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网纹红土与其下伏砾石层的不整合接触关系

时间:2022-02-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:虽然早期的研究者大多认为长沙一带网纹红土和其下伏“白沙井砾石层”之间存在不整合接触关系,并将砾石层划入下更新统,而将网纹红土划入中更新统。笔者近年来对江汉-洞庭盆地及周缘进行的大量野外调查表明,不同高程上网纹红土与其下伏砾石层之间的不整合接触关系其实是广泛发育的,这一地质现象随着近年来大规模的工程揭露而被大量发现。

虽然早期的研究者大多认为长沙一带网纹红土和其下伏“白沙井砾石层”之间存在不整合接触关系,并将砾石层划入下更新统,而将网纹红土划入中更新统。但这种认识在20世纪60年代后期有了截然的变化,随着将网纹红土和砾石层视为河流阶地二元结构,则网纹红土与砾石层之间理所当然地是连续形成的。20世纪60年代后期的研究者进一步依据阶地发育特征,将分布于不同高程上的砾石层和网纹红土,划分出了诸多独立的岩石地层单位,并依据网纹红土的时代将这些岩石地层单位归入中更新统。两种认识及由此引起的地层系统划分方案的差异是显而易见的。

网纹红土和其下伏砾石层之间有没有如任美锷(1957)和杨怀仁等(1958)所描述的不整合接触关系呢?抑或二者就是整合接触?笔者近年来对江汉-洞庭盆地及周缘进行的大量野外调查表明,不同高程上网纹红土与其下伏砾石层之间的不整合接触关系其实是广泛发育的,这一地质现象随着近年来大规模的工程揭露而被大量发现。

洞庭盆地南部的湖南沅江赤山龙虎山一带,网纹红土和下伏砾石层之间的不整合接触关系较为清楚(图2-6)。笔者姑且将该剖面上的砾石称为Qp1砾石层,将之上的网纹化黏土砾石层和网纹红土的时代划为Qp2,虽然这可能并不被认可,现有的1∶25万区域地质调查资料将砾石层和上部的网纹红土统称为新开铺组(Qpx),时代为Qp2,依据同样是其分布高程在45m左右,可以和长沙一带的新开铺组对比。

图2-6 沅江赤山龙虎山一带砾石层与网纹红土界线剖面

1.砾石层;2.含砾网纹红土;3.网纹红土;4.不整合界面

湖南益阳泉交河一带,网纹红土与下伏砾石层之间的不整合关系也同样十分清晰,并清晰地显示出具有与杨怀仁先生在长沙一带见到的相同地质现象,即网纹红土(图2-7中③层)底部发育有一套较薄的泥砾层(图2-7中②),“与上覆网纹红土之间为连续沉积,泥砾层与下伏砾石层(图2-7中①)之间为不整合接触”。

图2-7 益阳泉交河一带网纹红土与下伏砾石层之间的不整合接触

1.砾石层;2.(含砾)网纹红土;3.不整合界面

洞庭盆地西南缘的常德河洑一带网纹红土与下伏砾石层之间的不整合接触关系(图2-8)同样十分发育,二者之间发育有崎岖的剥蚀面。

图2-8 常德河洑一带网纹红土与下伏砾石层之间的不整合接触

1.含砾网纹红土;2.砾石层;3.具有明显剥蚀的不整合面;4.下伏弱固结砾石层转石

在湖南澧水流域的官亭水库以东至九里一带,这里的砾石层同样是依据其分布高程的差异而被划分为新开铺组(Qp2x)和白沙井组(Qp2b),时代属中更新统。这种认识的理论基础同样是将王家厂和官亭一带的砾石层和砾石层上覆的网纹红土作为河流阶地产物。这里不妨引用《1∶25万常德幅区域地质报告》(下文简称《报告》)的资料来探讨一下这种以阶地分析方法为理论基础的地层划分对比方案存在的问题。图2-9是《报告》中官亭北新开铺组(Qp2x)的剖面图,《报告》客观地描述了该处新开铺组的特征,指出剖面上的“1~5层显然为冲积物,6层含砾网纹红土可能为后期坡冲积物”,报告中并附第4层测年数据为2.26Ma,这一年龄与原本认定的中更新世极不吻合,此《报告》认为测年数据“显著偏大”。实际上,自官亭水库往东至九里一带砾石层呈扇状分布,砾石层向东倾斜,网纹红土自西向东增厚,显示出网纹红土与砾石层的非整合接触关系。如果将图2-9中的1~5层认为是Qp1的砾石层,而将上覆网纹红土与下伏砾石层之间的接触关系理解为不整合,则《报告》认为测年数据显然能够接受。此外,《报告》中以砾石层为测试对象的9个测试数据中,与地层划分思想之间的矛盾达8处,吻合仅1处,所以吻合,是《报告》中将该处砾石层认定为下更新统汨罗组,虽然该处的砾石层同样上覆网纹红土,但是如果将砾石层视为Qp1,与上覆网纹红土视为不整合接触,则将不存在年龄不吻合的现象。同时,《报告》中网纹红土的测年数据表明其为中更新世(Qp2)。《报告》中砾石层和网纹红土的测年数据表明,二者之间非连续沉积,期间存在沉积间断或不整合。

砾石层与网纹红土的不整合接触关系在江汉-洞庭盆地周缘的武汉(图2-10)、宜昌(图2-11)一带也十分常见。武汉地区网纹红土与下伏砾石层之间的侵蚀接触也有清晰的剖面揭露,表明在阳逻砾石层和上覆网纹红土之间存在侵蚀面,该面之上尚发育一薄的砾石层(图2-10中第⑦层),该薄层砾石层具有底砾层的性质。同样,图2-4(陈华慧等,1987)中的第⑥⑦层也记录了网纹泥砾层和网纹红土与下伏阳逻砾石层之间的不整合接触关系,虽然,这不是陈华慧等(1987)所要表达的主题。

同样,《1∶25万常德幅区域地质调查报告》中也准确地记录了网纹红土与下伏砾石层之间的不整合接触关系这一地质现象(图2-12、图2-13,引自《1∶25万常德幅区域地质调查报告》之图5-46、图5-53),但是并没有在报告中予以分析、解释。

图2-9 官亭水库北面新开铺组露头剖面(左)

(引自《1∶25万常德幅区域地质调查报告》之图5-23)

图2-10 武汉地区网纹红土与阳逻砾石层之间的侵蚀接触剖面图(引自陈立德,2014)

①~⑥下更新统阳逻砾石层;⑦侵蚀面之上的薄层砾石层;⑧⑨中更新统网纹泥砾层和网纹红土

其实这种网纹红土与下伏砾石层之间的不整合接触关系,在早期的研究者中尚有更多著述。1958年吴磊伯等论证了“白沙井层”属河流成因,同时认为“红土与砾石层”呈不整合接触(吴磊伯等,1958之图3)。任美锷(1957)也明确质疑网纹红土与白沙井砾石层之间的接触关系,指出网纹红土可能是在砾石层沉积之后经过了剥蚀后的堆积物。杨怀仁等在1958年以后对“白沙井层”的成因与时代进行过多次探讨,他们认为“白沙井层”上面的蠕虫状红土与下部很薄泥质充填的砾石层是组成河流的二元结构,时代为更新世中期,而在这二元结构的蠕虫状(网纹)红土砾石层下面还有一砂砾石层并与上部堆积层有清晰的界面,其砂砾层称为“白沙井层”,时代为更新世初期。

图2-11 宜昌善溪窑网纹红土砾石层与下伏云池组砾石层不整合接触

(引自陈立德,2015)
①~⑤层为云池组;⑥层为善溪窑组

图2-12 网纹红土与下伏砾石层不整合接触

(引自《1∶25万常德幅区域地质调查报告》之图5-46)
①网纹红土;②砾石层。Qp2b.中更新统白沙井组;Qp2x.中更新统新开铺组

图2-13 网纹红土与下伏砾石层不整合接触

(引自《1∶25万常德幅区域地质调查报告》之图5-53)
①网纹红土;②暗紫红色铁锰质网纹土;③含砾黏土;④紫红色砂、泥、砾石混杂堆积;⑤砾石层;⑥含砾粗砂-细砾石层;⑦泥质粉砂-粉砂质黏土;⑧(含粉砂质)黏土。Qhal.全新世冲积层;Qp2b.中更新统白沙井组;Qp2x.中更新统新开铺组

此外,芮耀俊(1964)虽然明确否定杨怀仁关于“白沙井砾石层”与上覆网纹红土之间的不整合接触关系,但同时在文中的注解中又指出,“对长沙附近以及杨怀仁先生所指名的剖面进行观察后发现,并不是所有剖面都存在这种情况”(“这种情况”指示网纹红土之下有很薄的砾石层,并与下伏的砾石层之间存在不整合接触,笔者注)。注解表明芮耀俊(1964)对网纹红土和砾石层之间接触关系的认识实际上是模糊不定的。对芮耀俊(1964)的注解同样可以理解为,“对长沙附近以及杨怀仁先生所指名的剖面进行观察后发现,部分剖面存在这种情况”。陆相地层不整合接触关系往往发育在盆地边缘,或当切割关系明显时才容易识别,而不是所有的剖面均可以清楚地看到,这也可以成为理解芮耀俊(1964)对“白沙井砾石层”与上覆网纹红土之间接触关系犹豫不定的原因。不可否认的是,芮耀俊(1964)的观点影响了后来诸多的研究者。

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