基于沉积记录的大同盆地火山阶段性活动历史研究

Until now, the episodes of the volcanic activities in Datong Basin have not been made clear. Different from the former researches which relied on the records in the volcanic basalt and the heated sediments beneath the basalt, the proposal focuses on the records in the displacement of the occurrence of the volcanic deposits, the records in the lacustrine and loess deposits. First, surveying the displacement of the occurrence of the volcanic deposits and deducing the number, of the episodes of the volcanin activities; second, analyzing the magnetic susceptibility, the chemical component and the mineral component of the sediment in the lacustrine and loess deposit to find the sediment layers which contains the volcanic tephra; third, using the paleomagnetism, U-series, OSL, 14O and loess-paleosol sequence to determine the ages of the sediment layers which contain the volcanic tephra; fourth, based on the research results about the paleolake aggression-transgressions to further reveal the episodes of the volcanic activities. At last, the proposal tries to acquire several independent evidences to help us realize the history of the volcanic activities in the basin.

目前，我们对大同火山阶段性活动历史仍不甚了解。别于前人研究针对火山喷发后的熔岩及其下部烘烤层，本项目研究着眼于火山活动在火山碎屑层产状变形上的记录、在区域湖相沉积中的记录和在区域黄土沉积中的记录。首先，通过对火山碎屑层的角度不整合面测量，判断火山活跃期的期次；其次，采用磁化率、化学组分、矿物组分分析方法，提取湖相和黄土沉积层中的火山灰产出层位；再次，利用古地磁、U系、OSL、14C及黄土-古土壤序列等系列测年或定年方法，确定每一火山灰产出层位的年代；第四，依据申请者已完成的关于区域湖退-湖侵研究成果，验证区域火山活跃期-平静期与古湖大幅湖退阶段-小幅湖侵阶段的相关关系模式，并以古湖大幅湖退发生的年代去佐证前述火山灰产出层位年代。最终用多个记录火山阶段性活动的沉积证据和多条独立的年代证据去还原区域火山活动历史真相。

大同盆地第四纪期间长期为湖泊占据形成大同古湖，区内南区的火山一般位于湖水之中，北区的火山大多是处在当时湖岸之上的。因此，火山活跃期在区域湖相沉积和黄土沉积中都会留下其活动遗迹。项目的研究就是从区域火山活动的湖相沉积和黄土沉积记录入手，查明和分析其活动期次；在此基础上，利用古地磁法、黄土-古土壤序列法对各活跃期的年代进行判定，以揭示其阶段性历史。.研究结果显示，1）古湖滨处水平层理发育的火山碎屑层存在四个不同倾角的倾斜；2）古湖近岸处的湖相沉积层中含有四层火山碎屑层；3）古湖深处的湖相沉积层中出现四个磁化率显著正异常的层位，且这些层位粒度都较粗；4）古湖岸上的黄土沉积中出现三个磁化率为峰值、Rb/Sr比值为谷值的层位；5）古湖深处湖相沉积剖面中存在B/M和Jaramillo磁极性界限。.据此进一步分析后认为：1）湖相沉积剖面中的磁化率显著正异常层位、黄土沉积中的高磁化率-低Rb/Sr比值层位可能是混入了大量火山灰物质，它们是区域火山活跃期的记录；2）系列沉积剖面特征指示区域火山活动曾经历四个活跃期，每个活跃期期间有多次密集的火山喷发；3）四个活跃期的年代大约为早于0.90 Ma B.P.（第一活跃期）、~0.47 Ma B.P.（第二活跃期）、~0.31 Ma B.P.（第三活跃期）和~0.09 Ma B.P.（第四活跃期）；黄土沉积中还记录了区域北部有一个发生于~0.19MaB.P.的活跃期；4）此外，区域湖相沉积中所记录的四个火山活跃期都出现在湖退时期，平静期出现在湖侵时期。.大同盆地中的火山活动是第四纪时期区域发生的三个主要地质地貌事件之一，但其活动的阶段性历史至目前为止仍是一个尚未被揭示清楚的地学问题。本项目的研究结论为我们提供了一个认识该问题的新视角。