唐屹，付小方，梁斌，潘蒙，肖瑞卿，張晨

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成都市天府新區(qū)成都直管區(qū)第四系地層特征

唐屹1，付小方1，梁斌2，潘蒙1，肖瑞卿1，張晨3

（1.四川省地質(zhì)調(diào)查院，成都 610000；2.西南科技大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，綿陽 621000；3. 成都理工大學(xué)，成都 610000）

天府新區(qū)直管區(qū)第四系地層廣泛分布。通過對天府新區(qū)成都直管區(qū)的路線調(diào)查、剖面測制及樣品測試分析，查明了研究區(qū)第四系物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)特征及厚度。區(qū)內(nèi)第四系主要分布有：下更新統(tǒng)磨盤山組、下-中更新統(tǒng)牧馬山組、中更新統(tǒng)合江組、上更新統(tǒng)廣漢組、上更新統(tǒng)-全新統(tǒng)資陽組以及上更新統(tǒng)成都粘土。巖石粒度及地球化學(xué)分析結(jié)果表明，研究區(qū)更新世網(wǎng)紋紅土和成都粘土均屬于粉砂質(zhì)粘土，更新世網(wǎng)紋紅土經(jīng)歷了濕熱環(huán)境下強烈的化學(xué)風(fēng)化，成都粘土次之，推測更新世成都平原地區(qū)與長江中下游地區(qū)具有相似的古氣候環(huán)境。研究區(qū)牧馬山組及合江組的測年結(jié)果進(jìn)一步確定了直管區(qū)第四紀(jì)堆積物的時代，為與成都平原第四系地層對比劃分，以及第四紀(jì)地質(zhì)構(gòu)造演化提供了重要的年代學(xué)資料。

第四系；地層劃分；成都粘土；成都平原天府新區(qū)

天府新區(qū)成都直管區(qū)是成都市新設(shè)立的天府新區(qū)下轄的行政區(qū)之一，面積約564km2，主要位于成都平原東側(cè)第四系臺地之上。依托“成渝經(jīng)濟(jì)區(qū)宜賓-萬州沿江帶1∶5萬環(huán)境地質(zhì)調(diào)查”項目，本次工作在天府新區(qū)成都直管區(qū)開展了以第四紀(jì)地質(zhì)調(diào)查為核心的城市地質(zhì)調(diào)查工作，查明直管區(qū)內(nèi)第四系的分布、組成、成因等，為該區(qū)城市地下空間的利用提供基礎(chǔ)性地質(zhì)資料。在前人工作和研究[1~5]的基礎(chǔ)上，本次研究開展了路線地質(zhì)調(diào)查，測制了第四系剖面，采集了巖石地球化學(xué)、粒度及測年樣品，對天府新區(qū)成都直管區(qū)內(nèi)第四系地層特征進(jìn)行了總結(jié)。

1 第四系地層系統(tǒng)

天府新區(qū)直管區(qū)第四系地層廣泛分布。按照1∶25萬成都市幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查對成都平原第四系的劃分，主要分布有：下更新統(tǒng)磨盤山組、下-中更新統(tǒng)牧馬山組、中更新統(tǒng)合江組、上更新統(tǒng)廣漢組、上更新統(tǒng)-全新統(tǒng)資陽組以及上更新統(tǒng)成都粘土（表1、圖1）。

表1 天府新區(qū)第四系地層劃分及主要特征

2 第四系巖性及時代

2.1 下更新統(tǒng)磨盤山組（Qp1mp）

零星分布于蘇碼頭背斜兩翼白堊紀(jì)紅層組成的低緩山丘之上，為河流沖積物，不整合于白堊紀(jì)紅層之上，或上更新統(tǒng)成都粘土之下。地貌上構(gòu)成Ⅴ級階地，厚度>6.5m。巖性為棕黃色、棕紅色礫石層，礫石分選差，磨圓為次棱角-次圓狀，礫石成份復(fù)雜，以石英巖、石英砂巖、脈石英礫石為主，少量花崗巖、火山巖礫石，礫石層之上局部殘留網(wǎng)紋紅土。

新都華陽山磨盤山組中部礫石層ESR測年結(jié)果為925±92ka[6]，表明其堆積時代為早更新世。另外，磨盤山組零星分布于成都平原東部淺丘之上，分布面積小、厚度較薄，并普遍缺失礫石層之上的網(wǎng)紋紅土，礫石層之上網(wǎng)紋紅土的缺失是風(fēng)化剝蝕的結(jié)果，加之分布淺丘之上，分布的海拔高度也高于牧馬山臺地上的下-中更新統(tǒng)牧馬山組，也表明其形成時代要早于牧馬山臺地的第四系堆積物。因此，天府新區(qū)成都直管區(qū)磨盤山組的堆積時代為早更新世晚期，是成都平原時代最早的第四紀(jì)堆積物。

圖1 天府新區(qū)直管區(qū)第四系地質(zhì)圖

1-資陽組；2-廣漢組；3-合江組；4-牧馬山組；5-磨盤山組；6-灌口組；7-夾關(guān)組；8-蒼溪組；9-天馬山組；10-蓬萊鎮(zhèn)組上段；11-蓬萊鎮(zhèn)組；12-遂寧組；12-沙溪廟組；14-景福院頁巖；15-蒼山頁巖；16-逆斷層；17-地層界線；18-工作區(qū)范圍

2.2 下-中更新統(tǒng)牧馬山組（Qp1-2m）

主要分布于仁壽視高鋪、楊柳場，以及龍泉山以西的雙流合江場一帶，在地貌上構(gòu)成Ⅳ級階地。巖性下部為黃棕色、灰黃色礫石層，礫石分選差，磨圓為次棱角-次圓狀，礫石成分以石英巖、石英砂巖為主，少量花崗巖、火山巖、脈石英礫石，中上部為棕紅色網(wǎng)紋紅土，局部礫石層之上分布有棕黃-褐黃色細(xì)-粉砂層。其底部一般未出露，局部可見不整合于白堊紀(jì)紅層之上，頂部一般為上更新統(tǒng)成都粘土覆蓋。厚度一般在10m以上。

該研究在合江鎮(zhèn)天福寺附近和太平鎮(zhèn)潘家壩附近測制了2條剖面，其中合江鎮(zhèn)天福寺附近的剖面較為典型（圖2）。天福寺剖面上，牧馬山組不整合于上白堊統(tǒng)灌口組紫紅色泥巖之上，中下部為黃褐-淺紫紅色礫石層，礫石含量40%~60%，分選一般，大小一般5~10cm，大者可達(dá)20~30cm，磨圓為次圓-圓狀，礫石成分主要為石英質(zhì)礫石，次為脈石英礫石，少量為花崗質(zhì)礫石、板巖礫石以及火山巖礫石，下部礫石層中夾棕黃色（局部為磚紅色）呈透鏡狀分布的細(xì)砂層。向上部礫石含量減少，礫徑變小，與網(wǎng)紋紅土接觸處為厚約20cm的細(xì)礫石層，礫石含量30%~40%，大小一般0.5~2cm，磨圓為次棱角狀。上部為紫紅色網(wǎng)紋紅土層，網(wǎng)紋構(gòu)造發(fā)育，厚度為12.68m。

圖2 合江鎮(zhèn)天福寺下-中更新統(tǒng)牧馬山組-上更新統(tǒng)成都粘土實測地層剖面圖

天福寺剖面礫石層中的砂質(zhì)透鏡體ESR測年結(jié)果722±77ka；仁壽視高牧馬山組剖面上，礫石層中的砂質(zhì)透鏡體ESR測年結(jié)果為971±97ka[6]；趙志忠等[7]在雙流應(yīng)天寺剖面上，對牧馬山組進(jìn)行了磁性地層學(xué)研究結(jié)果表明B/M界限位于網(wǎng)紋紅土的上部，并且在剖面的中下部記錄了松山負(fù)向期的賈拉米洛正向極性亞帶，其堆積時代為早-中更新世。綜合上述剖面磁性地層、ESR測年結(jié)果，牧馬山組的堆積時代為早更新世晚期-中更新世早期。

2.3 中更新統(tǒng)合江組（Qp2hj）

大面積分布于龍泉山以西的合江，以及仁壽視高鋪、楊柳場一帶，在地貌上構(gòu)成Ⅲ級階地。該研究在太平鎮(zhèn)附近公路邊、仁壽縣清水鋪附近和興隆鎮(zhèn)附近建筑工地測制了3條剖面，其中清水鋪附近的剖面較為典型（圖3）。研究區(qū)內(nèi)，雙流縣合江一帶未見底，合江組下部為紫紅色礫石層夾紫紅色亞粘土，發(fā)育大量淺灰黃色呈團(tuán)塊狀的網(wǎng)紋，礫石含量35%~50%，分選一般，大小一般2~10cm，磨圓為次棱角-次圓狀，礫石成分主要為石英巖、石英砂巖、脈石英，少量花崗巖、火山巖；上部為淺紫紅、紫紅色亞粘土層，發(fā)育灰黃色網(wǎng)紋；其上為上更新統(tǒng)成都粘土覆蓋，厚>3.29m。仁壽縣清水鋪一帶合江組不整合于上白堊統(tǒng)灌口組之上，巖性下部為棕黃色礫石層，礫石含量約為70%~90%，大小混雜，分選差，礫石大小2~15cm，次棱角-次圓狀，礫石成分主要為石英巖、石英砂巖和脈石英，礫石層之上為一薄層的棕黃色含泥粉-細(xì)砂層；上部為棕紅色亞黏土層，密集發(fā)育大量的淺灰白-灰黃色的網(wǎng)紋構(gòu)造，棕紅色亞粘土底部還見有砂礫透鏡體；其上為上更新統(tǒng)成都粘土覆蓋，厚2.23m。

圖3 清水鋪中更新統(tǒng)合江組-上更新統(tǒng)成都粘土實測地層剖面圖

興隆鎮(zhèn)剖面上部黃褐色細(xì)砂層ESR測年結(jié)果為462±46ka；黃龍溪合江組剖面礫石層之上的褐黃色中-粗砂層的ESR測年結(jié)果為438±43ka[6]，在雙流合江組剖面礫石層之上的紫紅色亞黏土層ESR測年結(jié)果為318±31ka[6]。根據(jù)上述ESR測年結(jié)果，合江組的堆積時代為中更新世中期。

2.4 上更新統(tǒng)廣漢組（Qp3g）

零星分布于研究區(qū)內(nèi)現(xiàn)代河流的兩岸，在地貌上構(gòu)成Ⅱ級階地，一般高出Ⅰ級階地階面3~5m，具二元結(jié)構(gòu)，地表僅出露上部粘土層。根據(jù)地表和鉆孔資料，其巖性下部沉積為灰黃、褐黃色含砂泥質(zhì)砂礫石層，局部泥質(zhì)呈團(tuán)塊，礫石成份主要為侵入巖類礫石，厚10~20m；上部為淺黃、褐黃色粉砂質(zhì)粘土、粘質(zhì)粉砂土，一般厚1~4m。廣漢組泥炭、烏木14C測定為13 690±230a ~41 975±6 525a，表明成生年代應(yīng)屬晚更新世晚期。

2.5 上更新統(tǒng)成都粘土（Qp3cd）

廣泛分布于工作區(qū)內(nèi)第四系網(wǎng)紋紅土之上，為灰黃色、棕黃色亞粘土，質(zhì)地較為均一，無層理，普遍具有淺灰白色、淺灰黃色網(wǎng)紋構(gòu)造，普遍具鐵錳薄膜及細(xì)小鐵錳質(zhì)結(jié)核。為第四紀(jì)風(fēng)塵堆積物，厚度一般1~3m。成都粘土OSL測年結(jié)果表明，成都粘土的堆積時代為74.67±9.59ka~18.60±0.33ka[6]，其時代為晚更新世中-晚期。

2.6 上更新統(tǒng)-全新統(tǒng)資陽組（Qp3-Qhz）

廣泛分布于工作區(qū)現(xiàn)代河流兩側(cè)，構(gòu)成的Ⅰ級階地和河漫灘，Ⅰ級階地高出當(dāng)?shù)睾用?~3m左右。一級階地具二元結(jié)構(gòu)，下部為黃褐色、灰黃色礫石層及含礫細(xì)砂層，上部為褐黃色亞粘土。厚度一般6.1~13.7m。資陽組測年結(jié)果為2930±70aBP~30.13±2.86ka[6]，其時代為晚更新世-全新世期。

3 第四系堆積物的粒度特征

該在研究區(qū)內(nèi)牧馬山組剖面、合江組剖面上采集了10件網(wǎng)紋紅土樣品，在各組剖面上采集了21件成都黏土樣品，進(jìn)行了粒度分析。粒度組成采用50μm、10μm和5μm分別作為砂粒/粗粉砂、粗粉砂/細(xì)粉砂以及細(xì)粉砂/粘粒的分界線。

3.1 更新統(tǒng)網(wǎng)紋紅土的粒度特征

網(wǎng)紋紅土的粒度測試結(jié)果見（表2），從表中可知，不同時期、不同剖面上網(wǎng)紋紅土的粒度組成基本相同，特征如下：

表2 網(wǎng)紋紅土粒級組成

砂粒組分（>50μm）：所有分析樣品中僅有一件樣品中有粒徑大于250μm的顆粒，且含量極低，可忽略不計。粒徑大于100μm的細(xì)砂粒級含量較低，一般在0~0.99%，平均為0.46%，100~50μm粒級的極細(xì)砂含量一般在0.45%~2.94%，平均值為1.41%，整個細(xì)砂組份（＞50μm）的含量一般在0.45%~3.89%，平均值1.83%。

粗粉砂組份（50~10μm）：本組粒級含量比較高，含量為25.25%~36.1%，平均值為28.74%，其含量僅低于粘粒組份，為網(wǎng)紋紅土的次眾粒級。

細(xì)粉砂組份（10~5μm）：該粒級含量在13.74%~19.91%，平均值為16.20%。

粘粒組分（<5μm）：該粒級是網(wǎng)紋紅土中含量最高的組分，在樣品中的含量在43.8%~58.19%，平均含量為53.19%，在網(wǎng)紋紅土中為眾數(shù)粒級。

從砂粒（>50μm）、粉砂（5~50μm）和粘土（<5μm）三大組分來看，粘粒級含量最高，平均含量為53.19%；粉砂粒級次之，平均含量為44.91%；砂粒含量最低。按照沉積物三因分類法，研究區(qū)網(wǎng)紋紅土屬于粉砂質(zhì)粘土。

3.2 成都粘土的粒度特征

成都粘土的粒度測試結(jié)果見（表3），從表中可知，不同剖面上成都粘土的粒度組成基本相同，特征如下：

1）砂粒組分（>50μm）：在成都粘土分析樣品中整個砂粒組分（>50μm）平均含量約為1.06%~6.24%，僅在個別樣品中發(fā)現(xiàn)有粒徑>250μm的顆粒，且含量極低；粒徑>100μm的細(xì)砂粒級也微不足道。

2）粗粉砂組分（50~10μm）：在這些樣品中本粒級的含量比較高，平均含量約為24.46%~31.02%之間，最高達(dá)32.97%，在成都粘土中為僅低于粘粒組份的次眾粒級。

3）細(xì)粉砂組分（5~10μm）：該粒組在成都粘土中平均含量約為15.44%~18.7%，高于洛川黃土（12%左右）和秦嶺黃土（16.93%）[8]。

4）粘粒組分（<5μm）：在成都粘土中粘粒含量最高，平均含量約為49.64%~55.8%，為成都粘土的眾數(shù)粒級。

若從砂粒（>50μm）、粉砂（5~50μm）和粘土（<5μm）三大組分來看，粘粒級含量最高，平均含量為51.32%，粉砂粒級次之，砂粒含量最低。按照沉積物三因分類法，成都粘土屬于粉砂質(zhì)粘土。

4 第四系堆積物的地球化學(xué)特征

在南方紅土地球化學(xué)特征研究中，常量元素、微量元素和稀土元素的地球化學(xué)分析起著重要的作用，特別是常量元素組成、化學(xué)蝕變指數(shù)（CIA）和風(fēng)化淋溶系數(shù)（BA）等指標(biāo)，對揭示紅土的風(fēng)化階段、化學(xué)風(fēng)化強度、母巖風(fēng)化作用的控制因素和古氣候環(huán)境意義等方面有重要的指示作用。本次對研究區(qū)內(nèi)更新世紅土（網(wǎng)紋紅土）采集了3件樣品進(jìn)行了主量元素的分析，通過對其地球化學(xué)特征的分析揭示其風(fēng)化特征、古氣候環(huán)境。

研究區(qū)更新世網(wǎng)紋紅土主量元素的分析結(jié)果見（表4）。從表4及圖4中可以看出，更新世網(wǎng)紋紅土樣品除SiO2（1.00×UCC）、Al2O3（0.92×UCC）的平均含量與UCC含量相近外，其余主量元素的平均值與UCC相比，具有富TFe2O3（1.72×UCC）和TiO2（1.43×UCC），貧Na2O（0.02×UCC）、MgO（0.27×UCC）、P2O5（0.27×UCC）、CaO（0.07×UCC）、K2O（0.34×UCC）和MnO（0.63×UCC）的特征。其化學(xué)成分以SiO2、TFe2O3和Al2O3為主，三者合計為88.03%~89.06%，其中SiO2含量最高，為64.30%~67.15%，平均值為65.87%；Al2O3含量為13.78%~14.47%，平均值為14.05%；TFe2O3含量為7.95%~9.71%，平均值為8.6%。

表4 更新世網(wǎng)紋紅土主量元素含量

測試單位為成都礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心

網(wǎng)紋紅土中K2O、Na2O、CaO和MgO等易溶組分含量很低，除K2O含量略高于1%外，其余組分均不足1%，紅土中易遷移的元素大量淋失，表明網(wǎng)紋紅土經(jīng)歷了較強的風(fēng)化淋溶過程。這種富鋁鐵化現(xiàn)象和較強的風(fēng)化淋溶過程反映了更新世以來成都平原網(wǎng)紋紅土的發(fā)育環(huán)境是溫暖濕潤的。

表5 網(wǎng)紋紅土主要化學(xué)風(fēng)化指標(biāo)

注：IA=Al2O3/（Al2O3+CaO*+Na2O+K2O）×100;BA=（K2O+Na2O+CaO*+MgO）/Al2O3×100%；R2O3=（Fe2O3+Al2O3），式中均為氧化物分子摩爾數(shù)，其中CaO*為硅酸鹽礦物中的CaO摩爾含量

研究區(qū)更新世網(wǎng)紋紅土主要化學(xué)風(fēng)化參數(shù)見（表5），由于易溶組分的淋失較為充分，紅土的化學(xué)蝕變指數(shù)CIA值較高，在86.70~88.92之間，均值為88.09；淋溶系數(shù)Ba值很低，均值為24.09%。SiO2/Al2O3均值為7.96，R2O3/SiO2均值為5.78，按照黃鎮(zhèn)國[10]的紅色風(fēng)化殼富鋁化程度的劃分，可將該類紅土母質(zhì)上發(fā)育的富鋁化類型劃歸為輕度富鋁化類型。

化學(xué)蝕變指數(shù)（CIA）是判斷沉積物化學(xué)風(fēng)化程度的重要指標(biāo)[11]，能有效地指示樣品中長石風(fēng)化成黏粘礦物的程度，化學(xué)風(fēng)化越強，則CIA值越大。一般情況下，CIA值介于50~65之間，反映寒冷干燥的氣候條件下較低的化學(xué)風(fēng)化程度；CIA值介于65~85之間，反映溫暖、濕潤條件下中等的化學(xué)風(fēng)化程度；CIA介于85~100之間，反映炎熱、潮濕的熱帶、亞熱帶條件下的強烈的化學(xué)風(fēng)化程度。更新世網(wǎng)紋紅土樣品的CIA指數(shù)變化在86.70~88.92之間，均值為88.09（表5），表明成都平原更新世紅土經(jīng)歷了炎熱、潮濕環(huán)境下的強烈的化學(xué)風(fēng)化作用。

Ba作為常用的風(fēng)化指標(biāo)，主要反映鹽基的淋溶狀況，可以很好地定量表示硅酸鹽巖的化學(xué)風(fēng)化強。研究區(qū)更新世網(wǎng)紋紅土的Ba值一般為22.48%~26.36%，平均值為24.09%。這種低Ba值的特征表明網(wǎng)紋紅土中的Ca，Na，K，Mg 等活動組分相對于Al，F(xiàn)e等惰性組分強烈淋失，從風(fēng)化等級來看，屬于強風(fēng)化作用強度。

上述分析表明，研究區(qū)更新世網(wǎng)紋紅土經(jīng)歷了較強的風(fēng)化淋溶過程，主量元素組合特征符合亞熱帶地區(qū)脫硅富鋁或脫硅富鋁鐵的基本成土過程；化學(xué)蝕變指數(shù)（CIA）、風(fēng)化淋溶系數(shù)（BA）等分析比較，工作區(qū)更新世網(wǎng)紋紅土經(jīng)歷了炎熱、潮濕環(huán)境下的強烈的化學(xué)風(fēng)化作用。

5 結(jié)論

通過對成都平原天府新區(qū)成都直管區(qū)的路線調(diào)查和剖面測制，查明并總結(jié)了研究區(qū)主要第四系地層單位、物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)及厚度等特征。

牧馬山組及合江組采用了石英電子自旋共振（ESR）測年方法，獲得了2個較為精確的測年成果（牧馬山組722±77ka，合江組462±46ka）。進(jìn)一步確定了直管區(qū)第四紀(jì)堆積物的時代，為與成都平原第四系地層對比劃分，以及第四紀(jì)地質(zhì)構(gòu)造演化提供了重要的年代學(xué)資料。

更新世網(wǎng)紋紅土和成都粘土粒級組成，粘粒級含量最高，粉砂粒級次之，砂粒含量最低，均屬于粉砂質(zhì)粘土。更新世網(wǎng)紋紅土主量元素組合特征符合亞熱帶地區(qū)脫硅富鋁或脫硅富鋁鐵的基本成土過程，表明網(wǎng)紋紅土經(jīng)歷了濕熱環(huán)境下強烈的化學(xué)風(fēng)化，推測更新世成都平原地區(qū)與長江中下游地區(qū)具有相似的古氣候環(huán)境。

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The Quaternary System in the Chengdu District, Tianfu New District, Chengdu

TANG Yi1FU Xiao-fang1LIANG Bin2PAN Meng1XIAO Rui-qing1ZHANG Chen3

（1-Sichuan Institute of Geological Survey, Chengdu 610081; 2- Faculty of Environment and Resources, Southwest University of Science and Technology, Mianyang, Sichuan 621002; 3- Chengdu University of Technology, Chengdu 610059）

Route survey, profiling and sample analyzing indicate that the Pleistocene patterned red soil and Chengdu clay of the Quaternary System in the Chengdu District, Tianfu New District, Chengdu belong to silty clay. The Pleistocene patterned red soil was undergone to stronger chemical weathering than the Chengdu clay. Paleoclimate on the Chengdu Plain was similar to that in the Middle-Lower Yangtze Plain. Dating of the Mumashan and Hejiang Formations has determined time of the Quaternary System in the Chengdu District, providing geochronological data for the Quaternary stratigraphic correlation and structural evolution of the Chengdu Plain.

Quaternary; stratigraphic correlation; Chengdu clay; Chengdu District, Tianfu New District, Chengdu

2018-05-08

成渝經(jīng)濟(jì)區(qū)宜賓-萬州沿江發(fā)展帶1∶5萬環(huán)境地質(zhì)調(diào)查（項目編碼：DD20160249）

唐屹（1989-），男，成都人，助理工程師，研究方向：第四系地質(zhì)

付小方（1958-），女，成都人，教授級高級工程師，研究方向：地質(zhì)礦產(chǎn)

P534.63

A

1006-0995（2018）04-0569-07

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.04.009