长春地区第四纪沉积物特征及形成时代

陈连杰，王 欢，曹艳红，王锡魁

吉林大学地球科学学院，吉林 长春 130061

长春地区第四纪沉积物特征及形成时代

陈连杰，王 欢，曹艳红，王锡魁

吉林大学地球科学学院，吉林 长春 130061

本文通过野外剖面观测、钻孔剖面研究和热释光、电子自旋共振测年，讨论了长春地区第四纪沉积物的堆积序列、岩性特征和形成时代。长春地区自中更新世早期开始接受第四纪沉积。中更新统下部荒山组下段岩性主要为粉砂质黏土，普遍含有铁锰结核；中更新统下部荒山组上段岩性主要为粗砂、黏土夹含砾粗砂和细砂。荒山组底界年龄约为(81.5±8.1)×104a，顶界年龄约为15.0×104a。中更新统上部东风组为泛滥平原沉积经后期黄土化作用形成的土状堆积，含有铁锰结核，其底界年龄约为13.877×104a，顶界年龄约为12.955×104a。上更新统下部的哈尔滨组岩性主要为粉砂质黏土，上部含有锈黄色泥管，其底界年龄＜15.0×104a，顶界年龄约7.0×104a。上更新统上部的顾乡屯组下段岩性主要为含砾粗砂、含砾砂层夹粘土和粉砂，含有锈黄色泥管；上更新统上部的顾乡屯组上段岩性主要为粉砂、粉砂质粘土和粘土，局部含有锈黄色泥管。顾乡屯组底界年龄约为6.224×104a，顶界年龄约为1.10×104a。顾乡屯组相当于末次冰期的河流沉积物。全新统温泉河组岩性主要为灰黑色黑土，厚度各地不一。

第四纪沉积物；沉积特征；形成时代；长春地区

1 区域地质概况

长春市位于松辽断陷盆地与吉林东部断块山地的过渡地带，地势东南高而西北低。长春市及其邻近区域大部分为平原区，属松辽断陷盆地东南隆起区的边缘地带，地貌上表现为波状平原，伊通河两岸表现为波状台地[1-4]。中生代白垩纪地层主要分布在波状平原区，呈北东走向，倾向北西，自东南向西北，地层时代由老变新，地层厚度由薄变厚。在波状平原区，地表主要被20余米厚的中更新世冲积物覆盖，局部表层发育数米厚的晚更新世冲积物。晚更新世与全新世冲积物主要沿伊通河河谷呈带状分布，二者构成埋藏阶地。沿小南沟、薛家店、净月潭至三道镇一线的东南部为丘陵区，该区出露有二叠系、侏罗系、白垩系及燕山期花岗岩。在城区南侧伊通河两岸出露有白垩系泉头组地层，并形成地貌陡坎。区内断裂构造较发育，主要有北东向的开源堡—小城子断裂和尖山子—卡伦断裂[5,6]，北西向的南湖—桑家窝堡断裂[7]和南北向的伊通河断裂[8]（图1）。

图 1 长春地区地质略图（据赵淼等（2013）修改）Fig.1 Schematic geological map of Changchun area(Modif ed from ZHAO Miao et al.(2013))

2 第四纪沉积物特征

2.1 腰分水岭地层剖面（P1）

腰分水岭地层剖面(P1)位于腰分水岭村北砖厂采土坑(图1)，地理坐标为N43°56′50.8″，E125°25′6.2″。地貌位置为二级波状台地前缘。该处所见沉积物剖面如下（图2）：

图 2 腰分水岭中更新统剖面图Fig.2 Middle Pleistocene sediment section at Yaofenshuiling

在上述剖面中第1层顶部、第6层底部和第8层顶部采集热释光年龄样品，经中国地震局地壳应力研究所热释光实验室测定，年龄分别为(16.463±1.399)×104aB.P.、(13.877±1.176)×104aB.P.和(12.955±1.101)×104aB.P.。从沉积物的热释光年龄看，这套沉积物的时代属于中更新世中期—晚期。从沉积物分布的地貌位置和岩性岩相特征分析，剖面下部的荒山组是一套河流冲积物；上部的东风组相当于泛滥平原沉积，后经黄土化作用形成了黄土状堆积。

2.2 南红咀子地层剖面（P2）

南红咀子地层剖面(P2)位于南红咀子村南部北东向冲沟的南侧(图1)，地理坐标为N43°46′49.3″，E125°19′19.4″。地貌位置为二级波状台地前缘。该处所见沉积物剖面如下（图3）：

图 3 南红咀子上更新统剖面图Fig.3 Upper Pleistocene sediment section at Nanhongzuizi.

在上述剖面中的第2层底部、第4层中上部和第6层中部采集热释光年龄样品，经中国地震局地壳应力研究所热释光实验室测定，年龄分别为 (6.224±0.529)×104aB.P.、(4.135±0.351)×104aB.P.和(3.084±0.262)×104aB.P.，由此可见，该剖面的第2层至第7层为晚更新世晚期的沉积物，

相当于顾乡屯组下段，第1层为下白垩统泉头组（K1q）。根据第四纪沉积物分布的地貌位置和岩性岩相特征，可以判断这是一套冲积物。由于南北向伊通河断裂的活动，这套沉积物的位置已被抬高，处于二级波状台地的前缘。

2.3 北红咀子伊通河左岸地层剖面（P3）

北红咀子伊通河左岸地层剖面（P3）位于北红咀子村北伊通河左岸（图1），地理坐标为N43°47′42.6″，E125°20′0.2″。地貌位置为伊通河一级阶地。该处所见沉积物剖面如下（图4）。

图 4 北红咀子第四纪沉积物剖面图Fig.4 Quaternary sediment section near Beihongzuizi

在上述剖面中的第1层下部、第3层顶部、第4层底部和第5层中部采集热释光年龄样品，经中国地震局地壳应力研究所热释光实验室测定， 年 龄 分 别 为(3.230±0.274)×104aB.P.、(1.786±0.152)×104 aB.P.、(1.652±0.140)×104aB.P.和(0.598±0.051)×104aB.P.，推测顾乡屯组顶界年龄约为1.10×104 aB.P.。由此可见，该剖面的第1层至第4层为晚更新世晚期的河流沉积物，相当于顾乡屯组上段，第5层为全新世黑土。

2.4 大合隆钻孔剖面

为了研究松辽平原东部边缘第四纪沉积物的层序、岩性岩相特征、形成时代和横向变化，在大合隆钻了3个孔，钻孔编号分别为ZK1（图1）、ZK2和ZK3。ZK2孔揭示的地层剖面如下（图5）：

钻探结果显示，大合隆一带第四系全新统温泉河组（Qh1alw）厚0.8 m，中更新统荒山组下段（Qp2-1alh）厚26.2 m，为泛滥平原堆积。第四系之下为上白垩统嫩江组（K2n）粉砂质泥岩、泥质粉砂岩和粉砂岩。在ZK2孔孔深19.9 m（第2层）和26.8 m（第1层）采集电子自旋共振（ESR）年龄测定样品，经中国地震局“地震动力学国家重点实验室”测定，年龄分别为(75.8±7.5)×104a和(81.5±8.1)×104a，沉积物时代属于中更新世早期。根据19.9 m和26.8 m深度的2个ESR年龄值，计算得出平均沉积速率为1.21 m/104a，由此推断荒山组下段（Qp2-1alh）顶部的年龄约为15.785×104a。

2.5 逯家窝堡钻孔剖面

为了研究伊通河一级阶地的结构、沉积物堆积系列和形成时代，在逯家窝堡附近布置了6个钻孔，钻孔编号依次为ZK4（图1）、ZK5、ZK6、ZK7、ZK8和ZK9。ZK5孔揭露的第四纪沉积物剖面如下（图6）：

钻孔剖面显示，逯家窝堡一带第四系全新统温泉河组（Qh1alw）厚1 m，上更新统哈尔滨组（Qp3alh）厚11.4 m，中更新统荒山组上段（Qp2-2alh）厚2.2 m。第四系之下为下白垩统泉头组砾岩、砂砾岩、含砾粗砂岩、粉砂质泥岩和泥岩。在ZK4孔孔深14.4 m（第2层）采集电子自旋共振（ESR）年龄测定样品，经中国地震局“地震动力学国家重点实验室”测定，年龄为(15.0±1.5)×104a，沉积物时代属于中更新世晚期。根据南红咀子剖面沉积物底部(6.224±0.529)×104aB.P.的年龄值，推测上更新统哈尔滨组（Qp3alh）顶部的年龄约为7.00×104aB.P.。

3 结论

图 5 大合隆钻孔剖面对比图Fig.5 Comparison of drill hole sections at Dahelong

（1）长春地区自中更新世早期开始接受第四纪沉积。中更新统下部荒山组下段岩性主要为棕黄色、褐黄色、黄褐色、杂色粉砂质黏土，普遍含有铁锰结核；中更新统下部荒山组上段岩性主要为灰白色粗砂、灰色黏土夹褐黄色含砾粗砂和细砂。荒山组底部年龄约为(81.5±8.1)×104a，顶部年龄约

为15.0×104a。中更新统上部东风组为泛滥平原沉积经后期黄土化作用形成的土状堆积，含有铁锰结核，其底部年龄约为13.877×104a，顶部年龄约为12.955×104a。

图 6 逯家窝堡钻孔剖面对比图Fig.6 Comparison of drill hole sections at Lujiawopu

（2）上更新统下部的哈尔滨组岩性主要为灰色、灰褐色、黑灰色粉砂质黏土，上部含有锈黄色泥管，其底部年龄＜15.0×104a，顶部年龄约7.0×104a。上更新统上部的顾乡屯组下段岩性主要为褐黄色含砾粗砂、黄灰色含砾砂层夹灰黑色粘土和灰色粉砂，含有锈黄色泥管；上更新统上部的顾乡屯组上段岩性主要为灰黄色粉砂、黑灰色粉砂质粘土和灰色粘土，局部含有锈黄色泥管。顾乡屯组底部年龄约为6.224×104a，顶部年龄约为1.10×104a。顾乡屯组相当于末次冰期的河流沉积物。

（3）全新统温泉河组岩性主要为灰黑色黑土（粉砂质黏土），厚度各地不一。

[1] 刘嘉麒.论中国东北大陆裂谷系的形成与演化[J].地质科学，1989,(3)：209-216.

[2] 王锡魁，裘善文，宋长春，等.中国东北新生代火山活动与地热资源[J].地质论评，1999，45(增刊)：190-195.

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[6] 盛 俭,薄景山,佴 磊，等.长春市区尖山子—卡伦断层活动性研究[J].现代地质，2008,22（2）：288-292.

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[8] 盛 俭，薄景山，佴 磊，等.伊通河断裂探测及活动时代[J].东北水利水电,2007,25(11):68-70.

Characteristics and formation age of Quaternary sediment in Changchun area

CHEN Lian-jie, WANG Huan, CAO Yan-hong, WANG Xi-kui
College of Earth Sciences, Jilin University, Changchun 130061, Jilin, China

On the basis of investigation on f eld sections and research on core samples as well as thermoluminescence and electron spin resonance dating,the sediment sequences,sedimentary characteristics and ages of Quaternary sediment in Changchun area are discussed in this paper. The Quaternary sediment began to form in Changchun area in early Middle Pleistocene. The lower part of Huangshan Formation in lower Middle Pleistocene consists of silty clay and contains generally iron-manganese nodules. The upper part of Huangshan Formation in lower Middle Pleistocene consists of coarse sand and clay with interbeds of gravelly coarse sand and f ne sand. The age of the bottom boundary of Huangshan Formation is (81.5±8.1)×104a and that of the top layer of Huangshan Formation is 15.0×104a.The Dongfeng Formation in upper Middle Pleistocene consists of loess which is f rstly formed from f oodplain deposit and is next changed into loess containing iron-manganese nodules by loessif cation process. The age of the lower boundary of the loess is 13.877×104a and that of the upper boundary of the loess is 12.955×104a.The Harbin Formation in lower Upper Pleistocene consists of silty clay with yellow mud-tubes in the upper layer. The age at the bottom of the Haerbin Formation is less than 15.0×104a and that at the top of the Harbin Formation is 7.0×104a.The lower part of Guxiangtun Formation in upper Upper Pleistocene consists of containing gravel coarse sand and containing gravel sand with interbeds of clay and silt and contains yellow mud-tubes. The upper part of Guxiangtun Formation in upper Pleistocene consists of silt, silty clay and clay and contains yellow mud-tubes in part layers. The age at the bottom of the Guxiangtun Formation is 6.224×104a and that at the top of the Guxiangtun Formation is 1.10×104a.The Guxiangtun Formation was formed during the last ice age. The Wenquanhe Formation of Holocene consists mainly of black soil with different thickness in different areas.

Quaternary sediment; sedimentary characteristics; formation age; Changchun region

P534.63

A

0 引言

2014-09-10；

2015-01-09

陈连杰（1981—），男，河北石家庄人，河北省地矿局石家庄综合地质大队工程师.

1001—2427（2015）01 - 1 -6

长春地区第四纪沉积物的空间分布、成因、堆积序列和形成时代一直是人们关注的地质问题之一。随着长春市活断层探测与地震危险性评价项目的实施与完成，长春地区的第四系研究取得了一定进展。本文在学习和总结前人研究成果基础上，对长春地区的第四纪沉积物特征和形成时代进行了探讨。