鄂爾多斯高原拉薩烏蘇河中下游地區(qū)早白堊世薩拉烏蘇組地層特征

鄂爾多斯高原拉薩烏蘇河中下游地區(qū)早白堊世薩拉烏蘇組地層特征

青藏高原的馬賽-黃土和阿拉托烏組之間的關(guān)系及其地質(zhì)時代是一個長期的第四紀(jì)地質(zhì)問題之一。“馬蘭”與“薩拉烏蘇”分屬風(fēng)成相和流水相沉積。最早德日進(jìn)(1924年)提出薩拉烏蘇組可能與黃土為相變關(guān)系。此后,德氏把這一關(guān)系擴(kuò)大為中國北方第四紀(jì)沉積物的相變學(xué)說。解放后,隨著我國黃土地區(qū)地質(zhì)工作的開展,發(fā)現(xiàn)許多馬蘭黃土與薩拉烏蘇組接觸的良好剖面。劉東生等在論述這些剖面時曾多次指出,馬蘭黃土與薩拉烏蘇組是上下疊覆而不是相變關(guān)系。但迄今為止,人們在論及馬蘭黃土與薩拉烏蘇組關(guān)系時仍持同期異相和不同期不同相兩種看法。近年的黃土地層學(xué)研究,似乎更多的認(rèn)為,馬蘭黃土是整個晚更新世的沉積。而對于馬蘭黃土與薩拉烏蘇組的關(guān)系則很少涉及。1978-1980年,作者在研究毛烏素沙漠形成問題時,對薩拉烏蘇河沿岸以及附近區(qū)域的第四紀(jì)地層進(jìn)行了廣泛的調(diào)查。本文主要根據(jù)薩拉烏蘇河地區(qū)晚更新世地層并結(jié)合地層中的脊椎動物化石,對本區(qū)馬蘭黃土與薩拉烏蘇組的關(guān)系和形成的地質(zhì)時代提出一些初步看法。一、白馬黃土與阿拉烏蘇組之間的接觸關(guān)系及該地區(qū)的變化薩拉烏蘇河地區(qū)(圖1)晚更新世地層按接觸關(guān)系可分為兩種類型。(一)烏蘭汗與莎拉烏蘇群直接接觸這類地層主要分布于該河上游的黃土丘陵—黃土高原。茲列舉剖面如下:1.雷家嘴子剖面(圖2-H)(二)晚更新世地層組合這類地層廣泛分布于地貌上屬于鄂爾多斯高原東南部洼地的薩拉烏蘇河中下游地區(qū)。以往的研究多把本區(qū)晚更新世地層視為一套河湖相沉積的薩拉烏蘇組。根據(jù)我們的調(diào)查結(jié)果來看,本區(qū)晚更新世地層不僅含有河湖相沉積1,還包括了一套以風(fēng)成為主的砂質(zhì)沉積物,命名為“城川組”2。區(qū)內(nèi)以滴哨溝灣地層剖面沉積較為連續(xù),目前可作為這類地層中的一個標(biāo)準(zhǔn)剖面。該剖面底部為白堊系紫紅色砂巖、頁巖和第三系紅土,上覆第四系,厚達(dá)80m左右(圖2-B)。自上而下劃分為3:類似滴哨溝灣剖面的地層,在新橋以下的薩拉烏蘇河兩岸均可見到(圖2-A,C,D,E,F)。從河流中下游的一些剖面不難看出,真正屬于河湖相沉積的薩拉烏蘇組應(yīng)是在中更新統(tǒng)風(fēng)成沙或黃土之上,上更新統(tǒng)以風(fēng)成沙沉積為主的城川組之下的地層。按層位對比,全新統(tǒng)大溝灣組之下,薩拉烏蘇組之上的城川組應(yīng)同河流上游和下游巴圖灣處馬蘭組一樣,與薩拉烏蘇組地層是上下疊覆關(guān)系。而真正同期異相的地層是城川組風(fēng)成沙和馬蘭黃土,它們是同期風(fēng)力作用下分異出來的沙相和黃土相沉積。上述地層組合形式在鄂爾多斯高原東南洼地的各河谷地區(qū)同樣存在,并且具有普遍性。例如在蘆河沿岸,相當(dāng)于薩拉烏蘇組的河湖相地層(含PalaeoloxodonnamadicusF.etc.),與馬蘭黃土和風(fēng)成沙呈上下疊覆關(guān)系(圖2-J,K)。在用這種地層組合形式與鄂爾多斯沙漠和東南部黃土地區(qū)地層關(guān)系對比時,如果把薩拉烏蘇河及其相鄰地區(qū)地層作為一個綜合的地質(zhì)體,加以分析就不難想像:在某種地貌外營力作用為主的時期,薩拉烏蘇河地區(qū)晚更新世地層的組合形式,往往隨地理位置、地貌條件及其外營力作用不同而發(fā)生變化。例如:(1)城川組沙相層主要是風(fēng)營力作用時期形成的沉積。它在薩拉烏蘇河西北梁灘地上表現(xiàn)形式為純沙4(古流動沙丘)和戈壁面(圖3);在薩拉烏蘇河?xùn)|南黃土區(qū)低矮的梁峁地段,表現(xiàn)為風(fēng)成沙與黃土互層,地勢較高部位純系黃土沉積(圖2-K,L,M,N)。(2)城川組中部湖沼相(照片1)是水營力作用時期形成的沉積。它在西北部梁灘地上表現(xiàn)為城川組沙相層中的剝蝕面(圖2-Q);在東南部黃土區(qū)相對平坦的地段發(fā)育黑壚土型古土壤(圖2-M,O);地勢較高部位為馬蘭黃土中的剝蝕面(圖2-K9L)。(3)薩拉烏蘇組是水營力作用時期形成的河湖相沉積(照片2)。西北部梁灘地和東南部黃土區(qū)的薩拉烏蘇組,在小沖溝中為沖坡積作用形成的沙土礫石層(圖2-N,P);在相對平坦的地段分別發(fā)育褐色沙質(zhì)古土壤和黃土古土壤(圖2-R,O,M);地勢較高的部位為城川組風(fēng)成沙或馬蘭黃土與早一中更新統(tǒng)黃土之間的剝蝕面(圖2-L,Q)。(4)薩拉烏蘇組河湖相和城川組湖沼相以及相應(yīng)的古土壤和剝蝕面,都是以水營力為主要作用時期形成的產(chǎn)物。這些在不同地理位置和地貌部位上出現(xiàn)的地層組合形式,反映流水作用的強(qiáng)弱是不同的。剝蝕面標(biāo)志流水作用相對較強(qiáng);古土壤標(biāo)志流水侵蝕與堆積作用相對較弱;河湖相(包括湖沼相)地層在剖面垂向上物質(zhì)機(jī)械組成的若千差異,除受物源影響外,還標(biāo)志流水作用大小發(fā)生過多次變化。城川組沙質(zhì)沉積物、馬蘭黃土以及二者互層的沉積都是以風(fēng)營力為主要作用時期形成的產(chǎn)物,但風(fēng)的作用大小也有差異。從區(qū)域上看,西北部戈壁面和純沙沉積(城川組),較之薩拉烏蘇河城川組風(fēng)成沙沉積時的風(fēng)力更為強(qiáng)盛,東南部黃土區(qū)馬蘭黃土沉積較之薩拉烏蘇河風(fēng)成沙沉積時的風(fēng)力相對減弱,而處于黃土區(qū)低矮梁峁地段的風(fēng)成沙與馬蘭黃土(包括沙質(zhì)馬蘭黃土和馬蘭黃土)在剖面上互層的現(xiàn)象,則說明風(fēng)力曾發(fā)生過多次強(qiáng)弱變化。由此可見,整個晚更新世在以水的地貌營力為主要作用時期,在風(fēng)成相為主的地層構(gòu)成的正負(fù)地形上,分別產(chǎn)生侵蝕與堆積。受流水作用影響較小的平緩地段往往發(fā)育古土壤。風(fēng)成相地層中存在的剝蝕面、古土壤與薩拉烏蘇組河湖相和城川組湖沼相有著彼此對應(yīng)的關(guān)系。它們都反映了風(fēng)成沉積的不連續(xù)性或沉積間斷。因此,在研究薩拉烏蘇河及其附近區(qū)域上馬蘭黃土和薩拉烏蘇組地層關(guān)系時,河湖相和剝蝕面、古土壤都是應(yīng)當(dāng)特別注意的地質(zhì)現(xiàn)象。顯然,薩拉烏蘇河地區(qū)馬蘭黃土與城川組風(fēng)成沙地層的相變關(guān)系,以及兩者與薩拉烏蘇組的上下疊覆關(guān)系,不僅在東南部洼地,而且在附近的沙漠、黃土區(qū)晚更新世地層的對比上,都有其重要的意義。二、薩拉烏蘇動物群既然馬蘭黃土、城川組與薩拉烏蘇組是上下疊覆的關(guān)系,其形成的時代也必然有遲早之分。這一問題可由地層中的脊椎動物化石得到證實。作者根據(jù)在地層中采集的動物化石(表1)和以前歷次發(fā)現(xiàn)的化石統(tǒng)計結(jié)果5(表2)分析,薩拉烏蘇河地區(qū)晚更新世一全新世47種動物化石中,薩拉烏蘇組地層中就有46種(占脊椎動物化石總數(shù)97%),城川組僅13種(占28%)。按絕滅種動物比例來看,諾氏象、諾氏駝、腫骨鹿等9種絕滅動物都分布于薩拉烏蘇組中(占100%),城川組中僅有諾氏駝、原始牛、披毛犀(占33%)。本區(qū)馬蘭黃土中雖未發(fā)現(xiàn)動物化石,但將黃土地區(qū)馬蘭黃土中已有的動物化石與城川組動物群(以下稱城川動物群)比較,兩者在動物群成員組成上十分接近,均以現(xiàn)生種占絕對優(yōu)勢,絕滅種比例遠(yuǎn)不及薩拉烏蘇動物群。而馬蘭黃土之下的河湖相地層中動物化石與薩拉烏蘇動物群都十分接近。勿庸置疑,本區(qū)薩拉烏蘇組應(yīng)形成于馬蘭黃土和城川組之前,地質(zhì)時代可置于晚更新世前期,馬蘭黃土和城川組同期,置于晚更新世后期。值得提出和商榷的是,薩拉烏蘇組中腫骨鹿化石的定名問題。該化石以前曾定為河套大角鹿6或扁角鹿7(Sinomegolorossp.)。根據(jù)近年對這一化石的研究:化石的下頜骨[M3量得下頜厚度指數(shù)為:(4.05cm/4.4cm)×100=92%]已超過周口店第3、第13和丁村98地點(diǎn)發(fā)現(xiàn)的中國扁角鹿下頜腫厚指數(shù)(69-80%),與周口店第1地點(diǎn)腫骨鹿腫厚指數(shù)(100-150%)較為接近。雖然,目前還不十分清楚河套大角鹿的腫厚情況,但丁村96地點(diǎn)相似種的下頜腫厚指數(shù)僅75%。若這一指數(shù)可作為河套大角鹿下頜腫厚情況的代表,那么將薩拉烏蘇組中的這一化石定名為腫骨鹿是比較適宜的。薩拉烏蘇組中發(fā)現(xiàn)的腫骨鹿化石直接涉及到薩拉烏蘇與丁村兩個動物群的地質(zhì)時代問題。近些年來,丁村動物群的時代常被看作晚更新世早期,把薩拉烏蘇動物群置于丁村之后,時代為晚更新世中晚期。究其原因有二:丁村動物群絕滅種比例高于薩拉烏蘇動物群;薩拉烏蘇動物群沒有丁村動物群中的中更新世殘留種?，F(xiàn)在,薩拉烏蘇動物群中又增添了腫骨鹿成員,不能不說是一個十分有意義的問題。在我國,腫骨鹿化石常見于陜西,河南和華北地區(qū)的中更新統(tǒng)中,目前展示的晚更新世化石名單中還未見有。由化石產(chǎn)出的位置(產(chǎn)自劉家溝灣薩拉烏蘇組近頂部)來看,腫骨鹿曾在晚更新世生存了很長時期,大致延續(xù)到薩拉烏蘇組沉積之末。就此推測,薩拉烏蘇動物群的時代應(yīng)比通常所認(rèn)為的時代偏早。作者傾向于認(rèn)為:薩拉烏蘇動物群與丁村動物群屬于同一時期的產(chǎn)物。這不僅因為它們都有中更新世的遺老動物,而且在兩個動物群成員的組成上也是頗為相近的,很難看出它們之間有什么重大區(qū)別。正如裴文中在研究了丁村動物化石后指出的“丁村動物群接近或相當(dāng)于薩拉烏蘇河期”。所以丁村動物群應(yīng)與薩拉烏蘇動物群同期,隸屬于晚更新世前期,城川動物群和馬蘭黃土中的動物群同期,為晚更新世后期。關(guān)于本區(qū)馬蘭黃土、城川組和薩拉烏蘇組開始形成的年代,由于各組底界尚無測年資料,對此也就難以定論。不過按對比,如果薩拉烏蘇動物群與丁村動物群同期的看法屬實,則薩拉烏蘇組的年代可能與丁村期的古地磁年代相當(dāng),則距今為105a左右。至于馬蘭黃土和城川組的年代,按袁寶印關(guān)于薩拉烏蘇組上部和下部8分別相當(dāng)于大理冰期和廬山/大理間冰期的看法,并以此參考國內(nèi)外對晚更新世冰期或寒冷期開始出現(xiàn)的年代學(xué)資料,也許以距今約7×104a為馬蘭黃土和城川組開始形成的地質(zhì)年代比較合適。因此,目前在各組底界缺乏年代學(xué)資料的情況下,初步推測薩拉烏蘇組形成于距今1×105-7×104a,馬蘭黃土和城川組形成于7×104—1×104a左右。鄰的沙丘、黃土區(qū)晚更新世地層中的一個或形成時代,以及一個職業(yè)地層的對應(yīng)關(guān)系1.薩拉烏蘇河地區(qū)馬蘭黃土或城川組與薩拉烏蘇組是不同期,不同相的上下疊覆關(guān)系。馬蘭黃土與城川組沙質(zhì)地層為同期風(fēng)力作用下的黃土相和沙相沉積。2.薩拉烏蘇河地區(qū)晚更新世地層的組合形式及其所反映的地質(zhì)作用產(chǎn)物,與其相鄰的沙漠和黃土區(qū)晚更新世地層中所顯示的同類或相似現(xiàn)象,有著對應(yīng)的關(guān)系。除風(fēng)成相地層的對應(yīng)關(guān)系外,薩拉烏蘇組河湖相對應(yīng)于沙漠、黃土區(qū)中下更新統(tǒng)和上更新統(tǒng)風(fēng)成相地層之間的褐色土型沙質(zhì)古土壤、黃土古土