辽宁阜新北部至内蒙古库伦旗地区第四系冲、洪积沉积特征
【类型】期刊
【作者】赵岩(中国地质调查局沈阳地质调查中心)
【作者单位】中国地质调查局沈阳地质调查中心
【刊名】地质与资源
【关键词】 第四系;冲、洪积物;沉积特征;辽宁阜新北部;内蒙古库伦旗
【资助项】中国地质调查局项目“辽宁1∶25万阜新市(K51C002002)幅区调修测”(编号1212011120728)
【ISSN号】1671-1947
【页码】P417-423
【年份】2019
【期号】第5期
【期刊卷】7;|4;|5;|2
【摘要】辽宁阜新北部至内蒙古库伦旗地区的第四系冲、洪积地层分布广泛,但由于冲、洪积物岩性、岩相比较单调,在纵、横向上变化快,不易进行深入的研究.根据成因、孢粉以及形成时代将研究区第四系冲、洪积物划分出中更新统冲积物、上更新统冲洪积物、下全新统冲洪积物、中全新统冲积物、上全新统冲积物5个填图单位.不同时期的冲、洪积物沉积特征及沉积环境各具特色,形成了不同的地貌特征.确定冲、洪积物的沉积标志,并对其进行详细的划分,可以为研究区甚至我国整个北方地区提供第四系冲、洪积物各方面深入研究的资料.
【全文】 文献传递
辽宁阜新北部至内蒙古库伦旗地区第四系冲、洪积沉积特征
SEDIMENTARY CHARACTERISTICS OF THE ALLUVIUM-DILUVIUM IN NORTHERN FUXIN OF LIAONING-HURE QI OF INNER MONGOLIA AREA
0 前言
第四纪是地质历史最新的、距人类最近的一个地质时期,是人类出现、生存、发展、繁荣与自然界斗争的活动时期.第四纪冰期、间冰期迭复,气候的冷暖变化,海水的进退等均影响着人类的生活环境.因此,第四纪地质及地貌与人类社会密切相关❶辽宁省区域地质志新编(未版).2008-2015..第四系沉积类型比较多样,其中冲、洪积物和湖积物分布广泛.人们往往对湖积物比较感兴趣,因为它的沉积类型比较多样,岩性、岩相也比较稳定,而对冲、洪积物重视不够,仅仅对它进行泛泛的研究,这是因为冲、洪积物岩性、岩相比较单调,在纵、横向上变化快,不易进行深入的研究[1-4].
目前国内外对第四系冲洪积物成因类型划分主要依据物质来源、沉积作用、沉积构造、粒度的分选和成熟度等❶辽宁1∶25万铁岭市幅区域地质调查报告.2006.标志.前人对研究区第四系划分略有混乱.本文通过以上前人公认的鉴别标志,结合野外调查和遥感解译工作,从物质成分、岩性组合、结构构造、地貌特征等方面划分填图单位,系统全面地对研究区的第四系冲、洪积物进行较详细研究[5-9].
研究区内第四系冲、洪积物广泛分布(图1),在平原、低山丘陵处大量发育,因而对其进行系统而深入研究尤为必要.冲、洪积物与冲积物和坡积物等非常容易混淆,经常看到人们把冲、洪积物当作冲积物,把冲积物当作冲、洪积物,把坡积物当作冲积物,把冲积物当作坡积物等.区分这些不同,可以为以后的水文地质、工程地质施工以及基础地质研究、区域对比等提供基础资料❶辽宁省1∶25阜新市幅区域地质调查修测报告.2014..
图1 研究区第四系地质简图
Fig.1 Geological sketch map of the Quaternary strata in the study area
1—上全新统冲积物(Upper Holocene alluvium);2—中全新统冲积物(Middle Holocene alluvium);3—下全新统冲洪积物(Early Holocene alluviumdiluvium);4—上更新统冲洪积物(Upper Pleistocene alluvium-diluvium);5—其他成因类型第四系(Quaternary system of other genetic types);6—前第四系地质体(pre-Quaternary geological body)
1 区域地质概况
研究区在地貌单元上属于辽西低山丘陵的北部边缘地带,北部接近内蒙古沙漠区,基底物质成分多由侵入岩、火山岩及变质岩组成.植被不发育,基岩裸露,常形成尖顶状山峰.山脊线大致呈北东或近东西向延伸,与区域主要构造线方向相近,地形一般标高50~650 m.水系呈树枝状分布,沿河形成山间谷地和山间河谷平原地形.区内长期处于上升剥蚀状态,在长期内、外地质应力的作用下形成不同成因的地貌形态.第四系地层主要分布于东部辽河及其主要支流两岸和平原台地,西南部丘陵山区仅见于河谷地带,总面积约5000 km2.根据成因区内主要分布:中更新统湖沼堆积物、冲积物、乌尔吉组;上更新统风积物、冲洪积物、坡洪积物;下全新统冲洪积物;中全新统冲积物、湖沼堆积物;上全新统冲积物、风积物、人工堆积物❶.第四系冲、洪积地层主要分布在山间河谷平原,各流域均有分布,主要发育有二级阶地、一级阶地、高河漫滩、泛滥堤、现代河床和低河漫滩等(见图1).
2 第四系冲、洪积物的沉积特征
冲、洪积物往往被认为形成于同一个时代,但是大量的野外观察表明,冲、洪积物常常具有不同的时代.研究区第四系分布十分广泛,尤其是冲、洪积物.
2.1 中更新统冲积物(Qp)
该地层在研究区内零星分布,主要分布于靠近基岩的缓坡地带或大冲沟里,地貌为古夷平面.岩性从下至上主要由红褐色含砾粉砂、紫红色砂砾石、浅红色含砾亚黏土、灰黑色含砾粉砂质泥组成,呈不整合覆盖在中生代糜棱岩化二长花岗岩之上,厚度大于2.2 m.由图2、3可以看出,第2~4层反映当时形成于湿热、高温气候环境;第5层为灰黑色反映当时形成于相对稳定的还原环境.该时期水动力发生了由弱→强→弱,接近稳定的一个过程.
代表剖面:新立屯四家子第四系中更新统冲积层实测剖面(图3).
图2中更新统冲积物(Qp
Fig.2 The Middle Pleistocene alluvial deposits
图3 中更新统冲积物地层垂直剖面图
Fig.3 Vertical cross section of the Middle Pleistocene alluvium
2.2 上更新统冲洪积物(Qp)
该地层主要分布于新立屯、彰武地区,发育于二级阶地上,地貌地形上要高于一级阶地,大型居民地多分布于此.岩性从下至上主要由土黄色细砂、灰黑色粉砂质泥、灰黑色泥、黑色含植物碎片淤泥、土黄色粉砂、灰黑色泥质粉砂、土黄色粉砂、灰黑色粉砂、灰黑色泥质粉砂组成,厚度大于3.7 m.由图4、5可以看出,1~4层反映当时形成环境由不稳定→稳定的趋势变化,局部形成了深水洼地;5层处波状纹理发育,5~9层反映当时形成环境由稳定→不稳定的趋势变化,整体处于相对较稳定的还原环境.以上说明该时期发生了2次洪水期,局部发生间歇性的静水沉积环境.
图4上更新统冲洪积物(Qp31pal)
Fig.4 The Upper Pleistocene alluvial-diluvial deposits
代表剖面:野马套海和睦屯第四系上更新统冲洪积层实测剖面(图5).
图5 上更新统冲洪积物地层垂直剖面
Fig.5 Vertical cross section of the Upper Pleistocene alluvium-diluvium
2.3 下全新统冲洪积物(Qh1pal)
该地层广泛分布于该区各级水系,呈条带状-面状分布于河床两侧,地貌为一级阶地,较平坦,无冲沟,多为耕地或村(镇)庄;沉积物多见二元结构.岩性从下至上主要由灰黑色淤泥、深灰色粉砂质泥、灰黑色淤泥、深灰色泥质粉砂、灰黑色粉砂质泥、浅灰色粉砂、浅灰色粉砂夹4层厚约1 cm的灰黑色粉砂质泥、浅灰色粉砂、黄褐色细砂、深灰色粉砂、灰黑色粉砂质泥、浅灰色粉砂、深灰色泥质粉砂、浅灰色粉砂,底部覆盖于上更新统与基岩之上,总厚度约10 m.由图6可以看出,1~2层及3~4层反映当时沉积环境相对稳定,处于深水洼地或者湖沼环境,局部间歇性发生弱的洪水期;5~14层反映沉积环境开始由前期的弱洪水期趋于增强,中间发生多次相对减弱变化.以上说明该时期的沉积环境不稳定,整体处于相对较稳定的还原环境.
代表剖面:辽宁彰武前大庙柳河第四系下全新统冲洪积层垂直剖面(图6).
图6 下全新统冲洪积物地层垂直剖面
Fig.6 Vertical cross section of the Lower Holocene alluvium-diluvium
2.4 中全新统冲积物(Qh2al)
该地层在研究区内广泛分布于现代河床两侧及河道中间,呈断续带状或孤立小岛状,在地貌上低于一级阶地,高于河床.岩性从下至上主要由深灰色粉砂质泥夹砾石、土黄色中粗砂夹砾石、土黄色细砂夹淤泥、土黄色中细砂夹淤泥及少量砾石、深灰色粉砂质泥夹砾石、灰白色细砂夹砂砾石、土黄色含砾细砂组成,富含黑色腐殖质,交错层理发育.砾石分选中等,磨圆度较高,多呈浑圆状.该厚度一般在0.5~5.5 m.由图7、8可以看出,当时形成环境极不稳定,发生多次洪水期和枯水期交替出现的现象;砾石特征反映该时期发生常年流水的现象.
代表剖面:北镇罗罗堡第四系中全新统冲积层垂向剖面❶辽宁1∶25万鞍山市幅区域地质调查报告.2013..
2.5 上全新世冲积物(Qh3al)
该地层研究内主要分布于区内现代大小河流河床中.岩性主要为砂、砂砾石.砾石磨圆度较高,多呈浑圆状.冲刷面、交错层理、平行层理发育,出现“二元结构”序列.该地层厚度0.5~2.5 m.根据其岩性特征及地貌特征,主要形成于现代河流相沉积环境.
图7 中全新统冲积物地层垂直剖面
Fig.7 Vertical cross section of the Middle Holocene alluvium
图8中全新世冲积物(Qh2al)
Fig.8 The Middle Holocene alluvial deposits
3 形成年代及环境
前人在1∶5万区调工作中都认为冲、洪积物属于全新世,但笔者认为在时代上可能相差甚远,该地的冲、洪积物在全新世和更新世均发育.根据本次工作对第四纪的部分地层进行光释光测年结果,再结合前人资料,对其形成的年代和环境做初步探讨.
3.1 中更新统冲积成因地层
研究区内未对该层采集孢粉和14C样品,根据相邻1∶25万铁岭幅在法库东岗子砖厂测得该冲积相孢粉结果以中生植物为主,旱生植物蒿属+藜科占31.0%,说明该时期沉积环境中生偏干.在开原东沟砖厂测得14C年龄为19674±707 a,因该样品为上部层位,所以其形成时代为周口店—萨拉乌苏期❶辽宁1∶25万铁岭市幅区域地质调查报告.2006.吉林省1∶25四平市幅区域地质调查修测报告.2006..另外,该套地层1∶25万四平幅称其下部为荒山组,孢粉贫乏,上部东风组的热释光年龄测试值为130.5±6.5 ka,时代为周口店期❷辽宁1∶25万铁岭市幅区域地质调查报告.2006.吉林省1∶25四平市幅区域地质调查修测报告.2006..故确定其沉积时代为周口店—萨拉乌苏期的中更新世.
3.2 上更新统冲洪积成因地层
研究区内未采集该层孢粉样品和14C样品,但在邻幅分布较广.根据相邻1∶25万铁岭幅在古榆树乡杏树岗子地区采集的孢粉样品,以喜干耐旱的蒿属植物占优势,同时伴生大量的荨麻属植物,属较干旱的草甸草原植被环境❶.四平市幅梨树县大夫岭剖面所测14C年龄为16923±831 a,属萨拉乌苏期❷.结合本次工作野外路线、剖面调查以及其所处的地貌特征,故将其时代归属为萨拉乌苏期早更新世.
3.3 下全新统冲洪积成因地层
研究区内该层未采集孢粉样品和14C样品,根据相邻1∶25万铁岭幅在法库老虎沟采集的孢粉样品,以孢粉种类及数量较多,以中生植物花粉为主,湿生植物莎草科花粉及旱生蒿属、藜科花粉均有少量分布,沉积环境中生.本次工作在辽阳单庄子地区采集到该成因单位中的灰黑色泥质粉砂进行光释光测年,其年龄值为7.38±1.53 ka.根据最新国际地层表规定,该沉积层年代应为早全新世.另外,在法库老虎沟地区测得14C年龄分别为6170±330 a和5132±293 a,时代应为全新世早期❶,故将该冲洪积物定为下全新统冲洪积.
3.4 中全新统冲积物
该层在研究区内未采集孢粉样品和14C样品,根据相邻1∶25万铁岭幅在铁岭花豹冲等地区采集的孢粉样品以旱生植物花粉(蒿属+藜科占38.33%)含量较高,水生和喜湿植物花粉(莎草科占0.33%)含量很少,花粉种类比较少,说明该样品的沉积环境非常干旱.笔者在辽阳沈坦堡地区采集到该成因单位中的灰黑色粉砂质泥进行光释光测年,其年龄值为4±0.06 ka.根据最新国际地层表规定,该沉积层年代应为中全新世.另外,前人在铁岭花豹冲等地对其分布的冲积物采用 14C定年方法分别测得其年龄为3697±213 a和2552±207 a,时代为全新世中期❶辽宁1∶25万铁岭市幅区域地质调查报告.2006.,故本次将该时期地层确定为中全新统冲积.
3.5 上全新统冲积物
该层在研究区内未采集孢粉样品和14C样品,根据相邻1∶25万铁岭幅在开原靠山屯地区采集的孢粉以中生型植物花粉为主,有少量的旱生植物花粉(蒿属+藜科花粉占9.0%)、水生和湿生植物花粉(莎草科+菖蒲属花粉占3.0%)分布,乔、灌木植物花粉含量很少.从孢粉的总体来看,全新世晚期地层主要形成于中生偏湿的气候环境之中.所测14C年龄值为2125±220 a,为现代气候环境的沉积产物❶.根据本次工作野外调查,结合其地貌等特征,故将其置于上全新统冲积物.
4 研究意义
对研究区第四系冲、洪积物按成因做了新的划分,根据其形成时代划分出中更新统冲积物、上更新统冲洪积物、下全新统冲洪积物、中全新统冲积物、上全新统冲积物5个填图单位.不同时期的冲、洪积物沉积特征及沉积环境各具特色,形成了不同的地貌特征.
深入的研究区内第四系冲、洪积物的沉积环境,把不同时代、不同物源的冲、洪积物紧密结合起来,建立起一个地区的纵、横向演化模式,可以进行不同的地区相互对比.
加强对研究区第四系冲、洪积物的深入研究,不仅对研究区地貌学研究十分必要,而且它与当地的人类活动密切相关.冲、洪积物往往是当地的经济命脉,加强其研究是当地经济、生态等方面可持续发展的需要.
加强对研究区第四系冲、洪积物的深入研究,对研究区第四纪以来的气候学研究也有很重要的意义.因为冲、洪积物的发生、发展、结束,始终受气候的控制.冲、洪积物由粗到细的沉积序列始终受洪水作用的控制,而洪水作用与气候作用密不可分.因而,加强研究区第四系冲、洪积物的深入研究,可以从一个小的区域延伸到更大区域,发挥其更多的重要性.
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