中国第四纪冰川地质遗迹调查方法综述

2022-08-02 06:46王敏王猛赵志中钱方
地质论评 2022年4期
关键词:砾石遗迹冰川

王敏,王猛,赵志中,钱方

1)中国地质科学院,北京,100037;2) 国家地质公园网络中心,北京,100037;3)神雾科技集团有限公司,北京,102200; 4)中国地质科学院地质力学研究所,北京,100081

内容提要: 第四纪冰川和冰川地质遗迹的研究,是研究第四纪全球气候变化的重要课题之一。中国第四纪冰川地质遗迹分布很广,类型多。最北的大兴安岭、南部的广西大明山、东部的长白山和台湾玉山、最西的喀喇昆仑山第四纪冰川地质遗迹均有分布,是世界上低纬度地区山岳冰川发育最广泛的国家。笔者等在前人研究的基础上,系统阐述我国第四纪冰川地质遗迹分布概况,结合开展的全国重要地质遗迹调查,以地质遗迹调查规范为基础,系统开展第四纪冰川地质遗迹调查方法研究。根据冰川在运动过程中对地面的侵蚀、冰碛物的搬运和堆积等不同的地质作用阶段,总结我国第四纪冰川地质遗迹调查方法体系,为开展同类地质遗迹调查提供方法指导。

我国的第四纪冰川研究始于20世纪20年代(Lee, 1922),后经过多年的研究提出了第四纪冰川的基本理论和研究方法(孙殿卿等,1977,1986;赵良政,1989;段万倜等,1990;李吉均等,2004;Ehlers et al., 2007;崔之久等,2011;吕洪波等,2012),为中国第四纪冰川的研究和开拓奠定了基础。最近20多年来,我国广泛地开展了第四纪冰川地质、地理调查研究工作。在西部高原、山地和盆地与东部山区及其毗邻地区的考察和调查中,发现了大量第四纪冰川地质遗迹(吕洪波等,2006,2020;李宗省等,2009;胡健民等,2016;王照波等,2017a;曹远远等,2020),获得了有关冰川地质地貌现象的新资料。

中国是世界上低纬度地区山岳冰川最发育的国家。随着调查研究工作的不断深入,研究方法和手段的不断改进,已从宏观研究向微观研究的方向深化;从定性描述向定量研究方法过渡。但目前缺乏系统的开展第四纪冰川地质遗迹调查方法体系研究,未形成一套完善的冰川地质遗迹调查研究方法。

1 我国第四纪冰川地质遗迹分布

图1 中国第四纪冰川地质遗迹分布图(据赵志中等,2017修改)Fig. 1 Distribution of Quaternary glacial geoheritages in China(modified after Zhao Zhizhong et al., 2017#)

图 2 冰川地质遗迹形成模式图(据李惠林等,2009修编)Fig. 2 Formation model of glacial heritages (modified after Li Huilin et al., 2009#)

中国第四纪冰期时冰川地质遗迹分布很广(图1),从最北的大兴安岭到南岭以南的广西大明山;从东部的长白山,台湾玉山到最西的喀喇昆仑山均有第四纪冰川地质遗迹分布。第四纪冰川地质遗迹不但分布广,同时类型也多,根据冰川侵蚀地貌和堆积地貌的不同形态和堆积特征,可恢复古冰川类型有冰斗冰川、山谷冰川、复式山谷冰川、网状山谷冰川、山麓冰川和冰帽,在青藏高原还有小冰盖存在。古冰川类型和规模在区域分布和演化历史上有一定的差异,各地更新世的冰川作用次数并不一致。有五次的,四次的,也有三次,两次的,最大冰川作用时代也不完全一致,如在青藏高原西部为倒数第三次,而东南部为倒数第二次冰期。在中国东部冰期时,一些无现代冰川的山区亦广泛分布冰川,一些巨大的山谷冰川末端可伸到山麓平原地带,如江西庐山山麓冰川可直达鄱阳湖畔(李四光,1947),北京西山冰川可达八大处模式口附近(吴锡浩等,1997)。古冰川发育范围很大,但古冰川的发育常以大山或山系为中心,在中国东部的长白山、大兴安岭、太行山、雪峰山、秦岭、庐山、黄山、天目山、大别山、崂山、大围山、大明山、台湾玉山、横断山脉、山东蒙山等山区,均发现有第四纪冰川地质遗迹(李四光,1975;崔之久等,1999;吕洪波等,2005;桑广书等,2011;王照波等,2017a,b)。在青藏高原、喜马拉雅山、念青唐古拉山、东昆仑山、祁连山—川西北及云南山地、天山等地的及其周边均发育有第四纪冰川地质遗迹(王明业等,1965;杨怀仁等,1980;吴锡浩等,1982,1990;李吉均等,2004;张威等,2015;曹远远等,2020)。

2 冰川地貌分区

根据冰川在形成和运动过程中对地面的侵蚀、搬运和堆积等不同的地质作用阶段,可将冰川地质遗迹区划分为冰蚀区、冰川搬运区和堆积区(图2;李惠林等,2009;陈安泽等,2013)。

(1)冰蚀区是主要在海拔相对较高的山顶或山脊附近,冰川的冰雪积累与运动区,以侵蚀作用为主,存在着一条或数条支冰川的运动。冰蚀区的冰蚀地貌包括冰斗、围谷、悬谷、角峰、刃脊、冰川溢口等冰川地貌遗迹。

(2)冰川搬运区是以冰川搬运作用为显著特征,同时有侵蚀作用,局部会有冰碛堆积,自支流冰川流入主流冰川或数条冰川发生汇合处以下到山麓冰川鼻以上为冰川搬运区。冰川搬运区的冰川侵蚀地貌主要为冰川槽谷(U形谷)、冰川刻槽、冰溜面、冰坎、冰阶、鼻山尾、鼓丘、羊背石等;冰川堆积地貌有中碛、侧碛、底碛、冰砾阜阶地等冰川地貌遗迹。

(3)堆积区是以堆积作用为主形成的冰碛堆积地貌和冰水堆积地貌,大部分存在于山麓地带。主要包括终碛堤(垄)、冰水阶地、漂砾、蛇形丘、冰水锅穴、冰砾阜、冰水扇等冰川地貌遗迹。

3 第四纪冰川地质遗迹调查

3.1 资料综合分析法

通过网络检索等途径综合收集期刊库、全国优秀论文库、资料馆馆藏报告,包括区域地质地理图件资料、文献、研究报告、专著。在资料搜索中,要注重资料的真实性,以及对于一些有争论性的遗迹进行类比,根据地质遗迹的特有特点并结合地质背景进一步核查。

在开展区域性、集中区调查,对航片、卫片、地形图等进行解译,遥感解译适用宏观的地质地貌,选择合适的遥感数据,根据冰川地质遗迹的特点,建立冰川地貌景观类型在遥感图像上所显示的解译标志,初步分析统计地貌形态、空间分布、组合要素等,大体识别和圈定冰川地质遗迹范围。

3.2 冰川地质遗迹形态调查描述要求

地貌形态的描述,目的是查明调查区域内是否存在冰川地质遗迹,如存在,可通过地貌和冰碛物的分析,为划分冰期提供依据(白明晖,1983)。

(1)侵蚀地貌形态描述:首先描述大的地形要素,如角峰、刃脊、冰川槽谷等冰川地形地貌;其次描述局部地形的形态,如冰川溢口、悬谷、冰川刻槽等;然后描述微地貌,如冰川擦痕、冰溜面等;最后描述具体地貌形态的组成要素,如冰斗后壁、冰斗口、冰坎的方向。韩同林等(1999)、韩同林(2004)曾提出“冰臼”或冰川壶穴概念,获得吕洪波等(2008,2010)等的赞同,被许多文献引用;但章雨旭(2005)、章雨旭等(2011)、朱银奎(2014)、苏珍等(2017)等则认为不是冰成。笔者等认为该地貌遗迹成因尚存在争议,或不能单独作为冰川成因佐证,故本文不予讨论。

(2)堆积地貌形态描述:典型剖面和露头一般均从老到新逐层描述各层沉积物的岩性、颜色(干燥色及湿润色)、岩性成分、颗粒大小、颗粒形状和磨圆度、排列方向、各层组成结构、分选性、疏松程度、风化程度、所含夹层透镜体等,尤其是应注意各层的厚度变化,层与层间的接触关系以及层间岩相的垂直变化。

(3)形态测量:测定各类遗迹出露位置(经纬度)和海拔高度、基岩岩性、地层产状而且要从三度空间来记录(长度、宽度、高度、方向),如冰坎的方向和高低,冰斗的面积、冰斗底的面积、后壁和侧壁的高度、冰斗口的大小和方向,冰碛堤和冰蚀谷位置、长度和方向等。

(4)地貌成因分析:①测定各类冰川地质遗迹出露地质部位和位置(经纬度)及海拔高度、岩性、产状与构造的关系。②地貌的组合调查,分析地貌的成因还要注意地貌的组合情况,任何地貌形态都不会是孤立存在的,它与其周围地形成因具有有机的联系,特别是冰川遗迹更为明显。冰川侵蚀与堆积地貌存在有机联系,冰川的侵蚀地形地貌会伴随有冰碛物存在。③注意是否存在特殊的冰川作用的微地形,如冰川擦痕、颤痕等存在。

3.3 野外调查方法

在遥感解译基础上,踏勘路线须选择第四纪冰川遗迹出露多和露头好的路线,穿越冰水沉积区到冰斗、角峰整个冰川由发源到消失的整个剖面。冰蚀区和搬运区调查路线的布置尽量布置一些沿冰川谷地并垂直分水岭的路线,由于山地高差较大,可适当采取地形和岩性的追索法。在冰川堆积区,地形高低起伏较小,第四纪地层出露条件差,调查路线尽量选择河谷冲沟以及由于工程施工出露的剖面。

3.3.1冰蚀区地貌遗迹调查

冰川地质遗迹形态调查描述:包括形态描述、位置与形态测量、地形成因分析。

3.3.1.1冰斗、刃脊、角峰、冰斗系统

冰斗为冰川源头囤积冰雪的小型凹地,多呈围椅状,一面开口,后壁陡峻,底面较为平坦,斗内留有寒冻风化侵蚀的堆积物。在相邻两个冰斗或冰川谷的发育过程中,谷(斗)壁受侵蚀不断后退,冰斗或冰川谷的分水岭愈来愈窄,最后形成像鱼鳍一样的尖背山脊,即为刃脊。由三个以上的冰斗发展所构成的尖锐山峰成为角峰。冰斗的形成和当时的雪线有密切的关系。

冰斗系统是指冰斗作用以山体为载体进行剥蚀,在山体上形成缩口、三角脊、残弧等的系列冰斗遗迹组合。其中三角脊由冰雪融冻、溯源等侵蚀作用形成的三个相邻冰斗弧形构成,山体发生冰蚀作用后形成冰斗系统集群(王照波等,2018),众多三角脊连在一起构成了三角脊链;王照波等(2021a)提出三角脊链是冰蚀作用或冰斗作用形成结构性遗迹。

图3 冰川地质遗迹地貌Fig. 3 Glacial geoheritages(a) 湖北神农架神农顶南侧冰斗; (b) 湖北神农架角峰; (c) 江西庐山大坳冰斗; (d) 江西庐山王家坡U形谷; (e) 青海年保玉则冰蚀磨光面; (f) 青海年保玉则侧碛堤; (g) 青海年保玉则冰蚀湖; (h) 江西庐山芦林冰窖(庐山地区照片由作者拍摄,神农架来自地质公园网站http://www.snjdzgy.com/index.aspx和年保玉则照片来自中国国家地质公园地质遗迹基础数据库http://geodata.geoscience.cn/dzyj/geopark.action)(a) Shennongjia cirque of Hubei Province; (b) Shennongjia horn peak of Hubei Province; (c) Lushan Da’ao cirque of Jiangxi Province; (d) Lushan Wangjiapo glacial U-shape valley of Jiangxi Province; (e) Nianbao Yuze polished surface of Qinghai Province; (f) Nianbao Yuze lateral moraine bar of Qinghai Province; (g) Nianbao Yuze glacial lake of Qinghai Province; (h) Lushan Lulin firn basin of Jiangxi Province(photos of Lushan by Wang Min, and the photos of Shennongjia are from Shennongjia geopark network, and Nianbao Yuze from are from http://www.geoscience.cn/dzyj/geopark.action)

例如神农架主峰的东面、东南面及西北三面均发育有冰斗(图3a),构成典型的角峰地貌形态(图3b)。神农架北坡的红石河源头、阴峪河源头以及神农架南坡的当阳河源头、响水河源头均有多个冰斗地形发育。从冰斗分布高度来看,可分为两组,一组海拔高度在2400~2600 m,另一组大致在1800~2000 m。沿大神农架至猴子石的山背发育刃脊地貌(赵志中等,1997)。

冰斗在庐山地区也有发育(图3c),大坳冰斗、鼓子赛冰斗、黄龙冰斗、五乳冰斗等十余处(何培元等,1992)。大坳冰斗位于大月山刃脊东北段西侧,王家坡U形谷的侧陡壁处。冰斗长约300 m,宽约250 m,深约100 m,斗底高程1200 m。斗底较平坦,微微向北倾斜,四周皆为峰壁围绕,冰斗窄口下成悬谷,从冰斗后壁向斗口倾斜。它由南华系南沱组片麻状含砾石石英片岩所组成。斗底堆积有经寒冻风化的石块,夹有灰黑色淤泥,证明当时冰坎尚存。冰斗出口处可见冰槛残存于冰斗口左侧,高出冰斗底面20~30 m,经侵蚀破坏作用,右侧缺失,现仍有存水流出,直落于王家坡谷地。

3.3.1.2围谷

又称粒雪盆,由位于冰川源头及其冰川前沿部分,由于冰雪和冰川刨蚀作用所形成的盆状、椭圆状洼地地形,它是屯集冰雪的场所。多分布于冰斗以下位置,不能代表雪线,发育规模远大于冰斗。

庐山芦林冰窖就是这种地貌(图3h),位于玉屏峰以东、犁头尖以北、大校场U形谷下方。长约1300 m,宽约750 m,底部高程约1000 m。呈北东南西向,窖底略向西北倾斜,底部有冰碛物沉积,并发现有冰碛纹泥,在芦林大桥处,尚有冰坎遗迹残存。

3.3.2冰川搬运区地貌遗迹调查

冰川搬运区的地形与冰川运动剥蚀及搬运堆积作用紧密相连,堆积的物质称为冰碛物。

3.3.2.1冰川U形谷(冰槽谷)

是由山谷冰川剥蚀而形成的宽阔、平直、横剖面呈“U”字型的谷地。冰蚀谷一般起源于冰期前的河谷或山谷。在谷底和谷坡的基岩上,可能有冰擦痕和磨光面、冰溜面、冰碛遗迹。

如庐山王家坡U形谷(图3d),其规模较大,形态特征保存较为典型的谷地之一。位于庐山东北部,谷底源头高程约800~1000 m,后缘为莲谷悬谷相接,海拔一千多米,谷地前缘海拔高程约200 m,谷地长约4000 m,宽约700 m。由南华系南沱组石英砂岩、长石石英砂岩组成,谷地上半段平坦,向下游倾斜,相对下段狭窄。

在中部神农架海拔约2500 m以上的地区非常典型,由小龙潭——大神农架,谷地由海拔2100 m向上至2600 m,谷地完整呈U形,谷地平坦,谷中散布有大大小小的岩块,谷宽约200~300 m。另外在雨帽尖至木鱼坪亦发现典型的U形谷,谷地长约10余千米,平直,可见清晰的二套谷肩,谷地海拔1300~1500 m。木鱼坪U 形谷有两级U形谷地,两级谷地分别高出现代河床约50 m和10 m。

在青海久治县年保玉则形成规模宏大的U形冰槽谷,谷地宽阔,冰槽谷两侧有大量的冰蚀磨光面(图3e),年保玉则地区现代沟槽均为这种形态的槽谷(张婷婷等,2017)。曹远远等(2020)根据新疆吉喀拉扎山U形谷证明了喀拉扎山上存在着第四纪冰帽。

3.3.2.2运动冰碛

由冰川运动所携带的物质,当冰川消融后堆积在冰川两侧边缘的为侧碛;两条或两条以上冰川汇合后,侧碛汇合形成中碛。冰川消融后表碛和中碛沉积下来,与底碛混合形成底碛层。山岳冰川搬运冰碛物距离通常不远,砾石岩性与周边岩石一致,只有大陆冰川,由于规模大,才会发生较长距离的搬运,但其冰碛物与冰缘距离不远。冰川的搬运作用使堆积冰碛排列杂乱,大小不一,磨圆度差,常见磨光面和条痕石。

这种地貌在年保玉则地区主要发育于海拔4000~4500 m高程内的山麓地带(图3f),呈阶地状,面积广大的冰碛地貌呈堤(垄)状分布于山谷。

近年,许多学者对中国东部蒙山拦马墙“冰碛堤”,是冰碛垄还是泥石流堆积体一直存在争议。王乃昂等(2017,2020)认为拦马墙巨砾堆积堤,沿流向延伸或呈流线构造,具有平行主流的平顶、陡坡砾石堆和立石等景观,砾组构造、叠瓦构造、底泥层和不规则擦痕,均指向泥石流堆积。而王照波等(2021b)发现冰川冰碛在平面上形成专属性的垄槽序列,剖面上显示为混杂状无层理堆积特征;泥石流则呈放射状垄岗堆积,剖面上表现为阵次韵律序列,认为拦马墙冰碛垄属于冰川凹岸堆积。吕洪波等(2020)通过赛罕乌拉石海剖面与山东蒙山拦马墙巨石堆进行结构对比,证明二者具有相同的成因机理,推测为冰缘气候下形成的石河。

3.3.2.3冰蚀湖

在高山或高纬地区,冰川运动过程中刨蚀、掘蚀地面产生的凹地积水形成的湖泊。一般湖盆为坚硬的基岩,盆壁与盆底的基岩面上往往有冰川磨光面和冰川刻槽和擦痕。

青海年保玉则以冰蚀湖为特色(图3g),650 ka以来冰川消融退缩遗留的大小湖泊360余个,多呈串珠状分布。其中最大的“仙女湖”面积达17 km2。

3.3.3堆积区地貌遗迹调查

在冰川堆积区主要发育有终碛堤、鼓丘、冰川漂砾,以及冰水堆积的冰砾阜、冰水扇、蛇形丘等。

3.3.3.1终碛堤

冰川暂时稳定的时期,在冰川前端因消融而形成的弧状弯曲的冰碛堤。这种地貌在中国东西部地区均有分布。在庐山发育广泛,如山麓东侧的高垄至白石嘴、上青山一带,山麓西侧的莲花洞至八里湖一带等。最为典型,保存最好的是高垄至白石嘴、上青山和鄱阳湖畔。这些垄岗状地形高差不大,多呈向北东方向突出的弯曲状,由灰白色、棕红色带网纹的黏土夹砾石组成,不整合于基岩之上。

3.3.3.2鼓丘、蛇形丘

鼓丘为含黏土较高的停积型冰碛所构成的椭圆形丘陵,椭圆长轴与水流方向一致,多成群出现,一般发育在大陆冰川或山麓冰川周围。蛇形丘多发育在大陆冰川区。分选好,有明显的不均匀的斜交层理。

图4 庐山大排岭南坡大排岭冰碛层剖面(据何培元等,1992修编)Fig. 4 Moraine section on the south slope of Dapailing in Lushan (modified after He Peiyuanet al., 1992#)

3.3.3.3冰砾阜、冰水扇、冰川漂砾

冰水沉积物在冰川消融后沉落到底床堆积形成冰砾阜,冰砾阜常杂乱的成群分布于山岳冰川或大陆冰川的边缘靠近终碛的地方,冰砾阜内常夹有冰碛泥砾透镜体。冰川外围由冰水携带的碎屑物质在冰前堆积起来形成冰水扇。冰川堆积物中巨大的石块,由冰川带到很远处堆积为冰川漂砾,有的漂砾表面可见冰川擦痕、压坑。

漂砾作为冰川作用的一种地貌现象,可通过漂砾分布的范围、成分、磨圆度、砾径方位统计、冰川痕迹进行调查。根据漂砾的岩石成分,可以了解物源区及冰川运动方向。

3.4 第四纪冰川剖面图的测制法与图像采集

剖面研究是第四纪冰川调查中很重要的工作方法之一,能准确和真实地反映当地的地貌结构,各沉积层之间的接触关系,厚度及成因类型。常用的第四纪冰川剖面可采用实测剖面,信手剖面和综合剖面。在野外调查中,采集各种冰川地貌图像信息(包括各种侵蚀、堆积地貌及样品采集位置等),小地貌采用摄像机,绘制素描图;宏观大地貌可采用无人机辅助拍照,如冰蚀地形与冰碛堤。

如庐山保存最好的出露于庐山东侧的大排岭一带(何培元等,1992),海拔高程约200~300 m,砾石层不整合覆盖于花岗片麻岩之上,出露厚度约十余米,为一套棕红色砂质黏土砾石混杂的堆积,砾石层无分选,无定向排列(图4)。砾石多呈棱角状及次棱角状,砾石粒径较大,大者长轴超过8 m,砾石均受后期强烈风化,其风化圈层厚常有2~3 mm,砾石主要为含砾石英砂岩、长石石英砂岩、石英岩、凝灰岩、石英片岩等,砾石表面可见磨光面及擦痕。砾石层剖面分上下两层,上层砾石较细,有粗层理构造,厚1~2 m,下层无层状构造,厚8~9 m,两层间无明显的分界面。有时可见砾石层下部的基岩扰曲现象,为冰川运动铲挤基岩形成,是上覆为冰碛物的重要证据。

3.5 第四纪冰川地质遗迹测试分析方法

在开展冰川地质遗迹调查研究时,主要采用年代学、冰碛物古环境分析方法和沉积物的物理特征研究方法,对第四纪时期环境演变、冰期划分、沉积物成因分析提供重要的技术支撑。

3.5.1年代测试方法的应用

年代是确定冰川堆积物期次和新老关系的重要依据。近年来,随着地质新技术的创新,很多年代学方法被广泛应用,关于冰川年代测定的方法有宇宙成因核素10Be和26Al年代测定、36Cl、14C、热释光、ESR、古地磁、低温热年代学等测年方法(黄麒,1997;王维达等,1997;Henning et al.,1983;王建等,2000;刘春茹等,2011;杨静等,2014;毕伟力等,2016;张志刚等,2017;易朝路等,2019;田朋飞等,2020)。

王敏(2007)采用ESR和36Cl测年方法,对庐山第四纪砾石层进行了年代测定,为庐山古环境的重建提供了年代学依据。

3.5.2冰碛物古环境分析方法应用

包括重矿物分析、黏土矿物分析、沉积物的磁性特征和古生物化石研究(何培元等,1992;朱诚,1996),堆积物特征反映其沉积环境,为第四纪冰期、间冰期气候演变规律提供证据。

重矿物分析:冰碛物中含有比重较大的矿物(比重大于2.9),它在沉积物中的含量多少及其组合特征,对研究区冰碛物的物质来源和沉积环境有着重要意义。

黏土矿物分析:第四纪冰碛物的黏土矿物,主要来自各种铝硅酸盐矿物经过化学风化而成。通过差热分析、X光衍射分析、透射电镜分析及能谱分析方法研究黏土矿物的种类、分布和组合特征,能够反映其沉积环境,为第四纪冰期、间冰期气候演变规律提供证据。

磁化率在冰期和暖期有较大的差异。目前,在古环境研究中磁化率作为一项重要的古气候指标。由于沉积物的磁化率受多种因素的影响,多与其他实验结合进行分析解释。

古生物化石研究包括哺乳动物等大型化石和微体化石(孢粉、软体化石等)及古人类及其文化遗存,它们的生存、繁衍、演变和消失,同气候环境有极强的依存关系。

刘宗秀等(2007)对庐山冰碛砾石剖面作了砾石组构统计和电镜扫描,证明系冰碛冰水沉积。何培元等(1992)对庐山冰碛砾石剖面中重矿物、黏土矿物特征进行了分析对比,反映了庐山地区第四纪时期多次温湿—干冷的气候演变模式。

3.5.3沉积物的物理特征研究方法应用

主要对冰碛物的结构、构造的研究,推断运移介质条件和沉积环境。

砾石组构分析,即对砾石的砾度、砾态、砾向和砾性进行分析,来判断砾石层中砾石的分布规律,沉积物组构特征,推断其搬运过程中的介质条件和沉积环境。

AE应力是采用声发射应力测量不同外力作用下砾石中的应力记录(Michihiro et al., 1985;丁原辰等,1994),从应力值大小来恢复其原始沉积时记录的外力条件,从而推断砾石层的成因及沉积过程。

电镜扫描通过石英颗粒表面形态的系统分析,推断其运移介质和沉积环境,为研究沉积物成因恢复历史环境提供了微观特征的依据。

赵志中等(2000)应用声发射应力测量对冰碛物物源区的基岩(东昆仑山玉珠峰下现代冰川)和冰碛砾石(东昆仑山垭口、庐山观音桥、白石嘴、羊角岭、大校厂)做了AE应力测量,证明现代冰川底部砾石的记忆应力与庐山第四纪冰川砾石的记忆应力有着相同的量级,认为庐山第四纪砾石层应为冰川砾石层。

4 结论

笔者等通过对开展第四纪冰川地质遗迹调查研究,综合前人研究进展,分析了我国第四纪冰川地质遗迹分布情况,系统提出了适用于第四纪冰川地质遗迹调查研究方法体系。即采用资料综合分析、野外的测量描述、第四纪冰川剖面图的测制法与图像采集、年代法、冰碛物古环境分析法和沉积物的物理特征研究的技术方法。

资料综合整理,采用资料收集、网络检索和遥感解译相结合。全面收集、综合研究有关冰川地质遗迹的各种资料、数据,充实的资料为野外冰川地质遗迹调查提供数据基础。

野外调查研究,主要包括地质路线调查法(穿越法和追索法相结合)、剖面图的测制法(实测剖面、综合剖面)、图像信息法、冰川地质遗迹形态调查描述法,根据冰蚀区、搬运区与冰川堆积区不同的地形设计调查线路,注意调查对象和其周围地形成因的有机联系,特别是冰川侵蚀地形与堆积地貌的配套关系。在冰川地质遗迹地形成因中应用沉积物的物理特征研究方法和冰碛物古环境分析方法,推断运移介质条件和沉积环境,辅助认识砾石层的成因及沉积过程,为第四纪冰期、间冰期气候演变规律提供证据。

冰川年代测定的方法有宇宙成因核素测年、14C、热释光、光释光、36Cl、ESR、古地磁等测年方法,特别是宇宙成因核素10Be和26Al暴露测年技术由于测年范围相对较广,在第四纪冰川地貌年代测定中备受青睐,但要注意规避存在不等时暴露问题。

综上,第四纪冰川地质遗迹调查方法建立了从室内资料准备到野外调查,室内综合研究各调查研究流程中的方法与技术要求,为指导冰川地质遗迹普查与研究提供理论指导,完善了地质遗迹调查方法体系的建设。

致谢:吕洪波教授和章雨旭研究员审阅文稿,提出了宝贵意见,在此表示衷心感谢!

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