田望學(xué)，毛新武，何仁亮，李雄偉，胡萬強(qiáng)，江天風(fēng)，黃建軍

（湖北省地質(zhì)調(diào)查院武漢 430034）

武漢地區(qū)1∶5萬區(qū)調(diào)第四系研究進(jìn)展

田望學(xué)，毛新武，何仁亮，李雄偉，胡萬強(qiáng)，江天風(fēng)，黃建軍

（湖北省地質(zhì)調(diào)查院武漢 430034）

武漢地區(qū)1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查以第四系研究為重點(diǎn)，通過地面調(diào)查、物探、鉆探等多種調(diào)查手段，尤其是通過鉆孔和露頭剖面測量，在原陽邏礫石層內(nèi)部發(fā)現(xiàn)分布穩(wěn)定的沉積間斷界面，并以此將其分為兩套明顯差異的礫石組合，反映了物源區(qū)侵蝕作用的變化過程；發(fā)現(xiàn)武漢長江以南地區(qū)存在早更新世堆積，取得了較明確的時代依據(jù)，確定了其屬山間近源帶狀洪積扇成因；對廣泛分布的紅土層進(jìn)行了解體，將其分為沖洪積組合、殘坡積組合以及混合成因等組合類型；在青山鎮(zhèn)以南的沙湖-東湖-嚴(yán)西湖之間發(fā)現(xiàn)大片風(fēng)塵堆積的下蜀黃土層，確定為原“青山層”的下部層位；對第四系沉降區(qū)施測了系統(tǒng)采樣的標(biāo)準(zhǔn)鉆孔。通過對武漢地區(qū)不同時期、不同區(qū)域第四系的分析與研究，建立了武漢地區(qū)第四紀(jì)堆積序列，提高了武漢地區(qū)第四紀(jì)研究程度。

陽邏礫石層；早更新世堆積；下蜀黃土層；第四紀(jì)堆積序列；武漢地區(qū)

近年來開展的“1∶5萬漢陽縣、武漢市、陽邏鎮(zhèn)、金口鎮(zhèn)、武昌縣、豹子澥幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查”項(xiàng)目涵蓋了武漢市主城區(qū)及主要的近郊區(qū)，地理上位于長江中游，江漢平原東緣，居于大別隆起與幕阜隆起之間，具有平原、崗地及低丘地貌并存的格局，地貌類型多樣；構(gòu)造上位于揚(yáng)子地塊和桐柏-大別造山帶的結(jié)合部位，屬淺覆蓋區(qū)，第四系厚度一般在20～40 m，最厚達(dá)60m，發(fā)育多級及多種類型階地（圖1）。

前人在該區(qū)開展過大量地質(zhì)調(diào)查工作，由于工作手段及測試技術(shù)的限制，第四系研究程度相對較低，存在著眾多亟待解決的地質(zhì)問題，如陽邏礫石層的時代，長江以南地區(qū)是否存在早更新世堆積，中更新世紅土層的成因，晚更新世青山層的成因及分布等均未得到很好的解決；同時，研究區(qū)第四紀(jì)時期存在明顯抬升剝蝕與沉降堆積并存的格局，剝蝕區(qū)與沉降區(qū)第四系對比及新構(gòu)造運(yùn)動對其形成機(jī)制等問題也尚未解決。本次區(qū)調(diào)將第四系研究作為工作的重點(diǎn)，針對上述存在的問題，采用地面調(diào)查、物探、鉆探等多種調(diào)查手段相結(jié)合，重視樣品的測試分析，取得了以下主要進(jìn)展。

1 對陽邏礫石層進(jìn)行了重新劃分

前人對陽邏礫石層在礫石特征、物源、環(huán)境分析以及所產(chǎn)被子植物硅化木進(jìn)行了大量研究[1～8]，并且認(rèn)為測區(qū)分布于江北陽邏等地的陽邏礫石層為典型的早更新世堆積[6～7，9]，少數(shù)研究成果認(rèn)為跨入新近紀(jì)，為辮狀河沉積。

本次調(diào)查過程中，在原陽邏礫石層內(nèi)部發(fā)現(xiàn)兩套差異明顯的礫石組合及其間的沉積間斷界面。該套礫石層一般角度不整合于下伏紅盆地層之上，其內(nèi)部的沉積間斷界面具兩種不同的特點(diǎn)：當(dāng)上礫石層底以砂質(zhì)為主的堆積時，下伏風(fēng)化層遭受的侵蝕作用較弱，界面處保留較厚的淺色風(fēng)化粘土層和薄層深色鐵質(zhì)風(fēng)化殼（鐵盤）；區(qū)域上風(fēng)化層常因遭受上礫石層堆積過程中的沖刷作用而缺失，但具典型的侵蝕作用界面，此時上礫石層底以礫石為主。

圖1 武漢及鄰區(qū)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造分區(qū)圖Fig.1Tectonic subdivision ofWuhan area

以該間斷面為界，上、下礫石層宏觀上存在明顯差異，表明兩套礫石間具長期停積。下部礫石成分多樣，呈雜色，粒徑較小，分選略差；上部礫石成分以淺色為主，粒徑大，分選、磨圓稍好。礫石成分上的差異反映最為明顯，由下至上，中淺變質(zhì)巖礫石減少，深變質(zhì)巖礫石增多（圖2），表明物源區(qū)侵蝕作用隨時間推移由淺到深，造成沉積物質(zhì)組分發(fā)生相應(yīng)變化。

圖2 陽邏礫石層礫石成分直方圖Fig.2HistogramofYangluogravel bed composition

下部雜色礫石層常與雜色粘土巖構(gòu)成互層，本次在粘土巖中獲得ESR測年結(jié)果，年齡大于2 000 ka BP（本文中所列ESR測試結(jié)果均由中國地震局地質(zhì)研究所地震動力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成）；對間斷面之上淺色礫石層所夾砂土、粘土層進(jìn)行ESR測年，由下至上分別獲得1 505±150 ka BP、1 459± 145 ka BP和1 303±130 ka BP的年齡值。綜合考慮上述因素，以陽邏礫石層內(nèi)部典型的沉積間斷面為界，將界面下部的雜色礫石層歸于新近紀(jì)，界面上部的淺色礫石層組合劃歸早更新世。前人將基座階地上部的砂礫層、網(wǎng)紋紅土劃為中更新世（TL，661.2±1.32 ka BP），本次工作測年結(jié)果（1 303±130 ka BP）屬早更新世。因此，江北陽邏一帶呈基座階地產(chǎn)出的淺色礫石層、砂土層夾網(wǎng)紋紅土均為早更新世產(chǎn)物。

2 在武漢長江以南地區(qū)確定存在早更新世堆積

武漢地區(qū)長江以南是否存在早更新世堆積是長期爭論的問題，其成因及空間展布等均未得到解決。本次經(jīng)地面調(diào)查、工程揭露和鉆探施工，發(fā)現(xiàn)沿沌口-流芳-豹澥一線呈近E-W向帶狀展布的早更新世礫石層，并在流芳測制了典型剖面（圖3）。該套礫石層與下伏新近紀(jì)廣華寺組泥質(zhì)粉砂巖間為角度不整合接觸，下部為淺黃、褐黃色礫石層夾粘土層，上部為棕紅色礫石層夾粘土層，礫石成分主要為石英砂巖、長石石英砂巖和硅質(zhì)巖，多次圓狀、次棱角狀，礫徑一般2～5 cm，填隙物為巖屑、粗砂和少量泥，無固結(jié)，常夾有不規(guī)則透鏡狀細(xì)礫粗砂層、含礫砂土層。該套礫石層一般分布于地勢較高的崗頂部位，分布高程在30～60 m間變化，在同一斷塊內(nèi)，總體呈西高東低態(tài)勢，其與中更新世紅土形成內(nèi)疊與上疊-掩埋型階地組合。

圖3 武漢市江夏區(qū)流芳嶺第四紀(jì)早更新世陽邏組剖面圖Fig.3Section ofYangluoFormation in earlyPleistocene ofthe Quaternaryin Liufangling,Wuhan area

在流芳剖面不同層位分別采集三組電子自旋共振測年樣品（ESR），剖面下部含砂粘土ESR年齡值為1 448±148 ka BP（圖3中第3層），上部含砂礫網(wǎng)紋紅土ESR測年值為1 332±133 ka BP（第7層）；再上的網(wǎng)紋紅土ESR測年值為622±62 ka BP（第11層）。因此，沖洪積礫石層之上的紅土堆積屬中更新世，其下灰黃色與棕紅色礫石層屬早更新世。

下部淺黃色含礫砂土層中，有一個樣品（A1）概率累積曲線S、T截點(diǎn)不明顯，粒度分布區(qū)間寬，曲線斜率在40°±；矩算平均粒徑為0.1 mm，標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.45，分選很差；偏度為0.18，正偏態(tài)，示粗粒組分較集中，細(xì)粒組分少；尖度為2.22，主峰形態(tài)平緩，具洪積特點(diǎn)。另兩個樣品概率累積曲線S、T截點(diǎn)明顯，呈三段式，跳躍總體和懸移總體發(fā)育好，矩算平均粒徑為0.06 mm，標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.92，分選很差；偏度為0.19，正偏態(tài)，示粗粒組分較集中，細(xì)粒組分少；尖度為2.4，主峰形態(tài)平緩，具河流邊灘沉積特點(diǎn)。上部淺紅色砂土層概率累積曲線S、T截點(diǎn)不明顯，粒度分布區(qū)間寬，曲線斜率在50°±；矩算平均粒徑為0.162 mm，標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.16，分選很差；偏度為0.22，正偏態(tài)，示粗粒組分較集中，細(xì)粒組分少；尖度為2.15，主峰形態(tài)平緩。具洪積-洪積扇特點(diǎn)（圖4）。綜合該套堆積物在武漢地區(qū)的空間分布特點(diǎn)，屬山間辮狀河或帶狀展布的洪積扇堆積。

圖4 早更新世礫石層粒度概率累積曲線圖Fig.4The cumulative probabilitygraph ofgravel granularityin earlyPleistocene

該套堆積層礫石成分均屬近源的砂巖和硅質(zhì)巖，磨圓及分選均較差，與江北陽邏一帶的早更新世礫石來源差異明顯，其沿沌口-流芳-豹澥一線呈近E-W向展布的特點(diǎn)也指示了當(dāng)時古河道的位置。

3 對中更新世紅土層進(jìn)行了解體

武漢地區(qū)第四系堆積物中紅土層分布最廣，因紅土化過程中原始堆積物性質(zhì)及結(jié)構(gòu)、構(gòu)造均遭受嚴(yán)重改造，其成因難以確定，前人認(rèn)為研究區(qū)紅土層主體為洪沖積漫溢相成因，不同時期的地質(zhì)圖上一般將其作為沖（洪）積處理，地勢較高處的紅土層則作為殘坡積層①②③。

而不同時期地質(zhì)工作者對中國南方網(wǎng)紋紅土的成因開展了大量研究，提出了風(fēng)化殼、風(fēng)成、水成等多種成因類型[10～14]。本次調(diào)查中針對測區(qū)特點(diǎn)，從多角度對紅土層成因進(jìn)行綜合分析判斷。

研究區(qū)底部含粗碎屑紅土層，從粗屑物的形態(tài)、含量及結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行成因分析：棱角狀、次棱角狀礫石多為殘坡積成因（含土碎石層、含碎石粘土層）；圓狀、次圓狀（少量次棱角狀）礫石多為沖洪積成因，并可按沉積結(jié)構(gòu)特征進(jìn)一步分為河流、泥石流（朵體）、片流等成因沉積體。

而上部紅土層宏觀上可從堆積厚度、地貌特征定性分析：分布于山丘周邊、厚度較?。ú怀^3～5m）、具碎石紅土-紅土多韻律，為殘坡積成因，垂向韻律反映了構(gòu)造升降控制下的剝蝕風(fēng)化堆積旋回；微觀上則可從粒度特征確定成因：本次對紅土粒度分析結(jié)果顯示，沖洪積成因的紅土（8個樣品），平均粒徑為7.1μm，粘粒（＜5μm）含量占32.05%，細(xì)粉砂（5～10 μm）占17.57%，粗粉砂（10～50 μm）占50%，細(xì)砂（50～100 μm）占0.374%。不同地段樣品粒度特征基本相同，標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.91，偏度0.94，峰度3.46，粒度頻率分布曲線呈多峰（圖5），累計概率曲線呈多段式，線段較緩，交角較大，示分選差，水力學(xué)條件單一，顯示洪泛沉積特點(diǎn)。

殘坡積成因的紅土（3個樣品），平均粒徑為2.58μm，粘粒（＜5 μm）含量占66.59%，細(xì)粉砂（5～10 μm）占19.69%，粗粉砂（10～50 μm）占13.71%。標(biāo)差1.63，偏度0.196，峰度2.38，粒度頻率分布曲線呈多峰（圖5），近對稱分布，分選差，累計概率曲線呈二段式，線段較陡，交角較大，成因單一，粗尾端可能為坡積，主體為風(fēng)化作用產(chǎn)物。

圖5 中更新世紅土層粒度頻率分布曲線Fig.5Frequencydistribution curve ofred soil granularity in middle Pleistocene

通過上述分析表明，武漢地區(qū)紅土堆積層成因類型復(fù)雜，既有沖洪積組合序列、殘坡積組合序列以及殘坡積-沖洪積共同構(gòu)成的混合成因序列等類型?？v向上看，紅土層下部一般為殘坡積層，上部紅土（高程一般＜30 m）主要為盆地洪泛堆積，向南東變厚，構(gòu)成內(nèi)陸湖盆地沉積組合；橫向上武漢北部陽邏等地為洪沖積及沖積成因，長江及漢江以南及部分較高丘坡處的紅土層主要為風(fēng)化殘坡積，而在其中的常福、石咀、大橋、流芳、豹澥一帶則為呈帶狀展布的洪積泥石流雜體。

4 發(fā)現(xiàn)大片風(fēng)塵堆積的下蜀土層

武漢地區(qū)晚更新世堆積層劃歸青山組，存在沖積、湖沖積、風(fēng)塵堆積等多種成因，一般認(rèn)為武漢地區(qū)所謂風(fēng)塵堆積僅位于青山鎮(zhèn)的江濱附近[15]，其成因和分布區(qū)域也存在較多爭議[16～19]。

本次調(diào)查過程中對位于青山鎮(zhèn)的風(fēng)塵堆積層進(jìn)行了露頭剖面和鉆孔剖面聯(lián)合控制，自下而上其堆積序列為：一段為黃褐色、淺黃色粉質(zhì)粘土層，普遍含鐵錳質(zhì)結(jié)核或薄膜；二段為灰黃色均質(zhì)粘土層，發(fā)育柱狀節(jié)理；三段為灰黃色灰褐色中細(xì)砂層，夾條帶狀、透鏡體狀灰黃色粘土層，砂層中時含條帶狀沙姜；四段為灰黃、灰褐色均質(zhì)粘土層。在第9層和12層分別采光釋光測年樣，送北京中震地殼巖土工程勘察院測試，獲得年齡值分別為111.90± 13.26kaBP和88.62±1.79kaBP。其中青山鎮(zhèn)一帶的幾座高約60m的沙山僅為該序列的第三段和第四段。

本次調(diào)查中，在青山鎮(zhèn)以南的沙湖-東湖-嚴(yán)西湖之間發(fā)現(xiàn)大片灰黃、黃褐色粘土、粉質(zhì)粘土層，其間含大量鐵錳質(zhì)膜或少量結(jié)核，但不同層位含量變化大；有時形成結(jié)構(gòu)及成份均一的黃土層，均質(zhì)黃土則發(fā)育柱狀節(jié)理。土層具大孔隙結(jié)構(gòu)、菱塊狀外貌，孔隙度大，結(jié)構(gòu)松散；具塊狀構(gòu)造，無層理，層與層之間無明顯界限，為漸變過渡關(guān)系；在岳家咀以東的東湖邊高崗地采集的數(shù)個樣品（D2112-1、2）分析結(jié)果表明，粒度以0.05～0.005 mm粒徑含量最多，平均達(dá)68.4%，其余的均＜0.005 mm，幾乎沒有＞0.05 mm的粒徑，符合黃土的粒徑范圍；礦物成份主要是石英，長石，粘土礦物以伊利石為主，其次有蒙脫石，少量高嶺石。

上述土層的基本特征與分布于長江中下游兩岸的下蜀土層類同，具有風(fēng)塵成因的巖性、結(jié)構(gòu)及構(gòu)造特點(diǎn)[20]。經(jīng)對比分析，其層位應(yīng)相當(dāng)于上述聯(lián)合剖面的下部層位，即一段和二段，在青山鎮(zhèn)一帶無露頭，剖面上由鉆孔所控制。該區(qū)域由于大規(guī)模城市建設(shè)改造，露頭零星，但在局部高崗地頂部仍有部分土層殘留，其分布高程常達(dá)40 m±，高于紅土臺地，也明顯高于晚更新世階地，而與青山剖面上的類似層位高度相當(dāng)。以往各時期的地質(zhì)圖將該類土層劃歸為中更新統(tǒng)，顯然與實(shí)際情況不符。

5 建立了武漢地區(qū)第四紀(jì)沉降區(qū)堆積系列

除了第四系剝蝕區(qū)外，對武漢市西北部東西湖、走馬嶺一帶持續(xù)沉降堆積區(qū)施測了系統(tǒng)采樣的控制性鉆孔，進(jìn)行了系統(tǒng)的樣品采集與分析，初步建立了可對比的沉降區(qū)第四系堆積序列為：灰綠色粘土巖（N）→淺灰色礫石層+粉細(xì)砂層（Qp1）→灰褐色礫石+細(xì)砂+粘土（Qp2）→青灰色細(xì)砂+粘土與亞粘土（Qp3）→灰褐色細(xì)砂、亞砂+淤泥質(zhì)粘土（Qh），為沉降區(qū)第四紀(jì)地層對比提供了可能。

注釋:

①湖北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查所，1:5萬武漢市地質(zhì)圖，1985.

②湖北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查所，1:5萬武漢市地質(zhì)圖，1990.

③湖北省武漢水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì)，武漢市第四紀(jì)地質(zhì)與地貌研究報告，1988.

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Progresses in Quaternary Systemof Wuhan Area in 1:50 000 Regional Geological Survey

TIANWang-Xue,MAO Xin-Wu,HE Ren-Liang,LI Xiong-Wei,HU Wan-Qiang,JIANG Tian-Feng, HUANG Jian-Jun
（Geological Survey of Hubei Province,Wuhan 430034,China）

Quaternary Systemresearch is focused in the 1:50 000 regional geological survey of Wuhan area,by applying various survey methods like Ground surveys,geophysical exploration,drilling and so on,especially the drilling and outcrop profiling.Stable sedimentary discontinuous interface is found in Yangluo gravel bed,according which Yangluo gravel bed can be subdivided into two obviously different groups which record the process changes for erosion action in the source area.Early Pleistocene deposition is existing in south of the Yangtze River in Wuhan,fromwhich we can get the explicit times evidence and confirmthat it belongs to intermontane near-source striatus proluvial fan type deposition.The widely distributed red soil in Wuhan area is subdivided into alluvial-diluvial assemblages,residual-slope assemblages,hydrid original assemblages types,and so on.Lots of Xiashu loess is found in Shahu,Donghu and Yanxihu lake area in south of Qingshan town,which is identified as locating in the lower“Qingshan layer”.Standard boreholes are constructed in Quaternary depressed area for systematic sampling.More reliable Quaternary accumulation series of Wuhan area is established byour study.

Yangluo gravel bed;Eopleistocene accumulation;Xiashu loess;Quaternary accumulate sequence;Wuhan area

P534.63

A

1007-3701（2011）04-0286-006

2011-04-08

中國地質(zhì)調(diào)查局國土資源大調(diào)查項(xiàng)目（1212010710717）.

田望學(xué)（1968—），男，教授級高級工程師，長期從事區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究工作.E-mail：twx2018@163.com