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黄河是中国第二长河,全长约5464 km,黄河干流切穿了30多个峡谷,三门峡是其东流入海的最后一个屏障,切穿三门峡的时间指示了黄河最终的贯通。 前人开展的地质调查认为在三门峡西部的渭河盆地中存在一个古湖,被称为三门古湖,当峡谷被切穿时湖水外泄。钻孔资料显示自上新世以来渭河盆地的河湖相沉积地层厚度超过1000 m,可以将其分为两个单元,分别为上部的三门组地层以及下部的沈河组地层。三门组以灰黄色、灰褐色的砂层和粘土为主,沈河组以灰绿色、灰黄色的粘土和粉砂为主。本研究采用宇宙成因核素埋藏定年法为渭河盆地湖相沉积结束以及湖相向河流相转变提供年代学制约。来自三门组、三门组与沈河组的界限、沈河组的三个沉积样品的埋藏年龄范围为2.0-1.5 Ma,年龄大小与地层层序相符。在位于三门古湖北东方向的西侯度村,黄河贯通后在三门组之上沉积了一层河流相砂砾石层,本研究从1m厚的砂砾石层中采集了三个样品,通过宇宙成因核素埋藏年龄法获得了样品的沉积时间,其加权平均年龄为1.4±0.2 Ma。综合分析所获得的年龄数据,认为三门古湖沉积开始于~2 Ma,沈河组与三门组的界线为~1.8 Ma,从湖相沉积转变为河流相沉积的时间为1.5-1.4 Ma。 对三门峡地区河流阶地的定年也为黄河贯通提供了年代学制约,其埋藏年龄(1.3±0.6 Ma)限定了黄河切穿三门峡的时间上限,因此切穿三门峡的时代被限定在1.5-1.3 Ma。 对样品进行碎屑锆石U-Pb年代学研究,有助于厘清所获得的埋藏年龄与河流发展演化的对应关系。碎屑锆石U-Pb年龄谱分析表明,渭河在1.5-1.3 Ma首先漫过三门峡,之后黄河于1.4-1.3 Ma贯通三门峡。综合分析表明,黄河从兰州地区到下游河道的贯通仅用了几十万年,这种快速贯通可能与早更新世冰川融化造成的洪水事件相关。