蘭州為典型的陸內(nèi)斷陷沉積盆地,形成了多達九級的黃河階地(Terrace,簡寫為T),被譽為“蘭州式階地”。其階地礫石層出露明顯且分布廣泛,先前蘭州黃河階地的研究主要集中于階地年代及成因方面,對河流礫石層的研究甚少。以往礫石層的研究以隨機采樣和網(wǎng)格采樣為主,測量的不連續(xù)和明顯的密度差異,導(dǎo)致數(shù)據(jù)代表性有所降低。本文運用連續(xù)樣線法對蘭州盆地黃河三級、四級、五級和八級階地(T3、T4、T5和T8)礫石層的礫徑、礫性、礫態(tài)和礫向等礫組特征進行了詳細的測量和分析,討論了蘭州盆地黃河階地礫石層形成時期的水動力狀況、物質(zhì)來源、搬運方式、古水流流向及其所反映的環(huán)境意義,得到以下幾點主要結(jié)論:(1)各級階地礫石層的礫徑以中礫(10mm?100mm)為主,礫徑分布呈單峰、低峰、峰值靠前的特點。礫徑大小是水動力狀況直觀的反映,T3礫石層最大礫徑最大;T4平均礫徑最大,水動力最強,古洪水流速可達3.14m/s;T5和T8礫徑相對較小,水動力較弱,但各階地礫石均為流水搬運沉積。垂向上,T3和T4礫石下粗上細,水動力減弱;T5和T8礫石下細上粗,水動力增強。(2)各級階地礫石層的礫性主要為灰綠色粉砂巖、紫紅色砂巖、花崗巖和石英巖,為復(fù)成分礫石層。T3和T5礫石層灰綠色粉砂巖含量最多,T4紫紅色砂巖最多,T8花崗巖含量最多,其中,礫石層從低階地(T4)到高階地(T8)花崗巖含量明顯增加。(3)各級階地礫石層風化程度中等,磨圓度較好,以次棱角狀和次圓狀為主。T3礫石層扁度、球度和礫態(tài)參數(shù)比等垂向變化較小,流水作用穩(wěn)定;T4、T5和T8變化較大,流水作用不穩(wěn)定。其中,T4礫石層磨圓度最好,形狀成熟度較高,以扁球體為主。(4)蘭州盆地黃河階地礫石層呈疊瓦狀定向排列,礫石ab面傾向上游,是黃河古流向的直接標志。低階地(T3)到高階地(T8)礫石ab面傾向分別約為280°、273°、269°和259°,與現(xiàn)代黃河蘭州段自西向東的流向基本一致。(5)各階地礫石層屬于典型的黃河河床相沉積。自1410ka B.P.以來,礫石層反映蘭州盆地氣候干濕變化明顯。其中,T3和T4礫石層分別經(jīng)歷了3次和4次由濕變干過程,其中T3的L3、T4的L3和L4古洪水流速和流量最大,為特大洪水量級,經(jīng)歷了強降水過程,水動力強,氣候濕潤;T5礫石層的L2和L6、T8礫石層的L2洪水流速和流量明顯較小,氣候干旱,水動力弱。T3和T4礫石層形成于濕潤期,但有變干的趨勢;T5和T8礫石層形成時期較干旱,有濕潤化的趨勢。(6)階地及階地礫石層的形成為構(gòu)造抬升所致。隨著青藏高原的不斷隆升,蘭州黃河北側(cè)山體逐漸抬升,迫使黃河不斷下切、河床逐漸南移,最終形成了蘭州盆地T3、T4、T5和T8礫石層。(7)綜合分析表明,礫石并非來自蘭州盆地基巖,即并非第三紀紅色疏松砂巖和灰色變質(zhì)巖。礫石來自于上游近-中距離的民和盆地和臨夏盆地礫石的疊加,但以民和盆地為主。
【學位單位】：西北師范大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：P618.13
【部分圖文】：

高原的阻塞作用影響，形成“蘭州小高壓”（羅四維，1963）。黃河是我國第二大河流，跨越不同構(gòu)造和氣候帶，也是聞名世界的多泥沙河流。黃河蘭州段自西向東穿城而過（圖2-1B），全長約42 km，匯水面積約1800km2，流向“一波三折”（李森等，1993），蘭州段主河槽寬度為 120 600 m，河床以砂礫石為主，河道縱向穩(wěn)定。受季風影響，7-9 月為洪水季

圖 3-1 礫石磨圓度及形狀[據(jù)劉寶珺和曾允孚（1985）修改]Fig.3-1 Roundness and shape of gravels3.2.4 礫向分析礫向指礫石的傾斜方向，礫向分析是研究古流向最常用的方法，古流向研究在重塑古地理環(huán)境上有很大價值，有助于探索古水流系統(tǒng)、物源區(qū)和沉積盆地。通過地質(zhì)羅盤測量 a 軸大于 60mm 的礫石，該尺度以上的河流扁平礫石更能可靠地指示古水流方向（胡振波，2012），測量內(nèi)容包括 a 軸走向及 ab 面傾向、傾角，最后繪制 ab 面傾向玫瑰圖，本文所測礫石層頂?shù)捉缑妫z結(jié)層）受構(gòu)造運動較小，未發(fā)生明顯的傾斜，地層傾角一般小于 5°，故測量的礫石層的產(chǎn)狀基本代表了原始產(chǎn)狀。在不同沉積環(huán)境下礫石排列方向和方式有所不同，根據(jù)礫石 ab 面將定向類型分為四種（圖 3-2）：（1）迎流疊瓦。礫石 ab 面傾向上游，是水流和緊密排列的顆粒最穩(wěn)定的位置，如河流的運動方向與 ab 面傾向相反；（2）平行排列。水

圖 3-2 礫石排列方式[據(jù)劉寶珺和曾允孚（1985）修改]Fig.3-2 Gravel arrangement一般情況下，扁平礫石的 a 軸若垂直于水流方向，為穩(wěn)定水流的沉積，若平行于水流方向，指示為比降大、流速快及水動力強的湍急水流沉積（陳健強等，2015）；據(jù)研究，礫石傾角與水流流速呈正比，0.8~1 m/s 的流速導(dǎo)致傾角為 10°~15°，流速達 2 m/s，傾角隨之增大到 30°，流速范圍在 3~3.5 m/s 時傾角可達45°。河流環(huán)境中迎流疊瓦狀排列的礫石傾角一般較陡，集中在 15°~30°，也可低到 8°（鄧健如，1987；任明達，1981；胡春生等，2016； Hu et al.，2017）。3.2.5 礫石層分類礫石層可根據(jù)礫石的礫度、磨圓度及成分等礫組特征、礫石層在剖面中的位置及地質(zhì)成因進行分類（趙澄林和朱筱敏，2001；陳建強等，2015），具體分類如表 3-2 所示。表 3-2 礫石層分類[據(jù)趙澄林和朱筱敏（2001）、陳建強等（2015）匯總]Table 3-2 Classification of gravel layers
【參考文獻】

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本文編號：2882407