第四纪研究  2017, Vol.37 Issue (2): 281-292   PDF    
基于年代学证据的螺髻山第四纪冰川作用研究
张威 , 刘亮 , 柴乐 , 何代文     
( 辽宁师范大学城市与环境学院, 大连 116029)
摘要:螺髻山(4359m)地处横断山脉东侧中段,在主峰附近海拔2300m以上的清水沟、纸洛达沟、日德林谷地、种羊场等地,保存典型的第四纪冰川遗迹。对其深入研究,不仅可以重建螺髻山地区冰川作用的演化史,而且可以进一步探讨横断山脉第四纪冰川发育的基本特征,从而为全球环境变化研究提供地貌学与年代学支撑。采用野外地貌调查与电子自旋共振测年(ESR)、光释光(OSL)测年相结合的方法,对研究区清水沟、纸洛达沟、日德林谷地、种羊场地区的冰川地貌进行重点考察,并对典型地段的冰川/冰水沉积物进行绝对年代测定,确定了研究区的冰期系列。结果表明,螺髻山至少经历了4次冰川作用,即昆仑冰期/中梁赣冰期(MIS 16/12)、倒数第二次冰期(MIS 6)、末次冰期早期(MIS 4)和末次冰期晚期(MIS 2),年代分别为542~585ka、191~234ka、72~81ka和13~31ka;自昆仑冰期/中梁赣冰期以来,冰川作用规模逐渐减小。受羌塘运动(昆黄运动)运动影响,螺髻山地区发生较大幅度地抬升,抬升高度达到300m左右,螺髻山主体海拔在中更新世时达到4000m左右,配合有利的气候条件,从而发育昆仑冰期/中梁赣冰期的冰川作用。
主题词螺髻山     ESR和OSL测年     冰期系列     构造抬升    
中图分类号     P534.63;P512.4;P931.4                     文献标识码    A

1 引言

青藏高原隆起是新生代晚期亚洲大陆上发生的重要地质事件之一[1]。上新世晚期约3.6Ma的青藏运动使高原面开始大幅度隆升[2],以1.1~0.6Ma的“昆黄运动”为标志[3],青藏高原各高大山系海拔高度先后跨入冰冻圈,开始响应全球冰期旋回,陆续发育了疑似最老的希夏邦马冰期、昆仑冰期和中梁赣冰期,之后的“八一泉运动”和“共和运动”又深刻影响着古乡冰期(倒数第二次冰期)和大理冰期(末次冰期)冰川发育的时限与规模[4, 5],这种冰川发育的耦合模式在青藏高原东南部的横断山脉有一定体现。

横断山脉为我国最长和最宽的南北向山系,受印度洋和太平洋两大季风环流影响[6]。丰沛的降水和冰期时的降温,加之几次构造抬升,促进了该区第四纪冰川作用的发生。然而,由于水热和地形条件的差异,导致横断山脉众多山地的冰期次数和规模不尽相同,其中海拔超过5000m的高大山体,如贡嘎山(7556m)[7]、沙鲁里山(6168m)[8~10]、玉龙雪山(5596m)[11, 12]、白马雪山(5429m)[13]都发育了多次冰期,最老的冰期甚至可以追溯到昆仑冰期。而海拔介于4000~4500m的石卡雪山(4449m)、老君山(4247m)、雪邦山(4295m)、马鞍山(4288m)、千湖山(4249m)、点苍山(4122m)等山地只发现末次冰期的冰川遗迹[14~16],显示冰川作用与山体海拔高度之间强烈的依存关系。

地处横断山脉东侧中段海拔介于4000~4500m的螺髻山(4359m),不仅保存了确切的第四纪冰川遗迹,且冰川地貌类型齐全[17~20]。崔之久等[17]根据野外调查,采用地层地貌法判断该区经历了4次冰川作用,分别与新冰期、玉木、里斯、民德冰期相当。但令人遗憾的是,螺髻山的冰川年代学研究却一直处于空白状态,不利于整个横断山脉第四纪冰川演化时空格局的对比,因此成为本区亟待解决的关键问题。本文即通过3次野外地貌考察,对研究区海拔2300m以上的清水沟、纸洛达沟、日德林沟3条槽谷的冰川沉积物进行电子自旋共振(Electron Spin Resonance,简称ESR)和光释光(Optical Stimulated Luminesence,简称OSL)测年,以确定研究区冰川作用的发生时限,进一步探讨研究区冰川发育的影响因素。

2 研究区概况

螺髻山(主峰海拔4359m;地理位置为27°06′~27°46′N,102°12′~102°29′E)位于四川省西昌市南30km的普格县与德昌县交界处(图 1),为横断山脉川滇隆起带中段轴部的独立山体,山体走向为近南北向,南北长80km,东西宽35km,西邻安宁河断陷谷地(海拔1200m),相对高差3150m,东临则木河断裂-邛海普格断裂谷地(海拔1500m),相对高差2850m。螺髻山4200m夷平面下保存有3800m、3500m和3300m的三级山前剥蚀面[21]。组成螺髻山的岩石主要为震旦系列古六砂岩、白云质灰岩和凝灰岩等[17]。本区属于亚热带高原季风湿润气候区,冬半年主要受高空西风环流的控制,降水较少,夏半年主要受印度洋暖湿气流的影响,降雨丰沛,占全年93 %的降雨量,年平均气温为17.2℃,变化幅度仅为13.1℃,是我国全年温差最小的地区之一[19]

图 1 螺髻山区域地理位置与地貌图 Fig. 1 Location and geomorphology map of Luoji Mountain region

螺髻山主峰附近保存着相对完整的4套冰川作用遗迹(图 1图 2)。第一套冰川遗迹主要分布在海拔3680~4000m以上,以保存在清水沟海拔3680m以上的冰斗区及纸洛达沟海拔4000~3800m的垄状侧碛堤最为典型。此外在侧路洛达、脚莫洛达和日德林槽谷源头均分布有规模较小的冰碛沉积,冰碛物搬运的距离较短,延伸几米至几十米不等,风化程度较弱,指示当时冰川虽普遍发育,但规模较小。

图 2 螺髻山第四纪冰川地貌及采样点位置图 Fig. 2 The map of glacial landforms and the sampling sites in the Luoji Mountain

第二套冰碛物分布于清水沟大海子冰坎下部,海拔3550~3400m范围内,其他区域如干海子、金厂坝、黑龙潭等处也保存数道冰碛垄。

第三套冰川作用遗迹以清水沟和日德林槽谷的侧碛最具代表性。清水沟侧碛自海拔3400m延伸至末端海拔2500m处断裂带中断,冰碛物中漂砾巨大,直径达100~200cm,以次棱角状为主,冰碛物风化程度较深。日德林沟槽谷两侧冰碛物大小混杂,棱角状为主,较清水沟冰碛砾石小,细粒部分风化程度较深。

第四套冰碛物在种羊场(3400~3600m)及金厂坝(3800m)地区保存较好,冰碛物风化很深。

3 材料与方法 3.1 野外调查与采样

野外调查采用地貌与沉积物分析相结合的方法。利用1 ︰ 100000和1 ︰ 50000地形图,数字高程模型(分辨率为90m的SRTM图和分辨率为30m的ASTER GDEM图)和卫星影像图[22, 23],结合野外冰川地貌与地层特征、沉积物的岩性组成以及风化程度等进行判别,确定冰川作用的相对年代,并绘制冰川地貌分布图(图 2)。

选取研究区地貌关系清楚,沉积特点明显的冰碛垄采集年代学样品,具体采样过程,方法与步骤见文献[24~26]。共采集ESR年代样品17个和2个OSL样品,其中,LJS-1采自3831m的仙鸭湖旁冰碛剖面;QSG-4采自3686m大海子东侧的冰水夹层;LJS-2采自大海子冰斗冰坎下方的西侧侧碛,QSG-1采自大海子冰斗冰坎下方的东侧侧碛;LJS-3、LJS-4和LJS-5采自清水沟两侧侧碛底部,QSG-2和QSG-3采自侧碛的顶部,LJS-6采自清水沟出口处海拔2350m的冰水沉积物;LJS-8采自纸洛达沟源头3849m的冰斗出口处;LJS-7、ZYC-1和ZYC-3采自种羊场西侧冰碛垄,ZYC-2采自种羊场东侧冰碛垄;JCB-4和JCB-5采自金厂坝附近的冰碛物。QSG-3-OSL和QSG-4-OSL采自清水沟大海子附近冰碛物中的冰水夹层。采样剖面特征及样品信息见图 3以及表 12

图 3 螺髻山采样点剖面图 Fig. 3 Sampling sections of the glacial deposit in the Luoji Mountain

表 1 螺髻山采样点基本信息及样品ESR测年结果 Table 1 Information of sample sites and ESR dating results in the Luoji Mountain

表 2 螺髻山光释光(OSL)细粒(4~11 /μm)测年结果表 Table 2 Dating results of fine grain(4~11/μm)quartz SAR in the Luoji Mountain
3.2 室内年代测定 3.2.1 ESR测年

ESR年代学样品的预处理,在中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室完成。具体方法与步骤详见文献[27]。处理好的石英样品(粒径 < 200μm)在北京大学进行60Co人工辐照,辐照剂量率为28.51Gy/分钟,辐照后的样品由中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室测定,测试仪为德国Bruker公司生产的EMX1/6ESR谱仪,选用石英颗粒中对光照和研磨都敏感的Ge芯和Ti芯作为测年信号,测试条件及参数:室温、X波段、微波功率=2.0mW、中心磁场=3520G、扫描宽度50G、仪器频率=9.852GHz、调制频率=100kHz、调制振幅=1G、时间常数=40.96ms、转换时间=5.12s。

根据人工辐照剂量与其对应的ESR信号强度,将数据进行指数拟合,并用外推法将拟合的曲线外推到信号强度为零的横坐标得出古剂量(图 4)。样品所在环境中U和Th元素的浓度与K2O的百分比,由北京大学测定。年剂量率由测定样品的U和Th的浓度、K2O的含量、样品的含水量、以及宇宙射线的贡献率来换算[28]

图 4 螺髻山地区部分样品的ESR信号与辐照剂量的指数拟合曲线 Fig. 4 Exponential fitting curves between ESR intensity and radiation dose of part samples in the Luoji Mountain

在实验过程中发现所采部分样品石英中Ge芯信号较弱,而采用Ti芯信号进行测试。其中样品ZYC-1、ZYC-2、ZYC-3、JCB-4和JCB-5使用Ti芯测试,其余样品使用Ge芯测试。样品的参数信息和测年结果见表 1

3.2.2 OSL测年

样品的预处理和测试在南京师范大学地理科学学院释光实验室完成。预处理的方法和步骤见文献[29]。样品等效剂量用德国Freiberg公司生产的Lexsyg释光仪器测量,仪器的测试条件为:测试石英的蓝光激光光源的波长为458±10nm,功率为l00mW/cm2;检验长石组分所用的红外激光波长为850±3nm,功率为200mW/cm2:人工β辐射源为90 Sr。实验对样品细粒(4~11μm)石英组分采用单片再生剂量法(Single Aliquot Regenerative-dose Protocol,简称SAR)进行等效剂量的测定。采用中子活化法测量了样品的U、Th和K含量,样品的含水量采用实测值,计算年剂量率时也考虑了宇宙射线的贡献。具体结果见表 2

4 结果分析 4.1 ESR和OSL年代结果可靠性分析

ESR和OSL测年法与14 C和陆地宇生核素(CRN)测年法相比,优势在于其测年范围在几十万年以上,广泛应用于第四纪的湖泊、海洋、沙漠以及黄土研究等测年[30~36]。原则上可以用来测试年代较老的冰进事件,在第四纪冰川年代学领域发挥了重要作用[13, 27]

影响ESR成功应用于第四纪沉积物年代测定的前提,取决于其信号的“回零”特征。研究表明石英颗粒中的Ge和Ti对光照与研磨比较敏感,所不同的是Ge芯对光照最敏感,经阳光照射数小时后,其信号可完全消失[35],是光晒退“回零”最好的信号芯,并可在常温下观测。但其寿命受到一定争论,同时,地质样品中Ge芯ESR信号强度较弱,甚至有学者认为许多石英中没有明显的天然Ge芯[36, 37]。此外,在接受6000 Gy左右的Gmma辐照后Ge就趋于饱和[38],这也在一定程度上限制了该信号的测年应用。

因此,目前采用石英Ti芯ESR信号来进行第四纪沉积物年代测定,并已获得了较可靠的年代数据[39]。Ti芯信号被晒退的时间一般需要几至几十小时,信号可完全晒退“回零”,需要在低温(液氮,-196℃)条件下观测[40, 41],然而,相对于Ge芯信号,沉积物中的Ti芯信号更易于保存或积累量比Ge芯多,使得实验室进行测年时,Ge信号偏年轻,Ti信号偏老。

ESR信号回零所用晒退时间与紫外线强度有关,紫外线强度越大,则ESR信号光晒退所需要的时间越短[42]。本次测试的样品均采自海拔较高的地区(最高海拔4325m),太阳光中紫外线的强度远比低海拔的地方大,满足ESR测年要求(图 4)。

此外,冰下及冰川内部泥沙在冰川运动过程中受到研磨,使其摩擦受热而信号归零。本次测年样品中,除QSG-4和JCB-5为冰水夹层,满足光晒退条件,其余样品均为冰碛物细粒物质,满足研磨归零条件。因此,有理由认为,冰川石英颗粒中的Ge芯和Ti芯,在冰川运动和沉积过程中被重置,满足ESR测年中信号归零的条件。

影响光释光(OSL)对冰川沉积物进行测年的主要因素是,样品被埋藏前是否经历过充分曝光。一般而言,与冰川作用相关的沉积系列有3种:一是直接由冰川搬运堆积的冰碛物,二是由冰川冰水共同搬运的堆积物,三是由冰水搬运的冰水沉积物。在这3种沉积物中,冰水沉积物因其搬运介质为水,必然经历曝光过程,而夹杂于冰碛中的细砂透镜体或夹层,在沉积过程中一定是和表面局部融水相关,其曝光基本不存在问题[43, 44]。本次采集的两个样品均为冰水夹层,是OSL测年的良好载体,测年结果比较可靠。

4.2 螺髻山第四纪冰川作用时代与规模

关于螺髻山第四纪冰川作用的时代,已有研究者根据地貌地层法对其进行了多次较为详细的研究。如西南第四纪冰川考察队[45]的考察结果认为,山麓大箐梁子一带不同时期的混杂堆积为3次老冰川遗迹,而何元庆[20]通过对这些混杂堆积物的剖面特征、粒度特征和矿物组成的分析表明,这些只是流水堆积和山洪堆积的产物,真正的冰川沉积只存在于2500m以上的山峰部分。崔之久等[17]认为本区经历了4次冰川作用,即“新”、“较新”、“较老”、“老”冰川作用遗迹,其中“新”冰川规模较小,而“较新”冰川完全限制在“较老”冰川所形成的冰碛范围之内,“老”冰川不同遗迹残留在相对原始的地貌面上。本文在前人研究的基础上,利用ESR和OSL测年技术对该区域第四纪冰川作用年代进行划分。测年结果虽然和前面所采用的地貌地层法判断的结果略有差异,但基本支持了野外的判断,具体分析如下。

(1) 末次冰期晚期

在清水沟地区和纸洛达沟地区,仙鸭湖旁冰碛样品的年代为13±1ka,大海子东侧冰碛物的年代为23±2ka,纸洛达沟源头的年代为31±4ka,显示在末次冰期晚期发生过冰川作用,对应MIS 2。此外,本文对大海子西侧的冰碛物用OSL测年手段对其测年,结果为15.74±1.15ka和23.24±1.68ka(表 2),进一步验证了该套冰碛物为MIS 2的产物。本次冰川作用规模最小,仅限于螺髻山主峰附近海拔较高(海拔3800m以上)的冰斗内部。

(2) 末次冰期早期

清水沟的大海子冰斗向下的侧碛垄上,西侧的年代结果为81±11ka,东侧的年代结果为72±30ka,结合地貌形态、沉积物特征及两道侧碛垄所处的位置综合判断,应是同一次冰进的产物,此次冰川作用发生的时间为末次冰期早期,对应MIS 4。该期冰川作用下限更低,冰川作用末端大约在海拔3400m左右。

(3) 倒数第二次冰期

QSG-3的年代为191±157ka,QSG-2的年代为234±45ka,两个样品皆采自侧碛垄的顶端,不会出现后期二次搬运现象,其ESR年代结果与地貌地层所判断的发生时代相匹配,指示清水沟地区最早冰进出现在倒数第二次冰期,对应MIS 6。此时冰川作用下限最低,延伸至清水沟谷口海拔2300~2500m。需要指出的是,LJS-4、LJS-5和LJS-6号的测年结果和相对地貌法的判断差异较大,年代结果仅约10ka,应该是采样点位置过低,侧碛形成后经历了扰动,所以这几个年代结果只做参考。

(4) 昆仑冰期/中梁赣冰期

该时期,除了LJS-7样品的年代学结果与地貌有较大偏差外(可能是采样位置经历过后期扰动而曝光,致使年代结果偏年轻),其余5个年代学结果分别为568±191ka、585±351ka、542±31ka、304±31ka和266±39ka,均早于倒数第二次冰期(MIS 6)。从冰碛物保存的地貌部位以及较深的风化程度来看,该期冰川作用时间可能属于昆仑冰期或者中梁赣冰期,对应MIS 12/16。该期冰川作用遗迹保存在海拔较高的夷平面上,应为后期构造抬升所致,后期发育的冰川作用,规模较小,冰川类型为山谷冰川和冰斗冰川,虽然可以破坏早期的部分冰川遗迹,但无法破坏保存在高于谷地夷平面上的冰川遗迹。因此,本期冰川作用规模最大。

综上,在第四纪期间,螺髻山地区至少发育4次冰川作用,分别对应昆仑冰期/中梁赣冰期、倒数第二次冰期、末次冰期早期和末次冰期晚期,时间上分别为542~585ka、191~234ka、72~81ka和13~31ka。自昆仑冰期/中梁赣冰期以来,随着时间的推移,冰川作用规模逐渐减小。下面从构造和气候两个方面对影响该区第四纪冰川作用的因素进行分析。

5 讨论 5.1 螺髻山第四纪冰川发育的构造条件

螺髻山地处川滇菱形块体东北部,是中国东西部阶梯状地貌的过渡带,西部青藏高原海拔4000~5000m,攀西高原海拔3000~3500m,东部四川盆地海拔400~600m,构造运动频发[46];该区南北向宽谷中保存的晚新生代沉积,是高原隆升与剥蚀的结果[47, 48]。关于攀西地区的隆升,陈富斌[49]认为约3.4Ma前西南地区长期处于夷平阶段,横断运动使夷平面解体、断陷盆地形成、河湖相沉积发育,引发了青藏高原东南缘的块状隆起,促进了横断山系地貌发育,奠定了我国西高东低地势格局[50]

张宗祜[51]认为攀西地区存在5个构造活动期(或构造幕):第一幕始自上新世早期至3.4Ma结束,以大面积隆升并伴随差异性断裂运动为主;第二幕发生在1.2Ma,与元谋运动相当;第三幕发生在约0.4Ma时的大箐梁子运动;第四幕发生在12ka;第五幕始于全新世中期并延续至今。张岳桥等[47]通过遥感资料解译、野外调查和总结前人研究成果,认为攀西地区晚新生代发生4个阶段的隆升:12Ma前以缓慢隆升与区域夷平化作用为主;12.0~3.4Ma间攀西地区快速隆升,且河流强烈下切;3.4~1.1Ma间昔格达湖盆发育;1.1Ma以来为快速隆升和阶地发育时期。约3.4Ma前攀西地区高度可能已经超过3000m[52]。由此可以认为,攀西地区抬升历史较早。

螺髻山的抬升过程和攀西高原具有一致性,大致分为3个阶段[47]。第一阶段,螺髻山在横断运动后,形成高山深切河谷地貌;第二阶段,从3.4Ma到1.1Ma,螺髻山地区进入昔格达组湖相沉积阶段,此时螺髻山趋于稳定;第三阶段,在1.1~0.8Ma发生的羌塘运动(相当于青藏高原北部的昆仑运动),昔格达组消失且变形,螺髻山发生抬升,这次抬升被记录在周围的河流阶地中。螺髻山西侧的安宁河发育4~5级阶地,若以河流阶地的拔河高度近似代表山体的抬升高度,以最高一级阶地的拔河高度(约300m)为参考[53],螺髻山地区在昆仑运动中抬升了约300m,则螺髻山在中更新世时,海拔高度大约在4000m,超过了当时的冰川平衡线高度。

此外,程建武[54]对安宁河泸沽镇和礼州镇附近的第4级阶地(阶地拔河高度为198.5m和178.5m)砾石层中的细砂进行ESR测年,结果为550ka,则昆仑冰期时的螺髻山海拔在4160m左右,也在雪线之上。螺髻山东侧则木河老洪积扇阶地的拔河高度为45m,根据老洪积扇在山前的分布高度和孢粉分析结果,其形成时代在晚更新世早期[55],可以推断螺髻山在当时的海拔高度约为4314m,与现代海拔高度比较接近,表明该时期螺髻山的构造抬升可能受到“共和运动”的影响。

综上分析,虽然螺髻山目前的山体海拔较低,但其抬升较早,并在昆仑/中梁赣冰期时已经处于雪线位置,开始发育一定规模的冰川。

5.2 螺髻山第四纪冰川发育的气候条件

研究表明[56~58],深海氧同位素18~16阶段的横断山脉,为持续时间最长的冷期,6~8月平均温度以及平衡线处降水量有利于冰川的发育,以稻城海子山为例,当时的平衡线高度为3808m,降水1960mm,夏季气温比现代降低8℃。

若尔盖地区RH孔揭示[59],710~592ka期间该区整体的沉积环境指标显示,沉积物以粉砂-泥质粉砂为主,植被退化,孢粉缺乏,但从沉积岩相分析,水文状况变化不大,显示出当时气候可能较冷,湿度较高,表明该时期为较早的大冰期,相当于昆仑冰期,对应MIS 16。

距螺髻山较近的鹤庆盆地花粉分析结果表明[60],611~349ka期间,该区植被总体上表现为松与云/冷杉、铁杉交替变化时期,反映气候波动较大,存在多次冷湿阶段,其中在611~567ka期间,云/冷杉花粉含量突然增加,与其相对应的孢粉总浓度、铁杉花粉以及其他落叶、常绿属种含量都很低,说明这段时期气候变冷,冰期幅度较大。

此外,位于青藏高原东北部的西宁-互助地区黄土-古土壤系列,反映出冰期与间冰期的气候旋回变化,鹿化煜等[61]应用古地磁方法对黄土与古土壤的形成时代进行确定,表明该区的黄土与古土壤沉积序列与陕西洛川黄土剖面基本上可以相互对比,其中,黄土沉积系列的磁化率与粒度特征分析结果显示,该区在距今471~428ka和658~576ka等阶段,气候寒冷干旱程度比较剧烈,可能与冰川发育相对应。不同高分辨率环境替代指标分析结果指示,在深海氧同位素18~16/12阶段,青藏高原及其周边地区表现为寒冷气候特征,位于青藏高原东缘的螺髻山,在中更新世已经进入雪线高度,因而发育了昆仑冰期/中梁赣冰期的冰川作用。

若尔盖盆地RM孔花粉记录研究结果显示[62],倒数第二次冰期(PGM)和末次盛冰期(LGM)时,若尔盖地区主要被荒漠植被或流石滩植被占据。在LGM时期,孢粉浓度非常低,但松和云杉比例较高,说明地区植被非常稀疏,木本植物花粉可能来自远方,显示LGM时期气候寒冷干燥。而PGM早期与LGM时期的孢粉记录相似,指示冷干的气候条件,PGM晚期和LGM时期的孢粉记录均表现为孢粉浓度低而荒漠成分高,但植被更稀疏,说明PGM晚期气候比LGM时期更冷;而若尔盖盆地200ka以来氧同位素记录的古温度定量研究表明[63],MIS 6气温比MIS 4降温幅度1.3~2.3℃。因此,认为螺髻山倒数第二次冰川作用(MIS 6) 的规模大于末次冰期早期(MIS 4)。对于末次冰期的早阶段(MIS 4),若尔盖地区主要为高山草甸占优势,显示出此时气温较LGM时期相差不大,但是,孢粉浓度下降及草本植被含量增加,说明在MIS 4之后,降水逐渐减少,说明末次冰期早期的冰川发育条件优于末次盛冰期[62];同时,若尔盖盆地RM孔140ka以来的湖泊碳同位素记录也显示[64],MIS 4时,氧同位素为研究时段内最低值(平均约11.8 ‰),碳同位素最高,反映气候较冷,这与青藏高原及其边缘山地的部分研究成果相吻合[65]

可见,在倒数第二次冰期、末次冰期早期以及末次盛冰期3个阶段,螺髻山及其周边地区表现出有利于冰川发育的气温和降水条件,配合有利的山体海拔高度,促进各阶段冰进的发生,并且随着气候条件的不断变化,冰川发育规模也随之减小。

6 结论

四川螺髻山海拔2500m以上地区保存较为完整的第四纪冰川作用遗迹,本文运用相对地貌法、ESR和OSL测年技术对研究区的冰期系列进行研究,并分析其影响因素。主要结论为:

(1) 第四纪期间,螺髻山共发生了4次冰川作用,年代分别为542~585ka、191~234ka、72~81ka和13~31ka,对应于昆仑冰期/中梁赣冰期(MIS 16/12)、中更新世晚期的倒二冰期(MIS 6)、末次冰期早期(MIS 4) 和末次冰期晚期(MIS 2)。自昆仑/中梁赣冰期以来,研究区的冰川作用规模逐渐减小。

(2) 螺髻山山体海拔虽然较低,但是受羌塘运动(昆黄运动)影响,螺髻山地区山体抬升较早,海拔在中更新世时已达到4000m左右,进入雪线高度,配合中更新世时期的降温和丰富的降水,为螺髻山地区冰川发育提供了有利的气候条件。

(3) 螺髻山冰期系列结果显示,本区与横断山其他存在多期次的冰期历史的山地较为相同,进一步表明本区的冰川发育受山体构造抬升与气候因素共同控制。

致谢 感谢螺髻山旅游景区管理局在野外考察过程中给予的大力帮助;感谢审稿人和编辑部提出的建设性意见和建议。

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Characteristics of Quaternary glaciations using ESR dating method in the Luoji Mountain, Sichuan Province
Zhang Wei, Liu Liang, Chai Le, He Daiwen     
( College of Urban and Environmental Sciences, Liaoning Normal University, Dalian 116029)

Abstract

Luoji Mountain(4359m a.s.l.), which is located in the middle part of eastern side of the Hengduan Mountain Range, preserved typical Quaternary glacial remains above 2300m a.s.l. at the Qingshui Valley, Zhiluoda Valley, Ridelin Valley and Zhongyangchang Village. Studying of characteristics of the Quaternary glaciations in the Luoji Mountain not only can reconstruct the evolution history of this region, but also can further discuss the influence factors on the glacial action in the Hengduan Mountain Range and can provide support for research of the global environmental change. According to the field investigation and the electron spin response(ESR)and optical luminescence(OSL) dating methods, we investigated glacial landforms in the Luoji Mountain areas and preliminary established a glacial sequences. Results show that the glacial sequences in the study area are the Kunlun glaciation/Zhonglianggan glaciation(542~585ka), corresponding to the marine isotope stage(MIS) 12/16, penultimate glaciation(191~234ka, MIS 6), the early stage of the Last Glaciation(72~81ka, MIS 4) and the late stage of the Last Glaciation(13~31ka, MIS 2). The extents of the glaciers in this region decreased with time. Compared with other mountains with different altitude of the Hengduan Mountain Range, the glacitions in the study area present with the characteristics of the lower altitude but the earlier onset of the glaciation. Possibly the tectonic condition played an important role. Heights from the river floor to the surface of terrace in different part of the Anning River and the Zemu River, affected by the Qiangtang tectonic movement(corresponding to the Kunlun-Huanghe tectonic movement in the north part of the Tibetan Plateau), indicate that the uplifted amount of the Luoji Mountain was about 300m during the Middle Pleistocene. The altitude of the Luoji Mountain was already higher than 4000m a.s.l. at that time. The tectonic setting and favorable lower temperature and plentiful precipitation lead to the glacier development in the study areas.
Key words: Luoji Mountain     ESR and OSL dating     glacial sequences     tectonic uplift