第四纪地质学研究生论文题目

陈忠大顾明光彭振宇梁河

（浙江省地质调查院，萧山311203）

摘要：利用古土壤层、河流冲刷面等标志，在岩石地层、磁性地层、生物地层等多重地层划分基础上，依据基准面旋回的等时原理，将杭嘉湖平原第四纪地层划分为9个亚层序、8个气候旋回、27个基准面旋回，进行了不同钻孔、不同地区间地层的精确对比，并根据不同气候旋回期的古地理特征，进行了杭嘉湖平原的第四纪环境变迁研究，将其划分为河湖与潮坪2个发展演化阶段。同时，对杭嘉湖平原成陆后的钱塘江、杭州湾变迁作了初步分析。

关键词：杭嘉湖平原；第四纪；地层对比；基准面旋回；环境变迁

第四纪研究首先要解决的问题就是地层的划分和对比，“化石层序律”几乎是地层学唯一实用的全球性基础。传统的生物地层学用“标准化石”确定地层年代并进行区域或洲际对比。岩石地层则依据岩石或岩石组合进行划分，并尽量寻找分布广泛而连续的“标志层”进行区域对比。但杭嘉湖平原第四纪地层所经历的时间总共只有；所含化石，例如有孔虫、介形虫、超微钙藻等，地质分布时间往往要长出1～2个数量级；本区第四纪地层相变极其频繁，相距几百米甚至几十米的相邻钻孔便无法直接对比；沉积物最终进入稳定的地质状态之前，还会经历多次剥蚀、搬运的改造，地层缺失和频繁相变则成为本区第四系的重要特征；海积平原在很大程度上是侧向加积，随海平面升降向陆或向海退积及进积。因此，笔者利用高分辨率层序地层学的理论，采用“基准面旋回”概念和岩石地层、气候地层、年代地层、磁性地层和层序地层等多重地层划分的研究方法，建立等时地层格架及对比依据，解决标准孔与一般钻孔的气候旋回等时对比问题，并利用“基准面旋回”等时性的理论，对气候旋回内的地层进一步进行对比，制作准瞬时岩相古地理图［1］，分析不同时期的古地理特征，以探讨其环境演化过程。

1 第四纪地层划分

《中国地质年代表》将第四纪下限定为。根据长1－1孔古地磁资料所标定的年限，杭嘉湖平原大致推定第四纪底界位于该孔处。杭嘉平原第四纪沉积物以厚度变化大、沉积类型复杂多样、岩相变化剧烈，岩性组合复杂为其主要特点。现自下而上如下。

嘉兴组（N－Qpj）

该组仅于钻孔见及，岩性以砾石、砂砾石、中细砂为主，局部有含砾亚粘土或含砾亚砂土，顶部往往见硬塑亚粘土。底部不整合于基岩之上，底板埋藏深度在156～318m，厚度横向变化较大，为6～148m。长1－1孔厚约148m，可划分为3个岩性段：

下段（N－Qpj1）

以砂砾石、含砾砂、中粗砂为主，偶夹薄层细砂及粘土，以黄、棕黄色为主。区域上主要分布于王江泾—西塘—线、新丰—平湖一线的构造凹陷部位，其他地段多已缺失，厚约81m。

中段（N－Qpj2）

主要分布于基底构造凹陷区，厚约30m。岩性下部以灰绿～灰黄色粉细砂为主，局部夹粘性土层；上部以亚粘土、亚砂土为主，含较多铁锰质结核。

上段（N－Qpj3）

下部以具二元结构的褐灰色粉细砂、中粗砂组成，富含钙质；上部由灰蓝、褐黄色粘土、亚粘土组成，富含钙质结核和炭化植物碎屑。主要发育于杭嘉湖平原东北部，厚约35m。

前港组（Qpq）

主要分布于杭嘉湖地区，少量分布于萧山、绍兴地区及慈溪北部，为钻孔所揭露，以粉细砂、亚粘土为主。本组底部以古土壤层与嘉兴组分开。底板埋深91～232m，厚度5～102m，具西南薄、东北厚的表现特征，可分上、下两段。

下段（Qpq1）

以灰色为主；岩性以中细砂、粉细砂为主，含较多的钙泥质结核，厚约43m。顶部一般为灰绿、灰黄色的硬塑亚粘土，含铁锰质结核。

上段（Qpq2）

由亚粘土、亚砂土、中细砂相间构成两个上细下粗的沉积韵律，厚约20m。上部为灰绿色硬塑亚粘土或粘土，富含铁锰质结核、钙质结核；下部为灰色细砂、中细砂，含钙泥质结核。在近山前坡麓地带，厚约20m的粘土中发育较为特征的网纹构造。

本段地层中的海相有孔虫表明在该时期内曾发生过短暂的海侵事件，时间为中更新世晚期，属本区最早的一次小规模海侵事件。

东浦组（Qpd）

广泛分布于平原区，早期以陆相沉积为主，后期则以海陆交替为主。可分为上、下两段：

下段（Qpd1）

下部由亚粘土或粘土、亚砂土或粉砂组成数个上细下粗的沉积韵律；上部为粉砂或亚砂土，局部为粉砂与亚粘土互层，单层厚度数毫米至几十厘米，灰色为主，含钙质结核。

上段（Qpd2）

上部粘土或亚粘土，灰绿、褐黄色，含铁锰质结核和有机质，灰、灰绿色为主，可塑～硬塑，含铁锰质结核、钙质结核；下部主要由砂砾石、亚砂土组成，灰、灰黄色为主，局部灰褐色。

宁波组（Qpn）

上部以河湖相亚粘土、粘土为主，灰黄、灰绿色，硬塑，含铁锰质结核。中部为粉细砂、亚砂土、亚粘土组成，含钙质及有机质，灰色为主；下部为亚粘土，灰－深灰色，可塑。底板埋深6～85m，厚度0～49m。

河姆渡组（Qhh）

包括跨湖桥、河姆渡、马家浜、松泽及良渚等5个文化层及其以下的全新世沉积地层，时限为.（或.）至.。因此，各地出现的河姆渡组其文化层及岩性组合并不一样，但其文化层则为显著标志。

镇海组（Qhzh）

区内广泛发育，构成现今之平原表土层。下部以淤泥质亚粘土、粘土为主，流塑～软塑，灰色，局部夹粉砂透镜体；上部成因类型复杂，在地势低洼处一般以泻湖相、湖沼相的亚粘土、粘土为主，灰褐、灰色，形成湖沼水网平原。

河口地区以亚砂土、粉砂为主，灰色，微层理发育，形成河口冲海积平原。

滨海平原区，以海积、冲海积粉砂、亚砂土为主，薄层理十分发育，灰色为主。底板埋藏深度5～76m。

2 气候旋回与基准面旋回划分

第四纪时间跨度短，生物已失去或部分失去了划分年代地层的作用。作者采用了气候旋回和基准面旋回等时性的理论，利用气候旋回、磁性地层学和层序地层学等方法技术对全区地层进行了高精度对比，并以微相作为编图单位制作不同时间段的古地理图，揭示其古环境演化。

在寒冷期形成的“硬土层”、铁锰质结核层等暴露面是气候旋回转换的自然界面，以暴露面为界线进行划分，由暖至冷为一个周期，亦即一个气候旋回。

基准面是分隔沉积作用与侵蚀作用的理论势能均衡面，在这个面上既无沉积作用，又无侵蚀作用。基准面总是向其幅度最大值或最小值单向移动，构成一个升和降旋回，称基准面旋回，在这个时间域中保存的岩层组成一个成因层序，因其边界为时间面，所以为一个时间地层单位，故亚层序是一个相当短周期基准面旋回时间间隔的地质体。

依据气候旋回划分标志、基准面旋回叠加样式及界面特征，将杭嘉湖平原第四系划分为8个气候旋回和9个亚层序，亚层序与气候周期呈明显的耦合关系表明亚层序受控于气候周期性变化［1］。其中，更新世包括7个气候旋回，全新世1个气候旋回，每个气候旋回则分别可划分为3～4个基准面旋回（表1）。

表1 杭嘉湖平原第四纪气候旋回与基准面旋回划分表

3 区域对比

第四纪地层区域对比仅限于长江三角洲平原区的上海、江苏两地，而且仅对海积平原的第四纪地层进行了对比研究。长江三角洲平原区第四纪对比是第四纪研究的重要问题之一，作者在区域对比的研究过程中，首先依据古土壤层、风化壳，以及河流冲刷面等寒冷期的标志，再依据基准面旋回的等时原理，对气候旋回中的地层进行更精确对比，使其对比精度大为提高，同时利用磁性地层所确定的年龄、气候地层标志作为重要标志，并以上海嘉定G414孔、江苏南通SK10孔及本区长1－1孔为标准进行区域对比［2］。

晚更新世地层对比

《中国地层典（第四系）》下界年龄为，这条年代界线分别位于浙江嘉兴组、上海安亭组、江苏海门组之中。下更新统的顶界为布容正极性与松山负极性时的界面。在这两条年代界线之间，为浙江嘉兴组、上海安亭组及江苏海门组，因此，它们是可以相互对比的。

中更新世地层对比

中更新世时限为～，浙江将其沉积物称前港组，顶界为一古土壤层，说明为一个由暖变冷的气候旋回。上海在之上为嘉定组，顶界面则为一河流冲刷面，是因气候变冷，海平面下降，河流向海延伸的产物，亦标示温度下降，虽然表现形式不一样，但亦反映出一个气候旋回。江苏中更新世称启东组，其顶界面为一硬土层，亦反映气候变冷，与浙江具有相同的气候变化规律。因此，它们是可以对比的。

晚更新世及全新世地层对比

晚更新世为13万年至1万年。

浙江包括东浦组、宁波组。东浦组位于布容磁性底界（万年）之下的古土壤层之上，顶界则以布容磁性事件顶界（万年）之上的古土壤层为界。上部的宁波组顶界是以末次冰川结束为标志，其沉积物表现为一“硬土层”。

上海上更新统亦包括昆山、滆湖两个组。昆山组底界也为布容磁性事件底界之下的冲刷面，顶界为该磁性事件之上的冲刷面，其上的滆湖组顶界亦为末次冰期为界面。因此，浙江的东浦组、宁波组是可以与上海的昆山组、滆湖组分别相对比的。

江苏晚更新世昆山组的顶界为一可与东浦组对比的古土壤层，滆湖组顶界亦为末次冰期，因此它们是可以对比的。

全新世无论是浙江还是上海、江苏，均以末次冰期作为划分标志，或以哥德堡磁性事件为准，所以本区的河姆渡组和镇海组可以与上海组、如东组对比（表2）。

4 杭嘉湖平原环境变迁

杭嘉湖平原第四纪的发展与演化

杭嘉湖平原第四纪的发展以首次海泛波及本区为标志可分为两个发展阶段，早期全为陆相的湖泊与河流沉积，被称为“河湖”发展阶段。晚期则以潮坪沉积为主，称为“潮坪”发展阶段。

河湖发展阶段

早期的河湖发展阶段包括了第一至第四气候旋回，相当于嘉兴组至前港组下段。杭嘉湖平原现存的南西高、北东低，西南部为丘陵区的地貌格局，在新世纪上新世时业已形成，且一直控制着第四纪的沉积。

初始，湖泊主要发育于北部，南部的慈溪仅见零星小湖，它们均被古陆或剥蚀区围限，严格受地形控制。随着时间的推移，总体上湖泊向南、西推进，直逼南、西部的丘陵地带。表现为小湖逐渐合并为较大湖泊，丘陵地带的洼地也形成大小不等的湖泊。这一现象反映了气候总体越来越暖的变化规律。

表2 第四纪地层划分与区域对比表

河流几乎每一气候旋回均有出现，且越来越发育，源区则逐渐向南推移，规模渐次变大。洪积扇各气候期均可见到，它们大小不一，或居于丘陵之间，或位于平原之中。河流的发育程度与降雨量密切相关，其逐渐发育的特点也印证了气候变暖降雨量增加的气候变化特点。河流源区向丘陵地带推移，似表明夷平作用的加强。洪积扇不仅见于丘陵地带，平原区也可见到，表明不仅丘陵地带的地形相对高差比现今要高，而且平原区中还存在不少的丘陵。

虽然总体反映出气候变暖，但在这一阶段中，有四次次级气候波动出现，表现出湖泊范围随气候温度增高而加大，降低则缩小的正相关关系。每一气候旋回的早期，湖泊分布限于北东部，至中期则向南扩展，且南、西部丘陵地区也可见到大小不等的湖泊。气候旋回的晚期则湖泊向北东萎缩，原连成一体的大湖由于湖平面降低而分离成东、西两个湖泊。

剥蚀区的分布则与湖泊演化相反，每一气候旋回出现早期增大，中期缩小，晚期又增大的变化规律。表现为早期呈片出现，中期仅在西、南丘陵边缘及原湖区中零星出现，晚期则又呈片出现，有时还伸入湖中将湖泊分成两部分或组成半岛。

从湖泊与剥蚀区消长变化规律分析，它们与气候旋回呈耦合关系，也即气候旋回控制了湖泊及剥蚀区的发展、演化。当温度增高时，降雨量随即增高，河流发育，湖平面抬高，造成剥蚀区缩小，湖泊面积扩大。丘陵地带也因降雨量增加、地下水位抬高，在低洼处集水形成大小不一的湖泊。当气候变冷变干时，则出现相反的情况。

本阶段构造活动控制沉积的现象也是明显的。第一气候旋回末期剥蚀区呈北东向分布的现象就有可能是北东向断裂再次活动造成的差异性沉降造成；第二气候旋回晚期，嘉兴、乍浦两条伸向湖区的半岛，反而出现湖平面下降、半岛缩小的现象，反映可能地壳下降所致；第三气候旋回早、晚期出现北东部为浅湖，南东部为深湖的北东高、南西低的湖底地形，只能是由于构造作用加强造成“地块”掀斜形成。本阶段构造活动与气候变化共同控制着沉积作用及沉积物的分布。

潮坪发展阶段

至第五气候旋回，潮水侵入本区，相应的潮坪沉积开始出现，揭开了杭嘉湖平原以海相沉积为主的发展阶段。海侵初期岸线位于湖州—余杭—海盐—慈溪一线。第六气候旋回海侵高峰期，岸线已达湖州南—三墩—萧山—绍兴—慈溪一线。而第七气候旋回海侵高峰期岸线向南推至杭州—萧山一带。因此，从第五气候旋回至第七气候旋回为海侵高峰期，即中更新世晚期至晚更新世，区内海域不断扩大，岸线南移，标志着这一时期，温度总体变暖。每一气候周期均具有冷—暖—冷的变化规律，表现为海侵初始—海侵高峰—海水退却三个发展阶段，沉积物的响应是潮间带或潮下带沉积向南西推移，古陆及剥蚀区缩小、砂坝或砂堤减小或向南西推进。当海水退却时，岸线向海位移，古陆增加，剥蚀区急剧加大成片出现，往往仅见潮上带沉积。但是，在第七气候旋回末期，即晚更新世末期，则出现大幅度的海退现象，表现为剥蚀区的大范围出现，岸线向北东推移且出现大量的砂堤，而区内仅见潮上带沉积，这可能是冰期到来的反映。依据古地理图分析，本阶段潮水是由北东向南西侵入为主，另在慈溪及余姚两地分别还有由东向西、由南东向北西的两个进潮口。

全新世早期，为冰期后的海侵期，主要表现为剥蚀区与古陆将潮坪分割为多个不等的沉积区，且均为潮上带的沉积，古太湖比现今要大的多。至第二基准面旋回期，海域急剧扩大，除现在的丘陵区外，几乎全为海水淹没；杭州湾出现浅海沉积，周边依次出现潮下带、潮间、潮上带沉积物，代表了高海平面特征。第三基准面旋回期的最大特点是剥蚀区急剧扩大，岸线移至湖洲、洛舍、王店、乍浦一带。1～3个基准面旋回组成了一个次级的气候周期。至第四基准面旋回期，又出现大规模的海侵作用，岸线与第二基准面旋回相似，直达现存丘陵地带，标志一个新的次级气候旋回开始。

古钱塘江在第五气候旋回期已具雏形，虽然其后的各时期时隐时现，但从进潮口分析，尤其是全新世的进潮口基本上均是逆江而上漫浸陆地，所以，从它形成以后，至少是在全新世它一直是存在的。只是由于有时是因海进，迫使它退出本区。

与河湖发展阶段一样，构造活动也起到控制沉积的作用，但本阶段的构造作用，尤其是进入全新世后，比河湖发展阶段要弱的多。

.以来的钱塘江、杭州湾变迁

通过资料分析，杭嘉湖平原全面成陆后，钱塘江、杭州湾自.开始至.以前，岸线就向北推移，于.前后，钱塘江与杭州湾位置雏形基本形成。在2100～.时，杭州萧山城厢镇—慈溪—镇海一线以南地区业已出水成陆，萧绍、宁奉平原形成，那时的杭州湾堪称“大喇叭”，其口宽达100多km，湾顶位于现今杭州，南界于今日萧山—慈溪—镇海一线，曹娥江口有一个次级喇叭型河口湾。

.后，由于海平面下降，古长江口南移，三角洲不断向测区北东方向的海域延伸和乍浦—金山深槽潮流的冲刷等，渐形成现今之三角湾海岸。河口段由于水动力条件复杂，宽浅的河槽和岸坡由疏松的轻亚粘土和粉砂组成，使河槽极不稳定，导致两岸产生大冲大淤的变化及河床南、北往返摆动现象。

.后，钱塘江河口及杭州湾涨涌强烈，岸线变化变迁频繁，河口段由北大门，中小门和南大门记载了钱塘江入海河槽的巨大变化（图1），岸线摆动幅度达20km。

杭州湾南岸萧山—慈溪—镇海以北的大片陆地是最近600年以来杭州湾湾顶东移，南部边滩渐向北淤涨，造成杭州湾从“大喇叭”变成“中喇叭”的河口地貌过程中形成，从14世纪（明）至今累计，杭州湾湾顶东推了近50km。

图1 钱塘江及杭州湾演化变迁图

20世纪50年代以来，杭州湾北岸以冲刷为主的侵蚀海岸，进行系统整流护岸工程，逐步使北岸成为相对稳定岸段，但个别地段仍冲淤更叠。杭州湾南岸一直处于淤涨状态，局部则表现为相对稳定海岸，属连续堆积型。

由上可知，最近50年来杭州湾海滨平原淤泥质海岸线一直处于侵蚀和淤涨的变化中，稳定不变仅是相对而言，在前期变化剧烈地段后期有所缓和，然北塌南淤的总趋势仍存在。

5 结论与讨论

（1）利用气候旋回与基准面旋回理论，结合岩石多重地层划分方法，较好地解决了不同钻孔间对比问题，进一步提高了杭嘉湖平原的第四纪地层划分和对比精度。

（2）通过气候旋回与基准面旋回研究，将杭嘉湖平原第四纪地层划分为9个亚层序、8个气候旋回、27个基准面旋回，较系统、全面地分析杭嘉湖平原第四纪的环境发展与演化过程，并进一步划分为河湖与潮坪两个阶段。

（3）杭州湾北岸以冲刷为主的侵蚀海岸，虽经系统整流护岸使其成为相对稳定岸段，但个别地段仍冲淤更叠，南岸一直处于淤涨状态，局部则表现为相对稳定海岸，属连续堆积型。

参考文献

［1］陈忠大，覃兆松，梁河等.杭嘉湖平原第四纪地层高精度对比研究方法研究.中国地质，2002，29（3）：275～280

［2］陈忠大，顾明光，彭振宇等.杭嘉湖平原第四纪地质研究.2004，内部版，4～138

Environmental Change and Contrast of Quaternary Stratigraphy in Hang-Jia-Hu plain

Chen Zhongda, Gu Mingguang, Peng Zhenyu, Liang He

(Zhejiang Institute of Geological Survey, Xiaoshan 311203)

Abstract: Based on the dividing of lithostratigraphy, magnetostraigraphy and biostratigraphy, and the isochronous theory of cycle of base-level, we divide Q of the Hang-Jia-Hu plain into 9 sub-sequence, 8 cycle of climate, and 27 cycle of base-level according to the mark, such as pelaeopedological and river wash-surface. And we do the high-resolusion contrast of Quernary stratigraphy on the different stratigraphic hole and the different area. Besides these, with the old geographic feather of different cycle of climate, we study the change of Quernary stratigraphy condition in Hang-Jia-Hu plain, and divide Q of the plain into 2 segment of developed and evolvement, which are river-lake and tide-level ground. Meanwhile, we do the frist research on the change of Qian-Tang-Jiang river and Huangzhou bay, which happened after Hang-Jia-Hu plain become land.

Key words: Hang-Jia-Hu plain; Quaternary (Q);Contrast of stratigraphy; Cycle of base-level; Environmental change