河套平原三湖河凹陷光釋光測(cè)年研究

苑宏超 李樹鵬 李明亮

摘要：本文對(duì)河套地區(qū)三湖河凹陷區(qū)的鉆探樣品，進(jìn)行光釋光測(cè)年的單片技術(shù)測(cè)試與研究，對(duì)其形成時(shí)代精確界定。此次光釋光年代樣品測(cè)試結(jié)果結(jié)合年代和巖石地層等綜合分析，該區(qū)域的Q3-4底界從北到南深度總體表現(xiàn)有變淺的趨勢(shì)，從西到東，表現(xiàn)為淺——深——淺的變化特征。中更新統(tǒng)上部底界同樣具有北厚南淺的特點(diǎn)。中更新世底界在隆起區(qū)以北以南深度較大，可達(dá)487米。

關(guān)鍵詞：光釋光測(cè)年；石英；第四紀(jì)地質(zhì)；三湖河凹陷

引言

光釋光測(cè)年是第四紀(jì)地質(zhì)常用的定年方法。河套平原晚更新世——全新世沉積環(huán)境相近，在未開展系統(tǒng)調(diào)查的情況下，難以確定上更新統(tǒng)與全新統(tǒng)的巖石地層劃分標(biāo)志，晚更新世——全新世的古地理?xiàng)l件與沉積環(huán)境演化對(duì)河套平原淺層含水層的水文地質(zhì)條件形成具有重大意義。前人已有資料研究范圍和年代時(shí)段相對(duì)集中，地層界定主要依據(jù)物探成果，許多問題存在爭議。本次工作充分利用前人資料，并結(jié)合實(shí)測(cè)剖面測(cè)年數(shù)據(jù)，盡可能地進(jìn)行上更新統(tǒng)與全新統(tǒng)的劃分。

1. 區(qū)域地質(zhì)背景特征

1.1 區(qū)域地層概況

三湖河凹陷區(qū)屬于河套平原一部分，位于烏拉山麓以南，包頭斷裂以西，鄂爾多斯高原以北的盆地區(qū)，分布面積約2100km2。區(qū)內(nèi)第四系在山前主要為沖洪積砂礫等粗碎屑構(gòu)造；盆地內(nèi)主要為沖湖積粉砂質(zhì)粘土與粉細(xì)砂、中細(xì)砂互層。據(jù)物探資料，該地層區(qū)第四系厚度在500m～1200m間，沉降中心位于三湖河凹陷區(qū)北部的山前平原，第四系沉積亦造北厚南薄的趨勢(shì)。

1.2 第四紀(jì)地層特征

全新統(tǒng)（Q4）：位于烏拉山南麓山前地帶，巖性主要為沖洪積扇狀分布的灰黃色砂礫石，厚20m～70m；盆地內(nèi)巖性主要以沖積為主的沖湖積的灰黃、粉細(xì)砂，下部砂層較為發(fā)育，厚6m～22m。

上更新統(tǒng)（Q3）：山前地帶巖性主要為沖洪積土黃、灰黃色礫石，夾灰黃粘土質(zhì)砂層。厚30m～60m。盆地內(nèi)巖性主要為沖積、沖湖積灰黃細(xì)砂、粉細(xì)砂，少夾粘土，厚20m～60m。

中更新統(tǒng)（Q2）：上部地層（Q22）在山前地帶局部巖性主要為沖洪積灰色卵礫石、砂礫石夾較厚的淤泥質(zhì)粘土層，厚度大于66m。盆地內(nèi)巖性主要為以湖積為主的沖湖積灰色淤泥，局部夾灰色細(xì)砂。厚14m～189m；下部地層（Q21）在山前巖性主要為沖洪積灰、土黃色礫石。揭露厚度大于50m。盆地內(nèi)巖性主要為沖湖積灰黃色粘土。最大揭露厚度約319m。

早更新統(tǒng)（Q1）：盆地內(nèi)早更新世晚期地層巖性為沖湖積黃灰色粘土、中細(xì)砂、粉細(xì)砂層。揭露厚度98.18m，未見底。

2. 樣品采樣及OSL測(cè)試

鉆孔巖芯的采樣：在巖芯剖開前在需要定年的層位鋸出約10cm的一段巖芯，用不透光的黑塑料包好并用膠帶束緊兩頭，寫上樣品編號(hào)，送到釋光測(cè)年實(shí)驗(yàn)室。在釋光實(shí)驗(yàn)室里打開管子，取出整塊巖芯，巖芯表層（厚2cm～3cm）部分可于U、Th和K含量及含水量的測(cè)量，留下巖芯中心的樣品進(jìn)行光釋光測(cè)年的單片技術(shù)測(cè)試。

所有實(shí)驗(yàn)步驟都在暗室條件下完成，首先去掉樣品表層及兩側(cè)可能曝光部分，此部分樣品用來測(cè)量樣品含水量和238U、235U、232Th及40K的含量，剩余樣品用于前處理。加清水?dāng)嚢瑁吻搴蟮沟羯蠈忧逅匀サ舨糠蛛s質(zhì)。

首先使用試劑為濃度為30%的雙氧水和1mol/L的鹽酸，去除樣品中的有機(jī)質(zhì)和碳酸鹽類化合物。將處理后的樣品用清水清洗3～5次，放入烘箱（60℃）烘干后，選取粒徑為4μm～11μm的顆粒。最后將該粒組樣品用40%氫氟酸溶蝕1～2周，去掉其中的長石，提純石英。在直徑為10mm的鋁片上，涂抹少許硅膠，把提純的石英單層平鋪其上，以備測(cè)試樣品的等效劑量。

3. 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)室中樣品采用OSL-3型全自動(dòng)激光釋光儀，采用光釋光測(cè)年的單片技術(shù)對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)試，得到測(cè)試結(jié)果見表1-1。

包頭市和業(yè)色氣村的QK7鉆孔年代測(cè)試結(jié)果結(jié)合巖性綜合分析認(rèn)為（見圖1），光釋光測(cè)年結(jié)果略微偏老，晚更新統(tǒng)底界定為34.0m，中更新統(tǒng)未見底。該層67.6m和71.7m處光釋光年代結(jié)果顯示該層位的淤泥質(zhì)年代為中更新世。

烏拉特前旗白彥花鎮(zhèn)九連磚廠QK11鉆的光釋光年代樣品測(cè)試結(jié)果結(jié)合年代和巖石地層等綜合分析后認(rèn)為（見圖2），該孔晚更新世及以上地層顏色以灰黃色為主，巖性以粉土為主，分布有粘土以及粉砂，晚更新統(tǒng)底界為66.0m；中更新世晚期地層顏色以藍(lán)灰色為主，巖性以淤泥質(zhì)粉土或淤泥質(zhì)粘土為主，局部分布有砂層，底界為169.2m；中更新世早期地層顏色以灰褐色為主，巖性以粘土為主，局部為中砂，未見底。

根據(jù)前人資料及對(duì)三湖河凹陷的QK7和QK11鉆孔進(jìn)行的年代測(cè)試，結(jié)果顯示，該區(qū)域的Q3-4底界從北到南深度總體表現(xiàn)有變淺的趨勢(shì)，在局部地區(qū)表現(xiàn)為淺-深-淺的變化特征，從西到東，表現(xiàn)為淺-深-淺的變化特征，其范圍在200m～18m之間。中更新統(tǒng)上部底界同樣具有北厚南淺的特點(diǎn)，其范圍為462.0m～20.0m。中更新世底界在隆起區(qū)以北以南深度較大，可達(dá)487.0m，在隆起區(qū)上，深度為78.0m。

根據(jù)QK7鉆孔中淤泥層的年代可以看出三湖河凹陷北部地區(qū)地層中的淤泥層時(shí)代為中更新世晚期，這與傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為的該區(qū)有中更新世淤泥層的觀點(diǎn)是一致的。

4. 結(jié)論

第四紀(jì)以來，三湖河凹陷區(qū)在前期沉積的基礎(chǔ)上繼續(xù)沉降，整個(gè)更新世基本上為河流湖泊所占據(jù)，沖洪積物不發(fā)育，且愈向西部沉積范圍愈小，形成了本區(qū)以巨厚的沖湖相堆積為主的沉積特點(diǎn)。中更新世晚期的湖積層分布廣泛，幾乎直抵山麓。

三湖河凹陷區(qū)在全新世時(shí)期，地形的基本面貌與前期無重大變化，但新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)仍較強(qiáng)烈，山體繼續(xù)抬升，遭受侵蝕—?jiǎng)兾g，平原持續(xù)接受沉積。組沉積物由多個(gè)沉積旋回組成，湖相、洼地相與河流相交替出現(xiàn)，近山前地帶沉積物以含卵礫石粗砂為主，為沖洪積物沉積。三湖河凹陷區(qū)在全新世時(shí)期，對(duì)現(xiàn)今地貌的塑造具有決定性作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳淑娥，李虎侯，龐獎(jiǎng)勵(lì).釋光測(cè)年的研究簡史及研究現(xiàn)狀[J].西北大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2003（02）：209-212.

[2] 李虎侯，光釋光斷代[J].核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù)，2000（03）：217-228.

[3] 李國強(qiáng)，趙暉，范育新等.光釋光測(cè)年中石英樣品提純方法的改進(jìn)[J].地球科學(xué)進(jìn)展，2008（03）：284-289.

[4] 盧演儔.沉積物的光釋光（OSL）測(cè)年簡介[J].地質(zhì)地球化學(xué)，1990（01）：36-40.