Question

长江三角洲（长江以南）地区第四纪地层的重新划分及其意义

Answer 1

宗开红 周钢军 余勤

（江苏省地质调查研究院，南京210018）

摘要：长江三角洲地区第四系广泛分布，研究程度较高。以往的研究学者多认为：第四纪时期沉积物具有连续堆积的特点，造成了第四纪地层的划分对比出现了较大分歧。而长江三角洲地区第四纪时期的沉积是一个复杂多变的过程，既受基岩构造控制，又受长江、钱塘江、太湖、海洋等水动力条件的作用，还受气候变化、物源的丰富度等的控制。本文主要阐述第四纪时期大沉积、大破坏作用以及对地层进行重新划分对比，为进一步认识长江三角洲地区日益严重的地质灾害的形成机理奠定基础，达到减灾防灾的目的。

关键词：长江三角洲；第四纪地层；重新划分；意义

长江三角洲地区（长江以南）是我国经济较发达地区，在近30年城乡经济迅速发展过程中，由于长期过量开采地下水资源，诱发了严重的地面沉降和地裂缝地质灾害，地质环境令人忧虑，为保证该地区人口、经济、资源、环境的协调发展，控制地质环境继续恶化，必须研究与地质环境恶化相关的主要因素，而对本区第四纪地层的重新认识，是地质环境研究的基础。

本区第四系研究程度较高，但以往研究多将第四系视为连续沉积，对第四纪时期松散堆积物所处的堆积——破坏的过程认识不足。本文在前人认识的基础上，运用多重地层划分法，进一步对区内第四纪时期堆积——破坏的过程形成的沉积间断面进行剖析，进一步完善长江三角洲（长江以南）地区第四纪地层层序。

1 主要识别标志

1.1 主要岩石特征

1.1.1 颜色

颜色是反映第四纪地层最为直观的特征，与时代成因关系非常密切。总体观察，区内松散地层的颜色变化自上而下呈现规律性变化，上新统地层以棕黄、灰绿色夹棕红色为特征，中、下更新统以灰黄、黄褐间夹灰、青灰色为特征，而上更新统以新的地层则以灰、深灰色为主，间有少量黄褐色夹层为特征。

沉积物颜色主要反映沉积环境和古气候条件。在长期的地球化学作用下，原生颜色也会发生特殊的变化。

1.1.2 铁锰结核和钙质结核分布特征

铁锰质结核是堆积物在特定环境中淋滤产物。在本区第四纪地层中灰黄色粘性土层中含量较多，灰色地层少见。在全新统和上更新统中多以鲕状或小球粒状出现。在中、下更新统中则多以斑块状出现。在铁锰成分变化上，地层时代愈老，锰含量愈高。

钙质结核全新统中少见，更新统中多见，局部地区可作为Qh－Qp分层重要特征依据之一。在垂向分布上存在明显的变化规律：在上更新统地层中多呈不规则的次圆状，大小以2～3cm为多数，趋下钙质结核渐变为斑砾状；中浅部为黄褐至灰黄色，而深部变为灰白色。它们反映了CaCO₃在沉积物中所处的环境变化特征。

1.1.3 沉积结构和沉积旋回

本区第四纪地层中，宏观上反映出3套明显不同的岩石地层单元组合特征。

上部：以灰、灰黄色叠置的海陆交互结构沉积物为特征，显示本区已完全进入海面升降所涉及范围内，系海水作用强烈的长江河口地区形成的海陆交互相沉积单元体。

中部：突显区域性大河流相为主的松散堆积物，一般由黄色亚粘土和灰色系砂层组合成宏观上的“二元结构”特征，沉积物源主要依赖古长江搬运，泥砂丰富，沉积迅速，中东部局部河床地带受海侵影响，沉积物中见海录石、贝壳等海洋作用的痕迹。

下部：为一套以灰黄、棕黄等杂色粘性土为特征，基本不受大江大海影响，主要为近地物源，搬运途径不长，其岩性成因纵横变化受地区性环境水流条件控制，更具分区性规律。

1.1.4 沉积间断面

埋藏在第四纪地层中的沉积间断面，不仅反映了层位间的接触关系，而且更直观反映了沉积过程中的冲刷破坏作用。

区内第四纪地层中沉积间断面非常发育，上下两套岩性成因完全不同的地层发生突变性接触，在上层底部出现砾质层或钙质富集，或在下部层位顶部出现暗绿色，蓝灰色风化壳层，一般都可视为沉积间断面。区内几个易于确认的区域性大间断面，在地层对比划分中具有很大的意义。

其一，全新统与更新统之间的区域间断面，总体形态呈南西—北东方向梯状跌落，苏州以西间断面暴露于地表；苏州以东，嘉兴—天马山以西，埋藏于5～10m之间；沿江和天马山以东则埋藏于20～24m之间；祟明岛河口地带可达40～50m，间断面下伏地层顶面普遍分布一层暗绿色粘土层。

其二，上更新统与中更新统之间的区域间断面，该间断面形成于区域性大海侵发生的前期，间断面上、下两套地层表现出3个埋藏型古台阶面。在无锡硕放、港下以西，常州龙虎塘以南地区，间断面埋藏深度40m左右，起伏变化不大。苏州、嘉兴所在的中部地区，间断面埋藏深度陡增至80～90m。而常熟—太仓—太马山—平湖以北和以东地区，间断面埋藏进而增至120～130m。由西往东，自南向北分级跌落显示了三级古侵蚀阶地变化特征。间断面下伏层位皆为中更新统黄色粉质粘土，该间断面与古地磁布莱克事件相吻合。如苏通大桥可行性勘察中施工完成的DZK1孔（图1），孔深181.20m。在128m深处见明显冲刷面，为解决地层的时代问题，曾在该面附近分别采集土样进行热释光测年，界面上127.5m含砾粉砂测年结果为9.16万年，属上更新统底界，而界面下129.5m亚粘土测年结果为16.55万年，属中更世晚期，但二样时间间隔达7.39万年，该面代表了一个较长的第四系沉积间断。通过区域对比，无锡、常州地区中更新统顶界深度一般在40m左右，而该孔深达128m，说明在晚更新世海侵沉积以前，区内曾发生过较强烈的侵蚀性冲刷破坏。

其三，区内分布较稳定的中更新统河流相砂层的底面。上覆河流相沉积变化不大，易于识别，而下伏地层跨时较大，显示不整合接触关系，且界面处普遍分布蓝灰色风化层。与B/M界线吻合。

其四，即第四系和上新统之间，亦存在着区域性间断。由于前后沉积环境具有相似性该间断面中发育较多泥质砂砾层或钙质富集层。间断面所反映的区域空间形态主要受区域基底构造控制，与当时古水动力条件变化有关，间断面未必等时。

1.2 磁性地层特征

长江（以南）三角洲地区第四纪磁性序列大多清楚地反映出高斯、松山和布容期3个磁极性区间，各地所表现的极性特征，与地磁极性年表上所显示的结果较为一致（表1）。

图1 江苏常熟DZK－1孔剖面图

吉尔伯特和高斯（G/G）的界面约在160～330m以下，受控于基底构造，具有西高东低的倾斜沉降特点。高斯正向极性期，一般出现深度在100～330m左右，处于低值平稳区。高斯正极性期明显出现两次负极性事件，马莫斯和凯纳事件分别位于120～330m和110～300m，磁化率和天然剩余磁性都位于低值平稳区中的小高峰上。高斯和松山（G/M）的界线一般位于100～280m左右，处于低值平稳区向高值区的过渡带。地层岩性为砂砾层，属河流相沉积，含云杉－松－菊科孢粉组合，反映寒冷气候环境。界面标志着第四纪最早寒冷气候的出现。松山反向极性期，一般出现深度在30～280m左右。松山和布容（M/B）的界线一般位于30～220m左右，处于两个高值区的转折带。与区内“灰色层”和“杂色层”的分界基本重合，构成中、下更新统的明显分界，代表中更新世较早的一次温暖时期沉积过程。布容正向极性期，包括了中更新世—全新世的地层，可以分为两段：中上更新统（Qp_2＋3），一般出现深度在10～220m左右；全新统（Qh）以来，一般出现深度在0～30m左右，磁化率和天然剩余磁化强度基本都处于相对较高的平稳区。布莱克事件一般出现在10～100m左右，位于中更新世（Qp₂）晚期地层的顶部与晚更新世（Qp₃）早期地层的中、下部之间，成为中、晚更新世的分界部位。磁化率和天然剩余磁性都处于波动频率与幅度相对比较大的不稳定区。哥德堡事件一般出现在5～30m，出现在晚更新世（Qp₃）晚期陆相层顶部与全新世海相层之间，成为全新统和上更新统的分界。但是其具体的分界深度与暗绿色粘土的缺失与否关系较大。一般暗绿色粘土缺失地区的全新世地层埋深相对深些。

表1 长江三角洲（以南）地区第四纪磁性地层划分表

1.3 海侵与生物地层

1.3.1 镇江海进——Qh²

反映了早全新世时期长江三角洲长江以南地区在末次冰期最盛期时形成的较深沟谷最早受到海水的影响，如浙江平湖全塘和上海娄塘等地及上海沿海较低洼地区可见到海进留下的微体古生物。在中全新世初期，窄盐性、真盐性和浮游类有孔虫相对含量增加，大量分布在江苏、上海冈身以东、以北地区和天马山以东地区，沿吴凇江和杭州湾—湖州一线见广盐性有孔虫，到达太湖，但在天马山西南地区的现今湖沼平原的青浦、锦溪、芦墟一带未见到海进生物标志，只发育淡水沼泽，如P31孔练塘含有淡水介形类化石，这时海水影响范围达到全新世时期最大。此后，海面开始波动下降，有三次短暂的停留，在江苏、上海沿岸形成了三道贝壳堤，即冈身贝壳堤。晚全新世时期，海面逐步下降，不断出露地表形成陆地。

1.3.2 滆湖海进（千层饼）——

滆湖海进在岩性上往往是以灰色序为主，由粉质粘土与粘土质粉砂、粉细砂互层组成（俗称千层饼），局部见淤泥质粘土或中细砂、中粗砂，有孔虫数量丰富但种属不多，一般以卷转虫、希望虫、九字虫等广盐性为主，窄盐性、真盐性和浮游类有孔虫较少。介形类以丰满陈氏介、宽卵中华美花介等为主，代表了滨海、滨海沼泽、泻湖等沉积环境，海水较浅。由于地势平坦，海侵范围达到工作区大部分地区。

1.3.3 昆山海进（太湖海进）——

昆山海进在岩性上常见亚粘土与粉砂薄互层（千层饼），以灰色序为主，有孔虫不仅数量多，而且物种丰富。除含有大量的卷转虫、九字虫、希望虫外，还含有较大比例的窄盐性、真盐性的抱球虫、星轮虫、半块五块虫、强状箭头虫，介形类中含有穆赛介等，说明上海大部分、江浙部分地区属于滨岸浅海——浅海相环境，反映了当时海水较深的环境，而且海水影响范围大，海洋作用强烈。

1.3.4 嘉定海侵—— （20～29万年）

嘉定海进的沉积物主要为中细砂、含砾中粗砂，有孔虫数量不多，主要以毕克卷转虫－先希望虫－凹陷九字虫组合，见瓶虫、缝口虫、五块虫和浮游有孔虫，个别大洋桥石为特征，以河口相环境为主。由于赫氏艾氏石初现面（FAD）为27.5万年，因此我们将嘉定海进的时代初步确定为中更新世晚期。

1.3.5 上海海进——

上海海进仅在上海东部地区分布，岩性为青灰色细砂、黄褐色亚粘土夹细砂层，含毕克卷转虫、布氏玫瑰虫、多变假小九字虫、九字虫、小九字虫、花朵虫和Bulimina、Bolivina等，河口－滨浅海相环境。其海侵规模较小、强度较弱。

1.3.6 周浦海进——

周浦海进分布仅在上海沿海地区，岩性为灰、灰黑、灰黄色细砂夹亚砂土，含毕克卷转虫－奈良小上口虫组合，见太平洋霍氏虫，东台新单角介虫，是受海洋影响的河口环境。

1.3.7 如皋海进——

如皋海进主要分布在上海川沙一带地区，含暖水卷转虫：A.koeboeensis、抱球虫未定种、九字虫、筛九字虫、希望虫、奈良小上口虫、Boliuina、花朵虫等，河口相环境，根据地层对比，其层位相当于早更新世早期。

2 第四纪地层空间分布及重新划分

2.1 空间分布

本区第四纪厚度一般150～200m，受基底升降起伏影响变化较大。总体自西南向北东增厚，在山前部位可小于50m，至上海祟明岛一带可达260m（图2），反映长江三角洲南部地区特定空间条件的变化规律。

2.2 地层划分

2.2.1 第四纪地层划分原则

（1）从宏观角度考虑，区域上研究第四纪地质过程和古地理发展历史，对各时代地层段必须形成宏观认识；

图2 长江三角洲（南部）地区第四系厚度等值线图

（2）从岩石地层组合考虑，大致可分为3套岩性组合；

（3）充分利用多重地层划分原则，建立区域内各岩石地层的划分标志层；

（4）须承认第四纪沉积物是剥蚀－堆积的循环过程的产物，通过对钻孔资料的认识，划分出区域内不同地区大致存在的沉积间断面或剥蚀面；

2.2.2 第四纪地层划分

2.2.2.1 更新统

更新统是本区第四系的主体。根据岩性特征、古地磁测年、孢粉组合及古气候的变化、海侵层的分布等特征，可将更新统划分为下、中、上更新统。

（1）下更新统（Qp₁）

根据沉积物岩性结构特征和古气候变化，进而可分为3段。

(1)下段

岩性为一套冲洪积、冲积、冲湖积等陆相沉积。一般上部为灰黄、青灰色硬塑状粉质粘土，含铁锰质氧化斑块和钙质斑砾，局部混杂少量小角砾，具块状构造特征。下部为灰黄等杂色含砾中粗砂和中细砂，可见混杂较多的泥砾，分选性差，局部具斜交和水平层理。以常熟—昆山—佘山—金山一线为界：西南地区，顶界深度一般130～180m之间，其厚度多为30～60m，东北地区顶界深度增大，一般达180～200m，呈不稳定状“残留体”发育分布，厚度变化较悬殊，薄有缺失，厚者可达30～40m。

(2)中段

岩性主要为一套地区性河流相沉积物，具上细下粗正韵律结构，上部一般为灰黄色、青灰色粉质粘土和粘土，含铁锰质斑块和钙质结核，厚度一般达3～20m。下部为灰黄至浅灰色中粗砂、中细砂，局部含较多次滚圆状卵砾石，直径大小不一，大者可达3～5cm，水平或斜交层交层理较发育，厚度受古河道控制，在上海沿江地段可达20～50m。与下伏层位间存在明显的侵蚀冲刷间断面。

(3)下更新统上段

岩性显示河流相“二元结构”特征。上部为黄褐、棕黄色粉质粘土，含铁锰质结核和少量钙质结核，其中夹有粘质粉土薄层，局部见水平层理，厚度一般10～25m。下部为灰色夹灰黄色中细砂、含砾中粗砂，分选性较好，厚度一般15～40m，沿江带最厚可达50余米。属典型近地物源。

（2）中更新统（Qp₂）

中更新世底界置于古地磁布容期与松山期分界，即BM界线，年龄相当于78万年。该统地层在本区发育分布较广，主要受区域性大河流作用控制。根据岩性、孢粉、微古等特征，可清楚的分为上下两段。

(1)下段

岩性主要为灰色中细砂，中粗砂。局部含磨圆度良好的小砾，总体上分选性良好，具水平层理。在苏锡常和杭嘉湖平原地工，一般为70～100m，在上海地区一般达100～120m，厚度变化随沉积部位而定，在古河床区一般达25～50m，在近山体地带或河间地段，相应变浅变薄，厚度多在10～25m之间。

(2)上段

岩性主要为灰黄、黄褐色粉质粘土夹粘质砂土，可塑状态，可见近水平有所层理，含较多的铁锰质结核和钙质结核。与下伏层位呈渐变关系。

（3）上更新统（Qp₃）

晚更新世，本区全面进入海进海退沉积序列，形成了一套多层状叠置的以灰色为主的沉积物。根据地层岩性成因和沉积间断，并结合测年、孢粉、微古鉴测资料，将该统分为上、下两段，在上段中又据沉积变化进而为3个亚段。

(1)上更新统下段

为区内规模最大的一次海侵沉积。岩性主要为灰色、深灰色粉质粘土和砂层。水平层理比较发育。全区皆有分布。其顶、底面都为沉积间断面或侵蚀性冲刷破坏面（尤其是底面在区域上表现很清楚，在下伏灰黄色粘性土的顶部较普遍可见灰绿色或灰色古风化层），地层在空间上埋藏分布情况明显受其控制影响，往北东沿江沿海方向呈梯状下降趋势。

(2)上段

从中西部层序比较完整的地区钻孔揭示资料反映，上更新统上段可由陆相－海相－陆相序列组成，但在沿江和沿海地段，上、下两个陆相层位相继趋向缺失，致使在相当大的范围内，数次海相层直接叠置，形成特定的第四纪地层结构类型区。据此可进一步细分为3个亚段。

第一亚段 ：较广泛分布于中、西部平原，岩性主要为棕黄色杂青灰色粘土、粉质粘土，硬可塑状，局部夹粉细砂薄层。含铁锰质结核和钙质结核。在常州北部及张家港－常熟－太仓－安亭－奉贤一线以北地区，因后期冲刷破坏而基本缺失。顶界深度一般18～40m，厚度4～21m。

第二亚段 ：较广泛分布于全区。岩性，主要为灰至深灰色粘质粘土，局段含淤质，微薄层理发育，具“千层饼”结构特征，其间夹有粉细砂。因受后期侵蚀性冲刷破坏，顶界深度自西南往北东沿江方向梯状增加。在天马山以西地区顶界深度一般为7～14m。显示向东微倾的和缓斜坡面，厚度7～15m不等。天马山以东顶界深度明显增大，一般为20～30m，祟明岛最大可达40余米。厚度也明显大于西部，变化于20～52m之间。

第三亚段 ：较广泛分布，但在沿江地带和上海东北部及祟明岛一带因后期侵蚀破坏而破坏。岩性主要为棕黄杂青灰色粉质粘土，顶部多有一层不厚的青灰色段，可塑至硬塑状，普遍含铁锰质结核和钙质结核。

2.2.2.2 全新统（Qh）

据全新统沉积物的发育特征，结合微古、测年逐步形成古文化层分布等资料，对地层进行分区叙述。

（1）东部沿江沿海地地区

张家港—常熟—昆山—松江（天马山）—平湖一线以东地区，全新统厚度一般20～30m，祟明岛一带最厚可过50m，该区全新统可分为三段。

下段（Qh₁）：岩性主要为淤质粘土，含植物根茎和贝壳碎片。在微古鉴定中，见少量广盐性类有孔虫和介形虫，主要属种有毕克卷转虫、江苏小希虫、孔缝筛九字虫和中华丽华介等，为海侵初期沉积，于低洼地带或掩埋的古河道中，沉积厚度较大，可达10m左右，其他地段一般为2～5m。在下伏 段顶部较普遍分布一层较薄的暗绿色粉质粘土，易于识别，显示出清晰的沉积间断面。

中段（Qh²）：在上海奉贤柘林、马桥至江苏太仓、梅李一带，近地表发育数道北西向平行展布的砂坝贝壳堤，¹⁴C测年结果6000年左右。在该堤的外侧地区，全新统中段海相层分布比较稳定，一般埋藏于5～20m之间，厚度往东北递增，达12～15m。岩性为灰褐色粉质粘土夹薄层粉砂，水平层理发育，局部呈现“千层饼”状结构特征。

上段（Qh³）：近地表广泛分布，厚度一般3～5m，为海退后发生的湖沼相，泛滥相沉积。岩性以灰褐色、黄褐色粉质粘土为主，结构很疏松。含少量广盐性有孔虫。

（2）中部水网平原区

自上区向西，直至苏州及阳澄湖西岸一线。该区全新统厚度不大，一般为3～10m，但分布比较稳定，据测处资料分析，该片区的全新统可大体分为二段。

中下段（Qh^1－2）：主要分布在低洼地和埋藏河道内，具片状或条带状不稳状分布特征。岩性主要为富含植物根茎和螺壳的淤质粘土，有机质含量较高，可夹有泥炭层，基本为沼泽沉积环境。

上段（Qh³）：较广泛分布全区，厚度2～3m不等，主要为湖沼相和洪水泛滥相沉积。其中以湖沼相为主，岩性为灰褐色粉质粘土和淤质粘土。

（3）西部高亢平原区

在苏州以西平原地区，更新统黄褐色粉质粘土 较广泛出露地表，全新统主要以暗沟、暗塘、暗浜相局部发育分布，厚度一般在3m以内，但在无锡西北前洲一带可达10～16m。岩性以淤质粘土为主，局部夹泥炭层，¹⁴C测年都在1000～2000年之间。

可以认为现在长江三角洲地区保留的第四纪地层，经历了复杂的地质作用，地层层序复杂、不连续，基底起伏大，古侵蚀面和沉积间断非常发育，现今的长江三角洲第四纪地层是在第四纪时期强烈的新构造活动和剧烈的气候冷暖变化背景下，经历了大沉积大破坏（侵蚀）作用形成的地质残留体。

3 第四纪地层重新厘定的现实意义

3.1 为进一步研究三角洲第四纪搭建了新的平台

前已述及，长江三角洲地区第四纪地层的研究已经历经数十年，高等学校、地质矿产部门、研究机构以前都进行了大量深入细致的调查研究，积累了丰富的研究成果，运用有微观——宏观——微观的“大沉积——大破坏”的观点进行地层的重新划分对比，更加贴近本区第四纪时期的沉积规律。为研究地质环境问题提供了科学的认识基础。

3.2 为划分含水层的分布规律奠定了基础

以前，长江三角洲地区（长江以南）地下水含水层的划分在苏锡常地区存在一定的分歧，本区第四纪地层的重新划分对比为重新划分含水层提供了依据，较好地解决了地下水开采过程中，地下水流场表现出的系列异常问题。如常州北部龙虎塘一带与南部的常州市区Ⅱ承压含水层具有明显的不连通性，但过去一直认为是同一含水层，通过第四系地层的重新划分，确定了龙虎塘地区Ⅱ承压含水层被剥蚀怠尽，目前所认为的含水砂层是Ⅰ承压含水砂层，从而较准确定位了该地区含水层系统。

参考文献

［1］江苏省地质局.江苏省及上海市地质志.北京：地质出版社，1984

［2］徐馨等.第四纪环境研究方法.贵阳：贵州科学技术出版社，1992

［3］严钦尚，许世远等.长江三角洲现代沉积研究.上海：华东师范大学出版社，1987

［4］江苏省地质调查研究院，南京地质矿产研究所，上海市地质调查研究院，浙江省环境地质总站.长江三角洲（长江以南）地下水资源与地质灾害调查评价——第四纪沉积结构模型.2004

［5］上海市地质调查研究院.1：25万上海市幅区域地质调查报告.2003

New Division of Quaternary Stratum in Yangtze River Delta(South of Yangtze River)Area and Its Significance

Zong Kaihong, Zhou Gangjun, Yu Qin

(Jiangsu Institute of Geological Survey, Nanjing 210018)

Abstract: Quaternary is widespread and high on the research degree in the Yangtze River delta area. The former research scholar thinks that the continuously stack characteristic of the quaternary period time deposit made division and contrast of the quaternary period stratum appear the bigger difference. deposition of quaternary period time in Yangtze River delta area is a complex changeable process which is controlled by the bedrock structure 、 the hydrodynamic force condition and so on Yangtze River, Qiantang River, Tai Lake, sea , and the climatic change, abundance of the source and so on. This article expounds mainly the large deposition and large destructive effect of the quaternary period and carries on to divide and contrast again in the quaternary stratum . This lays the foundation for knowing further the formative mechanism of serious geological disaster in the Yangtze River delta area which makes achieve the goal on the reduction and prevention of the disaster.

Key words: Yangtze River delta; Quaternary stratum; New division; Significance