地质力学学报  2020, Vol. 26 Issue (1): 125-134
引用本文
吴利杰, 石建省, 张翼龙, 李政红, 王文中, 王丽娟, 于娟. 河套盆地东部第四纪中晚期介形类特征及其沉积环境意义[J]. 地质力学学报, 2020, 26(1): 125-134.
WU Lijie, SHI Jiansheng, ZHANG Yilong, LI Zhenghong, WANG Wenzhong, WANG Lijuan, YU Juan. Ostracod characteristics of the eastern Hetao Basin and its sedimentary environmental significance during the Middle and Late Quaternary[J]. Journal of Geomechanics, 2020, 26(1): 125-134.
河套盆地东部第四纪中晚期介形类特征及其沉积环境意义
吴利杰1,2, 石建省2, 张翼龙2, 李政红2, 王文中2, 王丽娟2, 于娟2    
1. 西北大学 地质学系, 陕西 西安 710069;
2. 中国地质科学院 水文地质环境地质研究所, 河北 石家庄 050061
摘要:根据河套盆地东部DTLC孔介形类组合及其岩性、岩相的分析,着重地探讨了该区第四纪中、晚期介形类的生物地层特征及其沉积古环境意义。研究认为:中更新世早期(Q21),未见介形类,以冲洪积沉积环境为主,兼有河湖交替演化;中更新世晚期(Q22),介形类生物组合为Leucocythere plethora-Eucypris inflate-Limnocyther dubiosa,推测为封闭性的半咸水、咸水湖相沉积环境,气候偏冷;晚更新世早期(Q31),介形类生物组合为Leucocythere plethora-Limnocythere dubios,反映了封闭性的半咸水深湖相沉积环境;晚更新世晚期(Q32),少见淡水介形虫化石,以Ilyocypris manasensis-Candoniella albicans-Cypria luminosa为组合特征,反映了以河流冲洪积环境为主;全新世(Q4)为河流沉积环境。通过河套盆地区域沉积环境的综合分析认为:中更新世晚期(Q22)至晚更新世早期(Q31),河套盆地为封闭性内陆湖盆,黄河为内流河;自晚更新世晚期(Q32)以来,黄河逐渐地转为外流河,河套盆地为外流湖盆。
关键词河套盆地    介形类    第四纪    生物地层    古环境    
DOI10.12090/j.issn.1006-6616.2020.26.01.013     文章编号:1006-6616(2020)01-0125-10
Ostracod characteristics of the eastern Hetao Basin and its sedimentary environmental significance during the Middle and Late Quaternary
WU Lijie1,2, SHI Jiansheng2, ZHANG Yilong2, LI Zhenghong2, WANG Wenzhong2, WANG Lijuan2, YU Juan2    
1. Department of Geology, Northwest University, Xi'an 710069, Shaanxi, China;
2. Institute of Hydrogeology and Environmental Geology, CAGS, Shijiazhuang 050061, Hebei, China
Abstract: By the comprehensive analysis of lithology, lithofacies and ostracod biological assemblages of the DTLC core in the eastern Hetao Basin, the ostracod biostratigraphy and its sedimentary environmental significance during the middle and late Quaternary was emphatically discussed. The conclusions are as follows:In the early stage of Middle Pleistocene (Q21), it reflected a fluvial-lacustrine alternative sedimentary environment mainly dominated by alluviation with no ostracod fossils. In the late stage of Middle Pleistocene (Q22), it reflected a closed brackish and salt water lake environment under cold and dry climatic condition with a brackish-salt water lacustrine ostracod enrichment characterized by Leucocythere plethora-Eucypris inflate-Limnocyther dubiosa. During the early period of Late Pleistocene (Q31), it represented a closed brackish water and deep lake environment with a relative lacustrine ostracod enrichment characterized by Leucocythere plethora-Limnocythere dubios. During the late period of Late Pleistocene (Q32), it mainly reflected an alluvial-proluvial environment with a small number of freshwater ostracods characterized by Ilyocypris manasensis-Candoniella albicans-Cypria luminosa. It was a river-floodplain environment during the Holocene (Q4). According to the comprehensive analysis of the regional sedimentary environment of the Hetao Basin, it is concluded that the Hetao Basin was a flows-in lake basin where the Yellow River was an inner river from the late stage of Middle Pleistocene (Q22) to the early period of Late Pleistocene (Q31). Since the late period of Late Pleistocene (Q32), the Yellow River gradually turned into an outflow river and the Hetao Basin became an outflow lake basin.
Key words: the Hetao Basin    ostracod    Quaternary    biostratigraphy    paleoenvironment    
0 引言

河套盆地属于黄河上游尾闾湖盆,其第四纪研究不仅有助于加深对河套地区第四纪沉积环境演变的理解,而且对提升黄河形成过程及机制的认识水平都有着重要意义。近几十年以来,众多学者利用沉积学、古生物学、地球化学等环境代用指标对该区第四纪地层特征(聂宗笙和李克,1988李建彪等,2007赵红梅等,2016吴利杰等,2019a)、古气候变化(窦素芹等,1990杨友运,2004高胜利等, 2007, 聂宗笙等,2008)、古地理环境演化(陈笑霞,2013LI et al., 2017蔡茂堂等,2018吴利杰等,2019b)及黄河河套段变迁(李建彪等,2005蒋复初等,2012刘哲等,2014周青硕等,2017)等问题进行过广泛地探讨,并取得了丰富的研究成果和理论认识。目前,河套盆地第四纪研究主要集中于该区中西部,所采用的古生物学指标侧重于哺乳动物化石(聂宗笙和李克,1988聂宗笙等,2008)与孢粉(窦素芹等,1990杨友运,2004高胜利等,2007),上述典型研究对该区第四纪沉积环境演化认识仍存有很大的不确定性。由于介形类对环境变化十分敏感,其在地质学上具有重要的古环境指示意义,已成为了古地理环境演化研究中重要的微体生物学指标之一(张家武等,2009)。

目前,河套盆地介形类及其对该区第四纪沉积环境研究仅见于包头地区(吴利杰等,2018)。因此,文中利用介形虫化石组合特征作为衡量区域古环境演化的指示器,着重地分析了河套盆地东部第四纪中、晚期介形虫化石的生物地层特征及其对区域沉积古环境的指示性意义,以期为该盆地第四纪研究提供新的研究资料与理论认识。

1 材料与方法 1.1 研究区地质概况

河套盆地位于鄂尔多斯台地与阴山山地之间,其东部受鄂尔多斯台地北缘断裂带(F1)、和林格尔山前断裂带(F2)与大青山山前断裂带(F3)的主控制作用,构成了河套断陷带东部的次级盆地(国家地震局《鄂尔多斯周缘活动断裂系》课题组,1988)(图 1)。该区前寒武系基底之上,自下往上,沉积了巨厚的中生界下白垩统、新生界古近系—新近系和第四系,各地层之间呈不整合接触。其中,第四系河湖相地层厚度可逾千米(吴利杰等,2019a)。

图 1 河套盆地地质构造简图(据国家地震局《鄂尔多斯周缘活动断裂系》课题组, 1988, 略修改) Fig. 1 Tectonic sketch of the Hetao Basin (revised after the Research Group on "Active Fault System around Ordos Massif", State Seismological Bureau, 1988)
1.2 钻孔概述 1.2.1 钻孔的地层划分

钻孔(编号DTLC)位于呼和浩特市西南大图利村(40°38.40′N, 111°34.70′E),高程约1018.00 m,揭露孔深218.58 m。据沉积物的颜色、粒度与层理等综合特征,将该钻孔剖面划分为40个岩性层,各层岩性特征描述如下表 1

表 1 DTLC孔岩性特征简表 Table 1 The lithologic features of the DTLC core

依据DTLC孔沉积物的颜色、粒度及其沉积旋回等综合特征,由下往上,可将该孔地层剖面划分为三个岩组与五个层段。

第一岩组:分两个层段,下段(1~13层,164.25~218.58 m)为一套厚大的冲洪积灰褐、黄褐色砂砾石(砾含量>30%)夹若干灰褐色亚粘土或亚砂土薄层,中下部岩性较粗,颜色偏浅。上段(14~26层,86.50~164.25 m)为一套较厚大的湖积灰白、(浅)灰绿色粉土、亚粘土夹多层(浅)灰绿色粉砂,底部粒级稍粗,多见水平层理,沉积韵律明显。

第二岩组:分两个层段,下段(27~30层,51.00~86.50 m)为一套厚大的湖积黑灰、灰黑、黑色亚砂土与亚粘土,富含有机质及淤泥质,中密-密实,具水平层理;上段(31~36层,19.80~51.00 m)为一套较厚大的洪冲积灰褐、灰绿、深灰色砂砾、粗砂、中砂与细砂为主,该段顶部为浅灰色亚粘土,可见水平层理。

第三岩组:一个层段(37~40层,0~19.80 m),其为一套河流相冲积物,具河流沉积二元结构,下部为灰绿、灰黄色细砂与粉砂,上部为黄褐色亚粘土与亚砂土。

1.2.2 钻孔的地层时代特征

李建彪等(2007)在呼和浩特市西南ZKHB孔建立了代表河套盆地东部的第四系标准地层剖面,即下更新统、中更新统沟子板组下段与沟子板组上段、上更新统萨拉乌苏组与城川组,以及全新统。将依据该标准剖面岩石地层单元对DTLC孔进行区域地层对比(图 2),从而为其赋予地质时代属性。

图 2 ZKHB孔(李建彪等,2007)与DTLC孔等时地层格架对比图 Fig. 2 The isochronous stratigraphic framework comparison of the ZKHB core(Li et al., 2007) and the DTLC core

通过DTLC孔与ZKHB孔(李建彪等,2007)的地层资料对比分析,ZKHB孔粒级稍粗,但两孔内部地层之间的沉积规律具有良好的对比性(图 2)。ZKHB孔中更新统沟子板组上段、上更新统萨拉乌苏组这两套厚大的富含有机质、淤泥质深灰褐、灰黑色细碎屑湖积层具有区域等时地层对比标志意义(李建彪等,2007赵红梅等,2016吴利杰等,2018)。通过上述两孔地层的沉积旋回对比(图 2),DTLC孔第一岩组下段(1~13层,164.25~218.58 m)大致地可对应于ZKHB孔中更新统沟子板组下段(145.44~219.90 m,Q21)含砂砾粗碎屑层,但应未揭穿该套地层。DTLC孔第一岩组上段(14~26层,86.50~164.25 m)与第二岩组下段(27~30层,51.00~86.50 m)均为还原条件下形成的厚大湖积层,可分别大致地对应于ZKHB孔中更新统沟子板组上段(64.22~145.44 m,Q22)与上更新统萨拉乌苏组(39.84~64.22 m,Q31)。DTLC孔第二岩组上段(31~36层,19.80~51.00 m)大致地对应于ZKHB孔上更新统城川组(12.77~39.84 m,Q32)。DTLC孔第三岩组(37~40层,0~19.80 m)即为全新统,以该孔上部首次出现的河流相灰黄色砂层作底,大致地对应于ZKHB孔全新统(0~12.77 m,Q4)。由此,可建立DTLC孔岩石地层的沉积序列(图 2)。

通过DTLC孔与ZKHB孔的地层界线(图 2)对比分析,DTLC孔较之ZKHB孔第四系内部各组段的底界埋深更深,并且DTLC孔应尚未揭穿中更新统底。这主要是由于ZKHB孔处于该盆地山前冲洪积倾斜平原上,DTLC孔则更靠近湖盆边缘的沉降区,其区域构造与沉积古地理条件导致了两孔第四纪的沉积地层特征与发育程度上存在一定的差异。

1.3 分析方法

在实验室取30.00 g干样,经双氧水(H2O2)浸泡后,用0.063 mm孔筛进行冲洗、烘干,并置于显微镜下进行介形虫化石的挑选、鉴定及统计。

2 介形类的地层分布特征

DTLC孔共采集了274块样品,有89个样品中发现了介形类,含化石率约32.5%,通过鉴定发现有6属9种介形类(表 2),主要有Limnocythere dubiosa Daday、L.binoda Huang、L.sancti-patricii Brady et Robertson、Leucocythere plethora Lin、L. mirabilis Kaufmann与Eucypris inflate (Sars)等。介形虫化石较为丰富,以半咸水-咸水湖相种属介形类为主,其地层埋藏、富集特征较明显,主要位于上更新统萨拉乌苏组、中更新统沟子板组上段这两套厚大的湖相地层中(第17~22层,25层,28~30层,35层等层段)。

表 2 DTLC孔介形类种属统计表 Table 2 The statistical table of genuses and species of ostracod in the DTLC core

第17~22层段(101.15~145.60 m)中,在77个样品中有50个样品发现有介形类,共3属6种。化石有:Limnocythere dubiosa Daday、L.binoda Huang、L.sancti-patricii Brady et Robertson、Leucocythere plethora Lin、L.mirabilis Kaufmann与Eucypris inflate (Sars)。第25层(91.25~94.50 m)中,在5个样品中有3个样品发现有介形类,共1属2种。化石有:Leucocythere plethora Lin与L.mirabilis Kauf-mann。第28~30层段(46.05~82.30 m)中,在85个样品中有35个样品发现有介形类,共2属4种。化石有:Leucocythere plethora Lin、L.mirabilis Kaufmann、Limnocythere dubiosa Daday与L.sancti-patricii Brady et Robertson。第35层(26.70~30.50 m),在8个样品中有1个样品发现有介形类,共3属3种。化石有:Candoniella albicans (Brady)、Cypria luminosa Sun与Ilyocypris manasensis Mandelstam。第37层(12.50~19.80 m),在10个样品中有1个样品发现1枚Eucypris inflate (Sars)介形类化石。

3 介形类组合特征及其沉积环境意义分析

根据DTLC孔介形类的地层分布与生物组合特征,自下而上可以划为三个介形类生物化石组合带(图 3);结合该孔介形类的生物地层及岩性岩相等综合特征,对该处第四纪中、晚期古地理演化过程及其区域沉积环境意义作如下分析。

图 3 DTLC孔介形类生物地层分布图 Fig. 3 The ostracod biostratigraphic distribution in the DTLC core
3.1 中更新世早期(Q21)

对应地层为该孔剖面中更新统沟子板组下段(Q21,未揭穿),未见介形类化石(图 3)。该套地层岩性主要由冲洪积砂砾石与淤泥质粘性土呈不等厚互层组成,共有六个沉积旋回;其中,砂砾石层更为厚大,含砾量可达30%及以上(图 2)。这反映了该套地层沉积水动力条件十分强劲,后势渐弱,水体渐深,沉积环境由氧化条件转为偏弱还原状态。由于沉积水动力条件十分强劲,该套地层既不利于介形类生存,又不利于介形类化石埋藏富集,因而该套地层中介形类化石匮乏。从岩性岩相组合特征综合分析,中更新世早期(Q21)该处沉积环境为以冲洪积作用为主的河湖交替演化;由于该钻孔地处湖盆边缘地带,这间接性地指示出该时期湖盆水域面积受限。ZKHB孔资料反映出该时期的沉积环境以山麓相冲洪积作用为主的河湖交互演化(李建彪等,2007)。由此可见,中更新世早期(Q21)河套盆地东部为局限性河湖环境。

3.2 中更新世晚期(Q22)

Ⅰ:Leucocythere plethora-Eucypris inflate-Limnocyther dubiosa

对应地层为该孔剖面中更新统沟子板组上段(Q22),该套地层岩性以厚大的滨浅湖相灰绿、灰黑色亚砂土、亚粘土为主,多夹(浅)灰绿色粉砂薄层,层位较稳定;介形虫化石多分布在107.50~145.60 m之间,地层分布连续性良好,其数量十分丰富,可达几百枚至数千枚壳瓣,介形类的丰度与简单分异度是全剖面中最高的,由此构成了介形类生物化石组合带I:Leucocythere plethora-Eucypris inflate-Limnocyther dubiosa带(图 3),主要有Leucocythere plethora Lin、L.mirabilis Kaufmann、Limnocythere dubiosa Daday、L.binoda Huang、L.sancti-patricii Brady et Robertson与Eucypris inflate (Sars),共3属6种。

第14~16层沉积物以灰绿色细粉砂为主,未见介形虫化石,这表明进入中更新世晚期(Q22)之初时,该处成湖发育条件变化多端,易受近湖滨的河流冲积作用干扰影响。介形类化石爆发式始现于第17层,主要为Leucocythere plethora Lin与Limnocythere dubiosa Daday;第19~20层中,Eucypris inflate (Sars)才开始出现,第22层各种属介形类化石的分异度达到峰值;之后介形虫数量锐减,仅于第25层有三十多枚Leucocythere出现。Limnocythere、LeucocythereEucypris inflate (Sars)都是典型的湖相种属(张虎才等,2008杨藩等,2006)。Limnocythere dubiosa Daday是喜盐的湖相生物,偏好半咸水-咸水环境及静水环境、可生活在分流河道及滨湖、湖泊环境中(杨藩等,2006)。Leucocythere被认为是一种偏冷的种属(余佳,2008),少盐与中盐的水体中都能生存;其中,Leucocythere mirabilis Kaufmann为分布范围广的、适应性极强的广盐种属(李元芳等,1997)。Eucypris inflate (Sars)是单纯的湖相介形类指示性种属(骆满生等,2010),其偏爱很低的温度和高盐度的水体(关绍曾等,1995),耐盐性极强,可栖息于0.84‰~150.00‰盐度的水体中(张菀漪,2015),并能生存于接近0°水体中。据该段地层岩性岩相与介形类组合变化特征所指示的环境意义,从早至晚,该处古地理环境演化过程为滨湖、浅湖→静水半深湖→滨浅湖。整体而言,中更新世晚期(Q22)该处古地理环境应为半咸水-咸水湖泊,湖水水位有明显波动,气候偏冷。孢粉资料则进一步地记录了中更新世晚期(Q22)该地区的古气候古环境条件为冷干气候特征下的针叶林(高胜利等,2007)。

第四纪时期,河套盆地有三个相对的富盐时期,其中更新世晚期(Q22)为区域分布最广的富盐期,该时期形成的湖相粘性土中含盐量可到0.60%~1.05%(杨友运,2004)。河套盆地东部ZKHB孔显示36.30~8.60万年间存在典型的湖积层(李建彪等,2007)。该区东南部托克托台地郝家窑露头剖面易溶盐分析结果表明40.00~10.00万年间该处进入了碳酸盐湖沉积阶段(陈笑霞,2013)。河套盆地南部库布齐沙漠WEDP05孔记录在47.00~13.00万年间为湖相沉积环境(Li et al., 2017)。河套盆地西部HT1孔反映出该处34.40~13.00万年间以湖泊沉积环境为主(蔡茂堂等,2018)。河套盆地中部ZK7介形类生物地层记录表明该时期包头地区也发育着半咸水-咸水湖泊(吴利杰等,2018)。由此可见,中更新世晚期(Q22)河套地区出现了覆盖整个盆地的湖积环境。从ZK7孔(吴利杰等,2018)、DTLC孔介形类生物地层特征及区域地层的富盐程度(杨友运,2004陈笑霞,2013)等综合分析认为,中更新世晚期(Q22)河套盆地的沉积环境以发育半咸水、咸水湖泊为主,呈封闭性的内陆湖盆沉积特征,推测该时期古黄河属内流河。

3.3 晚更新世早期(Q31)

Ⅱ:Leucocythere plethora-Limnocythere dubiosa

对应于该孔上更新统萨拉乌苏组(Q31),该套地层岩性为厚大的灰黑色静水湖相亚粘土与亚砂土,富含淤泥质与有机质,具水平层理,层位稳定。该套地层中介形类分布极广,各层位均有发育,其丰度与简单分异度仅次于Ⅰ组合带,由此构成了介形类生物化石组合带Ⅱ:Leucocythere plethora-Limnocythere dubiosa带(图 3),主要有: Leucocythere plethora Lin、L.mirabilis Kaufmann、Limnocythere dubiosa Daday与L. sancti-patricii Brady et Robertson,共2属4种。

同中更新世晚期(Q22)相比较,该时期(Q31)形成的湖积物粒级更细,颜色更深,层位更稳定,介形类仍以湖相种属为主,但其数量大为降低,并且种属稍有减少。在Ⅱ组合带中,Leucocythere plethora Lin和Limnocythere dubiosa Daday等半咸水湖相介形类(张虎才等,2008杨藩等,2006)仍大量出现,表明晚更新世早期(Q31)该处湖水趋于半咸水化。此外,该介形类生物组合带最大特征为Eucypris inflate (Sars)这一单纯的咸水湖相介形类指示性种属(骆满生等,2010)绝迹,则进一步地说明该时期湖水的盐度比上一时期(Q22)有相对地淡化。孢粉记录也表明该时期河套地区古气候环境条件为略暖湿的森林草原(高胜利等,2007)。这说明受末次间冰期(MIS5阶段)暖湿气候条件的改善,大气降水充裕,入湖水量增加,水域面积再度扩张;导致该处水体加深,水动力作用强度减弱,因此这一时期该处发育了厚大的灰黑色静水深湖相细碎屑物。这反映了区域上萨拉乌苏组地层发育条件是一次温暖湿润的气候环境(崔加伟等,2018)

晚更新世早期(Q31)为河套盆地第四纪时期内区域分布较广的次要富盐期,该时期形成的湖相粘土中含盐量可到0.40%~0.80%(杨友运,2004)。河套盆地东部ZKHB孔(李建彪等,2007)、河套盆地东南部托克托台地(李建彪等,2005蒋复初等,2012陈笑霞,2013)、准格尔旗牙尔崖剖面(陈笑霞,2013)、河套盆地中部包头万水泉剖面(陈笑霞,2013)与ZK7孔(吴利杰等,2018),河套盆地南部库布齐沙漠WEDP05孔(Li et al., 2017)、河套盆地西部HT1孔(蔡茂堂等,2018)等资料记录表明该时期河套盆地内部沉积物均为湖积物,这说明晚更新世早期(Q31)河套地区的湖泊发育范围也曾覆盖了整个河套盆地。结合该区孢粉气候记录(高胜利等,2007)、湖相地层的富盐程度(杨友运,2004陈笑霞,2013)以及ZK7孔(吴利杰等,2018)与DTLC孔介形类生物特征等综合分析认为,晚更新世早期(Q31)河套盆地以半咸水湖泊沉积环境为主,亦具封闭性内陆湖盆属性,推测该时期黄河仍为内流河。

3.4 晚更新世晚期(Q32)

Ⅲ:Ilyocypris manasensis-Candoniella albicans-Cypria luminosa

对应于该孔上更新统城川组(Q32),该套地层以砂砾、粗中砂等为主,颜色为深灰、灰绿与灰褐色,层位不稳定。该套地层中介形类数量锐减,Leucocythere plethoraLimnocythere dubiosa等湖相种属介形类均绝迹,出现了Ilyocypris manasensis Mandelstam,Candoniella albicans (Brady),Cypria luminosa Sun,共3属3种,且仅出现于第35层,其构成了介形类生物化石组合带Ⅲ:Ilyocypris manasensis-Candoniella albicans-Cypria luminosa带(图 3)。

该段地层岩性以灰色调的砂砾等粗中碎屑沉积为主,粒级下粗上细,反映其沉积水动力条件强劲。该介形类组合带的最大特征是介形类数量剧减,湖相种属绝迹,有少量Candoniella albicansIlyocypris manasensis等淡水相介形类生存。Ilyocyris偏爱于流动水体,多分布在沼泽、湖泊、小溪、河流和沟涧等水体环境里(黄宝仁,1984张虎才等,2008)。Candoniella普遍生活于半咸水、淡水的浅湖、沼泽或河溪里,不耐高温水体,其大量繁殖、出现则指示出赖以生存的水体呈现较低的水温,气候较凉(关绍曾等,1995张菀漪,2015)。由此可见,上一时期(Q31)稳定的静水湖泊环境已不复存在,该时期沉积古环境已发生了明显的改变,以水动力条件强劲的河流冲洪积环境为主。此外,河套盆地东部ZKHB孔(李建彪等,2007)、河套盆地中部包头BT1-1孔(赵红梅等,2016)与ZK7孔(吴利杰等,2018)、河套盆地南部库布齐沙漠WEDP05孔(Li et al., 2017),以及河套盆地西部HT1(蔡茂堂等,2018)、QK1、QK3与QK5(刘哲等,2014)等孔记录这一时期河套盆地的沉积古环境以冲积作用为主的河湖交替演化,直至晚期以河流冲积作用为主,这表明河套盆地逐渐地成为外流盆地,黄河逐步地转为外流河,河套盆地内部开始发育平原地貌。

3.5 全新世(Q4)

对应地层为该孔剖面的全新统(Q4),其沉积物为一套典型的冲积相灰绿、灰黄细砂、粉砂与黄褐色亚砂土。该套地层中介形类数量进一步地锐减,仅在14.40 m处见1枚Eucypris inflate(Sars)。这1枚Eucypris inflate (Sars)咸水湖相种属(骆满生等,2010)壳瓣应不是原地生存和埋藏的,是由流动水体的冲刷夹带而产生的异地埋藏。这说明较适宜介形虫生存繁衍的水体环境已经消失,反映了全新世(Q4)该处古环境具有泛滥平原中漫滩、河流特征。已有研究资料也表明河套盆地内部地貌特征已发展成为接近现代的平原地貌(李建彪等,2007刘哲等,2014赵红梅等,2016)。

4 结论

通过对河套盆地东部DTLC孔介形类生物地层和岩性岩相的综合分析,探讨了该区第四纪中、晚期古地理环境演化过程及其区域沉积环境意义,认识如下。

(1) DTLC孔揭露了第四纪中、晚期的沉积地层,其岩石地层可划分为三个岩组与五个层段。全新统(Q4):0~19.80 m;上更新统城川组(Q32):19.80~51.00 m,萨拉乌苏组(Q31):51.00~86.50 m;中更新统沟子板组上段(Q22):86.50~164.25 m,以及沟子板组下段(Q21):164.25~218.58 m (未揭穿)。

(2) 该孔介形虫化石的生物地层可划分为三个生物组合带。Ⅰ组合带特征为Leucocythere plethora-Eucypris inflate-Limnocyther dubiosa,Ⅱ组合带特征为Leucocythere plethora-Limnocythere dubiosa,Ⅲ组合带特征为Ilyocypris manasensis-Candoniella albicans-Cypria luminosa。其中,Ⅰ与Ⅱ两个生物组合带为半咸水-咸水湖相介形虫化石的发育、富集带。

(3) 该区第四纪中、晚期古地理环境演化过程可划分为五个阶段。中更新世早期(Q21),该处以冲洪积环境为主,兼有河湖交替演化; 中更新世晚期(Q22),呈封闭性的半咸水湖、咸水湖,气候偏冷干; 晚更新世早期(Q31),呈封闭性半咸水化的静水深湖。自晚更新世晚期(Q32)以来,该处主要为冲洪积、冲积环境。

(4) 通过区域沉积环境综合分析认为:中更新世晚期(Q22)至晚更新世早期(Q31),河套盆地为封闭性内陆湖盆,黄河为内流河;自晚更新世晚期(Q32)以来,河套盆地逐渐地转为外流湖盆,黄河逐步地转成外流河。

致谢: 文中化石鉴定由中国地质科学院水文地质环境地质研究所林防女士完成,中国地质科学院水文地质环境地质研究所杨振京研究员、河北地质大学古生物专家庞其清教授及审稿专家们对该文的修改提出了宝贵的建议与意见,在此一并表示诚挚的谢意。

参考文献/References
CAI M T, YE P S, YANG X C, et al. Evolution of sedimentary environment in the north Hetao basin since 344 Ka[J]. Journal of Geomechanics, 2018, 24(2): 253-262. (in Chinese with English abstract)
CHEN X X, 2013. The soluble salts in strata and their environment implication during the Middle and Late Pleistocene in the Hetao Basin in Inner Mongolia[D]. Beijing: China University of Geosciences (Beijing) (in Chinese with English abstract)
CUI J W, LI Z H, LIU F, et al. Redefinition of the sedimentary time of the salawusu formation in the Hongsibu basin, Ningxia and its significance[J]. Journal of Geomechanics, 2018, 24(2): 283-292. (in Chinese with English abstract)
DOU S Q, NIE Z S, MAI X S. The sporo-pollen analysis of late Pleistocene deposits in Ho-bao basin of Nei Mongol[J]. Seismology and Geology, 1990, 12(3): 283-290. (in Chinese with English abstract)
GAO S L, REN Z L, CUI J P. Characteristics of sporopollen assemblage and its palaeoclimate during Quaternary Pleistocene in the Huhe Sag, Hetao Basin[J]. Geological Science and Technology Information, 2007, 26(2): 35-39. (in Chinese with English abstract)
GUAN S Z, XIAO Z Z, ZHANG Q B, et al. Ostracods and palaeoecologic record of Yanqing Basin, Beijing, for Early Quatenary:implications for its palaeotectonic environment[J]. Geology of Chemical Minerals, 1995, 17(4): 217-228. (in Chinese with English abstract)
HUANG B R, 1984. Pliocene and Early Pleistocene ostracoda from Gonghe Basin[C]//Memoiro of Nanjing Institute of Geology & Paleontology, Academia Sinica. Beijing: Science Press, 19: 1-23. (in Chinese)
JIANG F C, WANG S B, LI C Z, et al. On study of lacustrine formation and its meaning in the Togtoh platform, Inner Mongolia[J]. Quaternary Sciences, 2012, 32(5): 931-937. (in Chinese with English abstract)
LI B F, SUN D H, XU W H, et al. Paleomagnetic chronology and paleoenvironmental records from drill cores from the Hetao Basin and their implications for the formation of the Hobq Desert and the Yellow River[J]. Quaternary Science Reviews, 2017, 156: 69-89.
LI J B, RAN Y K, GUO W S. Research on the lacustrine strata of the Tuoketuo mesa, Hetao basin, China[J]. Quaternary Sciences, 2005, 25(5): 630-639. (in Chinese with English abstract)
LI J B, RAN Y K, GUO W S. Division of Quaternary beds and environment evolution in Hubao basin in China[J]. Quaternary Sciences, 2007, 27(4): 632-644. (in Chinese with English abstract)
LI Y F, LI B Y, WANG G, et al. Ostracoda and its environmental significance at the ancient Tianshuihai Lake of the West Kunlun[J]. Journal of Lake Sciences, 1997, 9(3): 223-230. (in Chinese with English abstract)
LIU Z, ZHAO H, WANG C M, et al. OSL ages of sedimentary layers in Linhe Depression since Late Pleistocene[J]. Arid Land Geography, 2014, 37(3): 439-446. (in Chinese with English abstract)
LUO M S, LÜ X L, ZHANG K X, et al. Middle Miocene-early Pliocene ostracod assemblages in the Xunhua basin, Qinghai and their geological significance[J]. Acta Micropalaeontologica Sinica, 2010, 27(2): 125-134. (in Chinese with English abstract)
NIE Z S, LI K. Discovery and significance of Salawusu Formation in Baotou area, Inner Mongolia[J]. Chinese Science Bulletin, 1988, 33(21): 1645-1649. (in Chinese)
NIE Z S, LI H, MA B Q. Fossil fauna in the late stage of late Pleistocene in the Hetao basin, Inner Mongolia[J]. Quaternary Sciences, 2008, 28(1): 14-25. (in Chinese with English abstract)
The Research Group on "Active Fault System Around Ordos Massif", State Seismological Bureau. Active fault system around Ordos Massif[M]. Beijing: Seismological Press, 1988: 39-71. (in Chinese)
WU L J, ZHANG Y L, SHI J S, et al. The middle and late Quaternary ostracod biostratigraphy and environmental evolution of Baotou area[J]. Journal of Arid Land Resources and Environment, 2018, 32(10): 135-141. (in Chinese with English abstract)
WU L J, ZHANG Y L, SHI J S, et al. Quaternary lithostratigraphic regionalization and sedimentary sequence of Hetao Basin[J]. Journal of Arid Land Resources and Environment, 2019a, 33(10): 91-101. (in Chinese with English abstract)
WU L J, ZHANG Y L, SHI J S, et al. Quaternary sedimentary paleogeography characteristics and evolution of Hetao Basin[J]. Journal of Arid Land Resources and Environment, 2019b, 33(8): 135-145. (in Chinese with English abstract)
YANG F, QIAO Z Z, ZHANG H Q, et al. Features of the Cenozoic ostracod fauna and environmental significance in Qaidam Basin[J]. Journal of Palaeogeography, 2006, 8(2): 143-156. (in Chinese with English abstract)
YANG Y Y. Analysis the geological conditions of the quaternary biogenic-gas reservoirs in the Hetao basin, Inner Mongolia[J]. Journal of Xi'an University of Science and Technology, 2004, 24(3): 320-323. (in Chinese with English abstract)
YU J, 2008. The Quaternary environmental evolution of typical lakes in Central Tibetan Plateau[D]. Beijing: Chinese Academy of Geological Sciences. (in Chinese with English abstract)
ZHANG H C, WANG QIANG, PENG J L, et al. Ostracod assemblages and their paleoenvironmental significance from shell bar section of paleolake Qarhan, Qaidam basin[J]. Quaternary Sciences, 2008, 28(1): 103-111. (in Chinese with English abstract)
ZHANG J W, HE J, CHEN S, et al. Applications of non-marine ostracods in Quaternary paleoenvironment-advances and problems in fossil assemblages[J]. Advances in Earth Science, 2009, 24(11): 1229-1237. (in Chinese with English abstract)
ZHANG W Y, 2015. Ostracod assemblages and responding to lake environments in the northern part of Tibetan Plateau[D]. Lanzhou: Lanzhou Chinese with English abstract)
ZHAO H M, ZHAO H, LIU L J, et al. Stratigraphy and environmental evolution of late Quaternary in Baotou area, Inner Mongolia, China[J]. Journal of Arid Land Resources and Environment, 2016, 30(4): 165-171. (in Chinese with English abstract)
ZHOU Q S, ZHANG X J, YE P S, et al. The distribution and period division of Holocene palaeo channels of the yellow river in Hetao area[J]. Journal of Geomechanics, 2017, 23(3): 339-347. (in Chinese with English abstract)
蔡茂堂, 叶培盛, 杨星辰, 等. 河套盆地北部344ka以来沉积环境演化[J]. 地质力学学报, 2018, 24(2): 253-262.
陈笑霞, 2013.内蒙河套盆地中晚更新世地层易溶盐特征与环境[D].北京: 中国地质大学(北京). http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-11415-1013270283.htm
崔加伟, 李振宏, 刘锋, 等. 宁夏红寺堡盆地萨拉乌苏组地层时代重新厘定及意义[J]. 地质力学学报, 2018, 24(2): 283-292.
窦素芹, 聂宗笙, 麦学舜. 内蒙呼包盆地晚更新世孢粉组合及其意义[J]. 地震地质, 1990, 12(3): 283-290.
高胜利, 任战利, 崔君平. 河套盆地古气候演化与生物气勘探[J]. 地质科技情报, 2007, 26(2): 35-39.
关绍曾, 萧宗正, 张清波, 等. 北京延庆盆地第四纪早期介形类动物群、古生态及对该区古环境的认识[J]. 化工矿产地质, 1995, 17(4): 217-228.
国家地震局《鄂尔多斯周缘活动断裂系》课题组. 鄂尔多斯周缘活动断裂系[M]. 北京: 地震出版社, 1988: 39-71.
黄宝仁, 1984.青海共和盆地上新世及早更新世介形类[C]//中国科学院南京地质古生物研究所集刊.北京: 北京科学出版社, 19: 1-23.
蒋复初, 王书兵, 李朝柱, 等. 内蒙古托克托台地湖相地层及其初步意义[J]. 第四纪研究, 2012, 32(5): 931-937.
李建彪, 冉勇康, 郭文生. 河套盆地托克托台地湖相层研究[J]. 第四纪研究, 2005, 25(5): 630-639.
李建彪, 冉勇康, 郭文生. 呼包盆地第四纪地层与环境演化[J]. 第四纪研究, 2007, 27(4): 632-644.
李元芳, 李炳元, 王国, 等. 西昆仑甜水海古湖泊介形类及其环境意义[J]. 湖泊科学, 1997, 9(3): 223-230.
刘哲, 赵华, 王成敏, 等. 临河凹陷晚更新世以来沉积地层的光释光年龄[J]. 干旱区地理, 2014, 37(3): 439-446.
骆满生, 吕欣蕾, 张克信, 等. 青海循化盆地中新世中期-上新世早期介形类组合及其地质意义[J]. 微体古生物学报, 2010, 27(2): 125-134.
聂宗笙, 李克. 内蒙古包头地区萨拉乌苏组的发现及其意义[J]. 科学通报, 1988, 33(21): 1645-1649.
聂宗笙, 李虹, 马保起. 内蒙古河套盆地晚更新世晚期化石动物群[J]. 第四纪研究, 2008, 28(1): 14-25.
吴利杰, 张翼龙, 石建省, 等. 包头地区第四纪中晚期介形类生物地层与环境演化[J]. 干旱区资源与环境, 2018, 32(10): 135-141.
吴利杰, 张翼龙, 石建省, 等. 河套盆地第四纪岩石地层区划及沉积序列[J]. 干旱区资源与环境, 2019a, 33(10): 91-101.
吴利杰, 张翼龙, 石建省, 等. 河套盆地第四纪沉积古地理特征及演化[J]. 干旱区资源与环境, 2019b, 33(8): 135-145.
杨藩, 乔子真, 张海泉, 等. 柴达木盆地新生代介形类动物群特征及环境意义[J]. 古地理学报, 2006, 8(2): 143-156.
杨友运. 内蒙河套盆地第四系生物气藏形成地质条件分析[J]. 西安科技大学学报, 2004, 24(3): 320-323.
余佳, 2008.西藏腹地第四纪典型湖泊环境演变研究[D].北京: 中国地质科学院.
张虎才, 王强, 彭金兰, 等. 柴达木察尔汗盐湖贝壳堤剖面介形类组合及其环境意义[J]. 第四纪研究, 2008, 28(1): 103-111.
张家武, 何晶, 陈硕, 等. 第四纪湖相介形类壳体化石在古环境中的应用-一种属组合研究进展与问题[J]. 地球科学进展, 2009, 24(11): 1229-1237.
张菀漪, 2015.青藏高原北部湖泊介形类组合及与环境的响应[D].兰州: 兰州大学. http://cdmd.cnki.com.cn/Article/CDMD-10730-1015342065.htm
赵红梅, 赵华, 刘林敬, 等. 包头地区晚第四纪沉积地层与环境演化[J]. 干旱区资源与环境, 2016, 30(4): 165-171.
周青硕, 张绪教, 叶培盛, 等. 河套地区全新世黄河古河道的分布及期次划分[J]. 地质力学学报, 2017, 23(3): 339-347.