蘇晶文， 龔建師， 李運懷， 李云峰， 王毅， 董長春，

楊洋1， 葉永紅1， 魏峰1， 朱春芳1， 王睿1, 蔡磊1

(1.中國地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心,南京 210016; 2.安徽省地質(zhì)調(diào)查院，合肥 230001; 3.江蘇省地質(zhì)勘查技術(shù)院，南京 211102)

0 引言

第四紀(jì)以來沉積的松散沉積層是地球與人類活動關(guān)系最緊密的“關(guān)鍵帶”，第四紀(jì)地層的巖性、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造等組合，對平原地區(qū)的水文地質(zhì)和工程地質(zhì)條件具有明顯的控制意義，區(qū)域第四紀(jì)地質(zhì)調(diào)查研究是水文地質(zhì)和工程地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)[1-2]。皖江經(jīng)濟帶沿江地區(qū)的區(qū)域性水文地質(zhì)和工程地質(zhì)調(diào)查工作程度相對較低，主要原因是皖江經(jīng)濟帶沿江地區(qū)第四紀(jì)沉積物成因類型多樣，地層接觸關(guān)系復(fù)雜，存在著同期多相、不同沉積環(huán)境地層疊置、新地層切割老地層等多種接觸關(guān)系，而以往的皖江經(jīng)濟帶第四紀(jì)地質(zhì)研究主要側(cè)重于第四紀(jì)巖石學(xué)、年代學(xué)、巖相古地理及古環(huán)境等方面的研究[3-13]，對不同成因的第四紀(jì)地層巖性、結(jié)構(gòu)等組合特征的分析重視不夠。本文在已有區(qū)域第四紀(jì)地質(zhì)研究的基礎(chǔ)上，以地貌以及第四紀(jì)地層成因、沉積相和沉積物物源為地質(zhì)單元劃分指標(biāo)，進行皖江經(jīng)濟帶沿江丘陵平原區(qū)“第四紀(jì)地質(zhì)單元”劃分，總結(jié)不同地質(zhì)單元的地層結(jié)構(gòu)和巖性組合特征，為區(qū)域水文地質(zhì)和工程地質(zhì)的調(diào)查研究提供基礎(chǔ)支撐。

1 研究區(qū)概況

皖江經(jīng)濟帶位于安徽省中部，皖江即長江的安徽段，長約416 km，自西向東貫穿整個經(jīng)濟帶，不管是地質(zhì)條件上，還是在經(jīng)濟區(qū)位上，皖江經(jīng)濟帶均是長江經(jīng)濟帶“承上啟下”的重要節(jié)點。皖江經(jīng)濟帶沿江丘陵平原分布于長江兩岸(圖1)，屬于長江中下游平原。地貌以平原和崗地為主，分布有少量低山丘陵和崗丘。平原區(qū)地勢低平，平原與崗地交錯，海拔一般在15 m左右，低山丘陵、崗丘在空間分布上方向性明顯，走向多為NE向。

圖1 皖江經(jīng)濟帶地質(zhì)簡圖

Fig.1GeologicalsketchofWanjiangRiverEconomicZone

根據(jù)于振江等[5]的安徽省第四紀(jì)巖石地層序列為標(biāo)準(zhǔn)(表1)，皖江沿江丘陵平原區(qū)第四系主要分布在平原和崗地區(qū)(圖1)，其中，平原區(qū)第四系以河流相為主，崗地及丘陵崗丘區(qū)第四系屬于山麓相堆積。河流相地層自下而上分別為下—中更新統(tǒng)青弋江組(Qp1-2qy)、中—上更新統(tǒng)大橋鎮(zhèn)組(Qp2-3d)、全新統(tǒng)蕪湖組(Qhw)，山麓相地層自下而上為下—中更新統(tǒng)戚家嘰組(Qp1-2q)、中—上更新統(tǒng)下蜀組(Qp2-3x)，全新統(tǒng)在山麓相堆積區(qū)以近代堆積物為主，巖性復(fù)雜且缺乏區(qū)域?qū)Ρ刃?，故未定組。

表1 安徽省第四紀(jì)巖石地層[5]Tab.1 Quaternary lithostratigraphy of Anhui Province[5]

2 第四紀(jì)地質(zhì)單元劃分

第四紀(jì)地層的成因和沉積物物源復(fù)雜，導(dǎo)致了土體的復(fù)雜性及其工程性質(zhì)的多變性和不確定性，而沉積韻律和沉積物巖性也控制著區(qū)域含水層的分布和地下水水化學(xué)特征等水文地質(zhì)特征，從區(qū)域上看，不同地貌、成因和物源的第四紀(jì)地層巖性和地層結(jié)構(gòu)有著不同的組合特征和明顯的宏觀分區(qū)分帶特性[14-16]。本次第四紀(jì)地質(zhì)單元劃分以地貌以及第四系成因、沉積相和沉積物物源為指標(biāo)，依據(jù)地貌和第四系成因、沉積相劃分一級地質(zhì)單元，在此基礎(chǔ)上，以沉積物物源為指標(biāo)進行二級地質(zhì)單元劃分(表2)。

依據(jù)上述分區(qū)原則，皖江沿江平原第四紀(jì)地質(zhì)單元共劃分為3個一級地質(zhì)單元： 沖積-湖積平原地質(zhì)單元、洪積-坡積崗地地質(zhì)單元和殘積-剝蝕丘陵地質(zhì)單元。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)不同的沉積物物源和巖性特征，進一步進行二級分區(qū)，共劃分為7個二級地質(zhì)單元(圖2、表3)。

表2 皖江經(jīng)濟帶沿江丘陵平原區(qū)第四紀(jì)地質(zhì)單元劃分指標(biāo)Tab.2 Division indexes of Quaternary geological units inthe hilly plain areas of Wanjiang River Economic Zone

圖2 皖江經(jīng)濟帶沿江丘陵平原區(qū)地質(zhì)單元分區(qū)Fig.2 Zoning of geological units in hilly plain areas of Wanjiang River Economic Zone

表3 皖江經(jīng)濟帶沿江丘陵平原區(qū)第四紀(jì)地質(zhì)單元劃分Tab.3 Division of Quaternary geological units in hillyplain areas of Wanjiang River Economic Zone

3 第四紀(jì)地質(zhì)單元地層結(jié)構(gòu)特征

對不同地質(zhì)單元的地層巖性、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等特征進行系統(tǒng)對比分析，將皖江經(jīng)濟帶沿江丘陵平原區(qū)共歸類為7類地層結(jié)構(gòu)組合類型。

3.1 沖積-湖積平原地質(zhì)單元(Ⅰ)

沖積-湖積地質(zhì)單元地貌以平原為主，第四紀(jì)沉積物以長江及其沿岸支流、湖泊沉積物為主，進一步可分為皖江(長江)沖積平原和支流沖積平原2個二級地質(zhì)單元。

3.1.1 皖江(長江)沖積平原(Ⅰ1)

該單元主要分布于長江河谷及沿岸的長江漫灘地區(qū)，北岸寬闊，南岸狹窄，該區(qū)地勢平坦，第四系厚50～70 m，第四系松散沉積物主要來源于長江上游和中游的碎屑物。地層自下而上可分為3段： 下部為卵礫石層、含礫中粗砂； 中部中細(xì)砂； 上部為灰黃—青灰色含粉砂黏土。這形成了沉積物粒度由粗到細(xì)的完整的粒序旋回，呈現(xiàn)了一個沉積旋回的結(jié)構(gòu)特征。皖江(長江)沖積平原地質(zhì)單元可分為如下2種類型地層結(jié)構(gòu)組合(圖3)。

(1)“蕪湖組+卵礫石層” 地層結(jié)構(gòu)組合(A型)。該類型地層結(jié)構(gòu)組合主要分布于蕪湖的二壩地區(qū)、安慶市區(qū)及大渡口鎮(zhèn)附近等地，多位于長江北岸漫灘地區(qū)。蕪湖組厚40～70 m，發(fā)育完整，巖性從下而上依次為中粗砂—中細(xì)砂、細(xì)砂—粉砂、灰黃—青灰色粉砂黏土互層-含粉砂黏土-淤泥質(zhì)黏土、粉質(zhì)黏土，底部年齡小于1萬a，蕪湖組下部殘留下更新統(tǒng)—新近系(古近系)泥質(zhì)卵礫石層，厚10～15 m。

(2)“蕪湖組+大橋鎮(zhèn)組+卵礫石層”地層結(jié)構(gòu)組合(B型)。該類型地層結(jié)構(gòu)組合廣泛分布于長江沖積平原地質(zhì)單元，通常蕪湖組中下段不甚發(fā)育，蕪湖組厚20～30 m，呈侵蝕覆蓋于大橋鎮(zhèn)組之上。大橋鎮(zhèn)組結(jié)構(gòu)組合保留相對完整，平均厚15～20 m，底部發(fā)育厚8～15 m的砂質(zhì)卵礫石層，向上依次為中細(xì)砂及粉細(xì)砂，大橋鎮(zhèn)組下部殘留下更新統(tǒng)—新近系(古近系)泥質(zhì)卵礫石層，厚度不均。

圖3 皖江(長江)沖積平原地層結(jié)構(gòu)組合(A型+B型)Fig.3 Stratigraphic architecture combination of the alluvial plain in Wanjiang (Yangtze) River(type A+B)

3.1.2 支流及湖泊沖湖積平原(Ⅰ2)

該單元主要分布在長江支流及湖泊平原地區(qū)，一般上游狹窄，下游寬闊，第四系厚20～70 m，上下游變化大，下游局部河流深槽地區(qū)第四系厚度大于120 m。第四系松散沉積物來源于各支流上游、中游碎屑物沉積物，以近源堆積為主，為更新世河湖相堆積，下部一般為泥質(zhì)或砂質(zhì)充填礫石層。支流及湖泊沖湖積平原地質(zhì)單元可分為如下2種類型地層結(jié)構(gòu)組合結(jié)構(gòu)。

(1)“大橋鎮(zhèn)組+卵礫石層”地層結(jié)構(gòu)組合(C型)。該類型層序結(jié)構(gòu)主要分布于龍感湖、破罡湖、升金湖、菜子湖、石臼湖、南漪湖、西河等湖相沉積地區(qū)，第四紀(jì)地層平均厚30～40 m。蕪湖組僅在淺表層沉積，厚度一般不超過3 m，淺部地層5～10 m以淺為淺灰黃—棕黃色含粉砂黏土、粉砂質(zhì)黏土，巖性結(jié)構(gòu)緊密，可見鐵錳結(jié)核或鐵錳質(zhì)浸染，為大橋鎮(zhèn)組上段。下部為大橋鎮(zhèn)組下段，自上而下粒度逐漸變粗，巖性為青灰色含粉砂黏土—粉砂—細(xì)砂(圖4)，底部有下更新統(tǒng)—新近系(古近系)卵礫石層殘留。

(2)“大橋鎮(zhèn)組+青弋江組+卵礫石層”地層結(jié)構(gòu)組合(D型)。該類型層序結(jié)構(gòu)主要分布在青弋江、水陽江、秋浦河、皖河等支流沖積平原區(qū)。上游地區(qū)松散層厚度小，地層發(fā)育不連續(xù)，下游地區(qū)松散層厚度大，局部河流深槽(如青弋江下游)地區(qū)第四系厚度可達120 m(圖5)。14C測年顯示，5 m左右的地層年齡均大于1萬a，由此可見蕪湖組僅在淺表層沉積。下部發(fā)育2～3層卵礫石層，礫石層從新近紀(jì)(古近紀(jì))至第四紀(jì)早中更新世均有發(fā)育，新近系(古近系)巖性主要為泥質(zhì)充填卵礫石，青弋江組巖性主要為青灰色、藍灰色、雜色砂礫石層、含礫砂，大橋鎮(zhèn)組在垂相上形成由粗到細(xì)的沉積韻律，從下到上依次大致可分為礫石層、中粗砂、粉細(xì)砂、黏質(zhì)粉砂、粉質(zhì)黏土，局部夾薄層粉細(xì)砂及薄層粉質(zhì)黏土，偶見泥炭及炭化朽木，其從底到頂依次可分為泥礫層、砂礫層、含礫砂、粉細(xì)砂。

圖4 湖湘沉積地層結(jié)構(gòu)組合(C型)Fig.4 Stratigraphic architecture combinationof lacustrine deposits(type C)

圖5 青弋江支流沖積平原地層結(jié)構(gòu)組合(D型)Fig.5 Stratigraphic architecture combination of the alluvial plain in Qingyi River(type D)

3.2 洪積-坡積崗地地質(zhì)單元(Ⅱ)

該單元地貌以崗地-淺丘狀平原為主，第四系松散沉積物來源廣泛，以山麓相堆積為主，分布下蜀組、戚家磯組，地層亦遭受不同程度的剝蝕作用，山前地區(qū)呈殘留狀態(tài)覆蓋于基巖之上。

3.2.1 風(fēng)成堆積平原-崗地和洪積-坡積崗地(Ⅱ1和Ⅱ2)

“下蜀組/戚家磯組+古近系/基巖”地層結(jié)構(gòu)組合(E型)廣泛分布于山前崗地和淺丘狀平原區(qū)，下蜀組或戚家磯組直接覆蓋于安慶礫石層、紅層碎屑巖或其他基巖地層之上，地表地層出露較好。風(fēng)成堆積平原-崗地以下蜀組為主，沉積物為風(fēng)成堆積(圖6)； 洪積-坡積崗地以戚家嘰組為主，沉積物多為周邊地層經(jīng)剝蝕后經(jīng)水流或重力作用的再沉積物，為近源堆積(圖7)。下蜀組巖性為棕黃色含粉砂黏土，巖性結(jié)構(gòu)緊密，厚度區(qū)域差別較大，通常為2～10 m； 戚家磯組上部為棕紅色含粉砂黏土，發(fā)育灰白色網(wǎng)紋條帶，下部為棕紅色含礫粉質(zhì)黏土或泥質(zhì)礫石層，巖性密實，地層底部常有薄層的殘積層發(fā)育，厚3～40 m。

Qp2-3x.下蜀組圖6 風(fēng)成堆積平原-崗地地層結(jié)構(gòu)組合照片(E型)Fig.6 Stratigraphic architecture combination pictureof aeolian accumulation plain-hill(type E)

Qp1-2q.戚家磯組圖7 洪積-坡積崗地地層結(jié)構(gòu)組合照片(E型)Fig.7 Stratigraphic architecture combinationpicture of diluvial-slope hill(type E)

3.2.2 風(fēng)成-洪坡積崗地(Ⅱ3)

“下蜀組+戚家磯組+古近系/基巖”地層結(jié)構(gòu)組合(F型)常見為下蜀組覆蓋于戚家磯組之上，在下蜀組覆蓋區(qū)局部剖面露頭可見，主要分布在山前崗地和山前小型沖洪積扇地區(qū)，能見到典型露頭(圖8)。下蜀組殘留厚度區(qū)域差別較大，2～5 m不等，厚度較大的下蜀組沉積區(qū)可見到多層古土壤層，下蜀組底部呈起伏狀平行不整合于戚家磯組之上，顯示2套地層之間或有著較長時間的沉積間斷，戚家磯組遭受剝蝕。

Qp2-3x.下蜀組; Qp1-2q.戚家磯組圖8 風(fēng)成-洪坡積崗地地層結(jié)構(gòu)組合照片(F型)Fig.8 Stratigraphic architecture combination pictureof aeolian-diluvial hill(type F)

3.3 殘積-剝蝕丘陵地質(zhì)單元(Ⅲ)

“近代堆積物”地層結(jié)構(gòu)(G型)主要分布于區(qū)內(nèi)的山間溝谷地帶，主要為洪積-殘坡積成因，可進一步分為坡積-殘積淺丘(Ⅲ1)和基巖殘丘(Ⅲ2)2個二級單元，第四系松散沉積物均為近現(xiàn)代堆積物，未建組，厚度一般小于10 m。坡積-殘積淺丘第四系巖性復(fù)雜，有含礫粉質(zhì)黏土、碎石、黏土等，基巖殘丘第四系自下而上一般為碎石層、含粉砂黏土。

4 結(jié)論與展望

(1)第四紀(jì)地層的巖性、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等組合對丘陵平原地區(qū)的水文地質(zhì)和工程地質(zhì)條件具有明顯的控制意義，開展基于地層結(jié)構(gòu)組合的第四紀(jì)地質(zhì)單元劃分研究，可為區(qū)域工程地質(zhì)和水文地質(zhì)調(diào)查提供基礎(chǔ)支撐。

(2)以地貌、成因和沉積相為指標(biāo)，皖江沿江丘陵平原區(qū)可劃分為3個第四紀(jì)地質(zhì)一級單元，在此基礎(chǔ)上，以沉積物物源為指標(biāo)，可進一步劃分為7個第四紀(jì)地質(zhì)二級單元。

(3)通過對不同第四紀(jì)地質(zhì)單元的地層結(jié)構(gòu)組合進行分類，共總結(jié)了7種地層結(jié)構(gòu)組合類型。

第四紀(jì)地質(zhì)調(diào)查和研究是區(qū)域水工環(huán)工作的基礎(chǔ)，皖江經(jīng)濟帶沿江平原區(qū)地質(zhì)條件相對復(fù)雜，缺少連續(xù)沉積的記錄，第四系松散沉積物具有成因多樣化、物源多元化的特征，本次工作系統(tǒng)總結(jié)和對比了不同地質(zhì)成因和沉積環(huán)境下的第四紀(jì)地質(zhì)單元地層結(jié)構(gòu)組合和巖性組合特征，拓展了區(qū)域第四紀(jì)地質(zhì)應(yīng)用研究，有助于該地區(qū)水文地質(zhì)和工程地質(zhì)調(diào)查工作的深入開展，提升區(qū)域水工環(huán)調(diào)查精度和研究深度。

致謝：本次工作的參與單位還包括安徽省地質(zhì)調(diào)查院、江蘇省地質(zhì)勘查技術(shù)院、安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局第一水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊等多家單位，參考了大量1∶20萬和1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查成果，同時，在工作過程中還得到了南京地質(zhì)調(diào)查中心、安徽省和江蘇省相關(guān)地質(zhì)調(diào)查單位多位專家的指導(dǎo)，在此一并表示感謝。