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临夏盆地新生代地层第三期钻探工程顺利开展


    2015年9月下旬,国家重大科学计划“中国西部大陆剥蚀风化与青藏高原隆升和全球变化的关系”项目第二、四课题组,结合中国科学院先导专项(B)项目,根据任务的需要,针对临夏盆地渐新世-早中新世地层,联合开展了第三期钻探工作。

     该项钻探工作的背景是,青藏高原东北部临夏盆地南缘发育的一套含有3个丰富哺乳动物化石的洪泛平原至辫状河的新生代地层,化石和初步古地磁确定为12-5Ma,地层中发育几十层钙积型古土壤,总体形成多个级别旋回的河道细砂岩和-漫滩粉砂岩和顶部古土壤组合。在此工作的基础上,本项目结合中国科学院先导专项(B)项目,在2013年初对黑林顶天然剖面底部和顶部开展了二期钻探工程,分别获取了477.1米和124米岩心,平均取心率达95%以上,获取了该区完整的中新世至上新世中期的地层和古土壤序列,古地磁详细测定确定钻探底部年代已经抵达约23.2Ma,即中新世开始,顶部年代达约1.8Ma,从而与上部的天然剖面一起形成了23.2-1.8Ma的连续洪泛平原-古土壤地层序列,确保了项目可以进一步研究的地层和年代基础(图2)。对钻探岩心和天然剖面样品进行的初步分析,已经获取了粘土矿物组合和部分地球化学指标记录,发现早中新世以来全球温度和冰量变化主控了该区气候变化和化学风化作用(图2),与早期预测的青藏高原隆升影响应该为主控作用的观点不吻合,从而为下一步深入分析气候和构造到底在风化中各自起什么作用提供了重要的启示。

 

图1 临夏盆地南缘黑林顶剖面及两期钻孔概况

 

图2 临夏盆地南缘黑林顶剖面及两期钻孔的粘土矿物和地球化学记录的风化强度变化记录及其与深海沉积氧同位素记录的全球温度和冰量变化的对比

 

    先期底部钻探施工时间为去年冬天最寒冷的时节,钻探钻至477.1m时卡钻而被迫停钻,鉴于这套地层岩相均一,古土壤序列连续,化石层位清晰和古地磁年代测定准确,尤其越来越多的研究表明渐新世和中新世之交不但是青藏高原隆升及我国大地貌格局形成的重要阶段,更是我国现代季风气候和环境演变的关键时期。渐新世和中新世之交连续地质记录的获取对于阐述理解科学问题起着至关重要的作用。而当前我国西部地区该时期高质量地层记录的稀缺更使得在原孔位继续钻进进而获取可能的渐新世和中新世之交地层记录的补充钻探工作势在必行。

    为此,在本项目和中科院先导专项(B)的联合支持下, 第二、四课题组联合,于2015年度9月下旬在原孔位处继续开展第三期钻探工作。截止到目前,取芯工作开展顺利,已经获取了从450m到520m的完整岩芯(图3)。本次岩芯主要为红色含砂/泥粉砂岩,是先期底部钻探岩芯的自然延伸,尚未发现大的砾石层,存在进一步向深部钻井进入早新生代地层的可能性,从而有可能获得早晚新生代交界处的珍贵高质量岩芯记录,为第二、四课题的顺利完成取得了第一手资料和样品。

 

图3 临夏盆地南缘渐新世地层第三期钻探工作施工现场和取芯情况

 

文·图/:杨一博 颜茂都 张涛

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