中国第四纪萨拉乌苏阶综合研究报告

(1.中国地质科学院地质研究所，北京10037；2.中国地质科学院，北京100037)1萨拉乌苏酸艺名及其由来。

萨拉乌苏阶是由第二届全国地层委员会第四纪工作组在1999年2月全国地层委员会召开的十三陵断代工作组工作会议期间提出的(全国地层委员会，2001)，并于2002年正式列入中国区域年代地层表。阶名来源于同名岩石地层单位“萨拉乌苏组”。萨拉乌苏组因内蒙古萨拉乌苏河(又名红柳河)而得名。20世纪20年代，e .桑志华和p .德金日首先将盆地内出露的一套河流和湖泊地层命名为萨拉乌苏河组，其时代界定为晚更新世(表1)。1959年国家地层委员会正式成立，命名为萨拉乌苏河组，后于1964年更名为萨拉乌苏组。萨拉乌苏组以“鄂尔多斯人”(或称“河套人”)、人类活动的痕迹和丰富的哺乳动物化石闻名中外。它是中国北方上更新统河流相和湖泊相的代表地层。20世纪60年代和80年代，中国科学院古脊椎动物研究所会同古人类研究所、地质研究所和沙漠研究所进行了两次大规模的发掘和调查，对萨拉乌苏组有了更深入的了解，该组解体为下萨拉乌苏组(狭义)和上承川组。

表1萨拉乌苏组地层划分及对比演化表

2萨拉乌苏阶地层剖面位置

萨拉乌苏阶是一个等级剖面，位于内蒙古乌审旗无定河镇米浪沟湾下游2公里萨拉乌苏河左岸，九方台西侧陡壁处(图1)。地理坐标:北纬37° 46 '，东经108° 33 '，最高海拔1283米。陕北榆林、内蒙古靖边或乌审旗都有公交车到无定河镇。

此外，前人在正在建设的地层剖面上游做了大量工作，如地哨沟湾、范家沟湾、米浪沟湾等，建立了较好的地层剖面。这些剖面为九方台建筑层次剖面的岩石地层、生物地层、年代地层和气候地层研究提供了重要的信息和资料。

图1萨拉乌苏河流域萨拉乌苏分层断面位置图

3萨拉乌苏阶地层剖面描述

酒屋阶地的层次剖面由萨拉乌苏河左岸酒屋阶地陡壁上的第四系松散沉积物组成(图2)。地层连续性较好，总厚度61.61 m，根据颜色、岩性、结构及与下伏地层的接触关系，剖面自下而上共分为32层(图3)。在32层的基础上，根据沉积旋回、岩相特征和测年资料，并入更新世中期的离石组。上更新统下部萨拉乌苏组(狭义)，上更新统上部成川组和全新统。

萨拉乌苏组厚32.77米，自下而上分为5段。

1段:黄褐色、灰褐色粉质粘土与灰黄、杂色粘质粉砂互层，夹数层红褐色薄古土壤，底部为黄褐色粉砂。包含软体动物化石。厚度11.11 m，与中更新统离石组顶部红棕色古土壤层呈整体接触。

第2段:黄土状土，黄色淤泥层，致密块状，含较多钙质结核。3米厚。

3段:黄褐色粘土质粉砂层，夹细砂和钙片层，含软体动物化石，具冻融褶皱。厚7.4米。

4段:黄褐色中细砂层，具水平层理和交错层理。厚4.75米。

第5段:灰褐色、灰绿色粘土质粉砂层，含软体动物化石。底部为泥质砾石，顶部为红棕色古土壤层。6.51 m厚。

图2萨拉乌苏河九方台段地质地貌景观

上述五个剖面中，萨拉乌苏组底部的黄褐色砂层、底部的灰褐色粉质粘土层(或淤泥层)、中部的冻融褶皱层和顶部的棕色古土壤层均可作为标志层。

城川组厚25.19米，自下而上分为三段。

1段:灰黄色粉砂层夹灰褐色粉砂层，具水平层理和交错层理，夹钙片层。靠近底部，含有犀牛石。厚度为12.69米，与下伏地层呈侵蚀接触。

第2段:灰绿色、灰黄色粉砂层，具水平层理，底部为中细砂层。顶部和中部发育冻融褶皱，含软体动物化石。7.19米厚。

第三段:灰黄色粉细砂层夹灰褐色粉砂层和钙片层，具水平层理和交错层理。5.31 m厚。

上述三个剖面中，第二个剖面中部的两个含软体动物化石的冻融褶皱层可作为标志层。

根据沉积相分析，萨拉乌苏组1段以湖泊相为主，底部为黄褐色砂层，代表古湖泊沉积。湖相沉积含有多层古土壤和软体动物化石，表明水体较浅。第二段是黄土状土壤堆积，湖泊消失。第三段为黄褐色粘土粉砂层，代表涌水量。第四段为厚厚的黄色中细砂层，为河风沉积，湖泊暂时被河风沉积所替代。第五段是沉积的泥砾石层和含有软体动物化石的灰绿色粘质粉砂层，这意味着湖泊再次进入发育期，直到顶部的棕色古土壤发育，萨拉乌苏湖再次消失。

城川组1段发育风成砂和沼泽相沉积。大规模高角度板状交错层理是风成砂构造的标志；水平层状灰褐色粉质粘土条带是沙丘间洼地的沼泽相沉积。洼地顶部沉积物干涸后，钙薄片经常发育。城川组二段沉积物颗粒粗，反映水量丰富，已进入湖泊发育阶段。湖泊沼泽软体动物多，水体不深。城川组三段被沙丘间的风成砂和沼泽相沉积所替代。可以看出，萨拉乌苏组和成川组经历了四次明显的水体扩张和四次明显的风成沙袭击。

4萨拉乌苏阶底部界线的确定

萨拉乌苏阶底界位于九方台剖面萨拉乌苏组三段(狭义)底部，其标志为:

4.1岩性和沉积相

萨拉乌苏阶底部为黄褐色粉砂和粘土质粉砂，具有明显的冻融褶皱，并含有较多的软体动物化石，属于湖泊和沼泽相沉积。其中冻融褶皱在萨拉乌苏河流域广泛分布，是明显的标志层。

内蒙古萨拉乌苏河流域萨拉乌苏地层剖面综合直方图。

4.2同位素年龄

根据李保生等人的资料，萨拉乌苏阶底部冻融褶皱层顶部的年龄为(148000 12500) a (TL)。因此，估计其底界年龄约为0.15Ma，略大于更新统上底界年龄(128000 a)。

4.3古脊椎动物化石和文物

萨拉乌苏阶下边界以上发现的代表性脊椎动物化石有智人(鄂尔多斯)和Sinomegac-eros ordosianus(河套中国大角鹿)、Bubalus wansjocki(王水牛)、paleoloxodonnaumanni(Noctus大象)等。资料显示，1922年至1923年，在邵家沟湾距江面10米的砂层中首次发现“河套人”和“河套文化”层。1978 ~ 1979，董光荣等人在原生层位发现了河套人颌骨和臼齿，位于萨拉乌苏组下部，距河床10多米。此外，在范家沟湾剖面萨拉乌苏组粉质粘土和粉砂层中发现了大量小型旧石器。

可见，这些古人类化石和文物，以及河套的中国大角鹿、王水牛等脊椎动物化石，可以作为萨拉乌苏阶下界的古生物标志。

4.4孢粉特征

孢粉分析表明，九房台剖面萨拉乌苏组三段，即萨拉乌苏阶底部孢粉贫乏。底部有少数松属(Pinus)、蒿属(Artemisia)和藜科(Chenopodiaceae)；中部出现少量的桦木(Betula)和栎属(Quercus)；上部孢子较多。反映出气候从凉爽干燥到温暖湿润的变化。

4.5介形类化石的特征

介形类化石分析表明，九方台剖面萨拉乌苏组三段含有少量白细胞。属于湖泊沼泽沉积环境。

总之，萨拉乌苏阶底界为湖相，含智人、中国大角鹿、诺福克象、王水牛等哺乳动物化石，孢粉贫乏，少量丰满的白花介形类作为底界标志。

单元层型中的五级生物地层序列及其特征描述

5.1哺乳动物化石

截至目前，在该区邵家沟湾、杨树沟湾、地哨沟湾、范家沟湾、九房台，除发现人类化石外，还发现萨拉乌苏阶哺乳动物化石34种，鸟类11种(表2)。

其中，已灭绝的有8种，包括古龙、终极巨鳄、骆驼鸟、斑背龙、斯皮罗塞、中华巨蜥、水牛、原始牛等。Palae-oloxodon naumanni、Spirocerus kiakhtensis、Sinomegaceros ordosianus和Bos primigenius仅见于萨拉乌苏阶下部的萨拉乌苏组。

5.2孢粉组合特征

自下而上的孢粉组合具有以下特征:

(1)萨拉乌苏组1剖面

下图:花粉含量低，但孢子多，气候温暖湿润。

华中:孢粉贫乏，仅有少量的松属、蒿属和藜科，气候凉爽干燥。

上部:孢粉丰富，木本植物花粉占38.3% ~ 62.1%，草本植物花粉占37.9% ~ 61.7%。木本植物的花粉以松属为主，占37.3% ~ 57.6%，还有少量榆属、桦木属等。草本植物花粉以蒿属为主，占19.7% ~ 35.3%，其次为藜科等。，反映了针叶林和针阔混交林的草原植被景观，气候温暖湿润。

表2萨拉乌苏动物群

(2)萨拉乌苏组二段

孢粉以松属(37.3%)和蒿属(53.3%)为主，气候凉爽干燥。

(3)萨拉乌苏组第三段(即萨拉乌苏阶下部)

下部:孢粉贫乏，仅有少量的松属、蒿属和藜科植物，气候凉爽干燥。

中部:有少量桦木、柞木等。，且上部真菌孢子较多，反映中上部的温度和湿度。

(4)萨拉乌苏组第四段

下部:孢粉以松属(89.8%)和蒿属(6.8%)为主，气候相对温暖湿润。

上部:孢粉贫乏，气候凉爽干燥。

(5)萨拉乌苏组第五段

下部:孢粉贫乏，仅有少量的松属、蒿属和藜科植物，气候凉爽干燥。

上部:孢粉以松属(占72.2%)和冷杉属(占16.5%)为主，气候相对温暖湿润。

(6)城川组1段(始于萨拉乌苏阶上部)

孢粉贫乏，只有少量的松属、蒿属和藜科植物寒冷干燥。

(7)成川组二段

孢粉丰富，木本花粉以松属为主，占47% ~ 81%，其次是云杉属(占12% ~ 14%)和冷杉属(占10% ~ 12%)。还有栎属(7%)和榆属(3.1%)。藜科(占11% ~ 13%)，蒿属(占8%)是主要的花粉，此外还有水生草本植物蒲黄和孢子。

体现针阔混交林草地的植被景观，气候以暖湿为主。

(8)成川组三段

下部:孢粉丰富，木本花粉以松属(占15% ~ 52%)为主，草本花粉以蒿属(占22% ~ 28%)为主。此外，还有水生草本植物香蒲(占10%)等。反映针叶林草原植被景观、气候温度和湿度。

上半部分:较差的孢粉。

从以上孢粉组合可以看出，萨拉乌苏阶的草原植被景观以针叶林为主。

5.3介形类组合特征

自下而上的介形类组合的特征是:

(1)萨拉乌苏组1剖面

下图:作为湖相沉积环境，有许多白细胞过多和少量伊丽藻。

中上部未发现介形类化石。

(2)萨拉乌苏组二段未发现介形类化石。

(3)萨拉乌苏组三段(即进入萨拉乌苏阶下部)，仅在中下部的冻融褶皱层中发现少量白细胞-稀土过剩，属湖泊沉积环境。

(4)萨拉乌苏组四段未发现介形类化石。

(5)萨拉乌苏组五段中下部未发现介形类化石，上部灰绿色、灰棕色粘土质粉砂层中有较多。

介形类岩石，如Cyclocypris serena、Ilyocypris biplicata、Ilyocypris dunschanensis、Candoniella suzini、Candoniella albicius等。，属于溪流湖泊沉积环境。

(6)城川组1段(即进入萨拉乌苏阶上部)未发现介形类化石。

(7)有许多白假丝酵母、木姜子、苏北鲤等。在城川组二段的冻融褶皱层中，在其上的黄褐色砂层中发现了湖沼藻。反映湖泊和沼泽相的沉积环境。

(8)鲤科鱼类。在成川组三段下部发现了膨胀麒麟菜和白血球过多，反映了湖沼沉积环境。

总之，从介形类的属种分析，大多反映湖泊沼泽或溪流池塘的沉积环境。

同位素年代地层学和磁性地层学研究

6.1萨拉乌苏酸阶段底年龄

(1)齐(1975)、周坤书(1982)、袁思训(1983)等。，根据旧石器文化遗址的时代和脊椎动物化石、孢粉的组合，认为萨拉乌苏组的时代不早于晚更新世中期。

(2)董光荣等人(1983，1986)认为萨拉乌苏组相当于6.5438万年至7万年前的玉木-里斯间冰期，城川组相当于7万年至6.5438+02万年前的玉木冰期。1998年，董光荣等人进一步确认萨拉乌苏组形成于140 ~70 ka，城川组形成于70 ~10 ka，分别与末次间冰期和末次冰期相比较。

(3)李保生等(2001，2004)，根据米浪沟湾剖面的热释光测年，认为萨拉乌苏组年龄为150 ~ 70ka，城川组年龄为70 ~ 150~70ka。

2004年，前者进一步确定为150000 ~ 75000 a，可与黄土高原S1和深海氧同位素5期对比。后者为75000 ~ 10000 a，可与黄土高原L1和深海氧同位素2 ~ 4期对比。

(4)郑(1989)确定地勺沟湾剖面下部的时代为(177 14) Ka (TL)，认为萨拉乌苏动物群的时代为160 ~ 180 Ka。

(5)孙(1996)，年龄136000a(TL)，测得地勺沟湾剖面底部附近地层。

(6)范等(2002)研究了底哨沟湾剖面的岩石磁性，认为萨拉乌苏组的时代大致为180 ~ 10ka。

(7)金等(2007)将低哨沟湾右岸剖面与其他剖面对比后，认为萨拉乌苏组时代为80 ~ 140 Ka，城川组时代为11.5 ~ 80 Ka。

(8)闵等(2007)测定了九方台剖面萨拉乌苏组底界，确定为≥130ka(中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室测定)。

上述海量的年龄资料表明，由于对萨拉乌苏组区域地层对比的不同看法、底界标志的确定以及测年方法的不同，对萨拉乌苏组底界的时代存在两种意见，即140 ~ 150 Ka和180ka。根据130ka以上的测年数据、沉积速率和萨拉乌苏组发育的多层古土壤层特征分析，并与米朗沟湾剖面对比，笔者倾向于后者的年龄数据。而萨拉乌苏阶的底界应在九方台剖面萨拉乌苏组三段底部，其年龄值约为150ka。

6.2萨拉乌苏阶上部和下部的界线。

根据李保生(2004)的资料，城川组的时代为(75080±7400)a(TL)。闵龙瑞(2007)获得了表层以下灰绿色粘质粉砂层的年龄:≥80ka(OSL)。因此推断萨拉乌苏阶上下部界线的年龄约为75ka。

6.3萨拉乌苏安阶段的顶级年龄。

根据李保生(2004)的资料，城川组顶部(距顶界约1.7m)的年龄为(14458 867) a (TL)。上覆全新统底部的年龄为(9880±900)a(TL)。因此，萨拉乌苏阶顶年龄约为10 ~ 11ka。

7古气候特征

随着全球变化研究的发展和区域气候变化研究的深入，许多学者对萨拉乌苏组的气候演化进行了探讨。以董光荣和李保生为代表，认为萨拉乌苏组相当于末次间冰期。与末次冰期相比，城川组可划分为间冰期气候期。近年来，李保生对米朗沟湾剖面的化学元素百分比做了大量的研究，并进一步将萨拉乌苏组与MlS5、城川组与MLS2-4进行了对比。郑将萨拉乌苏组下部与MlS6期对比，代表一个冷期，可与MlS5期对比，代表一个暖期。总之，学者们对萨拉乌苏组和成川组的古气候特征做了大量的研究，成果显著。但是，正如上面关于萨拉乌苏阶年代学框架的讨论中所提到的，萨拉乌苏阶的底部年龄仍在研究中。因此，本文仅根据地层岩性、岩相和古生物特征粗略探讨其演化特征(图2)。

萨拉乌苏组1段气候由凉爽转为温暖湿润，特别是上部湖沼相层夹有数层红棕色古土壤，其中含有软体动物化石和少量阔叶植物花粉，反映了温暖湿润的气候环境。第二段为黄土状土壤堆积，气候凉爽干燥。但1和2段没有进入萨拉乌苏安阶段时限。萨拉乌苏组三段开始进入萨拉乌苏阶下部，为湖泊沉积相，含软体动物、少量阔叶植物和大量脊椎动物化石，代表温暖湿润的气候。而中部的湖相沉积相沉积后经历了一次寒冷的气候事件，使其发育冻融褶皱。上部含钙板多，气候干燥。第四层黄色中细砂层，孢粉中木本植物松属含量高，气候湿润。第五个湖相沉积含有大量软体动物化石，顶部有一层厚厚的棕色古土壤层，是气候温湿度的标志。

萨拉乌苏阶上部，城川组1段为介于风成砂和沙丘之间的沼泽相沉积，反映了寒冷干燥的气候。湖相沉积第二阶段，沉积物颗粒可达中细砂层，包括喜温湿的软体动物化石，孢粉中的阔叶植物和水生草本植物花粉反映了温湿的气候。第二阶段顶部和中部有两层冻融褶皱，表明两层湖相沉积后分别经历了两次冰缘冷气候事件。第三段古气候特征与1段基本相似，但早期孢粉湿润。

总之，根据萨拉乌苏阶的岩性、岩相、古生物和孢粉组合分析结果，萨拉乌苏阶为暖湿气候和凉干气候交替出现，曾发生过两次冰缘冷气候事件。

8对比关系

8.1与深海氧同位素曲线的比较

根据李保生对该区米浪沟湾剖面化学元素的研究，将萨拉乌苏组(狭义)第五段分别与深海氧同位素第五阶段A、B、C、D、E进行对比。根据古生物资料，将城川组三段与深海氧同位素第二至第四期进行对比。

8.2与华北晚更新世地层对比

萨拉乌苏阶是华北地区一套河湖相风成地层，分布广泛，对比良好。在黄土高原的河谷中，经常看到萨拉乌苏组(狭义)夹在马兰黄土和离石黄土的上部，如赣县段；在内蒙古大青山南麓包头附近的台地或阶地上，还发现有万水泉、后水沟等萨拉乌苏组和城川组。还有可与河套盆地南缘达拉特旗瓦窑、昭君坟、万盖召地区的萨拉乌苏河流域、河套盆地东北部的托克托中滩地区、内蒙古广兴源的西拉木伦河相比较的断面。此外，山西汾河流域丁村组丁村人的化石与鄂尔多斯人同期或略早。

感谢华南师范大学的李保生教授和内蒙古乌审旗文物局的范金山老师在研究萨拉乌苏阶的建造过程中为我们提供了大量的资料和信息。在此表示衷心的感谢。

参考

董光荣、高尚玉、李保生。河套人化石的新发现。科学通报，1982，26(19):192 ~ 194。

董光荣、李保生、高尚玉。从萨拉乌苏河地层看晚更新世以来毛乌素沙漠的变化。中国沙漠. 35438+0983，3 (2): 9 ~ 14。

董光荣，李保生。内蒙古萨拉乌苏河地区马兰黄土与萨拉乌苏组的关系及其环境演化。见:柴达木盆地新生代地质会议论文集。北京:科学出版社，1986，104 ~ 132。

董光荣、苏、金。对晚更新世萨拉乌苏组的新认识。科学通报，1998，43(17):1869 ~ 1872。

范赵星，苏溥。Reidarlovlie岩石磁学研究对萨拉乌苏组年代归属的意义。自然科学进展，2002，12(11):1223 ~ 1226。

黄伟文，侯亚梅。萨拉乌苏遗址新材料:范家沟湾出土的旧石器[J](人类学报，2003，22 (4): 309 ~ 320)。

金、、苏、、董光荣、。萨拉乌苏河流域地层沉积时代及其气候变化。地质学报，2007，81 (3): 307 ~ 315。

李保生，陈德牛，大卫。张、温小豪、邱、欧贤娇、杜淑欢、牛东风、杨毅、叶建平、郭。萨拉乌苏河流域MGS3组腹足类化石种类及气候环境。中国科学系列D:地球科学，2007，37 (2): 168。

李保生，董光荣，高尚玉，等。鄂尔多斯萨拉乌苏地区马兰黄土与萨拉乌苏组的关系及其地质时代。地质学报，1987，61 (3): 218 ~ 230。

，金，，等. 150ka以来毛乌素沙漠的堆积与变化过程[J].中科系列D，1998，28 (1): 85 ~ 90。

、金、朱逸之、董光荣、温小豪。萨拉乌苏河流域第四纪岩石地层及其时限。沉积学报，2004，22 (4): 676 ~ 682。

、金、朱一之、、董光荣、孙东怀、邵亚军、孙武、、阎满存、高全洲。关于“河套东南角理想剖面”的新研究。中国沙漠。21,21 (4): 346 ~ 353.

闵，迟振清，朱冠祥。1998.陶谦平原第四纪环境变迁。In:安志胜主编，黄土黄河文化。河南:黄河水利出版社。50 ~ 54.

敏·龙瑞。2005.第四纪。参见:中国地质调查局地层古生物中心《中国不同地质年代地层划分与对比》。北京:地质出版社。560 ~ 596。

聂宗盛、李虹和马宝琦。2008.内蒙古河套盆地晚更新世晚期化石动物群。第四纪研究，28 (1) 14 ~ 25。

裴文中，李有恒。萨拉乌苏河水系的初步研究。脊椎动物古生物学和古人类学。1964,8 (2): 99 ~ 118.

齐郭芹。内蒙古萨拉乌苏河流域的第四纪哺乳动物化石。脊椎动物古生物学和古人类。1975，第十三卷，第4.239 ~249号。

国家地层委员会。全国地层会议学术报告汇编。中国新生代。北京:科学出版社，1963，18 ~ 24。

由国家地层委员会编辑。中国区域年代地层(地质时代)表及说明。北京:地质出版社，2002，1 ~ 11。

邵亚军。萨拉乌苏河地区晚更新世以来的孢粉组合及其古植被和古气候[J].中国沙漠，1987，7 (2): 22 ~ 27。

苏，董光荣。萨拉乌苏组沉积时代的重新确定。沉积学报，1997，15(4):159 ~ 163。

孙，丁仲礼，袁，刘东升。萨拉乌苏组地层划分及沉积环境的再探讨。海洋地质学和第四纪地质学。1996, 16 (1): 23 ~ 31.

同一文献中李虹、谢君毅和萨拉乌苏动物群属种的订正与讨论。第四纪研究，2008，28(6):1106 ~ 1113。

谢君毅、高尚玉、董光荣、李保生。萨拉乌苏动物群。中国沙漠. 1995，15 (4): 313 ~ 322。

元·。萨拉乌苏组沉积环境及地层划分。地质科学，1978，(3): 220 ~ 234。

袁思训，陈铁梅，高。铀系法测定河套人和萨拉乌苏文化的年代。人类学学报，1983，2 (1): 90 ~ 94。

郑。中国北方晚更新世河湖地层与风成黄土地球化学。1989, (4): 343 ~ 351.

中国科学院地质研究所。第四纪地质问题。北京:科学出版社，1964，45 ~ 76。

周坤书，李兴国，邵亚军。内蒙古萨拉乌苏河流域冰缘期的划分及其意义。载于:史前地震和第四纪地质学论文。陕西:科学技术出版社，1982，149 ~ 153。

周、、闵、。2003.中国第四纪地层代码。北京:地质出版社。

布莱克d，P .泰利哈德德沙丹，C C杨，W C裴1933。中国的化石人。乔治·梅姆爵士。A.11

李保生，温小豪，洽樊氏，大卫。张颠，杜树欢，陈德牛，欧贤高，倪东风.萨拉乌苏河流域晚更新世-全新世原始化学元素和古生物记录指示的环境演化阶段.地质学报2007 81(4): 555 ~ 565(英文版).中国地质学会学报

李保生，张大鼎，温小浩，等.末次间冰期气候波动的多旋回[J].地质学报，2005.79(3): 398 ~ 404

Teilhard de Chardin和F.Licent.1924a。北半球的地质学。中国鄂尔多斯的西部和南部边界。中国地质学会通报，3(1): 37 ~ 44

Teilhard de Chardin和F.Licent.1924b。中国北方旧石器时代工业的发现。中国地质学会通报3(1): 45 ~ 50。