內蒙克什克騰旗上新世含圓球形鈣質結核古沙丘的發現

鄢犀利,趙希濤,郝 彬

1)中國地質科學院地質力學研究所,北京 100081;

2)中國科學院地質與地球物理研究所,北京 100029;

3)中國地質大學,北京 100083

內蒙克什克騰旗上新世含圓球形鈣質結核古沙丘的發現

鄢犀利1),趙希濤2),郝 彬3)

1)中國地質科學院地質力學研究所,北京 100081;

2)中國科學院地質與地球物理研究所,北京 100029;

3)中國地質大學,北京 100083

本文報到首次在赤峰北部之西拉木倫河南岸百岔河玄武巖之上發現了上新世中晚期的古沙丘,證明赤峰北部百岔河谷地區在上新世中晚期也具有形成古沙丘的較干旱和強勁風力的條件,與現今其附近地區(在漢諾壩組組成的高臺地及西拉木倫河谷中)較廣泛地發育的草叢沙丘的狀況十分相似。同時,在古沙丘中發現球度極好的鈣質結核,其成巖作用與古氣候變化意義有待進一步研究。

赤峰;百岔河玄武巖;古沙丘;結核

在內蒙古自治區赤峰市克什克騰旗萬合永鄉河東 村 東 南 的龍 灘 溝 近 溝 頭 處 (43°08.418′N,118°00.693′E),我們發現了不整合于上新世“百岔河玄武巖”之上的紅粘土之中的一套古沙丘沉積(圖1,2)。更令人稱奇的是,在古沙丘中,發現了大量球度極好的鈣質結核,星散在前積層中。

龍灘溝是遼河上游干流西拉木倫河南岸主要支流百岔河的一條小沖溝。由圖2可以看出,沖溝中下游不僅切割了第四紀的黃土(含晚更新世黃色疏松的砂質的馬蘭黃土、有不甚清晰的褐色古土壤層的中更新世離石黃土以至早更新世午城黃土)和上新世的紅土(含砂、礫石或碎石及粗大的鈣質結核的紅色粘土,俗稱三趾馬紅土),而且幾乎切穿了整個百岔河玄武巖,而向其上游,沖溝切割漸淺,變為僅能切割紅土加黃土、黃土、最后在其源頭部分只能切割基巖上侏羅統滿克頭鄂博組的紫紅色凝灰巖、凝灰砂礫巖和凝灰熔巖了。在沖溝縱剖面的中上游之間,有一個明顯的裂點,即在百岔河玄武巖的中上部,出現了一個高達15～20 m的大陡坎——雨后沖溝中出現徑流時,這里就是一個小型的瀑布。含圓球形鈣質結核古沙丘,就發現在瀑布上方東北側溝壁,直接位于玄武巖之上,與紅粘土互層,并被后期的沖溝堆積含黃土的大小石塊——略有磨圓的礫石所不整合覆蓋。

圖1 內蒙古古沙丘位置圖Fig.1 Location of the ancient dune,Inner Mongolia

在高1.9 m,長逾25 m的天然露頭和部分人工開挖的剖面中(圖板 1-1),可以看到傾向河床的薄層坡積粘土夾層(厚約 10～20cm)將沙丘砂層分開的現象(圖板1-2)。沙丘沉積主要由以中砂粒級的前積層組成。薄層砂層間可以見到少量粗砂層、極粗砂以至細礫層。被粘土夾層分開的上下兩部分前積砂層的產狀分別為35°∠34°和 80°∠31°,傾角∠34°和∠31°等于或接近砂的天然休止角,表明該砂層屬于移動沙丘的前積層。傾向35°和80°表明沙丘移動和強風向主要為西南風,與該段百岔河河水的流向一致。另外,在剖面上部,還可以在砂層中看到傾角較緩、傾向明顯不同的交錯層理(圖板1-3)。

本剖面的一個最奇特和重要的現象,是在前積砂層中,可以看到不少球度極高的鈣質結核順層分布的現象(圖板1-4),其球體直徑以3～4cm和5～6cm大小為主,個別大者甚至可達8～10cm。在人工剖面和剖開的圓球剖面中,可以看到圓球體只是被鈣質稍稍膠結的砂層而已,其砂的粒度往往和周圍的砂層一致(圖板1-5),為中砂粒級。在部分聯體的鈣質球體中(有二球連體、三球連體和多球連體)(圖板 1-6),仍可以清晰地看到明顯的層理和粗砂以至小礫的密集層,其層理往往和前積砂層的層理相一致,表明這些鈣質砂球是其結核形成過程中的初級階段,是鈣質結核的毛坯,是在原地形成的(in situ)。但這些鈣質砂球具有如此高的球度,也不能排除其隨沙丘的移動而順層滾動的可能性。

圖2 百岔河谷底剖面及古沙丘示意圖Fig.2 Schematic cross section of Baicha River valley and the ancient dune

據王友和方曙(2001)報道,百岔河玄武巖僅分布于百岔河河谷,組成河拔 40～70 m階地狀臺地,其K-Ar年齡為4.79±0.39 Ma,而覆于其上的含碎石紅粘土,屬于坡洪積成因,為我國北方(華北、西北和東北)上新統所見的沉積。因此,夾于上新統紅土(因在該地層中常發現含三趾馬動物群的化石,故俗稱其為三趾馬紅土)中的上述古沙丘沉積,我們初步判斷其形成時代為上新世中晚期。

上新世古沙丘的發現具有重要的古氣候和古環境意義,說明了位于農牧交錯帶西北緣及科爾沁沙地西緣的百岔河谷地區,在上新世中晚期也具有形成古沙丘的較干旱和強勁風力的條件,與現今其附近地區(在漢諾壩組組成的高臺地及西拉木倫河谷中)較廣泛地發育的草叢沙丘的狀況十分相似。至于球度極好的鈣質結核的形成,我們將作進一步詳細報道。

王友,方曙.2001.內蒙古赤峰北部百岔河地區新第三紀火山地質及基性火山巖巖石地球化學特征[J].內蒙古地質,(2):28-33.

WANG You,FANG Shu.2001.Geoehemieal Charaeteristies of Volcanic Geology and Basic Volcanic Rock of Neogene Period in Baichahe Area of North Chifeng,Inner Mongolia[J].Geology of Inner Mangolia,(2):28-33.

圖版說明

圖版Ⅰ PlateⅠ

1.克什克騰旗萬合永鄉河東村東南龍灘溝頭上新世古沙丘剖面;2.古沙丘剖面中的含球形鈣質結核的砂層與粘土夾層;

3.砂層中傾角較緩、傾向明顯不同的交錯層理;

4.人工剖面中的前積砂層與砂層中的含球形鈣質結核;

5.結核顆粒成分與粒度往往和周圍的砂層一致;

6.上新世古沙丘中的各種大小形態的鈣質結核

1.Cross section of the Pliocene ancient dune in southeastern Longtangou,Hedong Village,Wanheyong District,Hexigten Banner;

2.Spherical calcareous concretions and clay interlayer in the cross section of the ancient dune;

3.Cross bedding with moderate dip angle and significantly different tendency in sand dune;

4.Forest bed in artificial cross section and spherical calcareous concretions in sand bed;

5.Components and granularity of concretions in consistency with those of surrounding sand bed;

6.Various sizes and forms of calcareous concretions in the Pliocene fossilized dune

圖版Ⅰ PlateⅠ

第三十一卷卷終 The end of Vol.31

The Discovery of the Pliocene Ancient Dune with Spherical Calcareous Concretions in Hexigten Banner,Inner Mongolia

YAN Xi-li1),ZHAO Xi-tao2),HAO Bin3)
1)Institute of Geomechanics,Chinese Academy Geology Sciences,Beijing100081;
2)Institute of Geology and Geophysics,Chinese Academy of Sciences,Beijing100029;
3)China University of Geosciences,Beijing100083

A Pliocene ancient dune was discovered for the first time in Baicha River basalt on the southern bank of the Xilamulun River in northern Chifeng.This discovery proves that Baicha River valley area in northern Chifeng also had the arid circumstance with strong wind which was required for the formation of an ancient dune,quite similar to the extensive growth of grass dunes in the near-by area (in Xilamulun River valley and the high plateau consisting of Hannuoba Formation).This paper also demonstrates the finding of calcareous concretions with excellent sphericity in the ancient dune,whose diagenesis and ancient climate change significance deserve further investigation.

Chifeng;Baicha River basal;ancient dune;calcareous concretions

P534.622;P532

A

1006-3021(2010)06-893-04

本文由中國地質調查局項目“內蒙古1:5萬炒米房(編號:K50E006017),土城子(編號:K50E006018),新開地(編號:K50E007017),大黑水(編號:K50E007018)幅區調”聯合資助。

2010-09-08;改回日期:2010-09-20。責任編輯:閆立娟。

鄢犀利,女,1958年生。工程師。長期從事區域地質調查、工程地質工作。通訊地址:100081,北京市海淀區民族大學南路11號。電話:010-68416984。E-mail:yanxili010@yahoo.com.cn。