中国陆相第四系萨拉乌苏阶 ()

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山前地层区(Ⅰ)~

河南平原山前地区第四系萨拉乌苏阶(Qp3)分布普遍。其中,嵩箕山、伏牛山前为黄土状亚砂土堆积。依堆积分布的地貌部位和岩性差异,可分为上、下两段。上段岩性以灰黄色亚砂土、粉土堆积为主,亚砂土中普遍含小钙质结核。顶部有深灰色古土壤层,钙质薄膜富集,部分地段含底砾层或夹砂层透镜体。在山前低洼地带的河谷两侧,该段下部往往为砂砾石层,上部为亚砂土,组成低阶地或河谷平原;下段岩性颗粒较细,粉土特征更为典型,垂直节理发育,常形成陡壁。该段夹有1~2层褐棕色古土壤层(图3.31),含有较大的钙质结核。上、下段之间多呈侵蚀接触。

河南平原第四纪地质演化与环境变迁:兼论黄河发育演化与再造

大别山前为一套下蜀黄土,近山前地带上段呈大面积缺失;下段分布较广泛,堆积物呈褐黄、棕褐色微显红色,以亚黏土为主,钙质含量较高。局部夹有亚砂土、粉细砂层透镜体(图3.32)。
从地貌形态上看,大别山前萨拉乌苏阶地层,往往组成向北东方向倾斜的坡状岗地。而太行山前萨拉乌苏阶以冲洪积为主,在安阳、汤阴、淇县、辉县至修武、沁阳等地形成扇体或扇裙地貌。沉积物颗粒较粗,以亚砂土、亚黏土为主夹有砂砾石层透镜体,有砾卵石出露地表并被钙质胶结成砾岩。颜色多呈灰黄、褐黄色。沉积物中具风化壳及古土壤,上段多呈褐色,下段多呈褐棕色,淋溶淀积层发育,含钙核较多。大扇体及扇裙前缘堆积了一套以细粒物质为主并含有淤泥质的洼地相物质(图3.33)。

图3.30 河南平原第四系周口店阶(Qp2)开封组周口组地层剖面对比图

另外,太行山前还有黄土状土呈零星片状分布于各扇体之间及山前河谷两侧,厚度不大。岩性多以棕黄色亚砂土、亚黏土为主,含有部分钙质结核,上段较下段略粗,以砂性土为主。在卫辉市塔岗水库周边黄土中,发现有梅花鹿角化石,经鉴定,时代为萨拉乌苏期。
综上所述,山前地层区(Ⅰ)萨拉乌苏阶岩性在各地有所不同。太行山前多由砂砾石层、亚砂土组成;嵩箕山、伏牛山前颜色显棕,局部有砂砾石层,大部为黄土状土堆积,颜色显黄;大别山前纯为下蜀黄土,颜色棕褐显红。

图3.31 巩义市观沟实测地质剖面图

图3.31中各地层情况如下:
④ 亚砂土:黄土状,灰黄色,垂直节理发育,手搓易碎,粉土质含量高,内含较多钙质白条及蜗牛、螺类化石,具虫孔、植物根孔,含少量小钙核,与下伏地层为侵蚀接触。厚5.3m。
③ 亚砂土与亚黏土互层:上部深灰黄色,下部浅棕黄色,黄土状,手搓有砂感,含较多钙质白条及零星直径5~7cm钙核,虫孔、植物根孔发育,垂直节理较上层差,内夹薄层粉砂小透镜体,钙质含量较上层高,黏性增强。厚8.1m。
② 亚黏土:棕黄色,内含老地层团块及团粒。团块及团粒为棕红色,硬度大,手搓不易碎,与下伏地层呈侵蚀接触。厚0.5m。
① 亚黏土:黄棕、棕红色,内含碳化植物根系,较硬,风化易碎,分散钙含量高,垂直节理发育。出露厚度5.0m。

平原地层区全新统(Qh)堆积物分布厚度,在Ⅱ1亚区的内黄隆起、太康隆起、郸城凸起等地较薄,一般在10~20m 之间,砀山凸起区最薄,<10m。开封坳陷区最厚,可达40余米。其余地区均在20~30m之间(图3.46)。堆积物主要为黄河冲积物,受黄河多次改道作用,堆积物空间上交叠分布,形成一个规模巨大的黄河冲积扇。岩性由轻亚砂土、亚砂土、黄土状土、亚黏土与厚层粉细砂、细粉砂组成,构成一个较厚的具“二元结构”的旋回层。该层富含分散状钙质,不含钙核及铁锰结核,个别地段见有搬运而来的钙质小砾石,圆度较好,粒径1~3cm。本统可见1~2层淤泥质层,特别是在河间洼地、沼泽洼地中更为发育,颜色以灰、灰黑、黄灰色为主(图3.47、图3.48)。
Ⅱ2亚区全新统(Qh)主要为沼泽洼地相堆积,沿河谷两侧有冲积物分布。地层厚度自南向北逐渐增厚,最厚处在周口、沈丘坳陷一带,可达15m之多。岩性主要为灰色、灰黑色亚砂土、亚黏土,含淤泥质层。周口一带还见有薄层灰黄色泥质细粉砂层(图3.49)。

图3.38 太康县基11钻孔第四纪地质演化与环境变迁综合分析图


图3.39 新蔡县基18钻孔第四纪地质演化与环境变迁综合分析图


河南平原第四纪地质演化与环境变迁:兼论黄河发育演化与再造

1962年,河南省地质研究所建立了“黄泛组”,泛指全区。笼统地对全区岩性进行了概括描述,无建组的具体地点、测年资料和其他建组依据,也无法证实它的底界和接触关系,故难以对比采用。

图3.41 萨拉乌苏阶(Qp3)厚度等值线图

1985年,河南省地质局水文地质一队、地矿部水文地质工程地质研究所根据孢粉、重矿物分析资料、14C 测年结果等,将全新统划分为3个相应的地层段,即全新统下段(Qh1)、中段(Qh2)和上段(Qh3),并给出了代表这一地区的典型剖面,在Ⅱ1亚区为濮阳市的HK4孔,在Ⅱ2亚区为项城的刘铁冢剖面,分别建组命名为濮阳组(Qhp)和项城组(Qhx)。

河南平原第四纪地质演化与环境变迁:兼论黄河发育演化与再造

3.5.2.1 濮阳组(Qhp)
本组地层为黄河冲积物,具典型的“二元结构”特征。位于濮阳市铁丘村HK4钻孔深0~25.7m处,地层较典型,测试资料齐全。其岩性特征见图3.47。
该组地层中见有部分微体化石,在⑦层中见有布氏土星介、玛纳斯土星介、纯净小玻璃介及磨拉石轮藻。在②层中见纯净小玻璃介及盐城似松轮藻。
重矿物分析表明,本组有3个组合段:下段为角闪石、鳞灰石-石榴子石组合;中段为石榴子石、榍石、金属矿物-角闪石组合;上段为绿帘石、角闪石、鳞灰石-锆石组合。

河南平原第四纪地质演化与环境变迁:兼论黄河发育演化与再造

孢粉分析可划分3个组合段:下段为松林-草原型;中段为针阔叶林-草原型;上段为松林-草原型。
建立濮阳组Qhp的依据:
1)地层标志明显。濮阳组为灰黄、灰黑色亚砂土、淤泥质亚黏土互层,下部为细中砂,二元结构明显。而下伏地层太康组为灰黄、浅黄、灰褐色亚黏土、亚砂土及砂层互层,含钙质小结核。两套地层标志明显、界线清楚。

河南平原第四纪地质演化与环境变迁:兼论黄河发育演化与再造

2)重砂、孢粉组合不同。濮阳组重砂、孢粉组合均与下伏地层有明显的区别(图3.48)。
3)氧化物、全盐量差异明显。濮阳组氧化物、全盐量均明显高于下伏地层(图3.48)。

图3.45 河南平原第四系萨拉乌苏阶(Qp3)太康组、新蔡组地层剖面对比图

4)濮阳组④层中14C测年为8125±605a。
5)古生物化石时代清楚。濮阳组⑦层与⑤层中均见到类扁卷螺未定种化石,经南京古生物研究所鉴定为全新世化石。
3.5.2.2 项城组(Qhx)
该组地层在豫南地区广泛分布,厚度较小,其岩性特征见图3.49、图3.50。
建立项城组(Qhx)的依据:
1)除岩性、颜色等宏观标志差异外,全新统、萨拉乌苏阶之间有古土壤层存在。
2)项城组(Qhx)层⑤中14C测年为1167±69a。
河南平原全新世的分布状况不同,各地厚度不一,相差悬殊,具有从西向东、从南向北逐渐增厚的规律,详见地层柱状对比图(图3.51)。
综上所述,河南平原第四纪地层,由于受各种因素的综合控制,不同区域、不同时段沉积物的空间厚度、粒度、成因类型诸方面相差较大。总的规律是:平原西部、北部堆积物颗粒较粗,中部、北部堆积物厚度较山前及南部、东部大,坳陷区较隆起区大。从山前向平原成因类型的分布主要是由残坡积(坡洪积)、冲洪积(冰碛)向冲积(冰水堆积)、湖积过渡。属于较为典型的流水搬运堆积的多成因结构平原,见图3.52、图3.53。

图3.46 全新统(Qh)底界面埋深等值线图


图3.47 HK4钻孔濮阳组(Qhp)地层柱状图

(东经114°56′,北纬35°42′;标高52m)

图3.48 濮阳铁丘HK4钻孔第四纪地质演化与环境变迁综合分析图


图3.49 周口市周水2钻孔项城组(Qhx)地层柱状图


图3.50 项城刘铁冢实测地质剖面图

图3.50中各地层情况如下:
⑥亚砂土:浅棕黄色,含有瓦片。厚0.60m。
⑤亚黏土:浅棕、灰黑色,具锈染,多虫孔,含碳化植物根系,14C测年为1167±69a。厚0.45m。
④粉砂:棕黄色,泥质含量高,分选较好,主要成分为石英、长石,暗色矿物少。厚0.60m。
③亚黏土:棕黄色,少量灰绿染,顶部及中间各有一古土壤层,具团粒结构,内含较多已炭化植物根系及虫孔。厚0.50m。
②黏土:黑褐色,干硬,有虫孔,具少量锈染。厚0.20m。
①粉砂:灰色,淤泥质及黏性土含量高,具嗅味。厚度未穿。

图3.51 河南省平原第四系全新统(Qh)濮阳组、项城组地层剖面对比图

萨拉乌苏阶,是中国陆相第四系更新统最上部的一个阶,位于周口店阶之上。阶名由全中国地层委员会第四系工作组于 1999 年 12 月在第三届全国地层会议预备会期间,为建立 《中国区域年代地层(地质年代) 表》时提出,阶名源自同名岩石地层单位 “萨拉乌苏组”。

经课题组 (闵隆瑞等) 研究取得以下主要进展: 初步选定了萨拉乌苏阶的候选层型剖面,积累了较丰富的古生物化石资料。

(一) 萨拉乌苏阶候选层型剖面位置

课题组经踏勘,选定的萨拉乌苏阶层型剖面位于内蒙古乌审旗无定河镇米浪沟湾下游 2km 萨拉乌苏河左岸的酒房台西侧陡壁处 (图128) ,地理坐标为北纬 N37°46',东经 108°33',剖面顶部海拔 1283m。

图128 萨拉乌苏阶候选层型剖面位置图

(二) 萨拉乌苏阶候选层型剖面描述

酒房台层型剖面展示萨拉乌苏河左岸的陡壁处,由第四纪的松散沉积物构成 (图129) 。该剖面地层沉积连续,总厚 61. 61 m,自下而上由离石组、萨拉乌苏组 (狭义) 、城川组和全新统组成 (图130) 。

上覆地层 全新统

中国主要断代地层建阶研究项目(2001~2009) 进展与成果

中国主要断代地层建阶研究项目(2001~2009) 进展与成果

下伏地层 更新统中部离石组,顶部为红棕色古土壤层

图129 酒房台萨拉乌苏阶层型剖面地貌景观

(三) 萨拉乌苏阶内生物地层序列及其特征

通过课题组研究,结合前人资料,迄今在萨拉乌苏阶 (期) 内除发现古人类化石外,还有丰富的哺乳动物、双壳类、介形虫和孢粉等化石。

1. 哺乳动物群

在内蒙古乌审旗萨拉乌苏河流域的邵家沟湾、杨四沟湾、滴哨沟湾、范家沟湾和酒房台等处,于萨拉乌苏阶 (期) 内至今共发现人类化石 1 种,哺乳动物化石 34 种和鸟类化石 11 种。其主要分子如下:

人类的鄂尔多斯人 (Homo sapiens) ,食虫类的刺猬 (Erinaceus sp. ) 、麝鼹 (Scaptochirus moscha-tus) ,翼手类 (Chiroptere gen. indet. ) ,啮齿类的鼠兔 (Ochotona sp. ) 、野兔 (Lepus sp. ) 、蒙古黄鼠(Citellus mongolicus) 、索氏三趾跳鼠 (Dipus sowerbyi) 、五趾跳鼠 (Alactaga cf. annulata) 、子午沙鼠(Meriones meridianus) 、中华鼢鼠 (Myospalax fontanieri) 、原鼠 (Eothimomys sp. ) 、高山仓鼠 (Alticolacf. cricetulus) 、根田鼠 (Microtus cf. ratticeps) 、小耳鼠 (Microtus sp. ) 、仓鼠 (Cricetulus cf. griseus) ,食肉类的狼 (Canis lupus) 、虎 (Felis tigris) 、最晚斑鬣狗 (Crocuta ultima) 、狗獾 (Meles meles) ,长鼻类的诺氏象 (Palaeoloxodon naumanni) ,奇蹄类的披毛犀 (Coelodonta antiquitatis) 、野驴 (Equus hemio-nus) ,蒙古野马 (Equus cf. przewalskii) ,偶蹄类的野猪 (Sus scrofa) 、诺氏驼 (Camelus knoblochi) 、马鹿 (Cervus elaphus) 、蒙古鹿 (Cervus mongoliae) 、河套中国大角鹿 (Sinomegaceros ordosianus) 、普氏小羚羊 (Procapra ptcticaudata) 、鹅喉羚 (Gazella subgutturosa) 、恰克图转角羚羊 (Spirocerus kiakhtensis) 、盘羊 (Ovis ammon) 、王氏水牛 (Bubalus wansjocki) 、原始牛 (Bos primigenius) ,鸟类的 (Buteocf. ferox) 、兀 鹰 (Vultur monachus ) 、 麻 雀 (Passereaux ) 、 土 鹑 (Perdix cf. perdix ) 、 鹌鹑 (Coturnixsp. ) 、毛腿沙鸡 (Syrrhaptes paradoxus) 、涉水鸟类 (Echassier) 、角 (Podiceps auritus) 、野鸭 (An-as boschas) 、翘鼻麻鸭 (Tadorna tadorna) 、巨鸵鸟 (Struthiolithus) 。

图130 萨拉乌苏阶候选层型剖面综合柱状图

以上动物群中,以下属种 Palaeoloxodon naumanni,Spirocerus kiakhtensis,Sinomegaceros ordosianus,Bos primigenius 仅见于萨拉乌苏阶下部的萨拉乌苏组内; 现已灭绝的属种有: Palaeoloxodon naumanni,Crocuta ultima,Camelus knoblochi,Coeoldonta antiquitatis,Spirocerus kiakhtensis,Sinomegaceros ordosian-us,Bubalus wansjocki,Bos primigenius 等。

2. 孢粉组合特征

(1) 在萨拉乌苏组 1 段地层中,其底部花粉含量少,菌孢较多; 中部孢粉较贫乏,仅有少量 Pi-nus,Artemisia ,Chenopodiaceae; 上部孢粉较丰富,木本植物花粉以 Pinus 为主,另有少量 Ulmus 和Betula 等; 草本植物花粉以 Artemisia 为主,其次为 Chenopodiaceae 等。

(2) 萨拉乌苏组 2 段地层中,孢粉以 Pinus 和 Artemisia 为主。

(3) 萨拉乌苏组 3 段地层中,下部孢粉较贫乏,仅有少量 Pinus,Artemisia,Chenopodiaceae; 中部,仅有少量 Betule,Quercus 等; 上部含菌孢较多。

(4) 萨拉乌苏组 4 段地层中,下部所含孢粉以 Pinus 为主,其次为 Artemisia; 上部孢粉贫乏。

(5) 萨拉乌苏组 5 段地层中,下部孢粉贫乏,仅有少量 Pinus,Artemisia,Chenopodiaceae; 上部孢粉以 Pinus 为主,其次为 Abies。

(6) 城川组 1 段地层中,孢粉贫乏,仅含少量 Pinus,Artemisia,Chenopoiaceae。

(7) 城川组 2 段地层中,含孢粉丰富,其中木本植物花粉以 Pinus 为主,其次为 Picea,Abies,另有少量 Quercus,Ulmus; 草本植物花粉以 Artemisia 和 Chenopodiaceae 为主; 另有水生草本植物 Typha 和菌孢等。

(8) 城川组 3 段地层中,下部富含孢粉,木本植物花粉以 Pinus 为主,草本植物花粉以 Artemisia为主,另有水生植物草本植物花粉 Typha 等; 上部孢粉贫乏。

3. 介形虫组合特征

在萨拉乌苏组至城川组中均有介形虫发现。其中,在萨拉乌苏组 1 段地层的近底部见有较多的介形虫 Leucocythere plethora 及少量 Ilyocypris biplicata,中上部未见介形虫; 在萨拉乌苏组 3 段地层中下部的冻融褶皱层中含少量 Leucocythere plethora; 在萨拉乌萨组 5 段地层的上部灰绿色、灰褐色粘土质粉砂层中富含介形虫: Cylocypris serena,Ilyocypris biplicata,I. dunschanensis,Candoiniella suzini,Candoniella albicius 等; 在城川组 2 段地层中的冻融褶皱含较多的介形虫 Candoniella albicius,Candona kirgizica,Cypris subeiensis 等,其上黄色砂层中含 Limnocythere dubiosa; 城川组 3 段地层的下部含介形虫 Cyprinotus sp. ,Eucypris inflata,Leucocythere plethora 等。

(四) 萨拉乌苏阶底界的认定

课题组经综合分析研究,将萨拉乌苏阶的底置于酒房台层型剖面萨拉乌苏组第3 段的底部处。目前,在底界处尚未发现可以定义阶的底界的首现生物标志。但在底界之上发现了识别萨拉乌苏阶的重要哺乳动物化石 Homo sapiens (鄂尔多斯人) 、Sinomegaceros ordosianus (河套中国大角鹿) 、Bubaluswansjocki (王氏水牛) 和 Palaeroloxodon naumanni (诺氏象) 等,这些生物化石可视为推定萨拉乌苏阶底界的生物标志。另外,课题组 (闵隆瑞等) 2007 年用光释光法测得萨拉乌苏阶底界年龄≥130ka,此年龄值接近于 《中国地层表》中更新统上部的底界年龄 126ka。

(五) 萨拉乌苏阶的区域对比

在国内,与萨拉乌苏阶大致同期的岩石地层单位有: 内蒙古乌审旗的萨拉乌苏组中上部至城川组;新疆准噶尔盆地和塔里木盆地的新疆群、戈壁组; 青海柴达木盆地的察尔汗组; 宁夏的吉兰泰组至水洞沟组; 山陕高原的马兰黄土; 山西汾河盆地的丁村组至峙峪组; 广西丘陵地区的新兴组; 四川盆地的成都粘土; 云南中部的官渡组; 贵州西部的松坡组上部; 辽宁榆树地区的榆树组; 河北阳原地区的许家窑组; 河南东部的新蔡组; 安徽北部的茆塘组,湖北地区的戚嘴组等。




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