北京平原區(qū)第四紀(jì)地層分區(qū)探討（I）

郭高軒，辛寶東，葉 超，蔡向民，閔隆瑞

（1.北京市水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì)，北京 100195；2.北京市地質(zhì)調(diào)查研究院，北京 100050 3．中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所,北京 100037）

北京平原區(qū)第四紀(jì)地層分區(qū)探討（I）

郭高軒1，辛寶東1，葉 超1，蔡向民2，閔隆瑞3

（1.北京市水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì)，北京 100195；2.北京市地質(zhì)調(diào)查研究院，北京 100050 3．中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所,北京 100037）

簡要回顧了北京平原區(qū)第四紀(jì)地層劃分的歷史，指出了建立和使用中的一些問題。為精細(xì)表達(dá)和刻畫北京平原第四紀(jì)地層特征，在全國地層區(qū)劃的基礎(chǔ)上，提出了北京平原區(qū)第四紀(jì)地層細(xì)分的目的、考慮因素和分區(qū)原則，最后針對若干問題進(jìn)行了討論并提出了處理建議。

北京平原；第四紀(jì)；地層劃分；地層分區(qū)

1 研究現(xiàn)狀

地層的劃分與對比是研究區(qū)域地質(zhì)、構(gòu)造、古地理環(huán)境演變的基礎(chǔ)。第四紀(jì)以前的地層及時代劃分，主要以所含生物化石的演化、巖相變化、巖性為主要依據(jù)。而第四紀(jì)以來的短短200多萬年中，生物演化并不十分劇烈，并且存在穿時現(xiàn)象，不少地區(qū)呈連續(xù)沉積，單從巖性、巖相上難以區(qū)分，尤其對河流沖洪積作用形成的廣大平原而言更是如此，對于像由多條河流沖洪積交疊作用形成的北京平原，其第四紀(jì)地層復(fù)雜特征就可想而知[1～3]。

巖石地層的劃分與研究是地層研究中的基礎(chǔ)，“組”是最小的巖石地層單位。事實(shí)上，組是一個非常明確的概念，確定“組”名的原則有：①相同相近原則（巖類或巖類組合相同、結(jié)構(gòu)相似、顏色相近、變質(zhì)程度一致等）；②空間延展原則；③野外可識別，可填圖原則[4]。在北京地區(qū)，長期以來，不同研究者根據(jù)某一個時期研究程度建立了多套地層層序（表1）[5～7]，這些地層被后期的生產(chǎn)報(bào)告及科技文獻(xiàn)引用，用以描述平原區(qū)第四系特征。

2 存在的問題

以上的地層名稱一旦確立，許多使用者在并沒有弄清其建立歷史，特征等情況下便廣泛引用。系統(tǒng)回顧北京平原過去建立的巖石地層單位和使用情況，主要存在如下問題：

(1)巖石地層單位和年代地層單位混淆。如把形成時間上相當(dāng)于泥河灣階和周口店階的地層都統(tǒng)稱為泥河灣組和周口店組。當(dāng)提到“馬蘭組”毋庸置疑是指馬蘭黃土，但是眾多的地質(zhì)工作者也將廣大平原區(qū)的下更新統(tǒng)地層均稱“馬蘭組”，其實(shí)這已經(jīng)屬于一種誤用。周口店組實(shí)際上是猿人洞第一地點(diǎn)的十三層堆積，其在組成和形成上均難以代表廣大的北京平原區(qū)[8～9]。

(2)將氣候地層單位等同于巖石地層單位，如肖家河組、尹各莊組、劉斌屯組[10]。以上3個地層單位雖是巖石地層單位，事實(shí)上，它們是基于孢粉資料確定不同層位當(dāng)時所繁育生長的植物種屬組合類型，進(jìn)而推斷不同時期的氣候冷、暖、干、濕變化，嚴(yán)格來說是氣候地層單位，再加上有14C年齡資料來確定氣候顯著變化處的年代。在野外不能用肉眼區(qū)分開來，故而可以說是年代地層單位[11]。

(3)被廣泛采用的許多巖石地層單位多是一孔之見。如夏墊組、軍營組、張喜莊組[12～13]等，其實(shí)是依據(jù)某一個鉆孔極其有限的資料確立的，它們的區(qū)域代表性還值得懷疑，難以代表整個平原區(qū)早、中更新世沉積特征，并且尚未建立起典型的層型剖面[14～15]。

由于第四紀(jì)沉積物不像基巖那樣具有相對穩(wěn)定的巖性和巖相特征，尤其是對廣大城市坐落地——沖、洪積平原而言。第四紀(jì)堆積作用不僅受到氣候、構(gòu)造運(yùn)動的強(qiáng)烈控制，由于沉積區(qū)和剝蝕區(qū)的多次交疊和變遷，致使平原區(qū)厚度極大的第四系松散沉積物的相變十分突出。即使在很小的區(qū)域內(nèi)其巖性自下而上均有顯著的差異，巖性特征的變化又極其劇烈。造成了在同一時期不同地點(diǎn)，由于古地理環(huán)境的不同、地貌部位的不同形成了不同相的第四紀(jì)沉積特征[14]。所以，難以用傳統(tǒng)的做法即選擇某一研究程度較高的鉆孔來表征整個北京平原區(qū)的地層層序。那么對廣大平原區(qū)的第四紀(jì)地層單位該如何研究呢？怎樣規(guī)范使用巖石地層單位，并建立典型層型剖面？

表1 北京平原區(qū)第四系劃分系統(tǒng)歷史沿革

3 方法討論

對于像北京這樣的山前沖、洪積平原而言，第四紀(jì)沉積環(huán)境復(fù)雜，不僅具有山前洪積、沖積相堆積物，而且在扇中多條河流互相交疊，扇緣地帶由于河流的坡度降低，散流和漫流嚴(yán)重，許多地區(qū)形成牛軛湖，構(gòu)成湖相堆積。除此以外，許多地區(qū)存在一定規(guī)模的風(fēng)成堆積物。這些來自不同物源區(qū)、不同搬運(yùn)營力沉積作用下形成了不同成因的第四紀(jì)沉積。一方面基于某地（某個孔）所確立的巖石地層標(biāo)準(zhǔn)剖面難以體現(xiàn)或表征整個北京沖洪積平原的巖性特征，給橫向?qū)Ρ葞砗艽罄щy；另一方面，我們不能再像以往那樣新施工一個鉆孔就建立一套巖石地層單位，以避免引起更大的混亂。所以，原則上不新建立巖石地層名稱，但是可以考慮像全國地層區(qū)劃那樣再將北京平原細(xì)分為幾個小區(qū)（圖1）。對每一個子區(qū)內(nèi)的巖石地層特征進(jìn)行細(xì)致的刻畫。

圖1 中國第四紀(jì)地層區(qū)劃略圖

3.1 分區(qū)目的

為了不再引起更大的混亂，不再確立新的巖石地層組名。同時為了達(dá)到更清楚更全面的表征整個北京平原區(qū)不同地塊和地貌單元第四紀(jì)地層特征的目的，也為了便于對比，考慮地層再分區(qū)的方法可能是一種更為妥當(dāng)?shù)姆椒ā＿@樣，不僅能客觀的刻畫整個平原區(qū)的第四紀(jì)沉積特征，也能為系統(tǒng)研究平原區(qū)古地理演化歷史奠定基礎(chǔ)。

3.2 分區(qū)原則

首先，必須明確本次的第四紀(jì)地層分區(qū)不同于以往的地層區(qū)劃，具體表現(xiàn)在：

（1）目的不同

以往地層區(qū)劃是為了更好的統(tǒng)一，規(guī)范全國地質(zhì)調(diào)查工作；本次分區(qū)則是從城市地質(zhì)調(diào)查的角度出發(fā)，為了精細(xì)刻畫一個特大城市所在平原區(qū)的第四紀(jì)地層特征而劃分的。

（2）尺度不同

以往區(qū)劃尺度較大，以我國上世紀(jì)70年代地層區(qū)劃工作為例，主要劃分了華北、中南、西南等區(qū)域；本次尺度較小，局限在北京平原區(qū)內(nèi)，面積約6400km2。

（3）側(cè)重點(diǎn)不同

以往地層區(qū)劃主要考慮震旦亞界和古生界的特點(diǎn)，即在一個地層區(qū)內(nèi)，“系”完全可以對比，“統(tǒng)”可以基本對比或分區(qū)對比。這對于前新生界地層比較適用，對于像北京平原第四系這樣的地層則存在較難應(yīng)用。本次分區(qū)充分考慮了該區(qū)第四紀(jì)地層特點(diǎn)和已有的研究分析成果，主要側(cè)重了地層的巖性特征。

3.3 考慮因素

全國第四紀(jì)地層區(qū)以地質(zhì)構(gòu)造和地貌2個因素作為劃分的主要依據(jù)。對整個中國領(lǐng)土的尺度而言，北京平原區(qū)屬于該地層區(qū)劃的三級區(qū)[4]。要進(jìn)一步對北京平原第四紀(jì)地層進(jìn)行區(qū)域細(xì)分，就首先要確定細(xì)分的原則。根據(jù)北京多年來的研究結(jié)果，影響北京平原第四紀(jì)沉積環(huán)境主要因素有：

（1）前第四系地層基底起伏；

（2）第四紀(jì)活動斷裂引起的新構(gòu)造運(yùn)動（地塊的抬升、下降、掀斜）；

（3）物源區(qū)（沉積物顆粒大小、分選、磨圓、膠結(jié)程度等）及沉積成因（沖積、洪積、坡積、湖積、風(fēng)成）的差別；

（4）剝蝕區(qū)與沉積區(qū)交替引起的沉積相變化及沉積厚度差異。

其中，最主要的因素是新構(gòu)造運(yùn)動和第四紀(jì)氣候的演變。前者引起不同地塊的抬升和下降，從而導(dǎo)致古地貌的分異和沉積速率的巨大差異，最終在地貌上表現(xiàn)為山地、丘陵、平原與盆地等；表現(xiàn)在地層特征上，則是不同沉積相不同沉積特征。后者則決定了降雨量的大小、溫度的冷熱交替，致使地表植被演化和風(fēng)化強(qiáng)度的變化，表現(xiàn)在第四紀(jì)沉積作用上則是河流搬運(yùn)能力的變化，河道的變遷，形成了多期沖洪積扇。以上2種營力共同作用，相互影響、互相交錯，共同建造了復(fù)雜多變的地層特征。

4 若干問題的討論與建議

第四紀(jì)地層和基巖有著巨大的差異，其劇烈的變化往往導(dǎo)致我們無法用較少的文字描述其全貌，細(xì)化其特征，但不是說第四系就無法研究。根據(jù)全國地層委員會2001編制的《全國地層委員會地層指南說明書》原則和第四紀(jì)地層的特點(diǎn)，是否考慮用“重”年代地層、“輕”巖石地層的方法來處理。

時代地層上將第四紀(jì)地層兩分，即更新統(tǒng)（Qp）和全新統(tǒng)（Qh），更新統(tǒng)內(nèi)部的代號改為、、，以分別表示早、中、晚更新統(tǒng)。具體的界限年齡為：/0.78Ma，/0.128Ma，/Qh0.01 0.011Ma，/0.0075Ma，/0.0025Ma。對于巖石地層單位，初步考慮以下處理意見：一是考慮廢棄混淆概念的組名，如肖家河組、尹各莊組、劉斌屯組等，直接以下、中、上全新統(tǒng)稱之；二是考慮不再沿用研究程度較低并不規(guī)范使用的名稱，如：張喜莊組等；三是對于研究程度很高的并且具有典型層型剖面的組名規(guī)范使用，不能繼續(xù)誤用，如典型洞穴堆積的周口店組和黃土堆積馬蘭組。

與人類關(guān)系密切，變化劇烈的第四紀(jì)地層，其沉積特征復(fù)雜，其劃分和對比已成為多學(xué)科綜合交叉研究的范疇，還有很多問題和方法值得我們繼續(xù)探討。本文是筆者在進(jìn)行新一輪城市地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目——北京市多參數(shù)立體地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目中的一些淺薄的認(rèn)識，旨在拋磚引玉，與同行們學(xué)習(xí)交流。限于篇幅，該方法在北京平原區(qū)的應(yīng)用實(shí)例，將另文發(fā)表。

[1]曹伯勛.地貌學(xué)及第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)[M]。北京：中國地質(zhì)大學(xué)出版社，1995.

[2]劉嘉麒、袁寶印.中國第四紀(jì)地質(zhì)與環(huán)境[M]。北京：海洋出版社，1997.

[3]北京市地震地質(zhì)會戰(zhàn)辦公室第四專題組.北京平原區(qū)全新世構(gòu)造活動調(diào)查研究[R] ，1982.

[4]全國地層委員會.中國地層指南及中國地層指南說明書[M]。北京：地質(zhì)出版社，2001.

[5]呂金波，李 偉.北京地區(qū)新生界研究史[J].北京地質(zhì)，（1）17，2000.

[6]北京市區(qū)域地層表編寫組.華北區(qū)域地層表北京市分冊[M].北京：地質(zhì)出版社，1977.

[7]中國地層典編委會.中國地層典——第四系[M].北京：地質(zhì)出版社，2000.

[8]北京市地質(zhì)研究測試中心[R].1∶5萬北京幅、通縣幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告，1989.

[9]北京市地質(zhì)調(diào)查所許淑貞等[R].1∶5萬懷柔縣幅地質(zhì)圖、區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告，1991.

[10]北京市地質(zhì)礦產(chǎn)局.北京市區(qū)域地質(zhì)志[M].北京：地質(zhì)出版社，1991.

[11]鮑亦岡等. 北京地質(zhì)百年研究[M].北京：地質(zhì)出版社，2001.

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[13]李鼎容等.北京平原區(qū)上新統(tǒng)—更新統(tǒng)的劃分[J].地質(zhì)科學(xué)，1979，(4)：342349.

[14]李龍吟，陳華慧.北京地區(qū)第四紀(jì)下限的綜合標(biāo)志[J],地球科學(xué)——中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)，1992，17（6）631 637.

[15]李華章等.北京地區(qū)第四紀(jì)古地理研究[M]。北京：地質(zhì)出版社，1995.

Research on Quaternary Stratigraphic Subzones in Beijing Plain

GUO Gaoxuan1, XIN Baodong1, YE Chao1, CAI Xiangmin2, MIN Longrui3
(1. Hydrogeology and Engineering Geology Team of Beijing, Beijing 100195;2. Beijing Institute of Geological Survey, Beijing 100050;3．Institute of Geology Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037)

In this paper, the studying history of quaternary in Beijing Plain was reviewed briefy. Several problems, which were still confused, were commented. In order to get high resolution of Quaternary stratigraphic features in Beijing Plain and describe them at small scale, the objective, principles and infuencing factors were discussed based on the National Stratigraphic Divisions. Finally, some standpoints for some controversial questions were given.

Beijing plain;Quaternary;stratigraphic division;stratigraphic subzone

P534.63

A

1007-1903(2009)03-0013-04

＊資助項(xiàng)目：中國地質(zhì)調(diào)查局、北京市政府合作項(xiàng)目“北京市多參數(shù)立體地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目”（200313000045）

郭高軒，男，碩士，主要從事水文地質(zhì)和第四紀(jì)地質(zhì)方面的工作。g-g-x@163.com.