内蒙古鄂尔多斯高原古冰缘遗迹科学考察研究进展

doi:10.7522/j.issn.1000-0240.2019.0088

冰川冻土 ›› 2021, Vol. 43 ›› Issue (1): 263-273.doi: 10.7522/j.issn.1000-0240.2019.0088

内蒙古鄂尔多斯高原古冰缘遗迹科学考察研究进展

何瑞霞¹(), 金会军¹^,²(), 蒋观利¹, 张泽¹^,², 陈雪梅¹, SERBAN Raul David¹^,³, SERBAN Mihaela¹^,³, VANDENBERGHE Jef⁴, SPEKTOR Valentin V.⁵, FRENCH Hugh M.⁶^,⁷

^1.中国科学院西北生态环境资源研究院冻土工程国家重点实验室，甘肃兰州 730000
^2.东北林业大学东北多年冻土区地质环境系统教育部野外科学观测研究站（内蒙古额尔古纳）/土木工程学院/寒区科学与工程研究院，黑龙江哈尔滨 100040
^3.Applied Geomorphology and Interdisciplinary Research Centre，Department of Geography，West University of Timisoara，Timis 300223，Romania
^4.Department of Earth Sciences，VU University，De Boelelaan 1085，1081 HV Amsterdam，Netherlands
^5.Laboratory of General Geocryology，Melnikov Permafrost Institute，Russian Academy of Sciences，Yakutsk 677010，Sakha，Russia
^6.Departments of Geography and Earth Sciences
^1.University of Ottawa，Ontario，Canada，Department of Geography，University of Victoria，British Columbia，Canada

收稿日期:2018-08-24 修回日期:2019-06-13 出版日期:2021-02-28 发布日期:2019-05-18
通讯作者: 金会军 E-mail:ruixiahe@lzb.ac.cn;hjjin@nefu.edu.cn
作者简介:何瑞霞，助理研究员，主要从事冻土与寒区环境变化研究. E-mail： ruixiahe@lzb.ac.cn
基金资助:
国家自然科学基金委员会（NSFC）与俄罗斯基础研究基金会（RFBR）合作交流项目(42011530083);中国科学院国际合作局对外合作重点项目“中蒙俄冻土变化及其对重大工程影响的评估”(131B62KYS2016009);中国科学院战略性先导科技专项“大暖期与盛冰期的中国冻土”(XDA05120302);冻土工程国家重点实验室自主研究项目(SKLFSE-ZT-12);国家自然科学基金项目(41401081)

Progress in the study on the periglacial phenomena on the Ordos Plateau， Inner Mongolia， China

Ruixia HE¹(), Huijun JIN¹^,²(), Guanli JIANG¹, Ze ZHANG¹^,², Xuemei CHEN¹, Raul David SERBAN¹^,³, Mihaela SERBAN¹^,³, Jef VANDENBERGHE⁴, Valentin V. SPEKTOR⁵, Hugh M. FRENCH⁶^,⁷

^1.State Key Laboratory of Frozen Soil Engineering, Northwest Institute of Eco-Environment and Resources，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730000，China
^2.Northeast-China Observatory and Research-Station of Permafrost Geo-Environment-Ministry of Education/School of Civil Engineering/Institute of Cold Regions Science and Engineering，Northeast Forest University，Harbin 100040，China
^3.Applied Geomorphology and Interdisciplinary Research Centre，Department of Geography，West University of Timisoara，Timis 300223，Romania
^4.Department of Earth Sciences，VU University，De Boelelaan 1085，1081 HV Amsterdam，Netherlands
^5.Laboratory of General Geocryology，Melnikov Permafrost Institute，Russian Academy of Sciences，Yakutsk 677010，Sakha，Russia
^6.Departments of Geography and Earth Sciences，University of Ottawa，Ontario，Canada
^7.Department of Geography，University of Victoria，British Columbia，Canada

Received:2018-08-24 Revised:2019-06-13 Online:2021-02-28 Published:2019-05-18
Contact: Huijun JIN E-mail:ruixiahe@lzb.ac.cn;hjjin@nefu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

冰缘遗迹（特别是冷生楔形构造及融冻褶皱）是重建古气候及第四纪晚期多年冻土环境的重要证据。内蒙古鄂尔多斯高原是我国北方地区冰缘现象最为发育的地区之一。为准确了解鄂尔多斯高原冰缘遗迹类型及其分布特征、区域冻土演化历史等，中国科学院西北生态环境资源研究院和荷兰自由大学共同组成科研小组，于2018年5—6月组织了“鄂尔多斯高原冰缘遗迹科学考察”。考察区域涉及靖边—城川—乌审旗—鄂尔多斯东胜区一带约12 000 km²的范围。考察内容主要包括鄂尔多斯高原冰缘遗迹类型及特征、分布区域、各类型冰缘遗迹所指示的气候条件的初步推断等。结果表明：冻融褶皱和冷生楔体构造是鄂尔多斯高原主要存在的两大类冰缘遗迹。基于本次考察中关于冰缘遗迹的分布与特征等新发现，并综合前人研究成果，初步推断：在气温极低、多年冻土非常发育的时段，有利于形成各类冷生楔状构造，如冰楔假形和大型原生砂楔等；在气候转暖、多年冻土退化，但还没有全部融化完阶段，可能形成融冻褶皱；区域性大面积分布和成群出现的融冻褶皱一般反映较暖气候环境下，多年冻土层上部已退化到一定程度。基于光释光（OSL）年代测试结果，结合冰缘遗迹的特征及其所指示的古气候环境，初步重建了鄂尔多斯5万年以来的冻土环境变化序列。区内多年冻土在多年冻土最大期（LPM，25~19 ka BP）时最发育，以大面积连续多年冻土为主；之后，随气温转暖，总趋势呈退化状态，多年冻土分布逐渐变为片状→岛状→零星斑状，直至现今全部融完变为深季节冻土区。

关键词: 内蒙古, 鄂尔多斯, 古冰缘遗迹, 冷生楔形构造, 冻融褶皱, 科学考察

Abstract:

Periglacial phenomena are important for rebuilding the paleo-climate and -permafrost environments in the Late Quaternary. China is one of the countries with the most developed periglacial landforms during the late Quaternary and they are largely well preserved， among which the Ordos Plateau is one of the regions in northern China where periglacial phenomena have been extensively identified since 1980s. In order to accurately grasp the regional evolutionary history of periglacial and permafrost environments and their distributive features on the Ordos Plateau， the joint expedition from the Northwest Institute of Eco-Environment and Resources， Chinese Academy of Sciences and Free University Amsterdam， conducted several expeditions to the area. The one during May to June 2018 was focused on investigations for paleo-periglacial environments on the Ordos Plateau. The surveyed and investigated areas range from Jingbian County， Shaanxi Province to Chengchuan Town， Uxin Banner and Dongsheng District in the Ordos area of Inner Mongolia Autonomous Region， China， with an areal extent of about 12 000 km². It has been found through investigations and summaries of the paleo-periglacial phenomena on the Ordos Plateau that there are two major types of periglacial phenomena， namely， cryoturbations and cryogenic wedges. Based on the analysis of the climatic conditions required for the development of the recently identified cryogenic wedges and cryoturbations， the environmental conditions for the occurrences of periglacial relics were preliminarily studied. The following conclusions were drawn thereupon： The periods with remarkably low temperatures and well-developed permafrost favored for the formation of various kinds of wedges， such as paleo ice-wedge groups， ice-wedge casts， large primary sand wedges， and large thermal contraction polygons. Moreover， the periods with warming climate and degrading permafrost （not yet completely thawed） were conducive to the formation of cryoturbations. The regional and collective occurrences of cryoturbations in groups generally reliably indicate the environmental conditions and the regional degradation of the upper layer of permafrost to a certain extent under a warming or warmer climate. Based on the field observations and Optically Stimulated Luminescence （OSL） dating results， combined with the characteristics of periglacial remains， we preliminarily reconstructed the chronosequence in permafrost environment on the Ordos Plateau since 50 ka BP： A tundra-like or cold desert environment prevailed on the Ordos Plateau during the Last Permafrost Maximum （LPM， 25-19 ka BP）， with an extensive occurrence of cold and thick permafrost. Under the next generally warming climate， permafrost gradually degraded from continuous and discontinuous to island， sporadic and isolated patchy permafrost and eventually thawed in to seasonal frost on the Ordos Plateau， forming the present landscapes.

Key words: Inner Mongolia Autonomous Region （IMAR）, Ordos Plateau, periglacial phenomena, cryogenic wedge-shaped structure, cryoturbations, investigation

中图分类号:

P931.8

何瑞霞, 金会军, 蒋观利, 张泽, 陈雪梅, SERBAN Raul David, SERBAN Mihaela, VANDENBERGHE Jef, SPEKTOR Valentin V., FRENCH Hugh M.. 内蒙古鄂尔多斯高原古冰缘遗迹科学考察研究进展[J]. 冰川冻土, 2021, 43(1): 263-273.

Ruixia HE, Huijun JIN, Guanli JIANG, Ze ZHANG, Xuemei CHEN, Raul David SERBAN, Mihaela SERBAN, Jef VANDENBERGHE, Valentin V. SPEKTOR, Hugh M. FRENCH. Progress in the study on the periglacial phenomena on the Ordos Plateau， Inner Mongolia， China[J]. Journal of Glaciology and Geocryology, 2021, 43(1): 263-273.

图/表 13

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参考文献 55

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特征	冰楔假形	砂楔
类型	第二次填充（次生楔状构造）	首次填充（原生楔状构造）
形状、大小、分布	各种形状，如：V形，锅状、漏斗状等。只有当寒冻裂隙深入到多年冻土上限以下，才能形成冰楔假形，因此，一般冰楔假形比砂楔大，高宽比一般大于砂楔。一般存在于大型多边形，且气候条件比较湿润	V形。大小不同，在连续多年冻土区一般较大；在季节冻土区较小。一般在干旱地区发育。砂楔分布广，但较分散
充填物	在冰楔假形的二次充填中，充填物包括上覆岩层。此外，还有冰融化导致楔壁围岩塌落。因此楔体内一般为与上部或周围岩石具有相同成分的块石或砂土	充填物一般是逐渐沉积并均匀分布的，没有太多的取向
楔体内层理结构	与砂楔相比，冰楔假形充填物没有明显的垂向层理结构。由于楔体内冰融化产生空隙，融化的沉积物发生的滑动塌落，因此楔体的最内侧可能出现垂直分层	有些原生砂楔具有垂向的页状层理
围岩岩性及变形	冰楔假形可形成于第四纪松散地层中，也可以发育于风化基岩深风化壳中。冰楔体内冰融化造成冰楔假形两边楔壁形态不对称、不整齐，常存在阶梯状或交错状的滑落或融塌结构，楔壁变形明显	一般形成于未固结沉积物中。沙楔墙的边界整齐清晰，没有坍塌痕迹。有时，靠近楔块的沉积物呈上翻状

冰缘期划分	时间	主要冻土遗迹	冻土环境变化
全新世转暖期	9 ka BP以来	小型多边形、土楔、砂楔	多年冻土加速退化，从片状→岛状→零星→最后全区为季节冻土
全新世气候突变期	10~9 ka BP	以融冻褶皱为主、少量砂楔	冻土总体上呈退化趋势，南界开始北移
晚更新世末冰缘最盛期	25~10 ka BP	大型多边形、冰楔假形、砂楔	多年冻土发育，分布广，南界已扩展至38°~37° N
晚更新世中冰缘期	50~25 ka BP	以融冻褶皱为主，偶见砂楔或冰楔假形	随气候波动多年冻土呈退化，扩展更替变化
晚更新世中冰缘期	>50 ka BP	仅残留下冰楔假形或砂楔	多年冻土发育

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内蒙古鄂尔多斯高原古冰缘遗迹科学考察研究进展

Progress in the study on the periglacial phenomena on the Ordos Plateau， Inner Mongolia， China

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