第四系沉积物是地质历史时期新生代第四纪地质作用形成的固体微粒产物，多呈松散状，未固结成岩。按颗粒大小主要包括砾、砂、粘土，具体可分为砾、砂砾、粗砂、中砂、细砂、粉砂、粘土质粉砂、粉砂质粘土、粘土。它的形成与分布受基底构造条件制约，基底物质(包括太古宇、元古界、古生界、中生界、新生界古近系、新近系物质)是沉积物形成的物质来源。基底构造(地形地貌)是控制沉积物形成与分布的主要因素。第四系沉积物是在新生代古近纪和新近纪地质作用后的基础上形成的，主要为沉积作用形成的产物(砾、砂、粘土)，局部可见少量的火山作用形成的玄武岩浆喷发作用形成的基性火山岩。

关于第四系沉积物的形成与分布、成因等前人主要从沉积物本身特征单方面加以描述和探讨，但缺少动态和整体上有机联系即从自然界固态、液态、气态物质相互作用上加以分析研究和总结，目前尚属空白。本文依据系统科学整体观，运用系统科学方法，结合华北平原北部第四系沉积物在时空上的沉积特征、沉积特点，对其成因机制作进一步的分析研究、总结和探讨。

1 第四系沉积物空间分布

第四系沉积物在基岩区的山间盆地、河谷和平原区均可见及,我国的第四系主要分布于华北平原、东北平原、长江中下游平原以及黄土高原、内蒙古高原和青藏高原等。它们的形成与分布及其成因机制除主要与地壳运动(升降、拉伸挤压)有关外，还与气候变化等因素直接相关。

2 华北平原北部(河北省)第四系沉积物主要特征

第四系沉积物依据岩性组合、沉积特征、生物组合、同位素年代学等可划分为更新统和全新统。更新统又可分为早更新统、中更新统和晚更新统。华北平原北部第四系沉积物早更新统、中更新统和晚更新统均可见及。

第四纪时期华北平原北部差异上升运动仍然活动，使西、北部山区继续上升，变得更加巍峨壮观，低山、丘陵绵延起伏，形态多姿；平原区下降，快速堆积、洼地填平，平原地貌初现。

早更新统：早更新世，山区进一步升高，形成阶梯地形；平原区持续下降，遭受海侵。在山间盆地中沉积了泥河湾组地层，为一套河湖相的砂砾石、粘土、亚粘土(粉砂质粘土)层夹钙质结核和石膏。平原区沉积了固安组地层，为一套冲积、洪积、冰川—冰水堆积及冲湖积粘土、亚粘土(粉砂质粘土)夹砂砾石堆积，普遍含铁锰结核。

中更新统：在山间盆地、沟谷两侧，沉积了赤城组地层，为一套洪积红色含钙质结核的亚粘土(粉砂质粘土)、粘土及粉砂质砾石层。在平原区沉积了杨柳青组地层，为一套冲、洪积与冰川—冰水堆积及冲湖积含砂亚粘土(粉砂质粘土)夹砾石层堆积。

晚更新统：山区沉积了马兰组地层，其下部为冲洪积或冰水冰缘成因的黄土砾石层，沿沟谷及山麓边缘分布，平行不整合在赤城组地层之上；中部为洪、风积成因的典型黄土层，覆盖在中新统及更老的地层之上，经常掩盖了较低的分水岭、山坡和洼地；上部为冲洪积、洪坡积、或冰水、冰缘成因的次生黄土夹砂、砾层，分布范围与黄土层一致。平原区沉积了欧庄组地层，为一套冲积、洪积和湖积粉砂质粘土、粘土夹砂砾石层。

全新统：现代地貌已经形成。山区只在沿沟谷、洼地堆积砂、土、砾石层和风成砂丘；平原区为河流、沼泽相砂土、粘土质砂土、粘土和风成砂。

第四纪地壳升降活动，使平原区多次遭受海侵。

3 华北平原北部第四系沉积物的形成机制

第四系沉积物是裸露地表的岩石(固态)风化、剥蚀形成的产物，经水流(液态)作用搬运或风能气流(气态)作用搬运沉积而成。

华北平原北部周边北为东西走向的燕山山脉，西为北北东走向的太行山山脉(图1)。燕山造山运动形成了山前断裂或断裂带，因而为形成新生界古近系、新近系和第四系沉积物提供了有利条件，为山前冲积扇沉积、河流面状沉积、辫状河三角洲沉积(图2)、面状湖泊沉积以及河流径流沉积奠定了基础，伴随地壳运动，导致海水海进海退(图3)，继而形成海相沉积。使华北平原北部第四系沉积物具有多样性，加之地势地貌西北高、东南低，冬季大气气流由西北向东南运动，致使蒙古高原西北风向东南吹扬，将内蒙高原的风沙刮到华北平原形成沙丘或沙垅。

图1 华北北部燕山山脉、太行山脉及华北平原第四系分区图

图2 秦皇岛大石河冲积扇-辫状河三角洲沉积体系

(据赵澄林，2001)

图3 环渤海河北省天津市更新世晚期至全新世海进与海退示意图

据吴兴礼等(1978)资料及其它相关资料综合编制

图4 华北平原北部平原区现代地貌示意图

据吴兴礼等(1978)，略有修改

此外，在潮白河(图4)两岸，往往可见到圆状、椭圆状风成砂丘或沙垅，是潮白河水系水流淡季河床见底河沙受到吹扬在河两岸再次沉积形成的结果，沙体长轴方向多北西—南东方向。

总之，华北平原北部第四系沉积物形成机制是自然界固态、液态、气态物质相互作用沉积的结果。固态物质是燕山山脉和太行山山脉不同时代的岩石风化剥蚀提供物质来源和物质基础；液态物质是燕山山脉和太行山山脉形成的河流呈面流流动(即海平面上升)，或呈线流流动(即海平面下降)以及地壳升降运动导致海进海退的海水；气态物质是以往大气对流形成的由西北蒙古高原向东南吹扬的西北风。

由第四系地表沉积物特征及深部钻探资料可知，华北平原北部地表水平方向主要由河流(古河道)、河漫滩、牛轭湖和河间洼地(或称湖泊或称洼淀)组成。反映了第四纪全新世晚期地壳运动呈上升状态，海平面下降，导致海水海退，第四系沉积物以陆相为主，由早期面流沉积形成冲积平原、准平原向过渡状态演化，形成山间洼地(湖泊或洼淀)、河漫滩、牛轭湖，到晚期呈径流沉积形成现代河流。在垂直方向上，第四系沉积物呈现有规律地沉积，岩性主要为砂、粘土质粉砂、粉砂质粘土和粘土。反映了河流相沉积物和湖泊相沉积物沉积有规律地交替进行。其沉积规模宏大，沉积范围广阔，显示了全新世早期沉积地壳运动呈下降状态，海平面上升，海水、河水范围分布广形成面流沉积，伴随着地壳运动的升降变化，导致海水海进、海退，形成广泛的海相面流沉积，致使海相沉积物与陆相沉积物界线不断变化；同时导致陆相河流沉积、湖泊沉积交替进行，同样形成广泛的陆相面流沉积。

由上可知，第四系沉积物的形成与分布主要是受自然界固态物质和液态物质相互作用制约。液态物质(主要是河水、海水等)在内力地质作用(地壳运动)和外力地质作用(重力作用)下，导致固态物质(岩石、矿物风化产物等)搬运、沉积，形成了松散、半松散的沉积物。地壳运动是导致第四系沉积物形成的主因，同时也不能忽视气态物质的作用，气候的冷暖变化和大气降水的多少同样制约着大气的干湿暖冷和河水、海水的大小，反映在第四系沉积物上主要是决定着沉积物颜色的变化，暖色调通常为棕色、褐色、红色等，反映了氧化环境的炎热气候特点；冷色调通常为黑色、灰色等，反映了还原环境的寒冷气候特点。

4 结论

综上所述，运用系统科学方法和系统科学整体观，对华北平原北部第四系沉积物沉积特征、沉积特点以及时空分布等进行分析研究结果表明，华北平原北部第四系沉积物成因机制主要与自然界固态物质、液态物质、气态物质相互作用密切相关，是地壳运动升降与拉张、挤压作用导致山(固态物质)与水(主要是河水、海水、湖水等液态物质)以及当时气候变化三者之间相互作用的结果，是自然界形成、发展、演化的结晶和杰作！

参考文献

[1]张德生,魏文通,徐焱焱著.河北省成矿地质背景研究[M],中国地质大学出版社(武汉),2015年.

[2]河北省地质矿产开发局.第二代河北省区域地质志[M].地质出版社(北京),2017年.