内蒙克什克腾旗上新世含圆球形钙质结核古沙丘的发现

鄢犀利,赵希涛,郝 彬

1)中国地质科学院地质力学研究所,北京 100081;

2)中国科学院地质与地球物理研究所,北京 100029;

3)中国地质大学,北京 100083

内蒙克什克腾旗上新世含圆球形钙质结核古沙丘的发现

鄢犀利1),赵希涛2),郝 彬3)

1)中国地质科学院地质力学研究所,北京 100081;

2)中国科学院地质与地球物理研究所,北京 100029;

3)中国地质大学,北京 100083

本文报到首次在赤峰北部之西拉木伦河南岸百岔河玄武岩之上发现了上新世中晚期的古沙丘,证明赤峰北部百岔河谷地区在上新世中晚期也具有形成古沙丘的较干旱和强劲风力的条件,与现今其附近地区(在汉诺坝组组成的高台地及西拉木伦河谷中)较广泛地发育的草丛沙丘的状况十分相似。同时,在古沙丘中发现球度极好的钙质结核,其成岩作用与古气候变化意义有待进一步研究。

赤峰;百岔河玄武岩;古沙丘;结核

在内蒙古自治区赤峰市克什克腾旗万合永乡河东 村 东 南 的龙 滩 沟 近 沟 头 处 (43°08.418′N,118°00.693′E),我们发现了不整合于上新世“百岔河玄武岩”之上的红粘土之中的一套古沙丘沉积(图1,2)。更令人称奇的是,在古沙丘中,发现了大量球度极好的钙质结核,星散在前积层中。

龙滩沟是辽河上游干流西拉木伦河南岸主要支流百岔河的一条小冲沟。由图2可以看出,冲沟中下游不仅切割了第四纪的黄土(含晚更新世黄色疏松的砂质的马兰黄土、有不甚清晰的褐色古土壤层的中更新世离石黄土以至早更新世午城黄土)和上新世的红土(含砂、砾石或碎石及粗大的钙质结核的红色粘土,俗称三趾马红土),而且几乎切穿了整个百岔河玄武岩,而向其上游,冲沟切割渐浅,变为仅能切割红土加黄土、黄土、最后在其源头部分只能切割基岩上侏罗统满克头鄂博组的紫红色凝灰岩、凝灰砂砾岩和凝灰熔岩了。在冲沟纵剖面的中上游之间,有一个明显的裂点,即在百岔河玄武岩的中上部,出现了一个高达15～20 m的大陡坎——雨后冲沟中出现径流时,这里就是一个小型的瀑布。含圆球形钙质结核古沙丘,就发现在瀑布上方东北侧沟壁,直接位于玄武岩之上,与红粘土互层,并被后期的冲沟堆积含黄土的大小石块——略有磨圆的砾石所不整合覆盖。

图1 内蒙古古沙丘位置图Fig.1 Location of the ancient dune,Inner Mongolia

在高1.9 m,长逾25 m的天然露头和部分人工开挖的剖面中(图板 1-1),可以看到倾向河床的薄层坡积粘土夹层(厚约 10～20cm)将沙丘砂层分开的现象(图板1-2)。沙丘沉积主要由以中砂粒级的前积层组成。薄层砂层间可以见到少量粗砂层、极粗砂以至细砾层。被粘土夹层分开的上下两部分前积砂层的产状分别为35°∠34°和 80°∠31°,倾角∠34°和∠31°等于或接近砂的天然休止角,表明该砂层属于移动沙丘的前积层。倾向35°和80°表明沙丘移动和强风向主要为西南风,与该段百岔河河水的流向一致。另外,在剖面上部,还可以在砂层中看到倾角较缓、倾向明显不同的交错层理(图板1-3)。

本剖面的一个最奇特和重要的现象,是在前积砂层中,可以看到不少球度极高的钙质结核顺层分布的现象(图板1-4),其球体直径以3～4cm和5～6cm大小为主,个别大者甚至可达8～10cm。在人工剖面和剖开的圆球剖面中,可以看到圆球体只是被钙质稍稍胶结的砂层而已,其砂的粒度往往和周围的砂层一致(图板1-5),为中砂粒级。在部分联体的钙质球体中(有二球连体、三球连体和多球连体)(图板 1-6),仍可以清晰地看到明显的层理和粗砂以至小砾的密集层,其层理往往和前积砂层的层理相一致,表明这些钙质砂球是其结核形成过程中的初级阶段,是钙质结核的毛坯,是在原地形成的(in situ)。但这些钙质砂球具有如此高的球度,也不能排除其随沙丘的移动而顺层滚动的可能性。

图2 百岔河谷底剖面及古沙丘示意图Fig.2 Schematic cross section of Baicha River valley and the ancient dune

据王友和方曙(2001)报道,百岔河玄武岩仅分布于百岔河河谷,组成河拔 40～70 m阶地状台地,其K-Ar年龄为4.79±0.39 Ma,而覆于其上的含碎石红粘土,属于坡洪积成因,为我国北方(华北、西北和东北)上新统所见的沉积。因此,夹于上新统红土(因在该地层中常发现含三趾马动物群的化石,故俗称其为三趾马红土)中的上述古沙丘沉积,我们初步判断其形成时代为上新世中晚期。

上新世古沙丘的发现具有重要的古气候和古环境意义,说明了位于农牧交错带西北缘及科尔沁沙地西缘的百岔河谷地区,在上新世中晚期也具有形成古沙丘的较干旱和强劲风力的条件,与现今其附近地区(在汉诺坝组组成的高台地及西拉木伦河谷中)较广泛地发育的草丛沙丘的状况十分相似。至于球度极好的钙质结核的形成,我们将作进一步详细报道。

王友,方曙.2001.内蒙古赤峰北部百岔河地区新第三纪火山地质及基性火山岩岩石地球化学特征[J].内蒙古地质,(2):28-33.

WANG You,FANG Shu.2001.Geoehemieal Charaeteristies of Volcanic Geology and Basic Volcanic Rock of Neogene Period in Baichahe Area of North Chifeng,Inner Mongolia[J].Geology of Inner Mangolia,(2):28-33.

图版说明

图版Ⅰ PlateⅠ

1.克什克腾旗万合永乡河东村东南龙滩沟头上新世古沙丘剖面;2.古沙丘剖面中的含球形钙质结核的砂层与粘土夹层;

3.砂层中倾角较缓、倾向明显不同的交错层理;

4.人工剖面中的前积砂层与砂层中的含球形钙质结核;

5.结核颗粒成分与粒度往往和周围的砂层一致;

6.上新世古沙丘中的各种大小形态的钙质结核

1.Cross section of the Pliocene ancient dune in southeastern Longtangou,Hedong Village,Wanheyong District,Hexigten Banner;

2.Spherical calcareous concretions and clay interlayer in the cross section of the ancient dune;

3.Cross bedding with moderate dip angle and significantly different tendency in sand dune;

4.Forest bed in artificial cross section and spherical calcareous concretions in sand bed;

5.Components and granularity of concretions in consistency with those of surrounding sand bed;

6.Various sizes and forms of calcareous concretions in the Pliocene fossilized dune

图版Ⅰ PlateⅠ

第三十一卷卷终 The end of Vol.31

The Discovery of the Pliocene Ancient Dune with Spherical Calcareous Concretions in Hexigten Banner,Inner Mongolia

YAN Xi-li1),ZHAO Xi-tao2),HAO Bin3)
1)Institute of Geomechanics,Chinese Academy Geology Sciences,Beijing100081;
2)Institute of Geology and Geophysics,Chinese Academy of Sciences,Beijing100029;
3)China University of Geosciences,Beijing100083

A Pliocene ancient dune was discovered for the first time in Baicha River basalt on the southern bank of the Xilamulun River in northern Chifeng.This discovery proves that Baicha River valley area in northern Chifeng also had the arid circumstance with strong wind which was required for the formation of an ancient dune,quite similar to the extensive growth of grass dunes in the near-by area (in Xilamulun River valley and the high plateau consisting of Hannuoba Formation).This paper also demonstrates the finding of calcareous concretions with excellent sphericity in the ancient dune,whose diagenesis and ancient climate change significance deserve further investigation.

Chifeng;Baicha River basal;ancient dune;calcareous concretions

P534.622;P532

A

1006-3021(2010)06-893-04

本文由中国地质调查局项目“内蒙古1:5万炒米房(编号:K50E006017),土城子(编号:K50E006018),新开地(编号:K50E007017),大黑水(编号:K50E007018)幅区调”联合资助。

2010-09-08;改回日期:2010-09-20。责任编辑:闫立娟。

鄢犀利,女,1958年生。工程师。长期从事区域地质调查、工程地质工作。通讯地址:100081,北京市海淀区民族大学南路11号。电话:010-68416984。E-mail:yanxili010@yahoo.com.cn。