《严钦尚地学论文选》读书笔记
(2022-08-05 19:33:20)分类: 丁文江翁文灏李四光叶良辅 |
《严钦尚地学论文选》上海科学技术文献出版社1994年12月第1版
“大兴安岭附近冰川地形”尾语
大兴安岭冰蚀遗迹昭著,但地形发育却别具一格;盖各地环境既各不相同,地形也随着产生无穷变异。大兴安岭如此,中国内地各处规模较小的高山冰川亦然。掌握住自然辩证法的变化观念和法则,当为研究问题最重要环节。
就旅途粗略观察,东北受第四纪冰川直接和间接影响的区域极广,若欲系统了解,必须经过长期精密调查。而且因冰川的发生,自然界各种现象起了错综复杂的变化,自然本身既没有将它们人为的分门别类,所以解决问题当有赖有关科学工作者通力专精的观察。作者在大兴安岭一带工作时期短促,所经地区有限,所以本文只是一个初步报道,有待其他工作者的补充和指正。
李四光、宋达泉、李春芬诸先生对于本文提供许多具体意见,并予以指正,于此特志无限谢忱。
“中国西部天山冰期的次数和性质问题”结论
作者等根据西天山各地,特别是汗腾格里山地南坡的冰碛物、冰蚀地形和冰水沉积阶地的研究,讨论了多次冰期的次数和性质。把终碛垅作为分期的首要标志,分析它们所处地位、它们与补给区的距离、原始地形的保存程度、组成物质及其受风化的程度、高度等方面;并再与山区槽谷地形和沿谷发育的冰水砂砾阶地相互联系对比之后,得出下面几个结论:
(1)汗腾格里山地南坡古冰川规模冠于西天山其他地区,保存程度亦很完好。从终碛垅发育直接证明的古冰期有三期,自古至新的次序是:克孜尔布拉克期、破城子期、土格别尔齐期。
克孜尔布拉克期
这次古冰期冰川向外延伸最远,直抵大断裂带以外的山麓平原或盆地中,冰碛呈舌状或蛇头状分布,由块砾、漂砾所组成,毫无层次和分选。在塔兰河的古木别孜山口表现得最典型,木查尔特山口的克孜尔布拉克发育亦尚良好。山区上槽谷在这次冰期内形成。
破城子期
这次古冰期冰川向外延伸程度略小于克孜尔布拉克期,在木查尔特谷地及塔兰河谷地都直抵大断裂带山口处。终碛区有明显的垅脊和垅间低地,如破城子附近有六列垅脊。原始的小型洼地和岗地起伏情形已不明显。山区下槽谷基本上在这次冰期内形成。在此冰期后开始发展现代峡谷。
土格别尔齐期
这次古冰期冰川规模远比前二期为小,终碛垅已深居槽谷之内。终碛垅形态完整,并有小型洼地和岗地起伏,但表面有风化碎屑物盖覆层。此期终碛垅有五列,是否可把这五列终碛垅再可分为两次独立冰期产物,或分为一次冰期的两个亚期,这个问题犹待进一步研究。土格别尔齐期冰川限于在下槽谷原有基础上活动,只对下槽谷进行了一定修饰作用。
近代和现代冰川,从冰川前常见4-5列终碛垅和崖壁存留的侧碛观察,可知最近期间有后退和沉陷现象。
此外应指出,通过对山麓冰水沉积阶地的分析,推断在克孜尔布拉克期以前可能还有过更古老的冰期,可能由于冰川作用规模较小,冰蚀地形和冰碛物被破坏了。关于这个问题也需要进一步研究。
(2)北天山北坡,玛那斯地区以南,伊林-巴尔别尕山区现代冰川作用规模,仅次于汗腾格里山区。这里只留存相当于土格别尔齐期的终碛垅。相当于破城子期、克孜尔布拉克期的终碛垅,除少数地方(如八音沟上)有所发现外,大都已受到峡谷刻蚀作用的破坏,然而由下槽谷、上槽谷和相应的古冰碛的残存可知,这个地区亦受到与汗腾格里山区同等次数冰期的冰川作用。
伊犁地区的山地高度小,只受到破城子期或比破城子期更古老的冰期作用,而且主要以冰斗冰川活动形式为主,土格别尔齐期冰雪作用不显著。由此也可推知,在西天山其他地区,如高度、迎风条件不利的情况下,受到古冰期冰川作用的次数与汗腾格里山地可以很不相同。
(3)天山历次古冰期冰川作用的规模日益缩小,从规模上论,克孜尔布拉克期和破城子期规模相仿,但前者略大。土格别尔齐期与近代和现代冰川规模相接近,虽前者稍大,但都深居高山槽谷之中。
解释冰川规模退缩的原因不仅与大气环流变化有联系,而且应该考虑到由于山地抬升,垂直带的分布情况也在发生变化这一因素。
(4)各次冰期冰川的性质应该从天山各地区地貌特点和发展过程仔细考察,不能笼统概括为覆盖冰川→半覆盖冰川→山谷冰川这样的简单公式。实际上,不仅现代和近代的土格别尔齐期冰川活动形式以山谷冰川和悬垂冰川为主,而且即使在汗腾格里山地,破城子期和克孜布拉克期冰川活动形式也是以山谷冰川和冰斗冰川为主的。因为山地起伏的因素对最古老冰期的冰川已起影响了。基于天山曾有过准平原,因而推测有大规模覆盖冰川的存在,这种说法是缺乏根据的。
(5)西天山多次冰期的主要论据,概括如下:
.可能最古老的冰期:前山地带最高级冰水沉积阶地。
.有终碛垅直接证据的三次古老冰期(自老至新)为:
克孜尔布拉克冰期
a.木查尔特谷地,克孜尔布拉克以北的受强烈剥蚀的冰碛平原(终碛),高度1925~1945m。
b.泰兰河谷地,古木别孜山口附近阶地冰碛平原(终碛),1500~1616m。
c.各地山区的上槽谷及相应的侧冰碛残迹。
d.拜城盆地,玛那斯地区的牛圈子附近次高级冰水沉积阶地(第四组)。
破城子冰期
a.木查尔特谷地,破城子附近终碛垅,1950~2250m。
b.塔兰河谷地剥蚀低高原出口的终碛垅,1600~1750m。
c.木查尔特河、塔兰河、宁家河、大牛河等谷地的下槽谷及相应的侧冰碛。
d.北木查尔特谷地的下槽谷及相应的侧冰碛、阿衣敦格尔附近槽谷及冰砾阜阶地。
e.拜城盆地、玛那斯地区的牛圈子附近第三组冰水沉积阶地。
土格别尔齐冰期
a.木查尔特主谷土格别尔齐附近的终碛垅。
土格别尔齐附近,最前列终碛垅垅脚谷底高度为2518m。
支谷土布大坂等多列终碛垅。
b.塔兰河谷地终碛垅,2300~2650m和2340,2470m(按Б.А.费道罗维奇,是第三期和第四期终碛垅)。
c.北木查尔特谷地,温泉以北终碛垅,2270~2320m。
d.宁家河恰隆河口以南终碛垅,2840~2850m。
e.大牛谷地与德叶列路依河汇口处的主谷终碛垅,2640~2880m。
f.上述谷地终碛垅以内,下槽谷崖谷冰碛,谷底底碛和侧碛。
g.峡谷地段的高级冰水沉积阶地。
h.山前地带第二组阶地。
.冰后期及现代
a.现代冰川前的4-5列终碛垅。
b.现代冰川以外,槽谷底部及峡谷底部的低级冰水沉积阶地。
c.山前地带低级阶地组(第一组)。
“长江三角洲南部晚更新世晚期风成黄土与地层”结语
本文通过对长江三角洲西部丘陵区的下蜀黄土和东部平原区全新世沉积物基底硬质粘土层的研究,得出以下几点看法:
(1)下蜀黄土分原生黄土和次成黄土两类,原生黄土为风成堆积;而次成黄土则是原生黄土经其它营力搬运和再沉积的产物。
(2)风成黄土在东部平原区、甚至在东海陆架区均有分布,在平原区以黄褐色或暗绿色的硬质粘土形式出现;硬质粘土与西部下蜀黄土的上部在地层层位关系上是连续延伸的。
(3)东部平原区全新世沉积物基底的硬质粘土层,其地层年代为距今2.5~1.5万年期间,属晚更新世晚期地层。
(4)东部平原区黄土层经风化、淋滤和压实形成黄褐色硬粘土层的表层,由于可溶性有机质的分解,引起高价金属离子还原,颜色变化,在硬土层的上部形成暗绿色或黄绿色的硬质粘土。
(5)全新世沉积物的分布、特征受基底硬土层古地形起伏的控制,而全新世的沉积环境又影响了下伏基底层的特征;在古地形低洼区,全新世沉积物厚度较大,而且普遍出现富含有机质的海侵地层,其基底地层往往由上部暗绿色的硬质粘土和下部黄褐色硬质粘土组成;而在古地形突起区(如太湖的东南岸),全新世沉积较薄,仅堆积全新世中、晚期湖沼相沉积物,没有海侵地层,其基底地层一般为单一的黄褐色硬质粘土。
“新疆额尔齐斯河与乌伦古河流域地貌发育”结语
(1)新疆额尔齐斯河与乌伦古河两流域可以阿尔泰山南麓的大断裂带分为两个鲜明的地貌区域。北为阿尔泰山,南为山前丘陵与平原。从自然地理景观上,阿尔泰山虽可分出低山、中山、高山等垂直带,但从准平原遗迹逐渐低降情况分析,表明阿尔泰山南坡是一个掀斜的山体,并无断裂,陡坡或阶梯状地貌作为低山、中山、高山的分界。
(2)山前丘陵与平原的地体具有显著刚性,有众多断裂,这是和天山北麓平原很大不同之处。只在近准噶尔盆地中心部分有宽广的褶皱构造。分析山前丘陵与平原的第三纪各沉积层次,对分析本区两条河流流域地貌发育史有新的了解。喜马拉雅运动阶段,山区有显著抬升运动,后较稳定,上新世时山区构造运动又增强,但与第四纪构造运动相较则见逊色。
(3)从地势、地貌和沉积物的分析,都证明丘陵平原区在第四纪遭受掀斜作用,北升南降;东南升西北降。
(4)山前丘陵与平原区水系变化非常剧烈。第三纪沉积乌伦古层-索索泉层阶段,阿尔泰山山区水系直接注入准噶尔盆地。直至上新世末期,由于强烈的断裂与掀斜作用,使水系发生了巨大变化,奠定了两河并行地向西北而流的雏型水系。
第四纪内,乌伦古河下游汇注场所还有很大变化。根据阶地与三角洲沉积物性质与分布发现:(1)高阶地阶段:乌伦古河注入准噶尔盆地中部湖区。额尔齐斯河西北流向中亚。(2)中阶地阶段:乌伦古河下游改向西北流,与额尔齐斯河辐合流向中亚。(3)低阶地阶段:乌伦古河注入新生成的布伦托海,额尔齐斯河在布伦托海之北向西北流向中亚。此后乌伦古河入湖主流仍有改变,如计低级阶地为一级三角洲在内,其后尚再叠套二级三角洲。
(5)在山前丘陵平原区,广泛分布着众多大小不等、深浅不一、形状不同的洼地。洼地的成因相当复杂,有的以内力作用为主再经外力作用的修饰,也有以一种外力作用为主再经另一种外力作用修饰。由于洼地增大了局部地形的起伏,因此在规划自两河引水南灌的渠道时,将会有大量的填方与挖方工程。
“滹沱河平原段现代沉积结构、构造特征”结论
滹沱河平原段可分两大河系,即辫状河系和微弯曲河系。
辫状河系的边滩相中存在着两种剖面:第一种剖面自下而上由河床滞留沙砾层、高流态平行层理(plane
bed)、大型槽状交错层理、小型槽状交错层理及水平、块状层理所组成。这种剖面发现在心滩相中部,在工作区较为常见。其中,高流态平行层理反映了在洪峰作用下心滩表面构造是以平床或反沙丘形态向下游方向推移,水流能量较大;第二种剖面自下而上由河床滞留沙砾石层、大型板状斜层理,小型槽状斜层理及水平、块状层理组成。这种剖面发现在心滩相边侧部位,较为少见。其中的大型板状斜层理反映了洪峰末期心滩表面构造是以大型连脊沙波形态向下游方向前积或侧积,水能量较低。心滩相整个剖面沉积厚度为1.0m左右。
微弯曲型河系的边滩相中也存在着两种剖面:以大型槽状斜层理为主的剖面与艾伦提出的“粒度向上变细的边滩沉积模式”基本一致;以大型纵向交错层理为主的剖面有两大特点:1.以几束向不同方向倾斜并相互切割的斜层理而使剖面显著;2.剖面粒度不呈韵律性。边滩相剖面整个沉积厚度达2.0m以上。
天然堤相剖面中,在前期沉积的水平层理之上发育了微波状层理、波状层理和叠加层理,它反映了洪峰进水过程,与此相反的层序反映了洪峰退水过程,整个剖面显示了天然堤相的沉积旋回。
在野外工作中得到同济大学吴邦毓老师及河北省地理研究所朱宣清、何乃华、施德龙三位同志的热情帮助,深表感谢!
“滦河中游现代河流沉积构造与水动力的关系”结论
(1)滦河中游现代河流沉积构造,按底形形成时的水动力强弱,依次可分为:小波痕、沙波、沙丘等类型。它们均属低流态底形,而洪水期广泛发育的平层底形则多被上述底形所掩盖或遭后期破坏。这些底形在垂向沉积剖面上,依次反映为:小型爬升层理、小型槽状交错层理、板状交错层理、大型槽状交错层理和平行层理。即小波痕移动形成小型爬升、槽状交错层理;沙波移动形成板状交错层理;沙丘移动形成大型槽状交错层理;平层移动形成平行层理。
(2)滦河中游河床颗粒平均粒径0.1~0.4mm范围内的层理类型:当Fr值小于0.12时形成小型槽状交错层理,Fr值0.12~0.4时形成大型槽状交错层理,Fr值大于0.35时就可形成平行层理。与天然河流相比,水槽实验各种底形形成的Fr值偏高,这主要由于两者水深、粒度以及边界条件等不同所致。
(3)滦河中游现代沉积中,由下至上的垂向层理组合,反映了水动力由强变弱的总趋势。相应地出现:平行层理、大型槽状交错层理、小型槽状交错层理、小型爬升层理及水平层理等。这一趋势还反映在:粒度分布向上变细;分选程度循较差→较好→较差变化;层理纹层真倾角变小,频数变少;槽状交错层理槽宽、高的规模向上变小等方面。
(4)滦河中游河段边滩层理组合类型复杂,常缺失水平层理、小型爬升层理,而大型槽状交错层理、平行层理广泛分布,并常直接出露地表,反映了本河段水位季节变化明显,洪水期水文状况、冲淤变化、床底形态演变复杂,故局部无漫滩沉积或因枯水期遭受外营力及人为改造作用而破坏。
(5)在季节性变化明显的河流中,利用测流断面,洪水期精测水底地形与水文数据,至枯水期沉积物出露时,在与测流点相同的位置上开挖垂向剖面,揭示其沉积结构、构造及层理类型等特征,进一步分析其与水动力的对应关系,并较具体地恢复各种层理的蚀积过程。这是研究原生沉积构造,特别是层理的一种有效的方法。
“杭州湾北岸全新世海侵后期的岸线变化”结论
(1)杭州湾北岸,由于受强劲潮汐流的冲蚀,岸线变化复杂。过去有些研究者根据南宋《澉水志》所载传说来推论史前古岸线演变的结论,值得重新商榷。
(2)全新世最大海侵期约在距今7000~6500年期间,当时古岸线西展至茅山东麓。也正是从这时期开始,长江口外两侧发育岸外砂咀。江口南侧砂咀末端在金山卫附近。
(3)长江三角洲的滨海平原上发育井然有序的网格状水系,其中与岸线方向平行的一组河流——纵浦,可用作为分析古岸线演变的可靠依据。滨海平原近地表5m为潮坪沉积,由于滩涂向海淤涨速度有快慢变化,推进缓慢时,出现微微高起的潮上带,推进快速时形成的涂滩平行而稍低的潮间带。纵浦即顺沿平行于岸线的低地发育。在分析纵浦格局的基础上,再结合测年和史前古文化遗址资料可分析古岸线变化情况。
(4)金山卫附近在距今7000~4000年期间发育的复合弯曲砂咀,在沿岸南下的沉积物流淤积和沿岸的潮汐流冲蚀的交互作用下,其间历经冲淤变动,总得是逐渐向南推进,最终将大、小金山包进弯曲砂咀范围之内,由砂咀末端弯钩转向西北,表明并未再向南远伸。
(5)乍浦-澉浦间是一组具有几乎同一弧度的弧形水系,这些弧状水系在两端的石质山地处会聚。沉积物研究和考古发现均证实了6000年来,这些弧形水系所在的滨海平原曾处于潮上带环境,海岸线移动的幅度受制于两端岬角的固定位置。
中国科学院贵阳地球化学研究所和华东师范大学河口海岸研究所C14室的同志们作了C14测年;黄仰松同志搜集并分析了杭州湾潮流资料,陈业裕同志提供了古文化遗址分布资料,张天麟同志协助查阅了有关历史文献资料;洪雪晴、陈学林同志作了微体古生物分析,陈中原、李金安、陶强和郑祥民同志协同参加了野外工作并搜集了许多有关钻孔、沉积层和古文化方面的资料。作者在此一并致谢!
“舟山普陀岛现代海岸带沉积”结语
普陀岛现代海岸带沉积物的组成,视波浪和潮流两方面作用相对强度而定。东岸和北岸,波浪作用强烈,破浪和拍岸浪直迫滩面;潮上带、潮间带、潮下带上部多属本岛供给的砾、沙等粗粒碎屑物。西岸和南岸,波浪作用微弱,潮流作用相对明显,潮间带堆积大量外来的,即主要由长江供给的粉沙和淤泥。但综观各岸所有剖面,在从岸向海方向上,碎屑物粒度都呈现由粗变细的序列,这是本岛砾沙和外来粉沙淤泥两类沉积物组合,在波浪、潮流和沿岸流作用下受到一定改造结果。
普陀岛现代海岸沉积物发育情况,既不同于法、英等国北海滨岸现代沉积,也不同于如美国科罗拉多河口三角洲潮坪沉积类型。普陀岛海岸沉积物发育模式是我国沿岸一种广泛分布的类型。
工作承江苏省石油地质大队,浙江舟山地区驻守部队,浙江水产学院,地质部第五普查大队实验室,南京地质综合实验室,贵阳地球化学研究所多方面帮助,在此一并深致谢意。
“杭嘉湖平原全新世沉积环境的演变”结论
(1)杭嘉湖平原全新世沉积之下普遍存在两层硬土层,这两层硬土层特征相似,主要是河流湖沼相沉积物在冷干的气候条件下裸露于地表面而固结硬化所成,C14测年资料示知,位于上部的硬土层年代属晚更新世晚期沉积,其顶板为本区全新世沉积的下限。
(2)本区晚更新世末古地形呈指状展布,大部分地区为标高-5m以上的台地,台地与西部丘陵之间存在一条标高为-15~-25m的南北向沟通太湖与钱塘江的低谷,台地东南缘的海盐至金山卫一带存在另一条标高小于-20m的低谷。
(3)全新世以来,本区气候经历了温凉偏干-温和-热湿-温和略干-暖湿-温暖湿润的变迁过程。
(4)全新世沉积环境的演变,分为早、中、晚三个时期。
早全新世(约10000~7500年前)西侧和南缘分别为河口湾和海湾环境;台地区原为河流湖沼平原,到后期沦为低盐沼泽环境。
中全新世(7500~2500年前)海侵最盛期,西侧为河口湾,南缘为海湾,台地区被浸淹为潮坪或泻湖,东北隅和西南部分地区为低盐沼泽环境。后期,台地区除东北隅和西南部分等地区为具有淡水沼泽的平原外,其余地区都为低盐沼泽环境;南缘的浅海湾已相继淤浅成陆,西侧的河口湾淤浅缩窄为连接太湖地区与杭州湾的通道。末期,台地区已变为基本脱离海水影响的淡水湖沼平原,东北隅开始发育淡水湖群,西侧的通道趋于淤塞。
晚全新世(2500年前以来)本区沉积环境已和现代相差不大。西侧的湖海通道约在2000年前完全与海隔绝,并演变为淡水湖沼群平原。
“浙江省钱塘江及太湖流域地貌发展过程”结论
(1)浙江省钱塘江及太湖流域,在古老地质基础上是一刚性差,活动性大的陆台区。区内存在着显著的差异性,可分为两个地带,一即经常表现上升运动的江南古陆,另一为经常表现为下降运动的杭州-江山准地槽。这两构造区不仅是地质基础的基本特征,而且对于地貌的发展也有着极大的影响。
白垩纪末期,酸性岩浆活动停息,新凝固起来的岩石发生了大断裂。金衢盆地成为地堑,为第三纪衢江红砂岩堆积的主要场所。从地下钻探资料证明,杭州附近亦有红砂岩存在。
(2)当衢江红砂岩沉积时代,本区受准平原化作用。许多河流在相当坦夷地面上,以江南古陆为主要分水地带,分别向南向北而流。待后来准平原上升,河流都具有穿凿构造而过的现象。
但是这个准平原本身也有起伏,在江南古陆轴带引构造高度较高,并有较厚且坚硬的流纹岩掩盖,可能拔起准平原一般地面500m以上。在其他地方,岩层较坚处亦分散着200m左右的小分水岭。
第三纪末纪以后至第四纪期间,本区受新构造运动的影响。新构造运动表现为相当强烈的,断续的上升运动,使准平原在外貌上引起了一系列根本的变化。
(3)根据地形图及其他各方面因素的分析,新构造运动在本区江南古陆一般上升总量约在750~850m左右,而古陆轴带部分上升总量约在900~1000m。古陆外围地带上升量变小,而且参差不一。如吴兴、长兴、新登、临安一带在500~600m之间,杭州附近在350~450m之间。金衢盆地受新构造运动影响,使盆地边缘的断裂带复活,盆地内部上升量极小。
伴随新构造运动各地不同程度的上升,有断裂发生。由于断裂作用发生了一些新的断崖如七里泷附近富春江峡谷;亦有一些古老断崖在旧基础上复活,如金衢盆地四周的断崖即是。这些新发生的和复活断崖在地形上至今清晰可辨。
从杭州附近千里岗统岩石组成的山地区域梯坡发育情形的分析,可知新构造运动上升作用是多次断续进行,上升强度开始时比较剧烈,后来渐趋和缓。
(4)第四纪中后期及现代,本区仍受到升降运动的影响。在浙西丘陵和金衢盆地普遍小量上升,沿河谷两旁,一般见到高低两级红土砾石阶地。高级阶地拔起附近河谷约50~30m,低级者在15~10m左右。较高山地(中山)如天目山、百丈峰可能受第四纪冰斗冰川的刻蚀。
在平原与丘陵相接地带,及平原区域,第四纪中后期以来,构造运动主要表现为下降运动,因此接近地表堆积厚度不等的疏松沉积层。在杭州附近约有40~50m的下降。这下降作用并影响浦阳江、钱塘江、东苕溪、西苕溪下游地带,因此浦阳江自郑家坞以下,钱塘江自桐庐以下,东苕溪自临安以下,西苕溪自安吉以下,近代河流泛滥和堆积作用十分显著。
从嘉兴、上海钻探资料证明,第四纪疏松沉积层自杭州向东北方向至上海,其厚度愈增。上海江湾疏松沉积层厚度达310m。
(5)平原区在历史时期内,受人类活动和自然原因两方面的影响,有着很大变化。
在历史时期内,平原区继续在下降,约在距今4000~5000年前,古海岸线通过嘉善之西,嘉兴之南,南浔之南,菱湖之东,塘栖、拱宸桥之东,至杭州城附近。此海岸线以西,至今犹为湖沼淤积及湖沼区。
杭州湾北岸,滨湾宽阔地带时古海岸区,在历史时期内,曾受到潮汐高水位的影响,其开发与唐宋时代海塘的建筑有密切关系。杭州湾南岸的变化较少,滨湾一带一般是在加积过程中。
杭州湾两岸平原的蚀积,与长江三角洲向外伸展过程,和潮汐进退的主流活动途径有着紧密联系。在乍浦以东,北岸受蚀,南岸加积。乍浦与小尖山之间,南岸受蚀。小尖山西,北岸受蚀,南岸加积。最近500年内,由于潮汐侵蚀和堆积作用的变动,杭州湾出口有自南向北迁移的趋向。
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