第四纪沉积物进展-地球科学

第四纪沉积物1.中国第四纪沉积物的分类中国第四纪沉积物分布广泛,种类繁多I’2〕,大部分陆地表面为第四纪沉积物所覆盖，即使在老地质体出露的地方,也有第四纪的风化物依存其上,它们是万物赖以生存的基础,人类活动的大部分空间是在第四纪的土地上。

从陆地到海洋,大部分第四纪沉积物分布在相对负地形地带,如河谷、盆地、平原、拗陷和海湾等。

中国第四纪沉积物以陆相沉积为主,海相沉积除海域、陆架和岛屿之外,在陆地内部少见。

按其成因第四纪沉积物大体可分为下列一些类型:1.1风成黄土风成黄土是中国第四纪最典型的陆相沉积,主要分布在中纬度地带,介于北纬34一42。

之间,形成了广阔的黄土高原,总面积达63万平方公里,沉积中心集中在陕、甘、宁和晋四省区,沉积厚度从几米几十米到几百米。

在靖远曹崛黄河6级阶地上黄土厚达505m。

有许多好的地层剖面分布在洛川、西峰、宝鸡、渭南和兰州等地,有连续的时间记录,贯穿了整个第四纪。

与黄土密切相关的还有沙漠,多数沙漠分布在黄土高原北侧内蒙古和宁夏一带,如巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠等[l”,20],在新疆还有世界第二大沙漠—塔克拉玛干沙漠。

.22河一湖相沉积河一湖相沉积既包括已经干枯的盆地,也包括正在接受沉积的湖泊。

晚新生代以来,中国存在许多拗陷和断陷盆地,它们多处于地堑中。

这些盆地在地史时期曾接受了大量沉积。

有的较早干枯停止接受沉积,有的一直延续到近代和现代,形成比较完整的第四纪剖面,例如地处汾渭地堑系东北端的泥河湾盆地和南端的三门峡盆地，以及云南横断山系的元谋断陷盆地都有较厚的第四纪沉积l:2]。

根据钻孔资料,河北蔚县泥河湾湖相地层厚达294m,元谋的湖相杂色粘土厚109m,与元谋湖相地层相当的川西昔格达层最厚达694m。

在雷琼地区早更新世形成的一些玛洱湖,如田洋、九斗洋和罗经盘等,也接受了上百米的沉积物,田洋钻孔岩芯厚达220余米3z[]。

在这些湖泊沉积物中,以泥河湾地区的剖面最为完整,且含有丰富的化石,是中国第四纪河一湖相沉积的代表,与国际标准剖面意大利的Vinafrnachina有很好的对比性,许多中外学者在那里做了研究工作。

1.3冲一洪积堆积与湖相水成沉积相关联的还有河流三角洲相冲一洪积沉积,华北平原、松辽平原以及长江三角洲。

珠江三角洲侧等地区都有数十米至数百米厚的第四纪泥沙、粘土和砂砾沉积。

在一些河谷阶地普遍存在着砂砾、粉砂、淤泥和亚粘土等冲积相的沉积物,晚更新统的萨拉鸟苏组就是这套沉积的代表。

新疆克里雅河河谷在普鲁附近有6级阶地,每级阶地都有冲积成的砂砾堆积,其上为风成的黄土所覆盖网。

1.4冰川沉积中国是山岳冰川比较发育的国家,不仅在历史时期发生过多次冰期,现代冰川也有几万平方公里。

在青藏高原可发现大量冰债物,在东部地区也能发现冰债物和冰水堆积物。

尽管人们对庐山是否存在过冰川、青藏高原是否存在过大冰盖这些敏感问题进行过激烈的争论,直到现在仍未停止,但关于第四纪时期在中国存在着冰期和冰川堆积物的认识是广为接受的。

周慕林等在回顾和讨论了关于中国东部是否存在冰川问题的争论之后,归纳出4个冰债层:番俘阳冰债层1.50一1.00MaB.P;大姑冰债层约0.9一0.73MaB.P.;庐山冰债层约0.20一010MaB.P.;大理冰债层则为0.07一0.01MaB.P.。

实际上,这4个冰债层代表着4次冰期。

孙殿卿也对中国的冰期作过较详细的讨论,并提出划分亚冰期,他根据河北平原钻孔岩芯的抱粉分析结果,在第四纪中也划分出4个冰期和间冰期。

1.5洞穴堆积洞穴堆积也是中国第四纪沉积物一大特点。

在中国有广阔的岩溶地区,除了著名的云贵高原，在广西、湖南等地也广泛分布岩溶,如桂林、张家界等;在北方的河南、北京以及青藏高原均有岩溶产出,如北京的石花洞等。

在这些岩溶地区都存在着洞穴堆积。

不过，对洞穴堆积研究最多的当数周口店猿人遗址。

在猿人洞揭露出13层堆积,并以此建立了中更新统周口店组队。

1.6风化壳残积(红土)在中国南方广泛分布着红土和棕色土,总面积达220万平方公里,它们是在热带亚热带湿热气候条件下岩石风化的产物,其厚度各地不等,有的几米,有的几十米,比较典型的剖面发育在广西南宁盆地、百色盆地42[],广东雷州半岛网,江西泰和44I]和安徽宣城等地。

席承藩一认为,早更新世是红土发育期,中更新世是红土最发育期,晚更新世是红土弱发育期,只在长江以南发育,全新世是红土微发育期网。

根据黄镇国等的研究,在第四纪时期红土的分布是从北逐渐向南迁移的,大体可分6个期,即上新世(N2)、早更新世（Q p1，2.1-0.8MaB.P.）、中更新世(Qp2，0.65-0.40MaB.P.)和0.3-0.15MaB.P)、晚更新世(Qp3,0.12-0.07MaB.P.)和0.054-0.024MaB.P.)。

早期红土分布的北界可达40N左右,因此可在辽宁乃至吉林南部发现,到了第四纪晚期和现代,红土基本上只在低纬度的南方产出。

2.7火山堆积中国的第四纪火山活动比较频繁,沿东部大陆边缘和青藏高原及其周边地区都发生过第四纪火山喷发,尤其是长白山、五大连池、大兴安岭、大同、台湾、雷琼、腾冲和西昆仑等地非常发育。

火山喷出大量熔岩和火山碎屑物,在长白山地区可发现厚层火山灰49[]。

刘嘉麒以东北火山作用为基础,把新生代的火山活动划分为10个幕,其中有3个幕属于第四纪。

28海相沉积在沿海地区广泛分布海相沉积。

除陆架、泻湖和海滨有泥沙沉积和化学沉积(如碳酸盐)外,最引人注目的是珊瑚礁堆积。

中国的南海海域是世界上珊瑚发育的重要地区之一。

在那里有发育在大陆和岛屿沿岸的岸礁,也有发育在大陆架外缘或上缘的塔礁以及前缘的环礁和台礁。

大部分造礁石珊瑚发育在12ON以南的海域、水深在2000m左右的大陆坡海台上,也有的生长在海槽和海谷里。

它们从渐新世出现以后,一直繁衍到现代,其种属也在变化,在已发现的57个属中,至少有18个属直到第四纪才出现。

’〕。

这些珊瑚是划分海相地层和研究古气候变化的重要材料。

2第四纪沉积物的成因类型第四纪沉积物的成因类型是指第四纪时期内营力与外营力相互作用后生成新的沉积物过程中对母岩破坏、搬运和新生岩石的沉积、成岩作用的动力及沉积物生成的方式( 沉积物不同的成因类型代表不同的地质作用(它是水文地质、工程地质、环境地质、矿产地质和第四纪地质研究的一项最基本的重要内容(依据第四纪沉积物的成因类型及其特征可判读和推断区域水文地质条件、场地工程地质条件、找矿标志、矿床类型、分布规律和古地理环境演变过程及第四纪地层沉积时代( 正确划分第四纪沉积物的成因类型，可直接为地质生产服务，为科研服务。

2.1 风化作用系列2.1.1 残积残积是由前第四系经长期物理风化作用后，风化物未经搬运而残留于地表原地形成的。

残积物主要分布在河西走廊北部的马鬃山、红石山、小红山、白山等北山地区"，其它山区裸露的基岩山地也有分布"。

残积物厚一般0.2-0.5m，最厚可达3m左右。

残积物岩性主要为棱角状块石，碎石，呈披覆状分布在裸露的基岩之上。

其岩性特征主要是在物理风化作用下，原岩崩解后原地堆积，残积物松散，呈棱角状。

块石和碎石直径大小不一，呈混杂堆积。

走廊北山地区气候干旱，降水量少，残积物中普遍含有石膏及方解石。

2.1.2粘土化残积粘土化残积也称黄土古土壤!，它是黄土沉积之后，在湿热气候条件下，经长期化学风化作用、生物作用和物理风化残积而形成的。

主要分布在陇东#陇西黄土高原地区，省内其它地区较为少见。

古土壤在地质剖面中垂直方向上变化较大，一般来说，午城黄土古土壤最多离石黄土次之，马兰黄土中最少。

古土壤在水平地理分布上差异也较大，陇东地区最发育陇西地区次之，兰州地区不发育。

古土壤中孢粉含量较多，热型标型矿物含量较高，含铁矿物氧化后呈棕红色。

黄土在沉积过程曾出现过沉积间断，使古土壤与黄土上下界面之间不平整。

古土壤形成时生物活动频繁!土壤团粒结构清晰，厚度一般1-2m，最后可达5m以上。

2.2坡地重力作用系列2.2.1坡积坡积是指风化作用系列形成的残积物在面状暂时性水流片蚀和重力综合作用下经短距离搬运堆积而成。

主要分布在走廊北山地区和其它低缓丘陵及低山地带。

坡积物岩性主要为沙碎石及块石。

2.2.2重力作用堆积重力作用堆积是第四纪黄土和前第四系基岩在重力作用下形成崩塌、滑坡、撒落、土溜等(沿河﹙沟﹚谷两岸杂乱堆积而成)。

2.3水流作用系列2.3.1 冲积冲积是在常年永久性水侵蚀作用和搬运及堆积作用下，使河谷地貌得到发展，并生成新的沉积物的过程。

第四纪冲积物在线状水流冲刷，搬运作用下沿河谷两岸堆积，形成河谷阶地，冲积平原、山间盆地、河口三角洲等地貌形态$。

冲积物的厚度及岩性随地域而变化(受河流流域被侵蚀、剥蚀母岩岩性控制$一般情况下，河床相冲积物为砂砾卵石、漂石及粗砂组成。

河漫滩相沉积物主要为粉细砂、粉土、粉质粘土等组成$。

冲积物厚一般为10-20m，最厚可达50m 以上。

2.3.2洪积洪积是暂时性面状水流、河道洪流、网状洪流侵蚀、搬运和堆积作用使山前地貌得到发展，并生成新沉积物的过程$洪积物是由暂时性洪水冲刷、搬运、堆积形成冲出锥、冲出堆、洪积扇、洪积扇裙和干三角洲等地貌形态。

洪积物岩性以砂砾石、砂碎石、卵石、块石夹粉土、粉质粘土为主，含大量粘土及泥岩团块和泥砂，结构疏松，多有悬浮状构造。

卵石磨圆度差，多为棱角状，直径差别较大，成层性和分选性差。

厚度变化较大，一般5-20m，最厚可达百米以上。

2.4湖沼作用系列湖沼作用系列是指湖盆中水的机械作用%，生物作用和化学作用形成的系列沉积，统称湖沼作用系列。

湖沼作用系列细分为湖积和化学沉积。

湖积最后阶段的沼泽沉积划为生物作用系列。

湖沼在地质历史时期内发展的全过程和各个阶段岩石地层特点：第一阶段为淡水湖时期，因气候湿润，水源充足，湖盆范围大，被搬运物质丰富，湖区沉积了巨厚的静水环境条件下的粘土及淤泥质粘土。

第二阶段为咸水湖时期，该时期气侯转向干旱，湖水补给不足，并被大量蒸发。

高度浓缩的湖水中硫酸盐矿物首先沉积，生成厚度大于2m的芒硝。

随其湖水继续被蒸发浓缩，范围逐渐缩小，矿化度不断增高，卤化物最后也沉积，生成纯度很高的卤化钠食盐矿。

第三阶段是沼泽化时期#湖盆干涸后，南北俩侧岸边地下水少量溢出，有限的淡水使湖盆岸边区植被得到繁，杂草丛生，腐烂成为低位沼泽，逐渐成为生物作用系列的泥炭沉积。

2.5风力作用系列风力地质作用是干旱少雨地区的主要外力地质作用!，风力的地质作用主要表现在气流沿地面流动时对地面起伏不平的岩石吹蚀、磨蚀、搬运和堆积过程中形成的沉积系列。

2.5.1 风蚀风蚀是风力地质作用的一种成因类型。

风蚀包括风的吹蚀和风的磨蚀。

两者之间密切相关，风蚀三棱石是风的磨蚀作用的产物，风蚀壁阖、石窝、风蚀蘑菇、风蚀柱、风蚀城堡、风蚀垄槽、雅丹、风蚀洼地、风蚀谷地、风蚀戈壁等地貌形态是风的吹蚀和磨蚀综合作用的结果。