地层剖面调查与分析方法.ppt
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1、全新世地层剖面调查与分析方法,全新世,地质时代的最新阶段,开始于1200010000年前持续至今。这一时期形成的地层称全新统,它覆盖于所有地层之上。全新世是1850年P.热尔韦提出的,并为1885年国际地质大会正式通过。全新世时间短,沉积物厚度小,但分布范围广。由于距今时代短,可应用几种有效的年代测定方法,因此,其地层划分比较详细、精确。全新世与更新世的界限,以第四纪最后一次冰期结束、气候转暖为标志,因此又称为冰后期。全新世气候有轻微波动。海面变化与气候相一致,冰后期海面迅速上升,到距今11000年上升到60米位置。距今6000年海面已接近现今位置,其后仅有轻微的变化。全新世时,人类进入现代人
2、阶段。,旧石器时代,新石器时代,铜器时代,铁器时代,工业化时代,冰后期气候波动,挪威,挪威人布利特(A.Blytt)和瑞典人塞南德尔(R.Sernan- der)根据北欧沼泽地层中的植物化石和孢粉谱研究,1909年建立北欧冰后期气候分期。这一方案至今仍被各国采用,并不断得以补充。,地层性质反映的环境演变,1地层颜色化学变化的结果,暗黑颜色,古河道 沼泽 生物遗迹,思考:在我国北方常见到以下现象:两层红色土层间夹有一层饼状的黑色地层。试推断环境特征。,分析:河南新蔡息县一带的河谷化石现象。 分析:黄土层中的砾石袋现象。,2结核现象,土层中坚硬的不规则的土结核,长圆形,呈水平方向排列,可连接成一层
3、硬壳。北方红色土层中多见。河南洛阳、陕县一带的红色土层中有很多。,黄土中也有结核,小一些,长条形。,其成因与地表水中富含钙有关。常有砾石、蚌壳、石器的外面包一层泥土硬壳在泥沙地层中,,3砾石,流水堆积,思考:海岸堆积与河流中的砾石排列方向有什么不同。哪些因素能反映搬运的距离?,水流的方向可以从砾石的倾斜度上推测出来:砾石较小的一端,多半向上抬,在河流中,约抬起1530,这就指出河流的方向是从这一端流向另一端。在海岸旁的堆积中平的砾石只抬起315。砾石的倾斜度还要看原地面倾斜度和堆积中其他成分而定。在普通坍塌的地方,有棱角的石块差不多都是大的一面伏在地上。,棱角、磨光面与搬运距离的关系。,砾石,
4、冰川堆积,火山堆积,思考:比较火山堆积与冰川堆积有什么不同?如何区分?,砾石,海岸砾石,残留堆积,风成砾石,讨论:不同类型砾石的平度会有差异?,4砂,砂的光线分类,乙图,沙丘中生成的沙粒,呈圆形,风的吹动,互相撞击,表面粗糙,向不同的方向反射光线,看上去显得暗淡无光。甲图,河岸或海岸的沙粒,表面平滑,看起来有两点发光。,未磨蚀的砂粒,由喷出岩、变质岩风化破碎后生成的砂粒,多半是石英的小晶体,或是其他矿物的破碎的小晶体。圆而表面脏的砂粒径盐酸冲洗后表面上还有许多黏结的东西,多半是合铁质的东西,或者是砂粒上包有一层新结的石英质,许多第三纪陆成砂岩和古生代砂岩中的砂粒全是这样。,5化学成份,地壳中存
5、在90种化学元素,其中氧、硅、铝三种元素的重量占地壳重量的81.6%。再加上铁、钙、镁、钠、钾,共占地壳重量的99.1%。其余元素合计重量不足地壳重量的1%。,岩石圈中元素绝对丰度的变化特征:(1)绝对丰度随原子序数的增加而减少;(2)周期表上属于偶数元素的绝对丰度通常高于与其相邻的奇数元素;(3)元素的原子量除以4为整数,其绝对丰度最高;(4)化学元素丰度受原子核内质子、中子的排列结构制约。,地壳的氧化物成份,1.元素的迁移与富集受温度的制约,温度升高会增加物质的接触频率和反应速度;温度降低,减少动能,利于放热反应.,2.水份因素对元素迁移有明显影响.湿润地区,风化层与土壤层中许多元素受到强
6、烈淋溶,只有难迁移的元素相对富集.,不同环境背景下土层中的地球化学过程(1),温 带,硅酸盐类矿物强烈分解,盐基和硅强烈淋失,铁、铝氧化物明显富集,剖面呈酸至强酸性反应。,元素迁移度量大,易溶盐、碳酸钙和大部分盐基淋失,硅的淋失强烈,而铁、铝、硅的氧化物相对富集,剖面酸性反应,标志元素是氢、铝、硅、铁、锰,标志化合物是铝、硅、铁的氧化物,不同环境背景下土层中的地球化学过程(2),亚热带湿润,热带多雨,案例南京浦镇林峰桥地层剖面,苏皖沿江平原位于30N32N,116120E之间,由长江及其支流挟带的泥沙冲积而成,地质构造基础及自然地理环境结构比较均一,是我国开发历史悠久的地区。长江中下游地区多年
7、的考古发掘表明,这里的许多新石器文化遗址普遍存在多期成因不明的文化间断(即无文化遗物的淤积层)现象,引起了人们的普遍关注。,这些文化断层可能与全新世多次发生的气候转型事件密切相关。为证实,对该区作全面的地质、地貌调查,对该剖面加密采样。采样点位于南京江北东门镇的林峰桥附近海拨13m的下蜀黄土台地,距南京长江大桥北桥头堡约4km左右。,剖面观察与测年,剖面厚4.3米左右(未见底)。根据剖面沉积特征,可将整个剖面分为11个沉积层。整个剖面由下而上共采集样本29个,采样间距根据岩性不同采用628cm不等距采样,将采集的样品封装。全部样品分别做了碳同位素、地球化学、粒度等环境替代指标。根据样品测试和1
8、4C测年结果分析,结合苏皖沿江平原的地理环境特征,可以认为该剖面记录了本区距今约14415265aBP以来的古环境演变信息。,剖面描述,灰黑以淤泥层,质地致密。,灰黄色次生黄土层,胶结紧密,质地坚硬。,全氧化铁(TFe2O3)含量分析,TFe2O3含量的变化是反映气候变化的灵敏指标,它在剖面中含量的高低反映了土壤风化程度的强弱,所以这一指标是气候状况,特别是水分状况的反映,淋溶作用愈强,易溶组分迁移愈多,全氧化铁相对富集愈多,则其含量愈高;反之,含量愈低。因此,全氧化铁含量可作为度量当时降水量变化的一种敏感的环境替代指标。,剖面氧化物比值变化分析,根据测试数据绘制地球化学氧化物比值及部分氧化物
9、百分含量随剖面深度变化图。氧化物比值(Fe2OFeO)能反映沉积环境的氧化、还原状况,沉积环境的氧化作用强,部分FeO被氧化成Fe2O3,则比值大;反之,则比值小。SiO2Al2O3是沉积环境水热结构的重要标志,能反映某些矿物的含量关系,且与气候条件、风化程度有关,比值愈小,反映环境愈暖湿;反之,则环境愈干冷。,剖面第10层反映了沉积环境向暖湿演变;除在剖面底部SiO2Al2O3及Fe2O3FeO两种地球化学氧化物比值之间的关系有些异常(两个比值呈正相关)外,其余各层都表现出反相关关系。,第10层,K+含量变化分析,K为碱金属,化学性质非常活跃。在干旱环境条件下,K2O易富集。但在水溶液中,K
10、+较易被粘粒吸附。因此,K+含量的升高在某种程度上反映了沉积物粘土成分的增多,利用K+的变化恢复古环境状况时应充分注意。从图中看出,K2O的含量变化与Fe2O3FeO、TFe2O3的变化均呈正相关,共同反映了研究区域全新世以来的环境演变情况。,思考:沼泽衰退期K+含量下降的原因?,剖面氧化物成份变化分析,在剖面大约350cm处,即大致相当于剖面的第2层与第3层交界处,氧化物变化趋势一致地表现出低值,表明该处有一个气候突变事件发生。从测年资料推断,此处可能相当于新仙女木事件(110001000014CaBP)。,新仙女木事件,从冰期到间冰期的转换过程中,存在一系列高频振荡过程。瑞士的湖氧化钙沉积
11、和格陵兰冰芯的记录显示,在11kaBp前后,温度在数百年内突然下降6,气候回到冰期环境。此次强变冷事件被称为新仙女木事件(Younger Dryas)。新仙女木事件使得斯堪的那维亚的冰盖和苏格兰高地的冰川再次前进,北大西洋的极地水团和海冰南界从纽芬兰至冰岛一线重新扩展到葡萄牙地区。新仙女木事件是根据哥本哈根北部阿尔露德剖面粘土层中所发现的八瓣仙女木花粉而命名的,持续时间1000年左右。在新仙女木事件结束时,南格陵兰的温度在50年内上升了7,降尘在不足20年内下降了3倍,冰雪堆积速率在3年内增加1倍。在此强变冷事件之后,迅速进入现代温暖的间冰期环境。近年来,随着对快速变化事件的日益关注,在地中海
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