峰区域冰殖物的粒度 特性、砾石组构特性进行研究；高顺利血对河源冰硬物与冰水沉积物的粒度特性进行了 对比研究；斗守初、黄道全等初步分析了皖西震旦纪冰川沉积相；陈亚宁、王志超 等初步分析了西藏南极巴瓦峰地区冰川沉积物粒度特性等等。这一阶段开始有较少的学 者开始对不同类型的沉积物进行了粒度特性的对比。20世纪90年代，邓养鑫2切在泥石流堆积物特性和冰硬物之间的相互转化等方面 研究的较为精细：对泥石流堆积和冰磺物的特性及其冰磺物向泥石流堆积转化等进行了 详细的阐述；对中国和苏联的天山冰硬物的特征作了相关研究；而郑本兴、沈永平同 对西藏的希夏邦马峰的冰川沉积和冰川构造进行了探讨，以及对天山和阿尔泰山冰硬物 显微结构的特性；马正海的初步分析了阿尔泰山和天山等地的冰碱物粒度构成。综上-3-甘肃马衔山冰川堆积物的沉积学特征所述：中国学者对冰川沉积物研究的浓厚热情和研究精神使得中国的冰川堆积物的粒度 分析研究有了进一步的发展。近年来，对沉积物的粒度特征的研究已经取得了很大的进步，如利用粒度变化来讨 论河口地区沉积环境和水动力条件的变化、划分潮坪地区沉积层、研究现代潮滩表层沉 积物的粒度特征、研究海洋环境沉积物运输方向，以及研究港口工程对沉积物粒度变化 的影响及如何合理利用工程设施保护、开发侵蚀性海岸带的滩涂资源。到了 21世纪，许多学者-3。对天山的阿特奥依纳克河流域和托木尔河流域的冰川沉积序列并起初步 年代学进行了探讨；王献礼的西南地区冰川堆积物的工程地质特征及灾害效应的钻 探；张永双等阿对西南山区第四纪冰川堆积物工程地质分类的讨论；赵志中、丁原辰 等人对冰川沉积物成因的肯定的方法；顾功树间将自动记录颗粒沉降仪的测定方法应用 到冰川沉积物粒度分析研究上，这是冰川沉积学与粒度分析结合的研究的进步；韩静、白中科等人明确对冰磺物、冰殖地貌的概念，并根据位置不同可划分为终横堤、鼓丘、底硬丘陵、侧磺堤和中磺堤。在对冰硬物的研究基础上，继续对冰硬物的粒度测量以及 不同沉积物粒度特征实践对比成为热点，并把不同类别的沉积物粒度对比研究提高到了 一个更高的层次。1.2 选题依据及选题意义我国对第四纪冰川学的研究有较大的成就，基本上进入了相对成熟的阶段，在地域 上的广泛性和空间的测年技术手段上都己经达到很深的实践和理论水平。而我国对沉积 物的粒度分析研究起步时间却很晚，粒度研究的确切时间开始于20世纪60、70年代，基本以戴东林为起始，他对我国粒度分析研究做了很大的贡献。他在研究陕甘宁盆地侏 罗系沉积环境的时候引进了粒度分析方法，自这次应用之后粒度分析也在国内学者中引 起了普遍关注。在此将我国相对薄弱的冰殖物粒度研究与资料稀少的马衔山所沉积物的 研究相结合将对我国沉积学的进一步发展作出重大贡献。冰川沉积物中记录着冰川发育进程当中的各类环境讯息，可以给沉积物的形成时间 和当时的环境状况做详细的记录功能。因此，将粒度分析应用到马衔山冰川沉积物的实 验当中对了解马衔山冰川作用的次数、古冰川活动规模及判别沉积环境有必然的辅助作 用.。而粒度分析在识别物质搬运方式、鉴别沉积环境、辫别水动力能力和分析粒径发 展趋向等方面具有重要的作用。在研究第四纪环境变化的过程中，很多学者成功应用了 粒度分析的方法，并获得了许多的有意义科研成果。为此，沉积物的粒度分析的研究不 仅进一步丰富和完善了马衔山冰川环境演变的资料，也基本实现了中国第四纪冰川研究 地域上的连续性，而且对恢复古沉积环境、判别水动力条件具有重要的意义。4辽宁师范大学硕士学位论文本文旨在依据2012年10月对马衔山的野外实地考察，兼顾白马雪山、玛雅雪山、螺髻山、阿尔泰山、老君山、哈巴雪山、千湖山等在内的一共八个地点的冰硬物。依托 辽宁师范大学沉积学实验室的Backman LS I3320激光粒度分析仪测得的69个冰川沉积 物的粒度数据资料，粒度资料包含冰川沉积物的平均粒径（Mz）、标准差（S d）、偏度（S Q、峰态（KQ和众数（Mode）,并通过计算绘制粒度频率曲线的方式对冰川沉积 物的沉积学特征进行简要的阐述与概括，同时以不同地点的山地作为研究对象进行对比 探讨不同时期的冰川沉积物的粒度数据异同，之后将冰川沉积物与黄土、湖积物等不同 类别的沉积物进行对比，从而找出沉积物不同沉积学特点并对其成因进行简要的阐述。1.3 论文研究框架野外地貌泰沉积剖面选取样品采集相关资爨集年代测定8S其他沉积物多指标特征综合地或发育图1.1技术路线流程图Fig 1.1 Flow ch a rt of Tech nica l route中国中西部粒度测-5甘肃马衔山冰川堆积物的沉积学特征1.4 论文研究的主要内容选取青藏高原北缘的马衔山地区为主要的研究区域，着重分析马衔山冰川沉积物的 年代、粒度特征和沉积剖面。在此基础之上，兼顾白马雪山、玛雅雪山、云南千湖山、老君山、哈巴雪山、四川螺髻山、新疆阿尔泰山等不同地点不同时期的冰川堆积物的粒 度进行比较分析，其中冰硬物的采样点主要以侧硬垄、终横垄等为主。通过对不同地点、不同时期冰硬物粒度特征的对比分析，进而总结冰川堆积物在沉积学上的某些内在规律 性。并与其他类型的堆积物（湖积物、海洋沉积物、黄土、河流堆积物）粒度特征进行 对比，总结冰川堆积物与其他类型堆积物的区别与联系。文章着重研究冰川堆积物的沉积学特征，具体的研究内容如下：1）通过对马衔山北坡的陡林沟和小湖的实地考察和采样，确定冰川地貌。2）通过搜集相关资料、室内分析并结合Mapinfb、Googleearth等软件确定采样地点及 剖面位置。3）简要叙述主要研究区马衔山的自然地理概况、结合剖面沉积特点以及OS L测年数据 确定冰期系列。4）通过粒度实验结果，总结马衔山冰硬物的粒度特征，再与白马雪山等七个不同地点 不同时期的冰川沉积物的粒度参数对比分析总结相关的沉积学特征，为本论文的主要内O5）不同类别沉积物（冰川沉积物、黄土、湖泊沉积物、河流沉积物、深海沉积物）的 粒度特性的比较分析，总结各个沉积物的粒度特征对以后鉴别沉积物有相关的指示意 义。6）对沉积物环境敏感粒径所反映的环境信息作简要说明，对推测古时的沉积环境有重 要的作用。1.5 前人工作及存在的主要问题马衔山位于中国的甘肃省，距离兰州市大约40km,最高海拔为3670.4m,是黄土 高原内海拔最高的基岩山地。马衔山山体由前震旦系变质混合岩系和侵入岩体构成，3600m以上是上新世以前形成的夷平面，现代冰缘活动比较微弱，主要是冻胀草丘和融 冻泥流舌，保留了大量的古冰缘遗迹，如高夷平阶地、突岩、雪蚀洼地、拔石以及坡缘 雪堤、石冰川等。马衔山是否存在古冰川至今还是一个争论不休的问题，其中马衔山南 麓的混杂堆积物许多学者进行了研究，可以肯定其混杂堆积物与世界上所公认的冰川地 貌有很大区别，用流水作用可解释清楚。而对于马衔山北坡的小湖和陡林沟的堆积物的 成因认识还存在分歧，而争论的焦点是对陡林沟内这套垄状堆积的认识o而对本次野-6-辽宁师范大学硕士学位论文外实地考察所采集的样品进行粒度和光释光测年数据进行统计，详细阐述马衔山冰硬物 的粒度特征，确定沉积物的成因。同时将马衔山地区与其他不同地点、不同时期、不同 类型的沉积物粒度特点进行分析比较。此次冰硬物的粒度实验对于确定马衔山北坡冰磺 物成因、判别当时水动力条件具有重大的意义。1.5.1 拟解决的关键问题在科技、经济、社会高速发展的今天，粒度测试技术和粒度分析方法也日益精准和 成熟起来。粒度分析作为沉积物一个基本的物理属性，在辨别运输动力机制、沉积物的 本源以及不同的沉积环境具有一定的针对性，也就是说它是鉴别沉积物的运输进程、沉 积环境和搬运机制的重要方式之一.一。鉴于以前学者在研究粒度特性时主要针对某一 类成因的沉积物或沉积环境进行探讨，而在实际生活当中，明显有许多不同成因的沉积 物存在，并对这些不同成因的沉积物及沉积环境粒度特性却缺乏整体的研究，说明粒度 特性在地质学中的应用的还不够深入，基本上处于的起步阶段，为此本文对不同成因的 沉积物特性的研究具有重要意义。由于冰川沉积物直接记录下区域环境演变及冰川的发育过程，不同类别的沉积物也 同样记录着本区的环境演变。为此本文针对不同成因的沉积物的粒度特征缺乏系统研究 的这一状况进行研究，期望结合沉积物粒度实验数据，对不同成因沉积物的沉积学特性 进行系统概括和总结，分析成因的差异。152创新之处国际上粒度分析的研究己经处于相对成熟阶段，运用粒度数据的资料可以判别沉积 物的成因及类型，而本文将粒度资料应用于马衔山地区堆积物的研究尚属首次，实现了 粒度分析研究在地域上的连续性；同时马衔山的OS L测年数据年代为依托的冰期序列 填补空白，便于区域冰期对比。7甘肃马衔山冰川堆积物的沉积学特征2研究区自然概况2.1 自然地理环境概况2.1.1 地理位置马衔山位于甘肃省，是距兰州市以南的40公里以内最高的一座山地，地理位置位 于35。45?,（103。45，一104。00毛）之间。山体长约30km,最高海拔最高处是为3670m,山体呈NW走向。地处我国三大自然地带的过渡部分，地理位置特殊。图2.1为马衔山 研究区域的地理位置图。图2.1研究区位置Fig2.1 Loca tion of study a rea s2.1.2 气候特点马衔山处于我国大陆内部的甘肃省，身居内陆远离海洋，是突兀于黄土高原上的石 质山地，地势较高属于山地中的高原地貌。气候上表现为：夏季炎热多雨、光照充足、辐射强、冬季气温寒冷干燥、气温年较差、曰较差大,沏。又由于地势高亢，受不同程度 8辽宁师范大学硕士学位论文的东南季风、西风的影响，气候总体上表现为寒冷湿润加、温暖干燥交替发育。且由于 南北纬度跨度大，因而形成的气候类型也具有多样化的特点。据相关研究表明马衔山地 区按农业地域类型可分为八个气候区，自北向南依次为：干旱区、严寒湿润区、暖温带 干旱区、冷温带干旱区、冷温带半干旱区、寒温带半潮湿地区、亚湿润暖温带和亚热带 湿润气候区，而地处榆中县的马衔山就位于陇中北部冷温带半干旱区，更确切的说应当 位于冷温带半湿润区和冷温带半干旱区的过渡地带，是典型的半干旱半润湿气候区。同 时相关部门测定马衔山的顶峰的年平均气温较低，大概为-3.2,平均气温在0。偏下 的月份大约有7个，气温年较差较大，约为22.3,极度最低气温可达到-25.8C,全年 降水量较少为494mm,气温寒冷而湿润。2.1.3 植被特征与土壤马衔山为寒武纪前凸起的古老山地，它的林区树种稠密丰富，垂直地带性明显，具 有中国东部季风湿润区、西北干旱区和青海西藏高原三个自然区的一般特性，是祁连地 槽系和秦岭地槽系之间的过渡带 血。特殊的地理位置以及冷湿与干燥气候交替控制下形 成马衔山林区独特的植被演化序列加一高山常绿灌丛。林区的主要乔木树种有白桦(Betula platy phylla S uks)、青杆(Picea wilsonii)、山杨(Populus davidiana Dode)0 辽东栋(Quereus liaotungensis Koidz)。青杆分布在海拔21002700m 处，白桦、山杨 则分布于海拔19002500m；在阴坡或更确切的说在半阴坡的垂直地带生长着青杆为主 的暗针叶林口口，值得指出的地方就是山杨在阳坡也有分布，并且其生长的地区发育着高 山灌丛草甸土，而辽东栋生长区的发育了褐色土其土壤层较薄，厚度为5070cm 左右，有机质含量较高，常呈弱酸性反应，植被的覆盖和根部水分的截留使得整个剖面 经常处于湿润状态，土温较低，就形成山顶大量冻土。但是在解放前期这些植被遭到人 为的破坏，在国家政策保护下，50年代马衔山开始了封山育林。现在原有的林地上开始 发育了山杨和白桦林。在种源充足的地段，青杆更新良好，已进入针阔混交林阶段匈。2.2 研究区地质背景2.2.1 构造背景马衔山及其周围区域是我国最重要的、最频繁的地震发育区之一，它坐落于新构造 运动非常猛烈的青藏运动地块的东北缘邓，是祁连山地震带与南北地震带之间过渡带，地壳运动频繁。主导性活动构造带分别以NNW向和NWW向两组为主，他们在区域内 交织分布着。一条断裂带以河口为界，在河口以西的区域分布着以断裂扩展褶皱为主庄 浪河断裂带和拉脊山北缘断裂等较强活动性的1组NNW向的弧形逆冲断褶带，他们在-9甘肃马衔山冰川堆积物的沉积学特征地表上表现的不是非常清晰；一条构造带是在河口以东区域，其中马衔山一兴隆山左旋 走滑活动断裂系以NWW向的一条断裂带，在河口以东区域的地表上表现的非常清晰，构造形式简约单调。分别由马衔山北缘、南缘断裂和兴隆山南缘、北缘断裂构成。它是 自晚更新世以来运动的4条断裂带中规模较大的断裂带。在这四条断裂带中，兴隆山南 缘、北缘断裂和马衔山南缘断裂是伴生断裂.，而马衔山北缘断裂是这些断裂带之中范 围最大、活动性最强的一条活动断裂，也是距离兰州市区南侧最近的一条范围较大的区 域性运动断裂带，整体走向呈NW60。，构造带总长约115km,构造样式比较简单，自 西向东大致可分为雾宿山段、七道梁段、马衔山段和内官营段4条次级断层段具体 的地质与构造如下图2.2所示。注1)：1前第三系2上第三系3下第三系4风成黄土 5洪积物6走滑断层7正断层8逆断层9 Q,断层10 Q?断 层 HQ.断层12分段界线13不整合14山脉15探槽位置16地震震中F1马衔山北缘断层F2马衔山南缘断层F3兴隆山南缘断层F4兴隆山北缘断层F5庄浪河断层图2.2马衔山北缘断裂带地质与构造图Fig2.2 Geologica l a nd tectonic ma p of Ma xia n mounta in zone a long th e north ma rgin早期认为断裂带为晚更新世断裂.或晚第四纪断裂，但至今仍有人认为是第四纪中 期断裂由。在历史上记录着曾有多次强震发生在该断裂带，如1125年兰州7级地震，1625年兰州5.2级地震等。有最新构造资料表示，发生在公元1125年兰州7级地震网 就是在马衔山北缘断裂经过的马衔山、七道梁和西端雾宿山一带发生的，除此之外还发 生了 5到6次级中强度地震，推测与马衔山北缘断裂各次级段的最新构造有关。10-辽宁师范大学硕士学位论文2.2.2 地层与岩性马衔山组位于祁连山隆起，以前寒武纪的变质混合岩为主。地层分布呈西北向，在 经过混杂岩化作用之后，形成以各种混合岩为主，以片麻岩及片岩阳的岩性为辅的构造，相关学者又进一步将混合岩分为区域性混合岩和花岗岩边缘带混合岩。其中钾长混合 岩、二长混合岩和斜长混合岩构成区域性混合岩.。值得指出的是小石马花岗岩的外接 触带是花岗岩边缘带的混合岩出现的唯一地带，混合岩呈眼球状、长卵圆形片麻状构造 发育向，平面形态总体呈NMS E向。按照最新研究成果显示，在马衔山群中存在很多 的花岗质岩石，他们原来不属于马衔山群的，但是由于某些原因，使得这些花岗岩被搬 运至此沉积，成为马衔山群的