張則東

【摘 要】作為我國的首都，近年來北京的發(fā)展重心東移，因此對北京平原區(qū)的第四紀(jì)地層進(jìn)行研究，將對北京東部平原區(qū)的發(fā)展建設(shè)提供重要指示意義。通過閱讀大量北京平原區(qū)第四紀(jì)地層相關(guān)研究進(jìn)展的文獻(xiàn)，對其第四紀(jì)地層特征及各地層單元的劃分作了概括性總結(jié)。以此為根基，對北京平原區(qū)第四紀(jì)地層研究進(jìn)行分析探討，力求更加全面地了解該地區(qū)第四紀(jì)地層劃分方法的研究。

【關(guān)鍵詞】北京平原區(qū);第四紀(jì)地層;特征及劃分

北京平原區(qū)位于我國自然環(huán)境過渡地帶，地處華北平原的西北邊界，其西、北及東北三面分別被太行山、軍都山和燕山及其支脈所包圍。北京平原便是由從這些山脈流出的永定河、潮白河、溫榆河等大小河流及其支溝經(jīng)過幾十上百萬年聯(lián)合作用堆積而形成的。研究北京平原區(qū)第四紀(jì)地層特征可以更好的了解該地區(qū)的地層情況，為社會建設(shè)提供更可靠的理論基礎(chǔ)。

1.第四紀(jì)地層現(xiàn)狀

北京平原下伏基巖埋深變化較大，存在多條斷裂，構(gòu)成了著名的北京斷陷盆地[1]。因此北京平原區(qū)第四系地層沉積類型復(fù)雜，沉積厚度變化大，山前沉積厚度在零至幾十米之間，在大興隆起上，第四系沉積厚度通常為200m左右，例如趙勇等[2，3]對北京大興凸起南部的PGZ05和PGZ01鉆孔剖面進(jìn)行第四紀(jì)磁性地層學(xué)研究，通過綜合運(yùn)用磁性地層、巖石地層以及AMS14C測年研究，將PGZ05孔的第四紀(jì)底界定位于181.35m處，且該處亦為一重要巖性（棕紅色半固結(jié)黏土）界限，另外該項(xiàng)研究還將其中更新統(tǒng)、上更新統(tǒng)以及全新統(tǒng)的底界分別定位于75.6m、57.2m和17.35m;PGZ01孔第四紀(jì)底界位于280m處，中更新統(tǒng)底界位于78.35m處，上更新統(tǒng)底界位于56.6m，全新統(tǒng)底界位于18.95m處。另外發(fā)現(xiàn)沉積凹陷地區(qū)沉積厚度可達(dá)600m以上[4]，北京平原地區(qū)第四紀(jì)存在兩個沉降中心：其一為順義凹陷，第四系厚200-700m;其二為沙河凹陷，第四系厚 300-400m[5]。北京平原區(qū)第四系沉積類型復(fù)雜，主要有河流相沉積、湖沼相沉積和河床型、湖泊泥炭沉積，平原區(qū)主要是由沖擊相和沉積坳陷的沉積物構(gòu)成的扇形平原[6，7]。

對于北京平原區(qū)第四紀(jì)地層劃分的問題，前人[8-11]已進(jìn)行過多次研究，20世紀(jì)80年代左右，已經(jīng)基本上建立了北京平原區(qū)的第四紀(jì)地層層序。各路專家、學(xué)者、及第四紀(jì)工作者運(yùn)用不同的方法對北京地區(qū)的地層劃分也不盡相同，采用的劃分方案也各有所異。例如，按時代劃分，北京平原區(qū)第四系地層全新統(tǒng)、上更新統(tǒng)、中更新統(tǒng)以及下更新統(tǒng)皆有;李鼎容[12]等將北京地區(qū)第四系更新統(tǒng)劃分為下更新統(tǒng)夏墊組、中更新統(tǒng)翟里組和上更新統(tǒng)軍營組;北京市區(qū)域地質(zhì)志[13]中將北京平原區(qū)地層劃分為下更新統(tǒng)泥河灣組、中更新統(tǒng)周口店組、上更新統(tǒng)馬蘭組以及全新世早期的肖家河組、中期的尹各莊組和晚期的劉斌屯組;而北京市地層表[14]中還將各個更新統(tǒng)地層劃分之間添加了冰期堆積階段。另外，對于全新世地層，陳方吉[15]又分為古全新世長溝組（12-8ka年）、早全新世尹家河組（8-6ka年）、中全新世尹各莊組（6-2ka年）和晚全新世劉斌屯組（2ka-今）;張子斌等[16]又分為古全新世墳莊組（13.1-10.1ka年）、早全新世高里掌組（10.1-7.7ka年）、中全新世桃山組（7.7-2.1ka年）和晚全新世辛力屯組（2.1ka-今）。

2.第四紀(jì)地層厚度特征

前人對于北京平原區(qū)第四系各個階段地層厚度的劃分研究也做了相當(dāng)多的工作。例如徐倩華[17]在對北京平原地區(qū)的第四紀(jì)地層與新構(gòu)造運(yùn)動研究中將下更新統(tǒng)厚度定在0-380m之間，且沉積中心判斷有6處;中更新統(tǒng)厚度定在0-280m之間，沉積中心有10余處;上更新統(tǒng)厚度定在0-120m之間，沉積中心有20余處;全新統(tǒng)厚度定在0-30m之間，沉積中心有數(shù)十處。孫佳珺[18]等在基于北京鉆孔資料的前提下對北京平原區(qū)第四紀(jì)地層進(jìn)行劃分，認(rèn)為，北京平原區(qū)下更新統(tǒng)的厚度在0-310m之間不等，處在比較快速沉積區(qū)域表現(xiàn)為兩點(diǎn)，一是位于西北部的天竺鎮(zhèn)以西;二是北京平原區(qū)的東南部馬駒橋鎮(zhèn)以南。北京平原區(qū)中更新統(tǒng)厚度在0-250m之間，上更新統(tǒng)厚度在0-100m之間，上更新統(tǒng)的展布格局較中更新統(tǒng)有所變化，其兩個沉積中心分別為馬池口-沙河沉積中心和天竺鎮(zhèn)沉積中心。研究區(qū)全新統(tǒng)厚度在20m上下徘徊，但在天竺沉積中心卻達(dá)到了200m左右。蔡向民[19]等認(rèn)為北京平原區(qū)下更新統(tǒng)的厚度不均勻。沖洪積扇分布區(qū)厚度較薄，幾米到幾十米。沉積凹陷區(qū)厚度較大，后沙峪凹陷經(jīng)天竺鉆孔揭露，下更新統(tǒng)厚度達(dá)338m。中更新統(tǒng)厚度在沖洪積扇分布區(qū)較薄，一般幾米到數(shù)十米，城區(qū)及西部較薄。后沙峪凹陷中更新統(tǒng)厚度約143m。平原區(qū)上更新統(tǒng)厚度一般5-30m，在順義至通州一帶的沉積凹陷中心，沉積物厚30-70m。北京平原全新統(tǒng)厚度在5-40m。城區(qū)全新統(tǒng)厚度在10m左右，昌平辛力屯、平谷馬昌營全新統(tǒng)厚度30m左右，通州徐辛莊、大興魏善莊全新統(tǒng)厚度為40m左右。并且從其研究內(nèi)容可看出，即使全新統(tǒng)在北京平原區(qū)南部也有沉積中心，但是更新統(tǒng)和全新統(tǒng)主要的沉積中心集中在北部范圍。

3.第四紀(jì)地層巖性特征

北京平原地處山前沖洪積扇分布區(qū)，區(qū)內(nèi)湖泊密布，河流縱橫，沉積環(huán)境多樣。對于北京平原區(qū)第四系地層的巖相情況，從蔡向民[19]在其關(guān)于北京平原區(qū)第四紀(jì)地質(zhì)研究新進(jìn)展中可得出，北京平原區(qū)主體上是由兩個較大的沖洪積扇（潮白河沖洪積扇、永定河沖洪積扇）和兩個沉積凹陷（馬池口凹陷和后沙峪凹陷）組成。徐倩華[17]將早更新世的沉積物類型劃分為坡洪積物、洪沖積物、沖積物、湖沼沉積物;在中更新世，研究區(qū)的總體沉積相格局與早更新世相似，因此，中更新世的沉積物類型可以依然可以劃分為坡洪積物、洪沖積物、沖積物、湖沼沉積物;晚更新統(tǒng)主要的沉積物巖相類型有洪積物、沖積物及風(fēng)成堆積物;全新世的沉積環(huán)境，與現(xiàn)今的地理格局基本一致，主要的沉積物類型為洪積物、沖積物及湖沼沉積物;其劃分的巖性特征及標(biāo)志如表1所示。宮曉健[5]劃分的巖性特征則如表2所示。

另外，前人對于北京平原區(qū)全新世地層進(jìn)行研究時發(fā)現(xiàn)，北京全新世地層中泥炭比較發(fā)育。例如據(jù)丁嘉賢[20]等研究發(fā)現(xiàn)在昌平區(qū)冷泉、辛莊、高里掌和辛力屯一帶的廣大地區(qū)，發(fā)現(xiàn)地下1-2m處見有棕褐色、黑褐色含螺貝殼的泥炭層，厚可達(dá)數(shù)米。其中高里掌村附近泥炭層埋深2-3m，泥炭層厚0.3-4.5m，厚度穩(wěn)定。經(jīng)測定，泥炭層底部14C年齡為（9930±150）a，頂部泥炭層14C年齡約3ka。陳方吉[15]認(rèn)為古全新世（12-8ka年）為第一個草木炭成碳期，中全新世（6-2ka年）為第二個草木炭成碳期，且分布更廣。張子斌等[16]認(rèn)為北京地區(qū)全新世泥炭堆積始于古全新世，發(fā)展于早全新世，繁盛于中全新世，至晚全新世結(jié)束。這對于北京地區(qū)第四紀(jì)全新世地層的辨別又有了新的見解。

4.第四紀(jì)地層劃分新認(rèn)識

對于北京東部平原區(qū)的第四紀(jì)地層研究有大量文獻(xiàn)可尋，閱讀發(fā)現(xiàn)對于早更新世和中更新世這種較長時間尺度的底界確定，一般選用巖石地層學(xué)和磁性地層學(xué)方法，對于較短尺度的晚更新世和全新世底界的確定一般選用碳同位素和釋光法測年。但對于晚第四紀(jì)地層的確定在沒有運(yùn)用直接的定年手段下，運(yùn)用巖石地層學(xué)方法不失為一種較普遍可靠的手段。其中運(yùn)用巖石地層學(xué)方法來劃分晚第四紀(jì)地層的最典型代表當(dāng)屬王強(qiáng)、趙勇等人對于華北山前平原的第四系研究結(jié)果，他們在沒有準(zhǔn)確年代指標(biāo)進(jìn)行地層佐證的時候利用了一套識別華北山前平原晚第四紀(jì)各地層底界的標(biāo)志層方法。其對于全新統(tǒng)底界的判斷認(rèn)為基于北方沿海末次冰消期以來氣候轉(zhuǎn)暖、陸域地下水水位亦隨之上升、淡水濕地開始發(fā)育（潛育化環(huán)境，即還原環(huán)境，沉積物一般以黑色等深色為主）的特點(diǎn)，對于沒有泥炭發(fā)育、或是沒有測年的地層剖面，則選擇偏氧化層段（LGM）開始積水、貧營養(yǎng)湖沉積或含有機(jī)質(zhì)層位的出現(xiàn)作為全新世的開始[21，22]。對于上更新統(tǒng)底界的判斷則是依據(jù)深海氧同位素曲線反映的氣候變化解釋全球氣候背景下的區(qū)域地層響應(yīng)，上更新統(tǒng)底界大致相當(dāng)于深海氧同位素第5階段（MIS5）的開始時期，其開始年代大致相當(dāng)于古地磁Blake極性亞時（126KaB.P.），海侵的發(fā)生與孢粉學(xué)確定的暖期氣候基本相當(dāng)。這一界線的下伏地層即是潴育化（潴育化環(huán)境，即氧化環(huán)境與還原環(huán)境交替出現(xiàn)，沉積物顏色豐富多變，且富含雜色銹染）夾雜潛育化的“雜色”黏土沉積，且垂向地層中自上而下首次出現(xiàn)鈣質(zhì)結(jié)核較為富集的層位[2，3，23-25]。另外他們發(fā)現(xiàn)華北北部山前平原區(qū)中更新統(tǒng)的地層厚度在部分區(qū)域存在過薄現(xiàn)象[3，21，23]，其對于中更新統(tǒng)的認(rèn)識認(rèn)為此區(qū)域存在著過路作用[26]所造成的地層間斷。而根據(jù)巖石地層學(xué)原則，其認(rèn)為長期以來在華北平原鉆孔地層深處出現(xiàn)的產(chǎn)生在暖濕氣候下富鋁化作用所致的棕紅色黏土[22，27]可作為識別上新統(tǒng)頂部特征的巖石地層標(biāo)志單元，其下有大量發(fā)育屬于洪水泥石流堆積的泥礫層[28]。

5.結(jié)論與展望

綜合上述總結(jié)，我們可以得出，在沒有準(zhǔn)確定年手段的前提下，結(jié)合前人對于北京平原區(qū)地層的相關(guān)研究及總結(jié)，我們?nèi)匀挥修k法可以很好地確定出研究區(qū)內(nèi)不同研究點(diǎn)相關(guān)地層的厚度以及巖性等特征，這無疑給北京平原區(qū)以后的地層研究以及工程建設(shè)提供了很好地理論思路。對于北京地區(qū)的第四紀(jì)地層的劃分有多重方法，其中最方便簡潔的便是通過測年的手段進(jìn)行劃分，但是往往會受到樣品偏差的影響而使測年有一定的誤差，因此，通過結(jié)合前人的研究，將測年手段與地層特征進(jìn)行綜合判斷，將會更加準(zhǔn)確的進(jìn)行地層定年與年代劃分。

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（作者單位：河北地質(zhì)大學(xué)）