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11.吉林省第四纪冰期的划分
吉林省东西横跨长白山和大兴安岭山脉的中段。五十年代以来已陆续出现了这些地区第四纪冰川遗迹和冰期划分的报导[2-5]。本文拟在前人工作的基础上提出这些地区第四纪冰期划分的意见。
一、长白山区
可分为以下五个冰期:
A.四等房冰期①
以四等房冰碛层为代表,出露于白头山西南的望天鹅一四等房高地东三号闸十五道沟上源标高1450—1500米之间。呈暗红色,厚0.5—3.0米,半胶结状,砾、砂、泥大小混杂;砾石大者1.2米,小者如豆。磨圆欠佳,排列零乱,风化很深,外面有O.5厘米厚的风化圈;砾面常有一层泥壳包裹,剥去泥壳常见磨光面、压裂、压坑和钉字型、半月型擦痕。受后期间冰期湿热风化作用很深,氧化铁富集而呈暗红色,含Fe2O3 6.53%,Al2O3 13.17%,Si02 65%。冰碛层下伏第三纪的“下玄武岩”,上覆间冰期冲积物。后者为黄绿、棕黄、褐红色砂砾石,厚7.5米。再上为第四纪的“上玄武岩”。
B.腰岭冰期②
以腰岭冰碛层为代表。出露于长白县城东郊高出鸭绿江200米的五级阶地前缘。出露厚度0.5米,色褐红,也是泥、砂、砾混杂,无层理,胶结紧密,砾径10-20厘米者居多;砾石有玄武岩、流纹岩、花岗岩等,产条痕石和压裂砾石。这种砾石上的裂隙以压坑为中心向四周辐射,裂隙深数厘米,但未切穿砾石。这种裂隙的形成除冰川压力外,很难找到其他解释。
该冰碛层下伏玄武岩(厚8米),玄武岩之下为棕黄色粘土。而冰碛层与玄武岩之间的洼地中充填了显然是流水沉积的,具斜层理的含砾块的黄砂。
通化钢厂西北侧冯家沟高出浑江面120米的五级阶地上也有类似的褐红色冰碛泥砾。砾径大者逾l米,产条痕石,厚逾3米。泥与砾相混,胶结紧密,透水性很小,虽地处阶地前缘亦可挖池以贮水。
C.布老克冰期
以出露于长白县城东郊l公里处,高出鸭绿江150米的四级阶地上的棕褐至褐红色冰碛层为代表,夹玄武岩两层,其剖面如下:
6.棕褐色泥砾,砾径一般30-50厘米,砾石以玄武岩为主,少数为花岗岩。 厚1米。
5.玄武岩,具垂直裂隙,中有棕褐色泥土和玄武岩碎块充填。 厚4.5米。
4.褐红色黄土(老黄土),含砂、玄武岩火山渣及块石,向西尖灭。 厚0-2米。
3.红褐色泥砾,砾径较小,一般在5-7厘米,砾石成分有花岗岩、安山岩、玄武岩,向西尖灭。 厚0-l米。
2.玄武岩,上面有一侵蚀面。 厚>1.5米。
1.褐、褐红色泥砾,泥、砂、砾混杂。泥砂充填于砾石间隙之中,分布不均,胶结紧密,粘泥紧附于砾石上,不易刮下,砾石从露头上取出留下一光滑的泥壳印模。砾石成分以玄武岩为主,个别为花岗岩和流纹岩等。砾径一般10厘米,大者1米余。砾石风化较深。 厚1.5米。
~~~不整合~一~
在长白县干沟子附近公路旁出露如下的剖面:
3.红色黄土(老黄土),具顺山坡的小层理,单层厚3-5毫米,含小的锰质结核及个别呈层排列的碎石和砾石,夹一层暗褐色古土壤。 厚4米。
2.棕红色冰碛泥砾,砾石大者1米,小者数厘米,无层理,无分选,砾间为棕色到褐红色粘泥所充填,坚实,砾石成分以石英岩、花岗岩、片麻岩为主,玄武岩次之。产冰溜条痕石。 厚3米。
1.黄、黄褐色砂砾层(冰水沉积)由大大小小的砾石组成,大者达l-2米,多数在20-40厘米之间。砾间为黄砂所充填,夹砂透镜体。 厚5米。
~~~不整合~~~
下伏地层:震旦系万隆组。
从沉积特征和地貌位置看,本剖面中部的冰碛层可与布老克冰碛层对比。
D.二道岗冰期
据刘长安等同志报导,以二道岗冰碛层为代表,典型地点在长白县二道岗镇所在地的玄武岩高原面上。在镇北标高1260米处构成高10余米的终碛垄地形。冰碛泥砾色淡黄,泥、砂、砾混杂,排列无序;砾石具擦痕、磨光面、凹面、压坑和压裂纹;砾石成分有花岗岩、安山岩、玄武岩等,并有个别来自白头山的黑曜岩。砾石新鲜,未受湿热化作用,局部有纹泥。据钻井得知,冰碛层厚27.6米。向南相变为棕黄、灰绿色冰水粘土夹砾石。表面有淡黄色黄土覆盖。下伏第三纪末期的“下玄武岩”。
与二道岗冰碛层相关的冰蚀地形发育在望天鹅一四等房高地上。那里有一个冰斗群。l-4号冰斗在北坡,冰斗底标高1650米,相依发育,开口西南和东北。冰斗间有角峰和刃脊,下接u谷或悬谷,汇入松花江上源漫江上游之主冰川谷。南坡的5—7号冰斗底标高1700―1750米。比北坡的高50―100米。5号冰斗开口在东南,下接u谷汇入漫江主谷,6―7号冰斗开口西南,汇人鸭绿江支流十五道沟上游。诸冰斗一般直径100―200米,深150―250米,壁陡55°—60°,下有悬谷,落差一般30一50米。支冰川谷平直开阔,谷坡50°—70°,谷底纵坡5°―200,宽100—300米,长l―2公里。个别冰谷中有不甚典型的羊背石。支冰川谷继续汇合发育成鸭绿江上游十五道沟、十八道沟。上游都是开阔的盆地,是典型的U谷。
另外,在临江闹枝沟鸭绿江支流的三级阶地上,曹佐德同志也发现了淡黄色冰碛泥砾。王雨灼同志在珲春图门江三级阶地上也发现了类似的淡黄色泥砾,含有比较典型的小型钉头鼠尾式冰川条痕石。在和龙县城西三级阶地上砾石层中曾见一直径约1米的漂砾,表面满布不同方向的钉头鼠尾式条痕。周围山上又有大量冰蚀地形与之相关连。这些都是二道岗冰期的产物。
E.白头山冰期
以白头山火山口内侧的冰川地形为代表。最高一层冰斗群底高2400米。冰斗之下发育着由冰坎间隔着的串珠状凹地,有的下接不长的u谷。第二层冰川地形是发育在白头山火山口内侧,天池周边的四个较大的冰斗,底高稍高于2200米。最下一层冰川地形是天池瀑布下高山冰场一带的冰窖和u谷。谷底约在1900米高程上。天池瀑布下面的二道白河深深切人U谷底,形成宽仅数米,深达一、二十米的嶂谷与宽阔的冰川谷形成明显的对照。
由于火山喷发物和森林植被的覆盖,白头山冰期的沉积物在白头山附近尚未发现。在长白县城西头高出鸭绿江30―40米的二级阶地上,有一种褐黄色冰碛泥砾,上部似略显定向排列,下部杂乱无章;有的砾石呈直立状,泥砂充于砾间,但砂多泥少,砾面为粘泥所包,不易洗净。洗净后则见条痕十分明晰。这可能是白头山冰期中较早阶段的冰碛物。
此外,丁锡祉等(1961)所报导的磐石明城一带由黄色泥砾所组成的终碛垄、冰川纹泥和冰水扇沉积①,可能相当于上述D期。谢宇平等(1964)报导的松花江上游的深褐、褐色、黄褐三种泥砾可②能与上述B、C、D三期相对比。大兴沟幅(1966)所记载的镜泊湖东岸松乙沟的棕黄色冰碛层③可能相当于上述D期。刘玉海(1972)所报导的松花江上游玄武岩高原面上的赭色、红色两种泥砾④,可能与上述A、B两期对比。近年,白希敏报导了吉林小丰满一带的棕红、锈红、灰色三种泥砾⑤,可能与上述B、C、D三期对比。
二、大兴安岭区
可分三个冰期和一个冰缘期:
A.白土山冰期
以出露于大兴安岭东坡诺敏河下游查哈扬的白土山、四方山[5];雅鲁河下游龙江的东、西白土山;洮儿河下游的平台、平安镇;乌里吉木仁河下游的清河子等地的白土山组为代表。在平台、平安镇剖面,上部为灰黄色含泥砂砾,胶结较紧,砾径2—10厘米。大者40—50厘米.砾石成分复杂,风化极深,有的已成粘土,一触即碎。砾石表面附有一种姜黄色蜡状粘土。下部为灰白色砂砾夹粘土,具有不同方向的大型斜层理。产多面石、压坑石和灯盏石。在查哈扬产马鞍石[2]。因此,该类剖面属于冰水沉积。在清河子剖面,砾径较大,多在半米左右,分选极差。顾尚勇在其中找到了冰溜条痕石,故属冰川堆积。白土山组在兴安岭东坡厚可达70米。据黑龙江第一水文地质队资料,白土山组下界在高斯正向期中的凯纳事件之前。即距今大约300—340万年之间。
白土山组之上常有一层不厚的(1—5米)褐红色砂砾石。二者常以清楚的波状侵蚀面为界,红白分明。有一定层理;比较疏松。砾石成分以坚硬的脉石英、石英岩等为主,缺少易风化的火山岩等。证明它们是白土山组之后一个湿热时期经红土化作用并近距离搬运重新堆积而成。代表一个间冰期。名为“平台组”,厚可达10米。
B.洮儿河冰期
大量钻探资料证明,在大兴安岭各河,如洮儿河、交流河、乌拉盖河等,都有埋藏谷的存在,最深者达70―80米。埋藏谷中的冰碛泥砾为本冰期的代表。在镇西剖面中,洮儿河冰碛层埋藏在30―70米深度内,厚约30米。泥砾为灰黄色,泥、砂、砾混杂,分选不好;胶结紧密,以至取出的岩心能保持柱状。砾径以10__40厘米为主。砾石磨圆度中等或棱角状,多呈扁平状,砾石以花岗岩、斑状火山岩为主,风化较深。冰碛层平均渗透系数K=O.27米/日,实际不透水。而埋藏谷上部的间冰期砂砾K=44米/日;镇西组冲积层的K=500米/日。可见,成因不同,性质迥异。
在扎鲁特旗巨里黑和察尔森等地有含钙质结核的红色黄土广泛分布,裘善文等命名为“巨里黑组”①。这种黄土除披盖在山岗、山坡上外,有时延伸到埋藏谷的上部,为洮儿河冰期后的间冰期产物。
C.察尔森冰期
以广泛分布于各河河谷中10~20米深度内并常常是满铺谷底的淡黄色冰碛层为代表。如察尔森、永丰、兴安、双城等坝址所见。或呈透镜体夹于冰水砂砾之中,如乌兰浩特、突泉、五七马场等地所见。
在察尔森,冰碛泥砾埋藏于河面以下8—12米,厚2—8米。湿时棕黄,干时淡黄色,局部具灰色晕斑。泥、砂、砾混杂,含泥量>13%。砾石、卵石及带棱角的碎石都有,含量66%。砾石分布不均,有成堆集中现象。砾石成分复杂,形态奇特,如扁平状,多面体状,带凹面和光面的等。砾径一般5—10厘米,个别达1.2米。粘结紧密。岩心亦呈柱状,在基坑中能取成原状大样。孔隙比很小(ε=O.5)。压缩性小,压缩曲线缓坦平直,耐压力强。透水性极弱,平均渗透系数K=0.25―0.5米/日,实际不透水。从而在修坝时可作为隔水层和承载层加以利用,节省大量工程费用。反之,上覆的冰水砂砾和全新世冲积砂砾平均渗透系数分别为:K=15米/日和K:500米/日。与前者差别极为显着。
在绰儿河中游七棵吐村曾见该冰期的纹泥,为棕色和白色条带相间的粘土,单层厚l―2毫米。在平坦的谷底发育了一系列冲断层和引捩褶皱,但只及1—2米的深度。冲断面倾向冰谷上游,显示了冰川流动时定向压力的作用。
大兴安岭区现存的冰蚀地形大多属于本冰期。
D.镇西冰缘期
以大兴安岭各河一级阶地的冲积砂砾为代表。到各河出山口以下普遍形成巨大冲积扇,如诺敏河下游查哈阳一带;雅鲁河下游龙江至符拉尔基之间;洮儿河下游镇西与白城之间。称镇西组,厚达20米。在索伦、俄体、突泉、察尔森、白城等地相继在其中发现猛犸象披毛犀动物群的成员。在白城砂石场并见其中发育冻融褶皱构造。故知镇西组沉积之时处于冰缘环境。
三、对比和讨论
1.在浑江市岗头村玄武岩高原面上测得玄武岩K—Ar法同位素年龄为1130万年①。玄武岩面上的洼地中形成了岗头组的硅藻土矿。硅藻中含孢粉:罗汉松属(Podocarpus spp.),油杉(Keteleeria sp.),铁杉属(Tsuga spp.),胡桃粉属(.Juglanspall spp.),山核桃粉属(Caryaspall spp.),枫香属(Liqidambar sp.),山毛榉属(Faguspall spp.),享氏栎粉(Quercoiditis henrici),小享氏栎粉(Quercoiditis microhenrici)等。孢粉组合中裸子植物占30%,被子植物占70%,草本罕见,蕨类未见②。其中喜热分子占相当比例,如油杉、山核桃、罗汉松可达18%。他们是温暖气候的反映。而享氏栎粉和小享氏栎粉仅分布于第三纪。又在长白县马鞍山,测得覆于硅藻土矿之上与四等房冰碛层下伏的“下玄武岩”相当的玄武岩的K—Ar法同位素年龄为443万年。最近,在二道白河测得覆于四等房冰碛层之上的“上玄武岩”的K—Ar法同位素年龄为103万年。故暂估四等房冰期之年龄约在300万年左右,而与红崖冰期[6]或龙川冰期[7]对比,并将第四纪的界划在四等房冰碛层之下。在长白县城西侧测得五级阶地上的灵光塔玄武岩K—Ar法同位素年龄为166万年。结合前述上玄武岩的年龄资料考虑,腰岭冰期的年龄大概在100—150万年之间。可与鄱阳冰期和公王岭冰期对比。布老克冰碛层位于四级阶地上,常有棕红色黄土覆盖,后者可与华北中更新世周口店期的红色土或离石黄土对比。故布老克冰期可与大姑冰期相对比。二道岗冰碛层颜色淡黄,湿热化程度浅,可与庐山冰期对比。长白山区的冰碛层存在着与庐山地区[11]相似的规律,时代愈老,湿热化愈深,颜色愈红。
在邻区,朝鲜狼林山2400米高程上,冠帽山1900―2150米高程上和南胞胎山上都有冰斗发育[8]。日本本州中央山地最后一次冰期称“飞马单冰期”,其冰斗标高为2500—2700米。14C年龄为26600年,与现代雪线高差为1200一1300米[9]。即现代雪线为3700―4000米。晚期比现今气温低5°—6°。早期比现今气温低8°―10°。白头山冰期可与之对比。相当于全国的大理冰期,欧洲的玉木冰期和美洲的威斯康星冰期[18]白头山是我国东部仅有的几个相当于大理冰期的冰川发育地点之一(其他地点有陕西的
太白山,可能还有湖北的神农架)。这里发育第四纪冰川的可能性还可从现代气候条件来论证。据在2600米标高处测得,多年平均降水量1540毫米,多年平均气温-7.4°,最高19.2°,最低-49°,积雪255天。在背阴坡局部地方有隔年不融的积雪。飞马单山位于北纬36。,白头山比之高6。,现代雪线应比飞马单山现代雪线(3700-4000米)为低,可估计为3600米。比白头山冰期雪线高1200米。相应当时气温比现在也低6。,即应为-13.4。。而目前所知现代冰川雪线附近的年平均气温是:海洋型-5°―+1°,亚大陆型-5°―+10°,极大陆型-10°―15°[10]。即便是考虑到当时受全球冰期气候的影响,洋面下降,大陆架出露为陆,日本列岛与大陆相连,白头山距海洋较远,气候为极大陆性,也完全有发生冰川的可能性。
白头山冰期冰川规模甚小,除早期阶段可达大河上游外,中晚期则只及白头山地区。而白头山以外的其他广大地区则处于冰缘寒冷气候控制之下。这种寒冷气候的证据有以下四个方面:
a.猛犸象一披毛犀动物群(Mammuthus-Coelodonta fauna),是典型的冰缘动物群,是寒冷气候的指示动物群。目前在东北已发现的化石点达200处以上。在松辽平原有哈尔滨顾乡屯种属达51种㈨,榆树周家油房36种[12],长白山区安图洞穴中有16种恻,汪清有3种[14],永吉江南窝堡有6种[15],在海拉尔有12种[16],在大兴安岭地区于白城、索伦等地都有发现。在肇源三站测得松花江猛犸象(Mammuthus sungari Chow et Chang)骨架的14C年龄为21200±600年①。在牡丹江测得猛犸象门齿14C年龄为21540±1000年②。在永吉江南窝堡测得猛犸象门齿14C的年龄为25900±.500年③;草炭为23091±520年④。在安图洞穴沉积中测得:猛犸象骨骼26560±550年;披毛犀臼齿28270±750年;猛犸象臼齿35370±1850年⑤。
b.冰缘植物群:在哈尔滨黄山,在23,680±650⑥―28,230±940⑦年之间,据周亚杰同志所作孢粉分析,有一个孢粉组合:云杉(Picea sp.)占3l%,桦(Betula sp.)12%,蒿(Artimisiasp.)8%,莎草(Cyperaceae)39%。当时植被属于云杉暗针叶林。在安图洞穴堆积中,于26,560±550—35,370±1850年之间,孢粉分析结果表明为以松(Pinus sp.),云杉、冷杉(Abies sp.)为主的森林草原环境⑧。林泽蓉同志对江南窝堡剖面的孢粉分析结果表明在23,091±520―25,900±500年之间为桦(Betuls sp.)和云杉为主的森林环境。云杉现生于长白山.1400—1800米的高度上,那里也正是现代冰缘地带。哈尔滨黄山标高200米与长白山云杉生长下限相差1200米,如按气温梯度O.5℃/100米计,当时气温比现今至少低6℃。
c.多年冻土:据调查⑨,在大兴安岭北端存在大面积连续多年冻土,最厚可达百米。向南为岛状多年冻土。其南界从阿尔山向东方向经北纬49°处嫩江与讷江之间。然后东南折经铁力转东北至萝北与嘉荫之间。该区现代季节冻融深度仅2—3米,如此巨厚的冻土绝非现代气候所形成,而必然是冰期长期严寒气候的积效应,一直残留至今。另外,在白头山以北和龙县石人沟一带,在标高600―700米地带发现了厚6―7米的岛状多年冻土,面积300×20―200×15平方米。当地现代季节冻融深度仅1米,且现代冰缘区位于1200米以上地带。可见这是白头山冰期的残留物。西伯利亚冻土中发现的猛犸象尸体看来是冰缘动、植物和冻土三者一致关系的最好见证。例如,在勒拿河下游,一头猛犸象尸体的14C年龄为26000±1600年。孢粉分析结果当时为含有云杉、冷杉的太加林环境。太梅尔半岛有一头猛犸象尸体14C年龄为11450±250年,孢粉分析结果当时环境为冻土苔原[19]。这样,我们便可利用猛犸象作为冰缘冻土环境的指标。东北猛犸象最南已分布到北纬39°的大连[16]。且在辽河口附近发现了桦、云杉为主的森林草原孢粉组合①。说明冻土当时已达此处。前述冻土南界大体与平均气温零度等温线符合。而位于北纬390上的天津市年平均气温为12.3℃。所以,大理冰期之时东北气温最冷可比现今低约12℃。
d.冰缘构造:这是由于冻土的活动而引起的岩石变形。例如形成复杂的褶皱,囊状构造和楔形构造等。关于这种构造裴文中教授早有报导[17],并将相当于大理冰期的命名为扎赉诺尔冰滑期。近年在本区这种现象已广泛发现。例如在白城、平台、平安镇,哈尔滨顾乡屯、德惠达家沟、双辽、敖汉旗等地都有发现。
总之,上述证据说明,白头山冰期时,冰川发育很局限,但冰缘寒冷气候之影响却遍及全东北。
长白山区第四纪冰川以山谷冰川为主。其规模越晚越小,到白头山冰期已经山谷冰川而退缩为冰斗冰川。而四等房冰期和二道岗冰期则有小型冰盖式冰川分布于白头山和望天鹅高地一带玄武岩高原上。据谢宇平同志意见,在安图一带尚有盆地式冰川存在。
2.最近,大庆地区的孢粉资料表明②,白土山组下伏的泰康组的孢粉组合特征是:①木本植物占绝对优势,达78—96%。②裸子植物含量相当高(27.5—80.4%),其中松可达37.5%,还有云杉、冷杉以及许多热带、亚热带的古老树种,如罗汉松(达11.7%)、铁杉(达16%)雪松(Cedrus sp.达12.2%)、油杉、银杏(Ginkgo sp.)等。③温带落叶阔叶树大量出现,种类繁多,如桦、榆(U/mus sp.)、栎(Quercu~sp.)、桤木(Alnus sp.)等。④暖温带阔叶树种也占一定比例,如枫香(Liquidambar sp.),化香(Platycarya sp.)、山核桃(Carya sp.)等。⑤亚热带树种少量出现,如冬青(1lex sp.)、紫树(Nyssa sp.)、山毛榉(Fagus sp.)、山龙眼(Proteaceae)、无患子(Sapindus sp.)、楝属(Melia sp.)等。当时属于暖温带的针阔叶混交林环境。而一进人白土山组马上呈现出孢粉贫乏的景象。个别样品孢粉稍多。木本48.8%,草本46.4%。蕨类孢子4.8%。木本中有:榆、栎、柳(Salix sp.)、桦、桤木等。草本以菊科(Compositae)为主(29.4%),此外有藜科(chenopodiaceae),蓼科(Polygonaceae)等。蕨类孢子有水龙骨等。反映了温凉的森林草原环境。
由于已掌握的剖面厚度小,不连续,各地白土山组中的孢粉组合还有些差异,如在龙江①以草本为主,只是藜科和蒿属两者的总和即占80―90%。在长春②,也是以草本为主,其中禾本科(Gramineae)50―70%,蒿属10―20%,藜科5―10%。说明当时属于草原环境,气候显着恶化,变冷变干。这显然与全球性冰期降临有关。因此,以白土山组之底界作为第四纪下限是合适的。
在前郭县青龙山曾发现早期型三门马(Equus sanmeniensis),证明白土山组属早更新世。长春腰分水岭剖面古地磁测定结果③表明,白土山组的上界距今约170万年(奥都维事件的中间)。
洮儿河冰碛层居于埋藏谷之间,上有与离石黄土相似的巨里黑组。故置于中更新世之初。察尔森冰碛层埋藏较浅且切割了与巨里黑组同时的红色洪积物,故应属晚更新世之早期而与庐山冰期对比。
大兴安岭地区由于地壳运动的特殊性,在总的上升趋势中有时下降,冰碛物常被埋藏,间冰期的湿热化作用影响不及,致使冰碛物多为浅色。
镇西组含猛犸象、披毛犀等化石,为白头山冰期之冰缘区沉积物。
大兴安岭第四纪冰川属山谷型,且以宽浅为特点。但长度亦颇可观,如镇西距洮儿河源已有200公里。白土山冰期规模最大,可以达到平原边部而成冰汛。
根据上述将吉林省的冰期作对比。
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CLASSIFICATION OF THE QUATERNARY GLACIAL STAGES IN JILIN PROVINCE
Sun Jianzhong
(Jilin Institute of Geological Sciences)
Abstract: The vestiges of Quaternary glaciation are widely distributed in Jilin province, not only in the Greater Khingan Mountain region in the west, but also in the Changhai Mountain region in the east.
In the Changbai Mountain region, five glacial stages have benn determined: A. the Sidengfang glacial stage, charaeteried by the occurrence of dark-red boulder clays on the basalt plateau around the Wangtiane highland.The "lower basalt" underlying the bouldr clays may be correlated with the uppermost basalt in the Maanshan area, which has a K-Ar isotopic age of 4.43 m.y.B.P.;while the "upper basalt"overlying the boulder clays is sated at 1.03 m.y.B.P.The Yaoling glacial stage, characterized by the occurrence of red boulder clays on V-terraces of the Yalu River near the Changhai county seat.The underlying Lingguangta basalt has a K-At age of 1.66 m.y.B.P.So the age of the Yaoling glacial stage is determined to be about 1.00-1.50m.y.B.P.C.The Bulaoke glacial stage, characterized by the occurrence of brownish-red boulder clays on IV-terraces of the Yalu River near the Changbai county seat. The IV-terraces are always covered by red loess corresponding to that of the Zhoukoudian stage in north China. So the Bulaoke glacial stage may be assigned to the early part of the middle Pleistocene.D. The Erdaogang glacial stage, characterized by the occurence of brownish-yellow boulder clays on the basalt plateau and on m terrees of the Yalu River and the Tumen River and the cirques at the elevation of 1560-1750 m there.The Baitoushan glacial stage, characterized by the occurrence of the cirques at the elevation of 2400 m and 2200 m on the Baitoushan volcanic cone and brownish-yellow boulder clays on Ⅱ-terraces of the Yalu River near Changbai county. Permafrost discovered in Helong county is the relics of this glacial stage in the perigacial environment. The deposits containing the Mammuthus-coelodonta fauna and Picea-Abies sporopollen assemblage on H-terraces are periglacial deposits of this glacial stage.Theirl4C ages are 26,560+550,28,720+ 750 and 35,370±1850 years B.P. at the Antu Cave and 23,091±520 and 25,900±500 years B.P. at Jiangnanwohao,Yongji.
In the Greater Khingan Mountain region, three glacial stages and one periglacial stage have been determined: A The Baitushan glacial stage, characterized by the occurrence of white glacial and fluvio-glacial deposits on H-terraces.According to the paleomagnetic determination, its lower boundary is placed prior to the Kaena polarity event in the Gauss normal plarity epoch, i.e.beteen about 3.00-3.40 m.y.B.P.B. The Taoerhe glacial stage, characterized by the occurrence of greyish-yellow boulder clays in buried valleys. C. the Chaersen glacial stage, Characterized by the occurrence of brownish-yellow boulder clays in river valleys D. The Zhenxi periglacial stage, characterized by the occurrence of alluvial deposits on I-terraces containing fossils of the Mammuth-Coelodonta fauna, periglacial structures and relicst of permafrost.
The correlatin of the glacial stages is shown in the following table:
编后语
本文发表后不久,在中国学术界就爆发了一次大争论。以施雅风院士为首的一派学者对李四光关于中国东部存在多期第四纪冰川遗迹的论断,提出了强烈的质疑。双方无论在野外证据上还是在理论上都存在着严重的分歧。近年虽然已趋沉寂,但问题并未完全解决。这就使我不得不反省我在东北的工作,不得不反思这篇论文中许多报导的可靠性问题,现在看来:
第一,关于白头山冰期可以说肯定无疑了,而且已被公认了,是两派学者都承认的。大概是1985年与施先生一次谈话中,他根据日本飞马单山上末次冰期的冰川遗迹推断白头山有末次冰期冰川遗迹的可能性很大。到1986年去哈尔滨参加冻土会议前,他们去白头山考察了一次,在会上就宣布了承认白头山末次冰期冰川之存在。
可惜的是,我们的一些地学工作者从50年代后期,将近30年的时间频繁活动于白头山一带,但对冰川现象视而不见却只谈冰缘。其实日本人鹿野忠雄在1937年就有关于白头山冰期的报导,可能由于文献缺乏而不知情。但1962年刘长安同志的文章和白头山幅1/20万区测报告才把这里的冰川现象公之于众。
施先生宣布后,白头山冰期马上就被大家所承认。
第二,关于察尔森坝基下的“泥砾”问题,在坝基开挖时我有幸亲自观察了这种“泥砾”。砾石间充满了姜黄色粘韧的粘土,将砾石紧紧的胶结在一起。砾石不易取出,取出后还留有砾石的印壳。泥砾胶结紧密,可以取成大块原状结构样品。砾石磨圆好的居多,大多在lOcm以下,但中间夹杂了一些磨圆不好,棱角具在的大石块,直径近于1m。象这样的“混杂堆积”似乎很难用“泥石流”来解释,因为在坝的南岸就有一些现在的洪积扇和泥石流堆积,但其规模多只有100—200米。在该区山势不高,地形起伏不太大的条件下,很难想像泥石流是如何把它的堆积物平摊在整个1.5公里多宽的河谷中(修坝的地方还是选在最窄处)。同样在洮儿河出山口镇西附近的埋藏谷中也有l公里多宽的河谷中充满了类似的“泥砾”。用融冻泥流来解释这种泥砾的成因,也遇到了很大的困难。主要是这种泥砾直接铺满在基岩被侵蚀的宽度达1.5km以上的侵蚀面上。融冻泥流是一种斜坡过程,它只能及于斜坡之下。它如果流到河谷中时只能盖在冲积层之上,不可能把基岩上的沉积物一扫而光,使自己占据乾净的基岩侵蚀面。在这里泥砾与其下的侵蚀面应该看作同一个营力同时形成的,前面一面侵蚀出一个基岩面,后面紧接着就有沉积物堆积下来。这样的营力只有两种,一种是河流,一种是冰川。然而泥砾的特征又不符合河流沉积的特点,因此,只能是冰川了。
融冻泥流的物质,以斜坡上的基岩风化碎屑为主,不可能以磨圆的砾石为主。融冻泥流将斜坡上各种岩石风化碎屑和土壤、草皮等杂物一古脑裹挟在一起,所以它的颜色必然是杂乱的。但如今察尔森坝址基坑中在1.5公里长的露头上,泥砾是清一色的,纯净的姜黄色没有任何杂色混入。这只有发育在河谷中的冰川将早期间冰期的河流磨圆砾石卷人才能形成以磨圆砾石为主的沉积物。
第三,大兴安岭山坡上广泛发育的簸萁形凹地,现在看来,以雪蚀洼地解释为好.但在大兴安岭轴部乌兰哈达地区,从航片上看冰川地形还是很明显的。
第四,东北地区第四纪发生多次冰川的可能性是很难排除的。据苏联文献反映黑龙江以北外兴安岭和乌苏里江以东的锡霍特山区都至少有两期冰川遗迹发现(萨马罗夫冰期和齐良斯克冰期)。根据早期冰斗低于末次冰期冰斗的规律,只要标高接近2000m以上的山头就可能产生末次冰期以前的冰川。白头山是中更新世才被火山岩堆积起来的,中更新世以前的冰川不可能产生。但本文所说的望天鹅山已超过了2000m,产生倒数第二次或更老的冰川可能性是存在的。刘长安同志报导的四等房冰期我并没有去看,企盼有人能考察验证,据施先生的书第322页记载,老期冰川雪线较末次冰期雪线之降低值,在阿尔卑斯山为100—200m,在中国西部山区为100—400m,在黑龙江北面的阿陵山为300—500m。众所周知,中国西部是一个新构造运动强烈的上升区,有的地方老期的冰斗可以被构造运动抬举到末次冰期冰斗之上,所以上述中国西部和阿尔卑斯地区老期雪线比末次冰期雪线的降低值已被上升的构造运动大大缩小了,东北构造运动弱些,但也有上升,上述阿陵山老期雪线的下降值被构造缩小值稍小些,白头冰期雪线为2200m,以山区河流切割深度来估计第四纪构造上值,估计山区第四纪上升值至少有200m,则估计1500m的山上很可能就能产生老期的冰川。
第五,关于变形砾石(压坑石,、灯盏石、麻花石、马鞍石等),有一个例子:张成梁同志曾经报导了通化金坑岭的变形砾石,认为是第四纪冰川泥砾.曾经请孙殿卿先生到现场考察,予以肯定。当时我不在家,没有能够聆听孙先生的意见.第二年张文佑先生也来考察,我有幸陪同前往.张先生的结论是:“变形砾石的成因是多种多样的。”后来莽东洪同志也写了文章,认为这种砾石是地层压力形成的。为了解决这一问题,我进行了一些野外工作。
首先,在露头上看,原岩是石炭二迭纪的砾岩,砾石成分以最坚硬的石英岩为主,少数是黑色的硅质岩。软弱的可溶的石灰岩等一概没有。砾石磨圆度极高,且多呈扁平状,这是在海滨条件下经海浪长期磨蚀的结果。软弱岩石皆已磨耗殆尽,只剩最坚硬的岩石。这些最坚硬的砾石相互挤压相互贯人,形成了各种变形砾石。有些这样的砾石风化后坠入第四纪的黄泥中,便被误认为是第四纪的冰川泥砾。我们又追索了金坑岭沟下的侏罗纪砾岩,看到这里的砾石也是相互挤压相互贯入。后来又在通化宾馆后院的白垩纪砾岩中看见了同样的现象。甚至到南京莫愁湖公园,在一个侏罗纪砾岩露头上也看到了同样的现象。这种现象是在地下高温、高压下岩石塑性变形而成的。但其温度并不太高,因为石英的砂粒轮廓依稀可见,说明其温度没有超过石英的熔点。这就要考虑一个时间因素,在温度不高的情况下,漫长的时间,可以促成岩石流塑性变形。所以这种砾石作为冰川证据是难以成立的。但冰川作用形成变形砾石的可能性还难以排除。
第六,文中报导的其他冰期,有的是直接引用前人的,有些是我自己建立的,现在看来有许多地方证据都是很不足的,有的属于孤证,特别是一些条痕砾石和变形砾石,它们的成因可能是多样的,读者不予承认,我也就不坚持了。
科学发展是有继承性的,我以前对第四纪冰川也是一无所知,进了这个领域后就自然要读前人的书,自然要受前人影响。人家报导了那么多的冰期,我也就要尽力寻找到,但也发现不少前人的报导得不到证实。这篇文章也就是在对前人的报导加以分析、筛选,有的采用前人的,有的自己又作了一些补充的,于是就成了本文的一个冰期体系。现在经过施先生宣导的冰川争论以后,我不得不重新审视以前的工作,在今后对确定冰期要持慎重态度。我现在能够肯定的就是前述的第一点,保留的就是第二,第三和第四点。