利用光释光和埋藏测年技术建立江汉盆地第四纪地层年代序列

The Jianghan Basin is located in the middle reaches of the Yangtz River, and its Quaternary strata have a thickness of up to 260 m, which providing high resolution sediments for paleo-climatic study. Though this study has a history of a few decades, the stratigraphy and its chronology are still poorly understood, leading to controversy in the pattern of paleo-climatic change and the evolution of the river system. Becasue the majority of the sediments in the basin were fluvial sands, the establishment of magnetic stratigraphy is difficult. In the last decades significant advance in both OSL and TCN dating techniques has been obtained,making it possible to re-examine the Quaternary chronology of the Jianghan Basin. The project plans to (1) apply multi- dating techniques to establishing a new chronology for Quaternary sediments using OSL, Al-26/Be-10 burial Dating, 14C, and paleo- magnetic polarity, and (2) examine the pattern of paleo-climatic changes and evolution of the river system and its relationship to the global change.

江汉盆地在地质上属沉积凹陷，发育了巨厚的第四纪地层，为研究高分辨率地层和古环境变化等提供了良好地质载体，已有数十年的研究历史。但因系统、高分辨率、多方法综合的地层年代还很缺乏，第四地层划分依然存在明显分歧，至今无法达成共识。如，其第四纪与第三纪的地层界线由于缺乏标志层，很难通过观察进行确定，且沉积物主体为河流砂，古地磁很难获得连续的地磁极性，须引入绝对年代才能厘定。这一年代学困境严重制约着对一些重要地球科学问题的深入研究。近来光释光测年和宇生核素测年都有显著的新发展，其测年范围分别覆盖0-0.4Ma和0.3-5Ma，精度也有大幅提高。本项目拟以钻孔岩芯和典型剖面为研究对象，综合应用光释光（石英单片法和长石后红外法）、宇生核素埋藏测年（简单埋藏法和等时线法）、C-14测年和古地磁测年，系统厘定江汉盆地第四纪地层的绝对年代框架，并结合气候指标探讨地貌和环境变化历史及其与全球变化的联系。

本研究分析了长江中游江汉平原7个钻孔的98个沉积物光释光年代和Al-26/Be-10宇生核素埋藏测年样品3个，发现在26–17 ka左右存在共同的沉积间断和近35 m的河流下切，推测为LGM左右海平面下降所致。17 ka左右沉积过程重新恢复，并在9 ka左右前一直以较快的沉积速率在下切河谷内堆积，很可能是末次冰消期时海平面的快速上升造成的。此后，沉积过程扩展到古河间地，而沉积速率大幅度降低，推测认为与早全新世后海平面上升趋于稳定有关。由于江汉平原样品的宇宙成因核素浓度过低（104 atoms/g量级），仅得到JH002孔95 m和165 m深处的表观年龄为~1.2 Ma和2.1 Ma，但这一结果不确定性很大。.江汉平原地下中砷的高值所在的深度与下切河谷内 17-9 ka 左右堆积的沉积物深度相似，而少数砷的高值不在 35-10 m 的深度范围则可能是由于在 10 m 深度内局部存在强还原条件以及下切河谷在其他地点可能更深（>35 m）。高砷地下水在平面上集中在下切河谷所在的地区，在垂向上集中在末次冰消期时堆积的沉积物所在的层位。.在江汉平原的发现表明晚更新世和全新世期间，海平面变化对长江流域的影响可以传播到现今河口以上超过1,000公里，远高于之前普遍的认识。如此大范围的海平面影响可能源于海平面较大的变化幅度和速率，以及长江中下游独特的地质与地貌特征。对长江流域广泛的海平面影响的认识有助于理解江汉平原的第四纪地层以及长江中下游的湖泊演化。此外，冰期旋回下海平面变化对其他流域的影响很有可能被低估，因此加强对海平面驱动的重视或许可以为像江汉平原这样的内陆冲积平原的地层、地貌演化及高砷地下水的形成与分布提供新的见识。