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第四紀土層為什麼顏色淺

發布時間: 2022-05-24 07:38:03

㈠ 實習四 讀第四紀地質圖

一、實習目的和意義

第四紀地質圖是第四紀地質研究的重要綜合圖件,包含了大量的第四紀地質、地貌、新構造運動、古環境等內容。本次實習的目的是使同學了解第四紀地質圖的編制過程,第四紀地質圖的表示內容和表示方法,第四紀地質圖的讀圖步驟,如何從第四紀地質圖中獲得各種第四紀地質信息,重建研究區第四紀時期的地質發展歷史。

二、實習內容和要求

(1)了解第四紀地質圖的有關知識以及第四紀地質圖的編制過程。

(2)了解第四紀地質圖內容的表示方法。

(3)讀《瀘江兩岸第四紀地質圖》,寫出該區第四紀地質發展簡史。

(4)實慣用具:鉛筆、橡皮、三角尺。

(5)要求學生獨立完成實習作業。

三、實習步驟與方法

(1)首先聽教師講解第四紀地質圖的相關內容。

(2)在教師的帶領下讀第四紀地質圖。

(3)分析瀘江地區的第四紀地質發展史。

四、第四紀地質圖的編制

(一)第四紀地質圖的編圖程序

第四紀地質圖的編制是根據研究任務、研究內容和比例尺的大小進行的。不同的研究內容和不同比例尺的第四紀地質圖所要求的野外工作和室內工作的程度不同,採取的編圖手段也有所差異。大比例尺的第四紀地質圖必須到野外進行填圖完成,而小比例尺的第四紀地質圖可藉助於遙感影像,並結合部分的野外工作完成。第四紀地質圖的編製程序大體可分為前期的資料收集和分析階段,中期的野外填圖和遙感解譯階段,以及後期室內的樣品分析、圖件完善和清繪階段。

在前期的資料收集階段,對編圖區及其鄰區的第四紀地質、新構造、地貌、測年、古環境等方面的資料進行詳細的收集,並對資料進行分析。了解編圖區的地貌特徵,第四紀地層的分布和成因類型特徵,第四紀地層的劃分,新近系與第四系的界線,在對這些問題有了認識的基礎上建立該區初步的第四紀地層層序,編寫編圖計劃和任務書,確定編圖原則和編圖內容,擬定填圖單位和圖例。

野外填圖和遙感解譯階段是最關鍵的階段,尤其對較大比例尺的第四紀地質圖編制來說尤為突出。在野外,可採用地貌學和地質填圖的方法,在地形圖(底圖)上勾畫不同時代和成因的第四紀地層界線,同時觀察其成因類型標志,區分地貌單元。通常情況下,作為填圖底圖使用的地形圖的比例尺比最終成圖的比例尺大一倍,以確保精度。在野外必須將第四紀與基岩和第四紀各時代的地層界線、同一時代不同成因類型的界線,如實地填在底圖上,此外還應將同一成因類型內的岩相變化的轉折帶或過渡帶用虛線表示在圖上。在野外工作過程中,還要進行遙感影像解譯標志的核查,取年代、成因類型分析、古環境分析等樣品。

在室內進行地質年齡、動力因素、古環境樣品的測試和分析,進一步確定在野外劃分的第四紀地層各單元的年代、成因類型是否合適,根據編圖要求和比例尺確定最終的第四紀地層單元。確定第四紀地層及其他地質內容的表示方法,制定統一的圖例系統。圖例系統既要簡單又要明了,符號與地層的岩性有一定的關聯。最後清繪圖件,完成報告的編寫。

(二)第四紀地質圖的基本內容

在第四紀地質圖上,地層時代、沉積物的成因類型和岩性特徵是要表示的三個基本內容。另外,前第四紀基岩露頭、新近系露頭、新構造、區域第四紀主要事件(第四紀海岸線、湖岸線、冰川位置、古凍土地貌、古地震地點、火山噴發地點等)、動植物化石點、人類文化遺存點、重要的砂礦點及各種取樣點等內容,可根據比例尺和精度的要求都應在第四紀地質圖中表示出來。

前第四紀地層由於地層傾斜,不同時代的地層在地表都有出露,而第四紀地層的產狀通常是水平的,在河谷、盆地或平原中,早期地層常伏於晚期地層之下,早期地層在地表通常沒有露頭,只有在一些被沖溝切割開後,在沖溝的壁上出露不同時期的地層,但由於第四紀地層鬆散,所構成的溝壁往往是陡直的,實際出露的寬度很窄,因此要在平面上同時表示不同時代的地層往往非常困難。因此,為了把不同時代的地層也表示出來,可把陡壁上不同時代的地層沿溝壁適當地加以擴大,但根據填圖的精度原則,在平面圖上擴大的寬度不得超過1 mm。

在第四紀地層表層上,有時分布有近代沉積物,它們覆蓋了較老的第四紀沉積物,因此給制圖帶來了一定的困難。為了反映其他更重要的地質內容,可以把意義不大、厚度較小(一般小於0.5m)、分布零星的「覆蓋層」剔除,當然剔除後的圖面結構還要具合理性。

時代相同的地層,在橫向上不同成因類型之間的過渡關系時常見到,在編圖時應根據岩性岩相特徵在過渡地帶用虛線把二者分開。

(三)第四紀地質圖基本內容的表示方法

1.第四紀地層時代

按照目前的規定,第四系採用二分法,即更新統(Qp)和全新統(Qh)。更新統再劃分為下更新統(Qp1)、中更新統(Qp2)和上更新統(Qp3)。有時,在統一級單位上還要劃分次一級的單元,通常是下更新統採用三分,即Qp1-1、Qp1-2、Qp1-3;中更新統也是三分,即Qp2-1、Qp2-2、Qp2-3;上更新統二分,即Qp3-1、Qp3-2;全新統三分,即Qh1、Qh2、Qh3。當某一地層貫穿了兩個時代,而又無法分開時,可表示為「Qp1+2、Qp2+3」等方式。如果圖區內溝谷不發育,地表又沒有露頭,只是通過鑽孔探明表層之下存在較早的第四紀地層時,則可以用復式圖例來表示。例如,下伏層為下更新統、上覆層為中更新統時,可用Qp1+2表示,或直接在鑽孔位置上畫雙層圓圈,外圈註明Qp2 ,內心則為Qp1。未劃分的第四系用「Q」表示。

2.第四紀地層成因類型

第四紀地層的成因類型有不同的表示方法,有代號法、線段法、顏色法等(圖1-18)。

圖1-18 金河朵美段第四紀地質圖

1—全新世晚期(Qh2al)沖積礫石、砂(河漫灘);2—全新世早期(Qh1al)沖積礫石、砂、粘土層(第一級階地);3—晚更新世晚期(Qp3-2al)沖積礫石、砂、粘土層(第二級階地);4—晚更新世早期(Qp3-1al)沖積礫石、砂、粘土層(第三級階地);5—晚更新世晚期(Qp3-2pl)洪積礫石、粘土層(第一期洪積扇);6—中更新世(Qp2al)沖積礫石、粘土層(第四級階地);7—中更新世(Qp2pl)洪積礫石、粘土層(洪積台地);8—早更新世(Qp1l)湖積粘土、粉砂層;9—前第四紀地層

代號法 這種方法應用廣泛,在第四紀地質圖、地貌圖等都採用。 具體的各種成因類型的代號見下表1-14。

表1-14 第四紀沉積物成因分類

續表

在第四紀地質圖中常常把成因類型和地層時代結合在一起表示,如中更新世沖積層用「Qp2al」表示,如果是中更新世中期的洪積物則表示為「Qp2-2pl」。

線段法 用不同的線段或線段的組合表示不同的成因類型(圖1-18)。 這種表示方法非常直觀,在第四紀地質圖上能非常清晰地把不同成因類型區分開來。這種方法在論文、書中使用廣泛。

顏色法 用不同的顏色區分不同的成因類型,彩色的第四紀地質圖多採用這種方法。如:沖積層用橄欖綠色,坡積層用黃色,洪積層用橘黃色,殘積層用紫色等等,可參考國內外習慣,或國家標准。總體而言,第四紀地層的顏色比較淺,通常淺於老地層的顏色。當有混合成因類型時,相應的底色表示主要成因,次要成因類型用相應顏色線條加於底色之上,如以沖積物為主的洪沖積層,用橄欖綠色作為底色,加上橘黃色的線條來表示。對於成因類型相同時代不同的地區,用顏色深淺加以區別,時代越老,顏色越深。

3.第四紀地層岩性

在第四紀地質圖上,第四紀地層的岩性通常是用花紋來表示的,其原則是花紋盡量接近岩性的本身,如河漫灘的岩性多為礫石和砂,就可用小圈「○」表示,或用「○」和「·」組合表示,湖積物可用「-」線條表示,沼澤沉積物可「――」斷線表示,洪積物、冰磧物可用「△」表示。

4.其他

如人類化石點、人類活動遺跡、動植物化石點、古地震點、火山地點、砂礦點、鑽孔、泉、地表上大的水系及重要的高程點等都用專門符號來表示,有時還標注有數字說明。

(四)第四紀地質圖的圖例系統

圖例能夠反映第四紀地質圖的主體內容、研究程度、第四紀發展歷史,因此,圖例的設計、編排都非常重要。從圖例的設計和安排上也能反映出編圖原則及編者的主題思想。第四紀地質圖圖例安排的一般原則是:先地層時代,後成因類型,再岩性,最後是專門性的圖例。

1.時代圖例的排列方法

時代圖例的排法有兩種:一種是依上下順序排列圖例,從最新地層開始,從上向下依次排列老時代的地層,然後是第四紀未分地層,最後是基岩。這種圖例排列方式放在圖右側。另一種是依左右順序排列圖例,最新地層的圖例排在左邊,向右依次排列老時代的地層,其次是第四紀未分地層,最後是基岩。該圖例排列方式放在圖下方。

2.成因類型圖例的排列方法

成因類型圖例的排列比較復雜,一般把同一時代的成因類型按照其形成的地貌位置(從分水嶺到河谷,或由山區到平原到湖、海)依次排列。如:先排殘積,其後依次是坡積、洪積、沖積、湖積,最後是海積。對冰川、風與岩溶等成因類型的圖例,在不同地區,根據其所處的地貌部位插入適當的位置。岩性圖例的排列常是先碎屑沉積物,再化學沉積物,最後是生物沉積物。對於碎屑沉積物按其顆粒由粗到細排列。

3.其他圖例的排列方法

其他圖例類型比較復雜,無固定順序,但一般是按照植物化石、動物化石、人類化石、石器、地震點、水文點、取樣點、高程點、等高線、鑽孔、剖面線等順序排列。

(五)第四紀地質圖的閱讀與分析

第四紀地質圖的閱讀步驟與一般地質圖的閱讀方法相同。

首先從讀圖名、圖幅代號和比例尺開始,了解圖的地理位置和圖的類型,由比例尺的大小了解圖幅的面積和圖的精度;然後閱讀圖的出版時間、資料來源和編圖單位,了解圖幅的編制時間、所引資料的新老程度,以便於查閱原始資料;再閱讀圖例,了解圖區的第四紀地層時代、成因類型、地貌單元等,這是一個重要的步驟;最後閱讀圖內的內容,了解第四紀地層和成因類型的平面分布情況,地貌特徵,各時代地層之間的關系,各時代地層的岩性特徵,第四紀地層與前第四紀地層的關系,新構造特徵。

在閱讀和分析第四紀地質圖時,應從以下幾個方面重點分析:

地貌分析 圖區的地貌分析是了解第四紀地質圖的基礎。 首先要分析圖區的區域地貌特徵,通過地形等高線、制高點、山脊和水系的分布特徵,了解區內地貌的基本輪廓。再進一步分析不同地貌單元中的基本地貌形態、地貌成因類型及其組合關系。地貌特徵是反映新構造運動的良好標志。

沉積物岩性分析 依據圖例的岩性花紋或符號,仔細閱讀圖內沉積物的主要岩性組成及其時空分布特徵,尤其是不同岩性分布規律,它包含了圖區的沉積環境變化和動力條件變化的信息。

沉積物成因類型和沉積環境分析 先從圖例和圖面了解各種單成因類型時空分布規律,在此基礎上,結合地貌和岩性特點進行成因類型的組合分析,弄清成因類型的時空分布和變化規律,從而進一步獲取沉積環境、古氣候及新構造運動的信息。這是分析圖區地質發展史的基礎。

地層時代分析 首先根據圖例在了解圖幅內所有的第四紀地層時代基礎上,根據地層接觸關系、地貌相互關系,分析不同時代的第四系在空間上的分布規律,明白不同時代地層之間的覆蓋、切割、過渡關系。在此基礎上,根據地貌、岩性和成因類型,研究第四紀地層的形成過程。這是分析圖區的第四紀地質發展史的基礎。

地質發展史分析 分析圖區的第四紀地質發展史是閱讀第四紀地質圖的最終目的,也是最重要的一個環節。實質上是將從圖區所有了解到的第四紀地層、地貌、新構造、沉積歷史、環境變遷,進行高度概括和總結,再現其發展過程。第四紀發展史,主要包括地貌、環境和新構造演化三個方面。

五、作業

認真閱讀《瀘江兩岸第四紀地質圖》(圖1-19),編寫該區的第四紀地質發展史。

圖1-19 瀘江兩岸第四紀地質圖

(轉引自曹伯勛,1995,有修改)

1—全新統(Qhal)河漫灘沖積砂層;2—上更新統(Qp3-2al)第一階地沖積砂礫、黃土;3—上更新統(Qp3-2dl)第一坡積礫石、黃土;4—上更新統( Qp3-1al )第二級階地沖積砂礫、黃土;5—上更新統( Qp3-1dl )第二坡積黃色亞粘土;6—中更新統( Qp2al )殘余沖積砂礫;7—中更新統( Qp2-2pl )洪積黃土(第一洪積扇);8—中更新統( Qp2-1pl )洪積亞粘土夾砂礫(第二洪積扇);9—下更新統( Qp1pl )洪積亞粘土、砂礫(第三洪積扇);10—下更新統(Qp1l)湖相沉積粘土、砂、礫石;11—第四紀(Qeld)殘坡積角礫;12—上新統(

)湖泊沉積紅色粘土;13—前新近紀( AnN)基岩;14—標高點;15—等高線( m);16—鑽孔及編號;17—圖切剖面方向

㈡ 第四紀地層劃分對比方法

廣布地球表面的第四紀地層記錄了地球在這段時間的演化歷史。第四紀地層的劃分對比可根據各種標志或依據來進行,如沉積物的特徵、生物化石特徵、氣候變化、地貌特徵、人類遺存等等。因此,第四紀地層劃分對比的方法就可以分為古生物學的方法、岩石學的方法、地貌學的方法、年代學的方法、考古學的方法、構造地質學的方法等。

1. 岩石學的方法

岩石學的方法是第四紀地層劃分對比的基礎,是利用第四紀沉積物的顏色、成分、結構、構造等特徵進行第四紀地層的劃分對比。在第四紀,由於自然環境的變化和地表營力條件的改變,導致在不同時期形成的沉積物的岩性特點不同,如沉積物粗細的變化,顏色深淺的變化等,我們可以依據這些特徵進行第四紀地層的劃分對比。

顏色(color)顏色是沉積物最直觀的表現特徵,是沉積物的成分、粒度、沉積環境和形成時氣候的反映。沉積物的有機質含量高其顏色深,為黑色或灰黑色; 湖心的沉積物偏綠色、黑色或灰色(還原條件),而湖邊的沉積物偏紅、棕色(氧化條件)。氣候越是濕熱,形成的沉積物就越紅,反之,沉積物偏灰、黑灰色。沉積物顏色的深淺受三價鐵含量的影響,三價鐵含量越高,顏色越紅。在地表的條件下,隨著時間的推移,三價鐵的含量是累計的,從早期到晚期,相同類型的沉積物有從紅色→棕紅色→黃色的變化趨勢,在黃土中顏色的變化比較清晰(表10-1)。在華北地區,早更新世中期和中更新世中期是兩次氣候比較炎熱和濕潤的時期(夏季風作用比較強),這個時期形成的沉積物比較偏紅(紅、深紅色),往往可以作為華北地區第四紀地層劃分對比的標志。在南方,中更新世就形成了代表濕熱環境的網紋紅土。

表 10-1 我國不同時期黃土的顏色變化

成分(composition)在第四紀地層劃分對比中主要是利用沉積物中的碎屑礦物種類和含量的變化來進行研究。碎屑礦物,根據其在地表環境下的穩定性,可分為穩定礦物、比較穩定礦物、不穩定礦物和非常不穩定礦物(表 10-2)。這些礦物在沉積物中的含量變化可以反映水動力環境和氣候條件,因此也可作為第四紀地層劃分對比的依據。如北京平原區的第四紀地層中碎屑礦物在不同時代有明顯變化(圖 10-1)。還可以用這些礦物含量的比值來進行地層的劃分對比,如(穩定礦物 + 比較穩定礦物)/(不穩定礦物 + 非常不穩定礦物),這個比值也被稱為風化系數。該值越高,風化強度越大,反之就越弱。

圖 10-1 北京平原區雙堡頭孔重礦物含量變化圖(據 《北京幅和通縣幅 1∶ 5 萬區域地質調查報告》,1991; 修改)

表 10-2 常見碎屑礦物穩定性分類

圖 10-2 不同時期冰磧中玄武岩碎屑風化皮厚度變化圖(據 Cpepheu 等,1975; 轉引自曹伯勛等,1995; 修改)n 為礫石個數,圖中數字為平均值和標准差

結構與沉積構造(texture and structure)沉積物顆粒的大小、分選性以及形態也可作為第四紀地層劃分對比的標志。比如在進行河谷階地地層劃分對比時,常可利用這一特徵,對每一級階地礫石層的礫石成分、大小、風化程度、分選性等特徵進行統計,找出它們的相似性和差異性,就可以進行地層的劃分及對比。有時還可以利用礫石風化皮的厚度進行第四紀地層的劃分和對比(圖 10-2)。

特殊的標志層(key bed)在第四紀地層中,由於當時環境的變化,可形成一些特徵比較特殊的標志層。這種標志層既可以是沉積層,也可以是構造界面,如古土壤層、火山灰層、礫石層、海積層、鈉鹽層、石膏層、鈣板層、古風化殼面、侵蝕面、平行不整合面、角度不整合面等等,如在黃土剖面中的古土壤層、午城黃土與離石黃土的侵蝕面等。

2. 古生物學的方法

古生物學的方法是最為常用的一種地層劃分對比的方法,也是一種傳統的方法,它是利用了生物演化的規律。盡管在第四紀地層中有很多種類的生物化石,但通常利用最多的是哺乳動物化石,因為哺乳動物是第四紀時期演化更替最快的一種動物,伴隨著進步種的出現和原始種的滅絕,不同時期地層中具有不同的組合,據此可進行第四紀地層劃分及對比。如我國泥河灣組、元謀組、周口店組的建立和對比,第四紀下限的確定,都充分地利用了哺乳動物的生物地層學的方法(圖 10-3)。

3. 地貌學的方法

這種方法是在確定地貌形成先後次序的基礎上,再進行第四紀地層的劃分及對比。地貌相對先後次序的確定是根據它們之間的切割、過渡和掩埋等關系,如果地貌的先後次序確定了(圖 10-4),那麼構成這些地貌的第四紀地層的先後次序也就確定下來了。這種方法在平原地區、河谷地區和盆地地區的階地地層的劃分對比,岩溶地區溶洞中的地層劃分對比,以及夷平面的對比比較有效。在高海拔的山嶽地區和高緯度的大陸地區,根據冰磧地貌(如終磧堤、側磧堤)也可進行地層的劃分與對比。

但在岩溶地區利用地貌學的方法進行地層劃分對比時要注意洞穴形成年代與洞穴內沉積物形成年代的不同。一般情況下(地殼的上升地區),溶洞的位置越高,年代就越早,但其洞內的沉積物不完全有這種規律。有可能會出現高位置溶洞中的沉積物時代反而晚,這是由於早期的沉積物被沖刷掉,後來再沉積形成的。在平原區利用地貌學方法進行地層劃分對比時,也要注意地貌的掩埋關系: 新地貌覆蓋了老地貌。如果是鑽孔揭露的第四紀地層,則要根據沉積韻律的特點,如河流階地的二元結構,洪積扇的多元結構,進行地層的對比。

圖 10-3 周口店太平山東洞、西洞、上店洞、東嶺子洞的地層對比(據程捷等,1996)

圖 10-4 新疆庫車的庫車河康村北五期洪積扇的切割關系素描圖

4. 年代學的方法

隨著科學技術的發展和研究精度要求越來越高,在現今第四紀地層劃分對比中,一般都需要年代數據。這種方法就是對第四紀地層進行測年,根據所測得的年代數據再進行第四紀地層的劃分對比(圖 10-5),該方法在精度上較其他方法更高。

5. 古氣候學的方法

古氣候學的方法是根據第四紀地層記錄到的氣候波動規律而進行地層的劃分與對比,如在高山地區可根據冰磧物與流水沉積物的交替,或冰川地貌和流水地貌的交替,進行第四紀地層的劃分與對比(圖 10-6)。在低緯度地區,如在湖相、海相、河流相或洞穴等沉積物中,可根據氣候的冷暖波動進行地層的劃分與對比。

圖 10-5 第四紀地層劃分對比的年代學方法(據曹伯勛等,1995,有修改)

圖 10-6 第四紀冰期與間冰期旋迴的地層(據曹伯勛等,1995)

6. 構造地質學的方法

構造地層學的方法即根據在第四紀地層中的平行不整合、角度不整合以及地層的皺褶和斷裂而進行地層的劃分和對比。這種方法在對新構造運動活動比較強烈的地區的第四紀地層進行劃分是比較有效的,如在新疆南天山,下更新統的西域礫石層發生傾斜、皺褶和斷裂,並與上新統之間形成角度不整合(圖 10-7)。

7. 古人類與考古學的方法

古人類與考古學的方法主要是依據人類進化過程和人類文化發展的階段性而進行的第四紀地層的劃分和對比。在不同的時期,具有不同古人類化石和古文化特點(圖 10-8),如在早更新世早期為能人和奧都韋文化。這種方法最好有年代數據,以增加其准確性。

圖 10-7 新疆庫車卡普斯浪河第四紀地層接觸關系及構造變形(據程捷,2007)

圖 10-8 中國幾個重要的古人類化石地點的對比

8. 其他方法

除了上述的方法外,目前還利用地層中的其他標志進行第四紀地層的劃分,主要有地球化學的方法、同位素地球化學的方法、事件地層學的方法等。在地球化學方法中,經常利用CaCO3、氧化物的含量變化進行地層的劃分與對比。在同位素地球化學的方法中,目前利用比較多的是氧同位素(沉積物、化石)和碳同位素(有機的、無機的),它們在黃土、深海沉積物、湖相沉積物等研究中都得到應用。事件地層學的方法主要依據在第四紀發生的一些重大地質事件 進 行 第 四 紀 地 層 的 劃 分 與 對 比,如 強 烈 的 火 山 爆 發、隕 石 撞 擊 事 件(如 在2. 60MaB. P. 、1. 10MaB. P. 、0. 70MaB. P. )、氣候劇烈變化事件(如冰筏屑沉積事件)。

在對一個地區第四紀地層進行劃分對比時,常常不是採用一種方法,而是利用多種方法,綜合分析和劃分對比第四紀地層(圖 10-9),以期增加地層劃分對比的准確性和可靠性。另一方面,地球表層系統中各因子是互相聯系和相互作用的,系統中某一因子的變化都會引起其他因子的響應,因此各種因子的變化具有相關性,它們都將在地層中留下 「烙印」,所以利用多種指標綜合劃分對比第四紀地層亦顯示了地球表層系統的統一性和協調性。

㈢ 想一想,為什麼有的土壤顏色深,有的土壤顏色淺

土壤的顏色
陽光下土壤所呈現的顏色可以反映土壤內在性質的變化,它是劃分土壤層次、研究土壤性質的重要依據。土壤顏色的深淺與腐殖質有關,腐殖質含量多時,土壤呈黑色,譬如北方寒地黑土;腐殖質含量少時,土壤呈灰色,如新疆灰漠土。土壤的顏色還與土壤中所含化合物的種類有關,氫氧化鐵為紅色,在土壤中含量多時,土壤便呈現不同程度的紅、棕紅及棕黃色;二氧化硅、碳酸鈣、高嶺土、氫氧化鋁等為白色,土壤中含任何一種這類化合物時,即呈灰白、淺灰或黃灰色。
我國的土壤分布
受到氣候、溫度、水分的影響,土壤的類型多種多樣,我國大約有61個土類,主要有黑土、白土、磚紅壤、棕壤、黃土、紅壤、塿土、粘土、砂土、暗棕攘、白漿土、灰漠土、黃綿土、紅粘土、風沙土、紫色土、潮土(淺色草甸土)、沼澤土、水稻灌淤土和灌漠土等。

㈣ 華東-華南區第四紀地層

該地層區包括湖北、湖南、江西、浙江、安徽、福建、廣東、廣西及海南等省,是我國的丘陵地區,其北部為亞熱帶濕潤氣候,而南部為熱帶多雨氣候,化學風化作用強烈,所以該區的沉積物顏色偏紅,是我國紅土的主要分布區。該區的第四紀地層大體上可以分為三種類型,一類是分布在長江流域的河湖相地層; 二是分布在南部含火山岩和海相沉積的地層; 三是主要分布西部的洞穴堆積地層。1. 河、湖相地層

圖 10-19 南京安德門附近剖面(據德日進、楊鍾健,1935)

下 更 新 統 雨 花 台 礫 石 層(Qp1)雨花台礫石層依南京的雨花台命名,沿長江兩岸分布,從南京到宜昌構成長江的第三級階地,岩性為一套灰白色、灰紅色砂礫層(圖10-19),含瑪瑙,著名的 「雨花石」就產自該礫石層。礫石的磨圓度、分選性很好,被認為是古長江的河床沉積物。其時代有人認為屬早更新世,也有人認為屬上新世至早更新世。同時代的地層在不同的地區名稱不一樣,在江漢平原稱盧演沖組,在杭嘉滬地區稱安亭組,在淮北平原稱桃園組(表 10-6)。

表 10-6 華東及華南地區第四紀地層對比表

中更新統網紋紅土(Qp2)網紋紅土(vermicular red earth,myrmekitic red earth)沿長江、珠江及其支流谷地和丘陵區分布,其特徵是具有網紋(蠕蟲狀)化的紅土、紅土碎石或紅色砂礫層(圖 10-20),厚度從幾米至 30 多米。網紋構造,是一些白色的垂向次生條帶,發育在堆積物中,彎彎曲曲,形如蠕蟲,其大小、密度、產狀等都有變化,在不同成因的堆積物或殘積物中都可形成。對於網紋的形成有人認為是在濕熱氣候條件下風化作用形成的,而有人認為是植物的根系被替換而來的。在不同的地區,中更新統被命名了不同的組名,如江西的進賢組為一套棕紅的礫石層和砂礫層,發育網紋; 在長江三角洲地區稱啟東組,為一套河流相、三角洲平原相的灰色、灰綠色粘土層、細砂層,在該組的下部夾海相層,屬上海海侵。

圖 10-20 廣西百色那賴中更新世第四級階地河流沉積物和網紋紅土剖面(據程捷,2007)

上更新統下蜀組(Qp3)在平原區、丘陵區或湖區,下蜀組是一套土狀堆積,岩性為黃色粘土、砂質粘土,含鐵錳和鈣質結核,垂直節理發育,發育 1 ~2 層古土壤,具有黃土性質。而在河谷區,具有二元結構,下蜀組的下部為河床相的礫石層,厚度可達 20 多米。下蜀組是在末次冰期黃土向南擴展,在長江流域堆積形成的,因此可以與黃土高原的馬蘭黃土對比。根據近些年的研究,下蜀組的時代可向前擴展到中更新世晚期。在淮北平原稱黃口組和穎上組,為一套棕黃或灰棕色或灰黃色的粘土層、亞粘土層、亞砂土,含古土壤層。同時代的地層還有成都粘土(四川盆地)、雲夢組(江漢平原)、全塘組和嘉善組(杭嘉滬地區)等。

全新統(Qh)主要是沖積成因的砂礫層、砂層和粘土層,湖積的粘土層和砂質粘土層。如在上海發育有真如組、吳淞組、浦東組、外白渡橋組,浙江餘姚的河姆渡遺址堆積,江漢平原的平原組。

2. 含火山岩和海相沉積地層

這套地層主要分布在廣東南部和海南島。下更新統湛江組(Qp1)主要分布在雷州半島和廣西合浦,為一套白、灰白或雜色砂礫層、砂層、粘土層,下部夾火山岩,厚度變化於 2 ~250m 之間。中更新統的北海組(Qp2)不整合於湛江組之上,為棕紅、棕黃、灰白色粘土和砂礫層,含微玻璃隕石,夾火山岩。上更新統陸豐組(Qp3)為濱海相的細砂層。全新統(Qh)主要為河流沉積物、濱海淤泥和火山噴出物。

3. 洞穴堆積地層

(1)下更新統(Qp1)

該區的下更新統以長江三峽地區和廣西最發育,如有廣西柳城的巨猿洞堆積,重慶巫山的龍骨坡堆積,湖北建始的龍骨洞堆積。

廣西柳城巨猿洞的堆積物的表層為一層鈣板層,之下為紅黃色和黃色砂質粘土,夾灰岩角礫,厚約 1m。這套地層含豐富的哺乳動物化石和巨猿化石,如步氏巨猿、大熊貓小種、小豬獾、桑氏碩鬣狗、前東方劍齒象、裴氏貘、湖麂、小豬、廣西巨羊等,達 37 種。在時代上為早更新世的早期,與巫山龍骨坡堆積接近,後者為一套礫石層、砂質粘土層堆積,產 「巫山人」化石,含豐富的哺乳動物化石。

圖 10-21 湖北建始高坪龍骨洞剖面(據程捷等,2004)

湖北建始高坪的龍骨洞堆積物為一套淺棕紅色、灰黃色的粘土、亞粘土和砂質粘土,夾鈣板層,厚約5m(圖10-21),稱為高坪組,時代早於奧都威極性亞時。含豐富的哺乳動物化石,如武陵山大熊貓(Ailuropoda wulingshanensis)、前 東 方 劍 齒 象(Stegodon preorientalis)、山原貘(Tapirus sanyuanen- sis)、 中 國 犀(Rhinoceros sinensis )、 建 始 尖 齒 鼠(Hyperracrius jianshiensis)、異費鼠(Allophaiomys ter- rae-rubrae)、艾氏異倉鼠(Allocricetus ehiki)等,並發現了巨猿和 「建始人」化石以及石器。比龍骨洞時代略早的有巫山的龍骨坡和廣西柳城巨猿洞堆積。

比龍骨洞堆積晚些的是廣西柳州筆架山地點,洞穴高出柳江水面 60m,岩性為一套黃色砂質粘土層、粘土層,厚 8. 2m。含大熊貓洞穴亞種(Ailu- ropoda melanoleuca fovealis)、桑氏碩鬣狗(Pachycro- cuta licenti )、 似 鋸 齒 嵌 齒 象(Gomphotherium serridentoides )、 似 前 東 方 劍 齒 象(Stegodon cf. preorientalis)、東方劍齒象(Stegodon orientalis)、中國貘(Tapirus sinensis)、中國犀(Rhi- noceros sinensis)、小豬(Sus xiaozhu)、筆架山豬(Sus bijiashanensis)等。

(2)中更新統(Qp2)

屬於中更新世洞穴堆積的代表有南京湯山的葫蘆洞、安徽和縣的龍潭洞、重慶萬州的鹽井溝、奉節的興隆洞等。南京湯山葫蘆洞的堆積物為淺紅褐色、紅褐色、土褐色的粘土層及砂質粘土層,厚 1. 1 ~4. 9m,堆積物始於 637~500kaB. P. ,結束於 10kaB. P. 。該套地層產 「南京人」化石以及豐富的哺乳動物化石,如根田鼠(Microtus oeconomus)、變異倉鼠(Cricetinus varians)、中國碩鬣狗(Pachycrocuta sinensis)、梅氏犀(Dicerorhinus mercki)、腫骨鹿(Megalo- ceros pachyosteus)、葛氏斑鹿(Cervus grayi)等,含北方動物群的成員。 「南京人」 的年代約為 500kaB. P. 。

鹽井溝地點的研究歷史較長,所產的哺乳動物群被作為華南地區大熊貓-劍齒象動物群的典型類型。鹽井溝地點的堆積物為裂隙堆積,岩性為紅色、深黃色的亞粘土層,並含崩墜的灰岩角礫石。湖北長陽下家灣產 「長陽人」(早期智人)的化石點為中更新世晚期地層(195kaB. P. ),堆積物為深黃色砂質粘土和石灰岩角礫層,產古爪哇豺(Cuon javanicus an- tiquus)、大熊貓(Ailuropoda sp. )、中國碩鬣狗(Pachycrocuta sinensis)、東方劍齒象(Stegodon orientalis)、巨貘(Megatapirus augustus)、中國犀(Rhinoceros sinensis)等化石。另外,安徽和縣陶店鎮龍潭旁的堆積物也屬於這個時期(150 ~190kaB. P. ),並含 「和縣人」(直立人)。

廣西大新的黑洞高出現代谷底 80~90m,洞中堆積物厚 3. 4m,底部為紫色砂質粘土層,上部為黃色砂土層,在頂部覆蓋一層鈣板層。堆積物含豐富的哺乳動物化石,達 38 種之多,主要有步氏巨猿(Gigantopithecus blacki)、大熊貓洞穴亞種(Ailuropoda melanoleuca fovealis)、小靈貓(Viverricula malaccensis)、東方劍齒象(Stegodon orientalis)、中國貘(Tapirus sinensis)、中國犀(Rhinoceros sinensis)、筆架山豬(Sus bijiashanensis)等。所以黑洞堆積物的時代應為中更新世早期。

(3)上更新統(Qp3)

該區的晚更新世洞穴堆積比較發育,如廣東馬壩獅子岩、浙江建德烏龜洞、江蘇丹徒蓮花洞等。馬壩獅子岩洞穴的堆積物分三層,岩性為黃褐色粘土、石灰華、砂層,厚約 5m,含豪豬(Hystrix sp. )、大熊貓(Ailuropoda sp. )、柯氏小熊(Ursus kokeni)、最後斑鬣狗(Crocuta ultima)、東方劍齒象(Stegodon orientalis)、納瑪象(Palaeoloxodon namadicus)、中國犀(Rhi- noceros sinensis)等化石,產 「馬壩人」(早期智人)化石,時代為 129kaB. P. 。

浙江建德烏龜洞的堆積物為紅色、褐黃紅色粘土,底部角礫增多,厚 1. 45m。哺乳動物化石有獼猴(Macaca sp. )、大熊貓洞穴亞種(Ailuropoda melanoleuca fovealis)、最後斑鬣狗(Crocuta ultima)、劍齒象(Stegodon sp. )、中國犀(Rhinoceros sinensis)、野豬(Sus scrofa)、水牛(Bubalus sp. )等,產 「建德人」化石。廣西柳州新興農場通天岩洞中的堆積物為灰黃色、紅黃色的砂質粘土,夾灰岩、燧石角礫,厚 1. 5m,含大熊貓洞穴亞種(Ailuropoda melanoleuca fovealis)、東方劍齒象(Stegodon ori- entalis)、中國犀(Rhinoceros sinensis)、巨貘(Megatapirus augustus)等,並發現了 「柳江人」(晚期智人)化石。

(4)全新統(Qh)

全新世的洞穴堆積有江西萬年仙人洞和江蘇溧水的神仙洞。仙人洞為灰色、黃色的砂土層、砂質粘土,厚 8. 7m,產較豐富的哺乳動物群化石和晚期智人化石,如獼猴、野兔、果子狸、麂等。神仙洞為紅褐色、褐棕紅色的粘土、砂質粘土,厚約 7m,含哺乳動物群化石。

㈤ 中國第四紀地層分區及沉積物的基本特徵

根據沉積環境和沉積物特徵,中國第四紀地層可劃分為華北區、東北區、華南區、西北區、西南區和青藏區。各區基本特徵如下:

(一)華北區

華北區包括的范圍是:東至海濱,西至甘肅,北至內蒙古,南至河南中部,其中包括華北黃土覆蓋的廣大地區和華北沖積平原。氣候乾旱或半乾旱,季節性變化極為明顯。從全區來看,第四紀堆積類型復雜,地層發育完善。下更新統以湖相沉積的灰泥岩、細砂岩及礫石夾層為主;中更新統以坡積、洪積為主,而局部地區有洞穴堆積;全新統以沖積、洪坡積以及次生黃土堆積為主,礫石僅限於山麓地帶。在某些山區,保存有古冰川堆積,冰磧物主要分布於北京山區、秦嶺、太行山等處,冰期可分為4~5期。在沉陷區和斷陷地帶,以巨厚的湖相堆積為特徵。華北區岩溶洞穴不甚發育,但在周口店洞穴堆積中找到猿人化石和其他動物化石卻非常豐富。根據其特點,華北區動物群屬北方型,與東北區接近,但有比較乾旱氣候的特徵;與華南區動物群比較,差別明顯,但亦有自南方遷來的動物。

由於本區第四紀沉積類型復雜,在進行地層劃分時,就必須選定標准層,這些標准層是以沉積厚度大、化石多、化石演化階段明顯作為依據。

本區代表性剖面有:下更新統——泥河灣階;中更新統——周口店階紅土堆積;上更新統——薩拉烏蘇階;全新統——近代河流堆積(表2-5)。

表2-5 中國第四紀區域年代地層(地質年代)表

資料來源:全國地層委員會《中國區域年代地層(地質年代)表說明書》2002年。

(二)東北區

東北區包括:黑龍江、吉林、遼寧三省。本區主要特點是,黑土廣泛分布,一般表面往往有2m厚的黑土堆積,甚至更厚。在松遼平原及三江平原第四紀堆積較厚,以湖相、湖沼相堆積為主,厚約數十米至200餘米;長白山等地區堆積較薄;大興安嶺以冰磧為主,冰期可分三期;下遼河地區的海相夾層,是華北沉降帶向北延伸部分。河谷中一般發育二級或二級以上的階地,在階地堆積中發現大量動物化石。

本區第四紀火山活動頻繁,火山岩發育,在第四紀全新世仍有火山噴發。

本區代表性剖面有:下更新統——土山組;中更新統——青溝組;上更新統——敏河組;全新統——近代沖積層、湖沼堆積、風積沙堆積。

(三)華南區

華南區包括長江以南,東至海濱,西至兩湖兩廣,以及台灣省和南海諸島。本區第四紀有獨特的岩性,以粗顆粒沉積及紅土化作用的粘土分布較普遍。紅色粘土常有蠕蟲線條,這種紅色粘土多分布於丘陵地區。在高山山坡或山麓地帶常有冰磧泥礫。根據泥礫特徵,可劃分為鄱陽、大姑、廬山三個冰期。在低平原地區為河流相堆積。在洞庭湖及鄱陽湖沉陷區為河湖相及湖相沉積,厚200餘米。

華南區的第四紀沉積與華北區不同。首先是本區氣候濕熱,沉積物多受濕熱的紅土化作用使冰磧泥礫石呈絳色或赭色,礫石與粗砂互層,並有風化鐵皮作為分層標志。

本區代表性剖面有:下更新統——雨花台組;中更新統——網紋紅土;上更新統——下蜀組;全新統——近代堆積。

(四)西北區

西北區包括昆侖山、阿爾金山、祁連山以北,賀蘭山以西的廣大地區。如新疆、青海、甘肅及寧夏的一部分。本區內分布有高山、內陸盆地和乾旱高原。地形高差懸殊,氣候乾燥,屬大陸性氣候。

第四紀時期,高山及高原地區新構造運動處於顯著上升階段。因此,山谷冰川發展至山麓冰川,在高山地區分布有現代冰川。第四紀堆積物成因類型以冰磧礫石、冰水沉積粗砂為主,分布最廣。在山前坳陷帶內洪積物極為發育,厚度巨大,可達3000多米。

區內在第四紀初期,湖相堆積普遍,常出現在礫石或礫狀砂岩的夾層中,在山間盆地區,也發現古湖泊相的堆積。在盆地上往往為湖積、風積、洪積、沖積的復合堆積。湖積物的顏色為綠、灰、白、淡紅等。如庫車礫石層、西域礫石層等,都很典型。

第四紀晚期,由於青藏高原的阻擋和氣候轉為乾旱等影響,形成黃土或類黃土堆積。淡水湖泊形成沼澤泥炭堆積,有些湖泊萎縮咸化,形成鹽類沉積。

區內氣候乾燥,風蝕作用強烈,風蝕、風積地形廣布,形成荒漠地貌。

本區代表性地層有:甘肅祁連山及河西走廊第四紀地層、新疆天山南麓庫車一帶第四紀地層。

(五)西南區

西南區大致包括雲南、四川、貴州等省區,屬於高原及盆地地形。在第四紀時期,新構造運動處於上升運動。因此,地貌上形成深切河谷及多級夷平面,河流沿岸形成多級階地。在斷陷盆地或凹陷區,為湖相沉積,自古近紀到更新世晚期,均有發育,其中上新世和第四紀地層,往往為連續沉積,上新世和第四紀的湖相堆積物,除泥炭層之外,還有褐煤。

西南區洞穴堆積,為本區的重要成因類型,洞穴中具有豐富的哺乳動物化石及古人類遺跡。在雲、貴、川山區分布有冰磧層,在本地區稱作龍川冰期。我國已發現的第四紀時期最早的一次冰期形成的冰磧,位於雲南元謀組下部。雲南大理點蒼山的最新冰磧,為大理冰期形成,是我國最新的一次冰期。

本區代表性剖面有:下更新統——元謀組(群);中更新統——鹽井溝組;上更新統——大理冰期冰磧層;全新統——近代堆積。

(六)青藏區

西藏高原與喜馬拉雅山脈,以其巨大的高度和特殊的自然條件而聞名世界。喜馬拉雅山脈是地球上最雄偉高大的、年輕的褶皺山系。但是,過去關於青藏高原的第四紀地層很少了解,關於第四紀方面的資料也極少。自1960年以來,中國登山隊科考隊、中科院等單位曾多次對青藏地區進行地貌和第四紀地質考察,並發現和建立了一些第四紀地層剖面,深入地進行了該地區第四紀冰期、古氣候變化、地面上升等許多重大問題研究,取得了豐碩的成果。

由於第四紀時期氣候的劇烈變化和喜馬拉雅山脈的強烈上升,珠峰地區在更新世時期經歷了幾次大的冰川作用,遺留下各種冰川作用的沉積物及間冰期沉積。因此,珠峰地區第四沉積物復雜多樣,並有獨特的空間分布規律。第四紀堆積物主要特徵是:代表寒冷時期的各種冰川沉積和代表溫暖時期的各種間冰期沉積的交替出現,可作為本區第四紀地層的劃分和對比的主要依據。

根據對第四紀堆積物的野外觀察,與室內岩石礦物成分及其所含的動、植物化石和孢粉及石器等的分析鑒定,並結合對本區第四紀冰期的研究,可以初步劃分出更新世的三次冰期與兩次間冰期。按其命名的標准地點,自老至新分別為:希夏邦馬冰期、帕里間冰期、聶聶雄拉冰期、加布拉間冰期、珠穆朗瑪冰期。

本區代表性剖面有:下更新統——希夏邦馬冰期堆積物;中更新統為喜馬拉雅山北坡到雅魯藏布江一帶的冰磧層和河湖堆積層;上更新統溝谷冰磧礫石;全新統——冰後期石灰華、洪積扇及湖相淤泥和泥炭堆積。

本章小結及重點提示

本章主要闡述了地貌及其形態、地貌成因及其分類、不同等級地貌單元的地質作用類型和特點。第四紀(系)基本知識包括:第四紀的概念及第四紀分期、第四紀沉積物的基本特徵、第四紀沉積物成因研究(主要運用岩石學標志、地貌標志和環境標志等進行第四紀沉積物成因研究)、第四紀沉積物成因類型、第四紀冰期與間冰期的概念及其對古環境特別是對第四紀沉積環境的影響、第四紀下限等相關問題。在此基礎上,闡述了中國第四紀地層分區及各區沉積環境和沉積物基本點特徵。

本章應重點掌握地貌及第四紀地質的有關基本概念,在此基礎上著重掌握不同等級地貌單元的地質作用特點、第四紀沉積物的基本特徵、第四紀沉積物成因類型及其研究標志。

思考題

1.在地貌形態的定性和定量描述中,最基本的描述內容有哪些?應如何描述?

2.在地貌形成過程中,內力地質作用與外力地質作用各有什麼作用?二者的關系如何?

3.列表比較巨型地貌、大型地貌、中型地貌和小型地貌的地質作用特點、地貌特點及典型地貌類型。

4.褶皺山地與斷塊山地在地貌特徵上有何不同?

5.簡述第四紀的主要特點。

6.簡述第四紀沉積物基本特徵及其成因。

7.歸納礫石研究對第四紀堆積物成因研究的意義。

8.從圖2-2中,試比較離散式結構、彌散式結構、充填式結構的異同點。

9.試分析:大河流砂礫斜層理與三角洲砂層斜層理在物質組成上有何不同?形成水動力條件各有何特點?

10.冰期和間冰期對第四紀堆積物的影響主要表現在哪些方面?

11.試分析第四紀下限的研究意義?

12.第四紀地層劃分對比的目的是什麼?

13.為什麼說在第四紀地層劃分對比中,僅依據古生物化石、岩性和層位對比的方法,往往都是不全面、不客觀的?

14.我國的冰期從早到晚依次有哪幾期?

15.早、中、晚更新世和全新世哺乳動物群各有何特點?

16.請說明地貌分析的地層劃分方法的主要特點。

17.請說明岩性和岩相的地層劃分法的特點和適用條件。

㈥ 第四紀以前地層

研究區屬華南地層大區巴顏喀拉地層區瑪多-馬爾康地層分區曲麻萊小區,區內出露地層較為簡單,僅有早二疊世、三疊紀、新近紀及第四紀等時代的地層。其中,三疊紀地層最為發育,第四紀地層次之。二疊紀地層僅呈零星斷塊狀出露於研究區,上新世地層主要分布於研究區西南部。區內出露最老的地層為早二疊世的馬爾爭組,主體地層為三疊系巴顏喀拉山群,由於受北西向構造控制,地層多呈長條狀北西向展布。新近系在本區不同部位有出露,分布零星。區內侵入岩不發育。現將各時代地層簡述如下。地層區的劃分沿用《青海省岩石地層》(孫崇仁,1997)的劃分方案(表1-1)。

表1-1 研究區岩石地層單位劃分

1.下二疊統馬爾爭組(P1m)

二疊紀馬爾爭組為研究區內出露最老的地層,僅在瑪多北呈斷塊狀少量出露,兩側與巴顏喀拉山群呈斷層接觸,頂底不全,控制厚度大於813.6m。岩性組合為灰白—深灰色中厚層—塊狀生物碎屑灰岩、塊狀結晶灰岩、中厚層—塊狀礫質灰岩、厚層中基性熔岩、中薄層火山碎屑岩、中薄層變砂岩及粉砂質板岩。火山岩與正常沉積的碎屑岩及灰岩相間產出,並與灰岩呈相互消長關系,低綠片岩相變質。火山岩以鹼性玄武岩系列為主,個別為拉斑玄武岩系列。為一套淺海—次深海相生物灘、中基性火山噴溢、噴發及低密度濁流碎屑岩沉積組合,顯示弧後盆地擴張脊構造背景。灰岩中產化石:Neoschwagerina sp.,Verbeekina verbeeki(Geinits),Parafusulina giganfea(Deprat),Armenina crassispira(Chen);珊瑚:Lranophyllum breviseptatum Li et Liao;苔蘚:Rhabdomeson mamnillate(Bretnall)。

2.三疊系巴顏喀拉山群(TB)

在黃河源區巴顏喀拉山群厚度很大,達上萬米。下部為砂岩、板岩,主要分布於北巴顏喀拉山和布青山一帶,以灰色為主,其岩石組合以砂岩、板岩為主,局部有少量不穩定薄層灰岩及礫岩。該組韻律層發育,由下至上出現岩石粒度由粗變細、砂岩逐漸變少、板岩逐漸增加的遞變層。底部有礫岩或含礫砂岩斷續出露,個別地段有灰岩外來岩塊。中部為砂岩,分布較廣,北、中、南巴顏喀拉山均有出露,岩石顏色為灰色、灰綠色,與下伏岩組、上覆岩組呈整合接觸,其岩石組合以砂岩、板岩為主,偶有薄層灰岩夾層,而礫岩則十分稀少,是繼下部岩組之後第二個較大的沉積旋迴,為半深海—深海環境濁流沉積。上部岩石組合以板岩夾砂岩為主,局部為砂、板岩互層或砂岩夾板岩,是巴顏喀拉山盆地關閉前的最後一個較大沉積旋迴。其中砂岩層面有大量的波痕發育,板岩中有硅質或粉砂質結核,個別地帶曾採到雙殼類、珊瑚、海百合莖等化石和遺跡化石,空間分布常處在向斜核部,集中分布於中、南巴顏喀拉山一帶。

3.新近繫上新統曲果組(N2q)

新近紀地層曲果組(N2q)呈長條狀或短帶狀廣布於研究區,主要分布於北巴顏喀拉山「兩湖」地區,尤其在哈瑪里灘一帶出露最好,為一套陸相碎屑岩建造。其岩性從下到上有 從礫岩—砂岩—粉砂岩—泥岩—石膏變化的特點。橫向上由邊緣向湖盆中心,粒度由粗變細。兩湖地區上部為山麓洪積相淺黃紫色—紫紅色—灰紫色層狀礫岩,下部為河湖-湖泊相細粒碎屑岩。據岩性組合,將其劃分為兩個非正式段級岩石地層單位,即砂岩段(N2qs)和礫岩段(N2ql),二者連續沉積。砂岩段廣泛分布於卡日曲、洛曲、貝敏曲、黃河沿十三道班、熱曲上游、折尕考、德曲、解吾曲上游等地,面積大小不一;岩性特徵為紫灰、灰紫、暗紫紅色厚-巨厚層岩屑長石細砂質粉砂岩、白雲質、泥鈣質長石岩屑粉砂岩夾暗紫色厚層狀不等粒砂質泥岩、泥鈣質細砂質粉砂岩、灰褐色厚層含礫不等粒岩屑長石砂岩;底部見厚度不穩定的紫灰色—紫紅色復成分礫岩,具底礫岩特徵;上部偶夾石膏層。礫岩段在德曲和黃河沿十三道班有少量殘留,出露面積不大,與下伏砂岩段連續沉積,未見頂;岩性為紫灰色、紫紅色、橘黃色巨厚層復成分礫岩夾橘黃色厚層含礫鈣質中細粒岩屑砂岩透鏡體,屬山麓相堆積。

本區侵入岩不甚發育,以酸性岩為主,中酸性岩類次之。岩漿活動集中於印支晚期,零星分布於主峰及其他地區。

㈦ (三)西北地區第四紀地層

本區包括昆侖山以北的青海北部,甘肅西北部(鳥鞘嶺以西)及新疆全部地區。區內現代景觀主要是乾旱的沙漠和戈壁,在4000—7000m之間的高山上,常終年積雪,有現代冰川發育。這里有亞洲最大的內陸盆地(塔里木、柴達木及准噶爾盆地等),還有乾旱的高原(阿拉善、河西走廊等)。該區的構造和地貌均呈東西向延伸。

1.一般特點西北區第四紀以前的上新統主要以灰色、褐色礫岩為主,並有泥岩和砂岩的夾層。該區第四紀地層有以下幾個特點。

(1)從上新世以來,由於氣候不斷變乾旱,從上新世到整個第四紀期間,湖積物和沖積物越來越少,洪積物和風積物不斷增多。

(2)在空間上,地層表現出明顯的分帶性。在高山區為冰積物和冰緣沉積物;在山麓帶變為洪積和冰水沉積,向盆地方向過渡為沖積、風積物;盆地中心常為鹽湖、鹽沼化學沉積和細粒機械沉積。

(3)沉積物明顯受氣候和冰期的影響。西北區氣候主要為極端乾旱的荒漠氣候。與這種氣候相適應的沉積物為風沙及鹽類沉積,以及山麓帶的洪積物,這是該地區最有特色的沉積物類型。在海拔較高的山地,氣候寒冷,加之受冰期氣候的影響,一般發育有3-4次冰川堆積。

(4)西北區新構造運動活動頻繁而強烈,特別是在山地與盆地接壤地帶,表現更為清晰。新構造運動使地層發生了變形變位,產生了斷層和褶皺,導致了地層的傾斜以及不同時代地層之間的角度不整合接觸。由於山地持續上升和盆地不斷下降,山區劇烈的剝蝕作用所產生的大量碎屑物質堆積於山麓地帶,常形成厚度巨大的地層。

(5)西北地區第四紀地層研究程度還較低。為便於介始,一般根據地層、冰期和新構造運動的差別,將西北地區第四紀地層劃分為天山—塔里木、祁連山—河西走廊和柴達木等區。前兩個區的地層差別不大,柴達木地層則有明顯不同。按第四紀堆積物的主要類型劃分,本區可分為山地冰川堆積區、山麓洪積區和盆地內部的鹽湖、風積區。

2.分層的標志和依據西北區第四紀地層中化石稀少,這給用古生物方法劃分地層帶來了困難。但在早更新世地層中,偶爾可見哺乳類化石出現,可作為確定、劃分更新世地層的依據。如在青海柴達木盆地鹽湖相沉積中和天山北麓的洪積層中發現了三門馬等早更新世的代表性化石,指示早更新世地層的存在。由於本區新構造運動活動強烈,在地層中可見到3—4個明顯的角度不整合面,這是劃分該區地層的最明顯的標志。新構造運動不僅造成了地層間的不整合關系,而且也使不同時期的洪積扇呈現不同的關系。可根據洪積扇的各種關系(如嵌入、串珠狀和疊加等)來劃分洪積地層。不同的洪積扇代表了不同時期的構造運動和洪流堆積,據此劃分的地層可與依據不整合劃分的地層相對比。如在天山北麓東段,有四期洪積扇呈嵌入關系,這四期洪積扇代表了早、中、晚更新世和全新世四個時期的地層。在冰川發育區,可根據冰磧物的分布、成分和風化強弱差別以及不同冰磧層之間的間冰期沉積夾層來劃分冰期和間冰期地層。

3.各亞區第四紀地層

(1)天山一塔里木區本區北界大致為天山北麓;東以東經93°附近的疏勒河與羅布泊的分水嶺為界;南以西昆侖山北麓為界;西部以國境線為界。區內上新統厚1500m左右,為洪積礫石層,和第四紀下更新統呈不整合接觸(圖13-16)。第四紀主要沉積類型為洪積、冰磧和冰水沉積。地層層序及劃分見表13-4。

圖13-16新疆天山南麓庫車附近第四紀剖面(據黃汲清、楊鍾鍵)

Qt1—近代沉積;Qg1—下西域礫石層;Qg2—上西域礫石層;Tr2—庫車群

① 洪積地層

在天山南、北麓,普遍發育了洪積礫石層。在天山北麓東段,有四期洪積扇,它們分別呈嵌入關系,代表了第四紀四個時期的洪積地層。

第一期洪積層這是一套灰褐色、泥質和鈣質膠結的礫岩,礫石成分主要為變質岩、砂岩和泥岩;礫石直徑多在0.5—30cm之間,分選較差;礫石表面具黑褐色沙漠漆。在天山南麓,這一期洪積層被稱為下西域礫石層,其下部產三門馬化石,時代為早更新世。

第二期洪積層該層為灰褐色礫石層,含厚層纖維石膏。該期礫石層也稱為上西域礫石層,時代暫定為中更新世。

上、下西域礫石層均受到了構造變動,地層傾斜。下西域礫石層傾角較大,上西域礫石層傾角較小,二者為不整合接觸(圖13-16)。

第三期洪積層該層為含礫石的淡黃色粉沙、黃土或含細砂的礫石層,礫石直徑一般為10cm左右,最大50cm;礫石成分以石英砂岩和變質岩為主;分選差,磨圓較好。這期礫石層也稱戈壁組,時代暫定為晚更新世。

第四期洪積層該層為全新世或現代洪積層,一般由兩個新扇構成,高出現代河床2—3m。

表13-4天山—塔里木區第四紀地層表

上述四期洪積層的時代愈老,分布位置愈高,組成的洪積扇扇面愈破碎。時代老的洪積層顏色深,時代新者顏色淺。由老到新,顏色從灰褐色變為灰色,再變為淡黃色。新老洪積層中石膏含量亦呈有規律變化,時代越老,石膏層含量越厚。時代不同的洪積層膠結程度也存在差別,時代老的洪積層多已成岩或半成岩,時代新的洪積層處於疏鬆的未膠結狀態。

② 冰川沉積在天山山地,第四紀冰期時山谷冰川廣泛發育,有時冰體下達山麓,形成山麓冰川。據目前的研究,一般將天山山地的第四紀冰川劃分為四個時期,形成四次冰川堆積物。在冰川發育規模上,一般由老到新,冰川由大變小,反映第四紀氣候在向乾旱方向發展。在氣候轉暖的間冰期,冰川後退,面積縮小,冰磧層受到風化,並出現間冰期沉積。在不同的地方,人們給予每次冰期與間冰期的名稱常不相同,但劃分的冰期次數差別不大。在天山托木爾峰地區劃分四個冰磧層,由老到新如下(圖13-17):

阿合布隆冰磧層該冰磧層為紅褐色,由泥礫構成,礫石大小不一、成分復雜,毫無分選,大多已成為膠結的礫岩。在烏魯木齊南山地區,這次冰磧層被稱為烏魯木齊冰磧層。一般將這次冰磧層劃為早更新世。當時冰川長近100km,為寬尾山谷冰川,也有人認為是山麓冰川。

煤礦冰磧層該冰磧層在烏魯木齊南山地區被稱為前峽冰磧層,為灰褐色,由礫石、漂礫和泥質構成,膠結堅實。冰磧層厚8m,覆蓋在侏羅紀地層上一般認為其時代為中更新世。該期冰川為寬尾山谷冰川

克孜爾布拉克冰磧層該冰磧層由冰磧漂礫、砂和粘土構成,無分選,未膠結或半膠結,構成終磧壟。當時冰川為山谷冰川或山麓冰川。這次冰磧層的時代暫定為晚更新世早期。

破城子冰磧層該冰磧層也稱望峰冰磧層,為含較多細粒物質的泥礫及漂礫土,未膠結。這次冰磧層的時代為晚更新世晚期。當時冰川為山谷冰川。

由上可知,冰磧層由老到新,由膠結到半膠結和不膠結,冰磧物風化程度由強到弱。各期冰磧層厚度不大,一般在10m左右。

圖13-17天山托木爾峰地區破城子煤礦附近冰期、間冰期地層剖面

(1)、(3)和(5)層分別為破城子冰磧層、克孜爾布克冰磧層和煤礦冰磧層;(2)、(4)層為間冰期沉積

在各冰期之間,為間冰期沉積(表13-5),間冰期主要為河流沖積層,以礫和砂為主,具分選性,層理清楚,有時與冰磧層交替出現(圖13-16)。

(2)祁連山—河西走廊區本區東以烏鞘嶺的東麓為界;南達以祁連山南麓;西至天山—塔里木區相臨;北麵包括北山,向東包括黎山、龍首山,再向東大致以阿拉善沙漠的南緣為界。

區內地層以洪積層為最發育,在祁連山山區有冰積物出現,湖積層僅出現於晚更新世及全新世。該區地層劃分如表13-5。

表13-5祁連山-河西走廊區第四紀地層表

① 山前及高原第四紀地層

下更新統為灰色,主要由礫石組成,稱玉門礫石層。礫石形狀多為渾圓形和次稜角形,局部夾透鏡狀硬砂岩,鈣質膠結。該礫石層在山前分布較廣,厚度變化大,從100到800m。礫石層受構造變動強烈,最大傾斜角度達30—60°。其成因主要屬洪積形成的,間有冰水沉積。

中更新統較鬆散,民樂以西稱酒泉礫石層,礫石成分南山系變質岩為主;民樂以東,為老君山礫岩為主,在山前多組成礫石階地,礫石層中夾粗、中砂質透鏡體。礫石層厚百餘米。其主要是洪積物,間有冰水沉積。該礫石層也受到了強烈的構造變動。

上更新統有砂質粘土、化學沉積及黃土狀粘質砂土其中湖沼砂質粘土和化學沉積以酒泉盆地為最典型,張掖、民樂盆地北部亦有分布,岩層最厚在60m以上,有碳酸鈣、芒硝、石膏和岩鹽沉積,在砂質粘土中富含腐殖質,並間有泥炭層;黃土狀粘土質砂土分布在南山山前高階地上和洪積扇邊緣,具垂直節理和大孔隙,厚度不超過10m。在酒泉城北發現其中有人類活動遺跡,有灰燼與陶器。該地層以洪積為主,也有沖積形成的。

全新統包括洪積、沖積和風積地層。洪積層主要是礫石層,在南山和北山山前廣泛分布,構成小型洪積裙;沖積層以青灰色中細砂為主,夾小礫石層,厚度一般在10m以上;風積沙層為淡黃色中細沙,在酒泉盆地分布最廣,出露厚度在20m以上。

② 祁連山冰川堆積經過多年來的研究,已經查明祁連山區在第四紀發育有3—4次冰川和相應的冰磧層(表13-6)。這一地區第四紀的冰川主要是山谷冰川、網狀山地冰川,也可能出現過山麓冰川。從3—4次冰磧層發育的時期來看與其它地區基本相同,並可相互對比。各期冰磧層的共同特點是以礫石為主,常含漂礫和泥砂成分,無分選和磨圓。各次冰期之間的間冰期沉積大多是具層理的流水沉積。

表13-6柴達木區第四紀地層劃分表

(3)柴達木區柴達木區東界從西寧、湟源、共和盆地西緣一直到巴顏喀喇山;南以阿尼馬卿山、布爾漢布達山及昆侖山北麓為界,西界為阿爾金山東麓;本區第四紀沉積的特點是有廣泛的鹽湖沉積,沉積物粒度較細,生物化石較多。粗粒沉積僅在盆地邊緣有一定分布。由於柴達木盆地西北部上升和東南部下降,造成了第四紀地層在盆地西部不太發育,而在盆地中部及東南部發育良好。該區地層劃分見表13-6。

① 下更新統在柴達木盆地西部,下更新統稱七個泉組。該組地層主要為灰色礫岩夾黃色砂質泥岩,有時含岩鹽和石膏,自下而上粒度由細變粗,厚約330m。在盆地中部和東部,下更新統稱巴龍馬海組。這一組地層由灰綠色、褐灰色砂質泥岩、粉砂岩夾石膏、岩鹽層及砂岩組成。在盆地邊緣厚達200m,中心厚度在1800m以上。該組地層含豐富的生物化石,主要有三門馬、劍齒虎、中國鬣狗、犀牛、短耳兔、布氏大角鹿和披毛犀等。這兩組地層均以湖相沉積為主。

② 中更新統該區中更新統稱鹽湖組,其下部為黃綠、淺褐紅色泥岩與灰綠色砂岩互層;上部為灰綠色、灰褐色、土黃色泥岩,夾少許砂岩、細砂岩、泥灰岩、石膏和黑色炭質泥岩等。該組為鹽湖相沉積,厚度在950m以上,主要分布在盆地東部。其中含東方劍齒象、介形蟲類等化石。所謂鹽湖組也可能包括部分早更新世沉積。

③上更新統上更新統為鹽湖沉積和洪積層等沉積物,其中,洪積、沖積及冰水沉積由砂、礫及砂質土構成,分布在山麓地帶,厚數十至數百米;鹽湖沉積為一套褐黃色鹽層,厚15—20m。盆地中部有棕色、藍灰色及灰綠色湖相粉砂及粘土沉積,厚200—300m。

④全新統全新統主要為鹽湖沉積和風積,分布普遍,由鹽灘及湖底鹽層組成,成分以鹽類為主,次為光鹵石、芒硝和氯化鎂等。鹽類沉積與風積、泥質沉積常混雜在一起。

最後,應當強調指出的是,由於西北區第四紀地層中化石稀少,而且沉積物粒度較粗,常缺乏測定年代的理想剖面和樣品,所以,地層的時代主要是根據地層的相互關系、地貌位置和岩性特點的不同,通過對比,進行推測。這些地層的時代是不準確的,不能認為目前的地層劃分方案是確定不變的,要根據收集到的新資料,隨時補充和修正該區現在的地層層序和時代。另外,該區的冰磧、洪積和冰水沉積易相互混淆,因此,在劃分地層時,首先要根據多方面的資料,確定他們的成因。

㈧ 前第四紀地層

本區出露最老的地層為早二疊世的馬爾爭組。主體地層為三疊系巴顏喀拉山群碎屑復理石建造(圖1-20),並淺變質。第三系在本區不同部位有出露,分布零星。區內侵入岩不發育。現將各時代地層簡述如下。

圖1-20 黃河源區地質簡圖

(據青海省地質礦產局,1991,修改)

Fig.1-20 The geological map in the source area of the Yellow River

1.下二疊統馬爾爭組(P1m)

馬爾爭組在研究區內出露很局限,一般呈帶狀或透鏡狀展布,如在哈姜鹽池以南、瑪多縣城以西等地。岩性主要為一套火山岩和碳酸鹽岩,其次為碎屑岩。火山岩多呈帶狀、透鏡狀、似層狀產出,與正常碎屑沉積岩及灰岩相間出現,厚度變化大。

2.三疊系巴顏喀拉山群(Tby)

在黃河源區巴顏喀拉山群厚度很大,達上萬米。下部為砂岩板岩,主要分布於北巴顏喀拉山和布青山一帶,以灰色為主。中部為砂岩,分布較廣,北、中、南巴顏喀拉山均有出露。岩石顏色為灰色、灰綠色,為半深海-深海環境濁流沉積。上部為板岩和砂岩夾板岩。集中分布於中、南巴顏喀拉山一帶。

3.始新統-中新統雅西錯組(E2-N1y)及新第三繫上新統曲果組(N2q)

雅西錯組(E2-N1y):主要分布於中、南巴顏喀拉山一帶,以角度不整合覆於巴顏喀拉山群之上。底部為紫色厚-巨厚層岩屑長石細砂質粉砂岩、白雲岩。下部為內陸山間盆地或斷陷盆地河湖相沉積,為紫紅、灰紅、橘紅色碎屑岩為主。上部為紫灰、暗紫紅色厚-巨厚層狀岩屑砂岩夾橘紅色厚層狀中細粒岩屑長石砂岩。

曲果組(N2q):主要分布於北巴顏喀拉山「兩湖」地區,尤其在哈瑪里灘一帶出露最好,為一套陸相碎屑岩建造。其岩性從下到上有從礫岩-砂岩-粉砂岩-泥岩-石膏變化的特點。橫向上由邊緣向湖盆中心,粒度由粗變細。兩湖地區上部為山麓洪積相淺黃紫色-紫紅色-灰紫色層狀礫岩,下部為河湖-湖泊相細粒碎屑岩。

本區侵入岩不甚發育,以酸性岩為主,中酸性岩類次之。岩漿活動集中於印支晚期,零星分布於主峰及其他地區。

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