甘肃马衔山冰川堆积物的沉积学特征.pdf
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1、 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
2、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
3、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
4、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 Se
5、dimenta 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 a
6、rid 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 deposi
7、ts 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 ge
8、omorphic 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
9、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,glaci
10、al 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 mu
11、lti 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 fiv
12、e 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 lengt
13、h 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 va
14、rious 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 be
15、tween 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 val
16、ues,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
17、 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
18、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
19、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
20、.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
21、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
22、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
23、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
24、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
25、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
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