成都市天府新区成都直管区第四系地层特征

唐屹，付小方，梁斌，潘蒙，肖瑞卿，张晨



成都市天府新区成都直管区第四系地层特征

唐屹1，付小方1，梁斌2，潘蒙1，肖瑞卿1，张晨3

（1.四川省地质调查院，成都 610000；2.西南科技大学环境与资源学院，绵阳 621000；3. 成都理工大学，成都 610000）

天府新区直管区第四系地层广泛分布。通过对天府新区成都直管区的路线调查、剖面测制及样品测试分析，查明了研究区第四系物质组成、结构特征及厚度。区内第四系主要分布有：下更新统磨盘山组、下-中更新统牧马山组、中更新统合江组、上更新统广汉组、上更新统-全新统资阳组以及上更新统成都粘土。岩石粒度及地球化学分析结果表明，研究区更新世网纹红土和成都粘土均属于粉砂质粘土，更新世网纹红土经历了湿热环境下强烈的化学风化，成都粘土次之，推测更新世成都平原地区与长江中下游地区具有相似的古气候环境。研究区牧马山组及合江组的测年结果进一步确定了直管区第四纪堆积物的时代，为与成都平原第四系地层对比划分，以及第四纪地质构造演化提供了重要的年代学资料。

第四系；地层划分；成都粘土；成都平原天府新区

天府新区成都直管区是成都市新设立的天府新区下辖的行政区之一，面积约564km2，主要位于成都平原东侧第四系台地之上。依托“成渝经济区宜宾-万州沿江带1∶5万环境地质调查”项目，本次工作在天府新区成都直管区开展了以第四纪地质调查为核心的城市地质调查工作，查明直管区内第四系的分布、组成、成因等，为该区城市地下空间的利用提供基础性地质资料。在前人工作和研究[1~5]的基础上，本次研究开展了路线地质调查，测制了第四系剖面，采集了岩石地球化学、粒度及测年样品，对天府新区成都直管区内第四系地层特征进行了总结。

1 第四系地层系统

天府新区直管区第四系地层广泛分布。按照1∶25万成都市幅区域地质调查对成都平原第四系的划分，主要分布有：下更新统磨盘山组、下-中更新统牧马山组、中更新统合江组、上更新统广汉组、上更新统-全新统资阳组以及上更新统成都粘土（表1、图1）。

表1 天府新区第四系地层划分及主要特征

2 第四系岩性及时代

2.1 下更新统磨盘山组（Qp1mp）

零星分布于苏码头背斜两翼白垩纪红层组成的低缓山丘之上，为河流冲积物，不整合于白垩纪红层之上，或上更新统成都粘土之下。地貌上构成Ⅴ级阶地，厚度>6.5m。岩性为棕黄色、棕红色砾石层，砾石分选差，磨圆为次棱角-次圆状，砾石成份复杂，以石英岩、石英砂岩、脉石英砾石为主，少量花岗岩、火山岩砾石，砾石层之上局部残留网纹红土。

新都华阳山磨盘山组中部砾石层ESR测年结果为925±92ka[6]，表明其堆积时代为早更新世。另外，磨盘山组零星分布于成都平原东部浅丘之上，分布面积小、厚度较薄，并普遍缺失砾石层之上的网纹红土，砾石层之上网纹红土的缺失是风化剥蚀的结果，加之分布浅丘之上，分布的海拔高度也高于牧马山台地上的下-中更新统牧马山组，也表明其形成时代要早于牧马山台地的第四系堆积物。因此，天府新区成都直管区磨盘山组的堆积时代为早更新世晚期，是成都平原时代最早的第四纪堆积物。

图1 天府新区直管区第四系地质图

1-资阳组；2-广汉组；3-合江组；4-牧马山组；5-磨盘山组；6-灌口组；7-夹关组；8-苍溪组；9-天马山组；10-蓬莱镇组上段；11-蓬莱镇组；12-遂宁组；12-沙溪庙组；14-景福院页岩；15-苍山页岩；16-逆断层；17-地层界线；18-工作区范围

2.2 下-中更新统牧马山组（Qp1-2m）

主要分布于仁寿视高铺、杨柳场，以及龙泉山以西的双流合江场一带，在地貌上构成Ⅳ级阶地。岩性下部为黄棕色、灰黄色砾石层，砾石分选差，磨圆为次棱角-次圆状，砾石成分以石英岩、石英砂岩为主，少量花岗岩、火山岩、脉石英砾石，中上部为棕红色网纹红土，局部砾石层之上分布有棕黄-褐黄色细-粉砂层。其底部一般未出露，局部可见不整合于白垩纪红层之上，顶部一般为上更新统成都粘土覆盖。厚度一般在10m以上。

该研究在合江镇天福寺附近和太平镇潘家坝附近测制了2条剖面，其中合江镇天福寺附近的剖面较为典型（图2）。天福寺剖面上，牧马山组不整合于上白垩统灌口组紫红色泥岩之上，中下部为黄褐-浅紫红色砾石层，砾石含量40%~60%，分选一般，大小一般5~10cm，大者可达20~30cm，磨圆为次圆-圆状，砾石成分主要为石英质砾石，次为脉石英砾石，少量为花岗质砾石、板岩砾石以及火山岩砾石，下部砾石层中夹棕黄色（局部为砖红色）呈透镜状分布的细砂层。向上部砾石含量减少，砾径变小，与网纹红土接触处为厚约20cm的细砾石层，砾石含量30%~40%，大小一般0.5~2cm，磨圆为次棱角状。上部为紫红色网纹红土层，网纹构造发育，厚度为12.68m。

图2 合江镇天福寺下-中更新统牧马山组-上更新统成都粘土实测地层剖面图

天福寺剖面砾石层中的砂质透镜体ESR测年结果722±77ka；仁寿视高牧马山组剖面上，砾石层中的砂质透镜体ESR测年结果为971±97ka[6]；赵志忠等[7]在双流应天寺剖面上，对牧马山组进行了磁性地层学研究结果表明B/M界限位于网纹红土的上部，并且在剖面的中下部记录了松山负向期的贾拉米洛正向极性亚带，其堆积时代为早-中更新世。综合上述剖面磁性地层、ESR测年结果，牧马山组的堆积时代为早更新世晚期-中更新世早期。

2.3 中更新统合江组（Qp2hj）

大面积分布于龙泉山以西的合江，以及仁寿视高铺、杨柳场一带，在地貌上构成Ⅲ级阶地。该研究在太平镇附近公路边、仁寿县清水铺附近和兴隆镇附近建筑工地测制了3条剖面，其中清水铺附近的剖面较为典型（图3）。研究区内，双流县合江一带未见底，合江组下部为紫红色砾石层夹紫红色亚粘土，发育大量浅灰黄色呈团块状的网纹，砾石含量35%~50%，分选一般，大小一般2~10cm，磨圆为次棱角-次圆状，砾石成分主要为石英岩、石英砂岩、脉石英，少量花岗岩、火山岩；上部为浅紫红、紫红色亚粘土层，发育灰黄色网纹；其上为上更新统成都粘土覆盖，厚>3.29m。仁寿县清水铺一带合江组不整合于上白垩统灌口组之上，岩性下部为棕黄色砾石层，砾石含量约为70%~90%，大小混杂，分选差，砾石大小2~15cm，次棱角-次圆状，砾石成分主要为石英岩、石英砂岩和脉石英，砾石层之上为一薄层的棕黄色含泥粉-细砂层；上部为棕红色亚黏土层，密集发育大量的浅灰白-灰黄色的网纹构造，棕红色亚粘土底部还见有砂砾透镜体；其上为上更新统成都粘土覆盖，厚2.23m。

图3 清水铺中更新统合江组-上更新统成都粘土实测地层剖面图

兴隆镇剖面上部黄褐色细砂层ESR测年结果为462±46ka；黄龙溪合江组剖面砾石层之上的褐黄色中-粗砂层的ESR测年结果为438±43ka[6]，在双流合江组剖面砾石层之上的紫红色亚黏土层ESR测年结果为318±31ka[6]。根据上述ESR测年结果，合江组的堆积时代为中更新世中期。

2.4 上更新统广汉组（Qp3g）

零星分布于研究区内现代河流的两岸，在地貌上构成Ⅱ级阶地，一般高出Ⅰ级阶地阶面3~5m，具二元结构，地表仅出露上部粘土层。根据地表和钻孔资料，其岩性下部沉积为灰黄、褐黄色含砂泥质砂砾石层，局部泥质呈团块，砾石成份主要为侵入岩类砾石，厚10~20m；上部为浅黄、褐黄色粉砂质粘土、粘质粉砂土，一般厚1~4m。广汉组泥炭、乌木14C测定为13 690±230a ~41 975±6 525a，表明成生年代应属晚更新世晚期。

2.5 上更新统成都粘土（Qp3cd）

广泛分布于工作区内第四系网纹红土之上，为灰黄色、棕黄色亚粘土，质地较为均一，无层理，普遍具有浅灰白色、浅灰黄色网纹构造，普遍具铁锰薄膜及细小铁锰质结核。为第四纪风尘堆积物，厚度一般1~3m。成都粘土OSL测年结果表明，成都粘土的堆积时代为74.67±9.59ka~18.60±0.33ka[6]，其时代为晚更新世中-晚期。

2.6 上更新统-全新统资阳组（Qp3-Qhz）

广泛分布于工作区现代河流两侧，构成的Ⅰ级阶地和河漫滩，Ⅰ级阶地高出当地河面1~3m左右。一级阶地具二元结构，下部为黄褐色、灰黄色砾石层及含砾细砂层，上部为褐黄色亚粘土。厚度一般6.1~13.7m。资阳组测年结果为2930±70aBP~30.13±2.86ka[6]，其时代为晚更新世-全新世期。

3 第四系堆积物的粒度特征

该在研究区内牧马山组剖面、合江组剖面上采集了10件网纹红土样品，在各组剖面上采集了21件成都黏土样品，进行了粒度分析。粒度组成采用50μm、10μm和5μm分别作为砂粒/粗粉砂、粗粉砂/细粉砂以及细粉砂/粘粒的分界线。

3.1 更新统网纹红土的粒度特征

网纹红土的粒度测试结果见（表2），从表中可知，不同时期、不同剖面上网纹红土的粒度组成基本相同，特征如下：

表2 网纹红土粒级组成

砂粒组分（>50μm）：所有分析样品中仅有一件样品中有粒径大于250μm的颗粒，且含量极低，可忽略不计。粒径大于100μm的细砂粒级含量较低，一般在0~0.99%，平均为0.46%，100~50μm粒级的极细砂含量一般在0.45%~2.94%，平均值为1.41%，整个细砂组份（＞50μm）的含量一般在0.45%~3.89%，平均值1.83%。

粗粉砂组份（50~10μm）：本组粒级含量比较高，含量为25.25%~36.1%，平均值为28.74%，其含量仅低于粘粒组份，为网纹红土的次众粒级。

细粉砂组份（10~5μm）：该粒级含量在13.74%~19.91%，平均值为16.20%。

粘粒组分（<5μm）：该粒级是网纹红土中含量最高的组分，在样品中的含量在43.8%~58.19%，平均含量为53.19%，在网纹红土中为众数粒级。

从砂粒（>50μm）、粉砂（5~50μm）和粘土（<5μm）三大组分来看，粘粒级含量最高，平均含量为53.19%；粉砂粒级次之，平均含量为44.91%；砂粒含量最低。按照沉积物三因分类法，研究区网纹红土属于粉砂质粘土。

3.2 成都粘土的粒度特征

成都粘土的粒度测试结果见（表3），从表中可知，不同剖面上成都粘土的粒度组成基本相同，特征如下：

1）砂粒组分（>50μm）：在成都粘土分析样品中整个砂粒组分（>50μm）平均含量约为1.06%~6.24%，仅在个别样品中发现有粒径>250μm的颗粒，且含量极低；粒径>100μm的细砂粒级也微不足道。

2）粗粉砂组分（50~10μm）：在这些样品中本粒级的含量比较高，平均含量约为24.46%~31.02%之间，最高达32.97%，在成都粘土中为仅低于粘粒组份的次众粒级。

3）细粉砂组分（5~10μm）：该粒组在成都粘土中平均含量约为15.44%~18.7%，高于洛川黄土（12%左右）和秦岭黄土（16.93%）[8]。

4）粘粒组分（<5μm）：在成都粘土中粘粒含量最高，平均含量约为49.64%~55.8%，为成都粘土的众数粒级。

若从砂粒（>50μm）、粉砂（5~50μm）和粘土（<5μm）三大组分来看，粘粒级含量最高，平均含量为51.32%，粉砂粒级次之，砂粒含量最低。按照沉积物三因分类法，成都粘土属于粉砂质粘土。

4 第四系堆积物的地球化学特征

在南方红土地球化学特征研究中，常量元素、微量元素和稀土元素的地球化学分析起着重要的作用，特别是常量元素组成、化学蚀变指数（CIA）和风化淋溶系数（BA）等指标，对揭示红土的风化阶段、化学风化强度、母岩风化作用的控制因素和古气候环境意义等方面有重要的指示作用。本次对研究区内更新世红土（网纹红土）采集了3件样品进行了主量元素的分析，通过对其地球化学特征的分析揭示其风化特征、古气候环境。

研究区更新世网纹红土主量元素的分析结果见（表4）。从表4及图4中可以看出，更新世网纹红土样品除SiO2（1.00×UCC）、Al2O3（0.92×UCC）的平均含量与UCC含量相近外，其余主量元素的平均值与UCC相比，具有富TFe2O3（1.72×UCC）和TiO2（1.43×UCC），贫Na2O（0.02×UCC）、MgO（0.27×UCC）、P2O5（0.27×UCC）、CaO（0.07×UCC）、K2O（0.34×UCC）和MnO（0.63×UCC）的特征。其化学成分以SiO2、TFe2O3和Al2O3为主，三者合计为88.03%~89.06%，其中SiO2含量最高，为64.30%~67.15%，平均值为65.87%；Al2O3含量为13.78%~14.47%，平均值为14.05%；TFe2O3含量为7.95%~9.71%，平均值为8.6%。

表4 更新世网纹红土主量元素含量

测试单位为成都矿产资源监督检测中心

网纹红土中K2O、Na2O、CaO和MgO等易溶组分含量很低，除K2O含量略高于1%外，其余组分均不足1%，红土中易迁移的元素大量淋失，表明网纹红土经历了较强的风化淋溶过程。这种富铝铁化现象和较强的风化淋溶过程反映了更新世以来成都平原网纹红土的发育环境是温暖湿润的。

表5 网纹红土主要化学风化指标

注：IA=Al2O3/（Al2O3+CaO*+Na2O+K2O）×100;BA=（K2O+Na2O+CaO*+MgO）/Al2O3×100%；R2O3=（Fe2O3+Al2O3），式中均为氧化物分子摩尔数，其中CaO*为硅酸盐矿物中的CaO摩尔含量

研究区更新世网纹红土主要化学风化参数见（表5），由于易溶组分的淋失较为充分，红土的化学蚀变指数CIA值较高，在86.70~88.92之间，均值为88.09；淋溶系数Ba值很低，均值为24.09%。SiO2/Al2O3均值为7.96，R2O3/SiO2均值为5.78，按照黄镇国[10]的红色风化壳富铝化程度的划分，可将该类红土母质上发育的富铝化类型划归为轻度富铝化类型。

化学蚀变指数（CIA）是判断沉积物化学风化程度的重要指标[11]，能有效地指示样品中长石风化成黏粘矿物的程度，化学风化越强，则CIA值越大。一般情况下，CIA值介于50~65之间，反映寒冷干燥的气候条件下较低的化学风化程度；CIA值介于65~85之间，反映温暖、湿润条件下中等的化学风化程度；CIA介于85~100之间，反映炎热、潮湿的热带、亚热带条件下的强烈的化学风化程度。更新世网纹红土样品的CIA指数变化在86.70~88.92之间，均值为88.09（表5），表明成都平原更新世红土经历了炎热、潮湿环境下的强烈的化学风化作用。

Ba作为常用的风化指标，主要反映盐基的淋溶状况，可以很好地定量表示硅酸盐岩的化学风化强。研究区更新世网纹红土的Ba值一般为22.48%~26.36%，平均值为24.09%。这种低Ba值的特征表明网纹红土中的Ca，Na，K，Mg 等活动组分相对于Al，Fe等惰性组分强烈淋失，从风化等级来看，属于强风化作用强度。

上述分析表明，研究区更新世网纹红土经历了较强的风化淋溶过程，主量元素组合特征符合亚热带地区脱硅富铝或脱硅富铝铁的基本成土过程；化学蚀变指数（CIA）、风化淋溶系数（BA）等分析比较，工作区更新世网纹红土经历了炎热、潮湿环境下的强烈的化学风化作用。

5 结论

通过对成都平原天府新区成都直管区的路线调查和剖面测制，查明并总结了研究区主要第四系地层单位、物质组成、结构及厚度等特征。

牧马山组及合江组采用了石英电子自旋共振（ESR）测年方法，获得了2个较为精确的测年成果（牧马山组722±77ka，合江组462±46ka）。进一步确定了直管区第四纪堆积物的时代，为与成都平原第四系地层对比划分，以及第四纪地质构造演化提供了重要的年代学资料。

更新世网纹红土和成都粘土粒级组成，粘粒级含量最高，粉砂粒级次之，砂粒含量最低，均属于粉砂质粘土。更新世网纹红土主量元素组合特征符合亚热带地区脱硅富铝或脱硅富铝铁的基本成土过程，表明网纹红土经历了湿热环境下强烈的化学风化，推测更新世成都平原地区与长江中下游地区具有相似的古气候环境。

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The Quaternary System in the Chengdu District, Tianfu New District, Chengdu

TANG Yi1FU Xiao-fang1LIANG Bin2PAN Meng1XIAO Rui-qing1ZHANG Chen3

（1-Sichuan Institute of Geological Survey, Chengdu 610081; 2- Faculty of Environment and Resources, Southwest University of Science and Technology, Mianyang, Sichuan 621002; 3- Chengdu University of Technology, Chengdu 610059）

Route survey, profiling and sample analyzing indicate that the Pleistocene patterned red soil and Chengdu clay of the Quaternary System in the Chengdu District, Tianfu New District, Chengdu belong to silty clay. The Pleistocene patterned red soil was undergone to stronger chemical weathering than the Chengdu clay. Paleoclimate on the Chengdu Plain was similar to that in the Middle-Lower Yangtze Plain. Dating of the Mumashan and Hejiang Formations has determined time of the Quaternary System in the Chengdu District, providing geochronological data for the Quaternary stratigraphic correlation and structural evolution of the Chengdu Plain.

Quaternary; stratigraphic correlation; Chengdu clay; Chengdu District, Tianfu New District, Chengdu

2018-05-08

成渝经济区宜宾-万州沿江发展带1∶5万环境地质调查（项目编码：DD20160249）

唐屹（1989-），男，成都人，助理工程师，研究方向：第四系地质

付小方（1958-），女，成都人，教授级高级工程师，研究方向：地质矿产

P534.63

A

1006-0995（2018）04-0569-07

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.04.009