华北－东北区第四纪地层
该区的第四纪地层研究历史最悠久，也是我国第四纪地层研究的经典地区。根据第四纪地层的特点又可以分成三个亚区，即华北亚区、黄土高原亚区和东北亚区。1. 华北亚区该区的第四纪地层非常发育，而且厚度也大，主要包括河北、河南、山东、山西和陕西的一部分。沉积物以河流、湖泊沉积为主，还有黄土堆积、洞穴堆积、风成砂等。该区以哺乳动物化石建立起来的一套生物地层系统研究最深入，包括泥河湾组、周口店组、萨拉乌苏组和全新统。图 10-10 中国第四纪地层分区(据张宗祜等，1991; 简化修改)(1)下更新统泥河湾组(Qp1n)泥河湾组的命名地点是河北省阳原县泥河湾盆地的泥河湾村(图 10-11)，代表性剖面是1930 年发表的 《泥河湾层哺乳动物化石》(德日进等，1930)一书的化石采集剖面。经过几十年的研究，与当时德日进等人含义相比，如今泥河湾组的概念已发生了很大的变化。现今的泥河湾组是指含泥河湾动物群的、为一套河湖相的黄褐色砂砾层及砂质粘土层沉积、时代为早更新世的地层(图 10-12)，即相当所谓的 “黄泥河湾”; 而原来 “泥河湾层”的下部(绿泥河湾)已从泥河湾组分出，归入到上新统(表 10-3)。根据古地磁的研究，泥河湾组的底界位于高斯正极性世与松山反极性世的分界处(约 2. 60MaB. P. )。图 10-11 泥河湾盆地化石地点及地层剖面位置图(据杜恒俭等，1995)图 10-12 在泥河湾村的泥河湾组剖面(据泥河湾新生代地层小组，1974)表 10-3 泥河湾盆地第四纪地层划分沿革简表在汾渭河谷，也发育一套河湖相的砂砾层、砂质粘土层，被称为三门组，与早期的泥河湾组很相似。后来也被分为 “绿三门”(下部)和 “黄三门”(上部)，其对比关系见表 10-4。在华北平原地区，下更新统称为夏垫组，或固安组，根据钻孔岩心描述，它也是一套河湖相沉积。在山区的洞穴堆积中，属于早更新世的堆积还有周口店的第 18 地点及第 12 地点、太平山组(图 10-13)、龙骨山组，以及怀柔的黄龙洞堆积。表 10-4 华北-东北区第四纪地层对比表图 10-13 周口店太平山组剖面(据曹伯勋等，1994)图 10-14 周口店第 1 地点剖面(据贾兰坡，1953)(2)中更新统周口店组(Qp2zh)周口店组的代表性剖面是周口店龙骨山第 1 地点的洞穴堆积(图 10-14)。岩性为一套重力崩塌的角砾石层和流水沉积的砂砾粘土 层，共 分 13 层，厚 约 40m，时 代 为0. 78～0. 23Ma B. P. 。该组产周口店动物群，化石来自剖面的第 13-1 层，其中以第 10-1 层最丰富。中国猿人化石主要出自第 11-1 层，根 据 年代 数 据，中 国 猿 人的 年代 为0. 46～0. 23Ma B. P. 。在第 1 地点，第 13 层之下还分出第 14～17 层，其时代为早更新世，属于龙骨山组。在平原区，中更新统称为翟里组、杨柳青组(表 10-4)。在周口店地区还有上店洞、第 13 地点、第 19 地点、第 2 地点地、第 11 地点等堆积。(3)上更新统萨拉乌苏组(Qp3s)代表性剖面在内蒙古鄂尔多斯的乌审旗，该组沿河套地区的萨拉乌苏河流域分布。岩性为一套灰黄色湖相砂质粘土层、细砂层、粉砂层(图 10-15)，发育水平层理和交错层理，厚约 44m，产萨拉乌苏动物群，并含 “河套人”化石。根据14C 测 年，萨拉乌苏组年代约 40ka B. P. ，即相当深海沉积物氧同位素的第 3 阶段的后期，形成末次冰期的间冰阶。在平原区，上更新统称为军营组、欧庄组; 在周口店有向阳组(东岭子东)、新洞堆积、第 3 地点堆积、山顶洞堆积等。图 10-15 萨拉乌苏组剖面(据德日进，1924)数字为地层岩性分层号; T 为阶地; D 为现代沙丘(4)全新统(Qh)在地表分布广泛，成因类型多样。在北京附近从早到晚有肖家河组、尹各庄组和刘斌屯组等，在平原区有杨家寺组、高湾组、歧口组。在河南有含殷墟动物群的沉积物，在陕西有含半坡动物群的沉积。2. 黄土高原亚区该区主要包括陕西、宁夏、甘肃、内蒙古南部、山西西部等，其最大特色是黄土地层非常发育。根据对黄土的岩石地层学、年代地层学、生物地层学等的研究，已建立了一套黄土地区的黄土-古土壤地层系统。早更新世午城黄土(Qp1)午城黄土的命名剖面位于山西隰县午城柳树沟，为一套红黄色、较致密的黄土-古土壤堆积，含钙质结核，厚约 50m(图 10-16)，产长鼻三趾马-真马动物群，如中国长鼻三趾马、三门马、短脚次兔、复齿拟鼠兔等。按照现今的研究，午城黄土包括黄土-古土壤序列的第 33 层古土壤到第 15 层古土壤层(图 10-17)，其底界年龄为2. 60MaB. P. ，而顶界年龄为 1. 26MaB. P. ，各古土壤-黄土旋回的年龄值见表 10-5。在午城黄土中，黄土与古土壤的间距较小，它们之间的颜色差异不大。表 10-5 黄土剖面古土壤年龄值图 10-16 陕西洛川阳术北谷刘家河剖面(据刘东生，1985)早更新世—中更新世离石黄土(Qp2)离石黄土的命名剖面位于山西离石县的陈家崖，岩性为一套棕黄色的土状堆积，厚约 75m(图 10-16)。离石黄土-古土壤系列包括从第 15层黄土层到第 1 层古土壤层，时代为 1. 26 ～0. 073Ma B. P. 。根据其内部的侵蚀面(在 S5与 L5之间)，将离石黄土分为下离石黄土(L15－ S5)(1. 26～0. 48Ma B. P. )和上离石黄土(L5－S1)(0. 48～0. 073Ma B. P. )。下离石黄土大部分为早更新世晚期的沉积，而上离石黄土才是中更新世的沉积。下离石黄土与上离石黄土的特点有所不同，上离石黄土的古土壤与黄土的间距比下离石黄土大，而且较厚的黄土层夹较厚的古土壤层，古土壤与黄土层的颜色差别较大。在上离石黄土中产周口店动物群的成员，如方氏鼢鼠、翁氏野兔、中国硕鬣狗、肿骨大角鹿、葛氏斑鹿等。晚更新世马兰黄土(Qp3)马兰黄土命名地点为北京斋堂马兰峪黄土，在黄土高原形成晚更新世晚期的黄土统称马兰黄土。马兰黄土只有第 1 层黄土(图 10-16)。马兰黄土为灰黄色的土状堆积，粒度较粗，质地疏松，分布最广，厚约 10m，是末次冰期的产物，含方氏鼢鼠、最后斑鬣狗、北京斑鹿等化石。全新世黄土(Qh)全新世黄土，也称新黄土，覆盖在表层，其间含有一层弱成壤的土壤层(全新世大暖期形成)。图 10-17 周口店地区地层与黄土高原黄土-古土壤系列对比(据程捷等，1996)3. 东北亚区该区包括东北三省和内蒙古东部地区。该区中部地势平坦，湖沼发育，第四纪地层自然露头不好，以河湖相沉积为特征; 东、西部为山地，发育冰碛物和火山岩。下更新统 为棕褐色砂土层和砂砾层，在山麓地带形成第二级阶地，沉积物较粗，含冰川漂砾，向平原过渡为湖积物，在辽宁地区称田庄台组。中更新统 在松嫩平原为黄绿色冲积砂砾层和灰黄—棕黄色黄土状亚粘土，称下荒山组和上荒山组。在辽宁地区称榆树组，是一套灰色、黄灰色的细砂层、粉砂层夹亚粘土层，在下辽河地区夹海相层，厚度可超过 100 多米。上更新统 在松嫩平原发育有哈尔滨组和顾乡屯组。哈尔滨组为晚更新世早期沉积，是一套黄褐色黄土状亚粘土和黄土状粉砂。顾乡屯组沿松花江流域分布，为晚更新世晚期沉积，岩性为一套砂砾层和灰黑色、土黄色亚粘土层，含猛犸象-披毛犀动物群，如猛犸象、披毛犀、普氏野马、原始牛等。全新统 为分布地表的冲积和湖积的砂砾层、砂层、亚粘土层、泥炭层等。在松嫩平原有温泉河组、坦途组和郭家店组。
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（三）西北地区第四纪地层
本区包括昆仑山以北的青海北部，甘肃西北部（鸟鞘岭以西）及新疆全部地区。区内现代景观主要是干旱的沙漠和戈壁，在4000—7000m之间的高山上，常终年积雪，有现代冰川发育。这里有亚洲最大的内陆盆地（塔里木、柴达木及准噶尔盆地等），还有干旱的高原（阿拉善、河西走廊等）。该区的构造和地貌均呈东西向延伸。1.一般特点 西北区第四纪以前的上新统主要以灰色、褐色砾岩为主，并有泥岩和砂岩的夹层。该区第四纪地层有以下几个特点。（1）从上新世以来，由于气候不断变干旱，从上新世到整个第四纪期间，湖积物和冲积物越来越少，洪积物和风积物不断增多。（2）在空间上，地层表现出明显的分带性。在高山区为冰积物和冰缘沉积物；在山麓带变为洪积和冰水沉积，向盆地方向过渡为冲积、风积物；盆地中心常为盐湖、盐沼化学沉积和细粒机械沉积。（3）沉积物明显受气候和冰期的影响。西北区气候主要为极端干旱的荒漠气候。与这种气候相适应的沉积物为风沙及盐类沉积，以及山麓带的洪积物，这是该地区最有特色的沉积物类型。在海拔较高的山地，气候寒冷，加之受冰期气候的影响，一般发育有3-4次冰川堆积。（4）西北区新构造运动活动频繁而强烈，特别是在山地与盆地接壤地带，表现更为清晰。新构造运动使地层发生了变形变位，产生了断层和褶皱，导致了地层的倾斜以及不同时代地层之间的角度不整合接触。由于山地持续上升和盆地不断下降，山区剧烈的剥蚀作用所产生的大量碎屑物质堆积于山麓地带，常形成厚度巨大的地层。（5）西北地区第四纪地层研究程度还较低。为便于介始，一般根据地层、冰期和新构造运动的差别，将西北地区第四纪地层划分为天山—塔里木、祁连山—河西走廊和柴达木等区。前两个区的地层差别不大，柴达木地层则有明显不同。按第四纪堆积物的主要类型划分，本区可分为山地冰川堆积区、山麓洪积区和盆地内部的盐湖、风积区。2.分层的标志和依据 西北区第四纪地层中化石稀少，这给用古生物方法划分地层带来了困难。但在早更新世地层中，偶尔可见哺乳类化石出现，可作为确定、划分更新世地层的依据。如在青海柴达木盆地盐湖相沉积中和天山北麓的洪积层中发现了三门马等早更新世的代表性化石，指示早更新世地层的存在。由于本区新构造运动活动强烈，在地层中可见到3—4个明显的角度不整合面，这是划分该区地层的最明显的标志。新构造运动不仅造成了地层间的不整合关系，而且也使不同时期的洪积扇呈现不同的关系。可根据洪积扇的各种关系（如嵌入、串珠状和叠加等）来划分洪积地层。不同的洪积扇代表了不同时期的构造运动和洪流堆积，据此划分的地层可与依据不整合划分的地层相对比。如在天山北麓东段，有四期洪积扇呈嵌入关系，这四期洪积扇代表了早、中、晚更新世和全新世四个时期的地层。在冰川发育区，可根据冰碛物的分布、成分和风化强弱差别以及不同冰碛层之间的间冰期沉积夹层来划分冰期和间冰期地层。3.各亚区第四纪地层（1）天山一塔里木区 本区北界大致为天山北麓；东以东经93°附近的疏勒河与罗布泊的分水岭为界；南以西昆仑山北麓为界；西部以国境线为界。区内上新统厚1500m左右，为洪积砾石层，和第四纪下更新统呈不整合接触（图13-16）。第四纪主要沉积类型为洪积、冰碛和冰水沉积。地层层序及划分见表13-4。图13-16 新疆天山南麓库车附近第四纪剖面（据黄汲清、杨钟键）Qt1—近代沉积；Qg1—下西域砾石层；Qg2—上西域砾石层；Tr2—库车群① 洪积地层在天山南、北麓，普遍发育了洪积砾石层。在天山北麓东段，有四期洪积扇，它们分别呈嵌入关系，代表了第四纪四个时期的洪积地层。第一期洪积层 这是一套灰褐色、泥质和钙质胶结的砾岩，砾石成分主要为变质岩、砂岩和泥岩；砾石直径多在0.5—30cm之间，分选较差；砾石表面具黑褐色沙漠漆。在天山南麓，这一期洪积层被称为下西域砾石层，其下部产三门马化石，时代为早更新世。第二期洪积层 该层为灰褐色砾石层，含厚层纤维石膏。该期砾石层也称为上西域砾石层，时代暂定为中更新世。上、下西域砾石层均受到了构造变动，地层倾斜。下西域砾石层倾角较大，上西域砾石层倾角较小，二者为不整合接触（图13-16）。第三期洪积层 该层为含砾石的淡黄色粉沙、黄土或含细砂的砾石层，砾石直径一般为10cm左右，最大50cm；砾石成分以石英砂岩和变质岩为主；分选差，磨圆较好。这期砾石层也称戈壁组，时代暂定为晚更新世。第四期洪积层 该层为全新世或现代洪积层，一般由两个新扇构成，高出现代河床2—3m。表13-4 天山—塔里木区第四纪地层表上述四期洪积层的时代愈老，分布位置愈高，组成的洪积扇扇面愈破碎。时代老的洪积层颜色深，时代新者颜色浅。由老到新，颜色从灰褐色变为灰色，再变为淡黄色。新老洪积层中石膏含量亦呈有规律变化，时代越老，石膏层含量越厚。时代不同的洪积层胶结程度也存在差别，时代老的洪积层多已成岩或半成岩，时代新的洪积层处于疏松的未胶结状态。② 冰川沉积 在天山山地，第四纪冰期时山谷冰川广泛发育，有时冰体下达山麓，形成山麓冰川。据目前的研究，一般将天山山地的第四纪冰川划分为四个时期，形成四次冰川堆积物。在冰川发育规模上，一般由老到新，冰川由大变小，反映第四纪气候在向干旱方向发展。在气候转暖的间冰期，冰川后退，面积缩小，冰碛层受到风化，并出现间冰期沉积。在不同的地方，人们给予每次冰期与间冰期的名称常不相同，但划分的冰期次数差别不大。在天山托木尔峰地区划分四个冰碛层，由老到新如下（图13-17）：阿合布隆冰碛层 该冰碛层为红褐色，由泥砾构成，砾石大小不一、成分复杂，毫无分选，大多已成为胶结的砾岩。在乌鲁木齐南山地区，这次冰碛层被称为乌鲁木齐冰碛层。一般将这次冰碛层划为早更新世。当时冰川长近100km，为宽尾山谷冰川，也有人认为是山麓冰川。煤矿冰碛层 该冰碛层在乌鲁木齐南山地区被称为前峡冰碛层，为灰褐色，由砾石、漂砾和泥质构成，胶结坚实。冰碛层厚8m，覆盖在侏罗纪地层上一般认为其时代为中更新世。该期冰川为宽尾山谷冰川克孜尔布拉克冰碛层 该冰碛层由冰碛漂砾、砂和粘土构成，无分选，未胶结或半胶结，构成终碛垄。当时冰川为山谷冰川或山麓冰川。这次冰碛层的时代暂定为晚更新世早期。破城子冰碛层 该冰碛层也称望峰冰碛层，为含较多细粒物质的泥砾及漂砾土，未胶结。这次冰碛层的时代为晚更新世晚期。当时冰川为山谷冰川。由上可知，冰碛层由老到新，由胶结到半胶结和不胶结，冰碛物风化程度由强到弱。各期冰碛层厚度不大，一般在10m左右。图13-17 天山托木尔峰地区破城子煤矿附近冰期、间冰期地层剖面（1）、（3）和（5）层分别为破城子冰碛层、克孜尔布克冰碛层和煤矿冰碛层；（2）、（4）层为间冰期沉积在各冰期之间，为间冰期沉积（表13-5），间冰期主要为河流冲积层，以砾和砂为主，具分选性，层理清楚，有时与冰碛层交替出现（图13-16）。（2）祁连山—河西走廊区 本区东以乌鞘岭的东麓为界；南达以祁连山南麓；西至天山—塔里木区相临；北面包括北山，向东包括黎山、龙首山，再向东大致以阿拉善沙漠的南缘为界。区内地层以洪积层为最发育，在祁连山山区有冰积物出现，湖积层仅出现于晚更新世及全新世。该区地层划分如表13-5。表13-5 祁连山-河西走廊区第四纪地层表① 山前及高原第四纪地层下更新统 为灰色，主要由砾石组成，称玉门砾石层。砾石形状多为浑圆形和次棱角形，局部夹透镜状硬砂岩，钙质胶结。该砾石层在山前分布较广，厚度变化大，从100到800m。砾石层受构造变动强烈，最大倾斜角度达30—60°。其成因主要属洪积形成的，间有冰水沉积。中更新统 较松散，民乐以西称酒泉砾石层，砾石成分南山系变质岩为主；民乐以东，为老君山砾岩为主，在山前多组成砾石阶地，砾石层中夹粗、中砂质透镜体。砾石层厚百余米。其主要是洪积物，间有冰水沉积。该砾石层也受到了强烈的构造变动。上更新统 有砂质粘土、化学沉积及黄土状粘质砂土其中湖沼砂质粘土和化学沉积以酒泉盆地为最典型，张掖、民乐盆地北部亦有分布，岩层最厚在60m以上，有碳酸钙、芒硝、石膏和岩盐沉积，在砂质粘土中富含腐殖质，并间有泥炭层；黄土状粘土质砂土分布在南山山前高阶地上和洪积扇边缘，具垂直节理和大孔隙，厚度不超过10m。在酒泉城北发现其中有人类活动遗迹，有灰烬与陶器。该地层以洪积为主，也有冲积形成的。全新统 包括洪积、冲积和风积地层。洪积层主要是砾石层，在南山和北山山前广泛分布，构成小型洪积裙；冲积层以青灰色中细砂为主，夹小砾石层，厚度一般在10m以上；风积沙层为淡黄色中细沙，在酒泉盆地分布最广，出露厚度在20m以上。② 祁连山冰川堆积 经过多年来的研究，已经查明祁连山区在第四纪发育有3—4次冰川和相应的冰碛层（表13-6）。这一地区第四纪的冰川主要是山谷冰川、网状山地冰川，也可能出现过山麓冰川。从3—4次冰碛层发育的时期来看与其它地区基本相同，并可相互对比。各期冰碛层的共同特点是以砾石为主，常含漂砾和泥砂成分，无分选和磨圆。各次冰期之间的间冰期沉积大多是具层理的流水沉积。表13-6 柴达木区第四纪地层划分表（3）柴达木区 柴达木区东界从西宁、湟源、共和盆地西缘一直到巴颜喀喇山；南以阿尼马卿山、布尔汉布达山及昆仑山北麓为界，西界为阿尔金山东麓；本区第四纪沉积的特点是有广泛的盐湖沉积，沉积物粒度较细，生物化石较多。粗粒沉积仅在盆地边缘有一定分布。由于柴达木盆地西北部上升和东南部下降，造成了第四纪地层在盆地西部不太发育，而在盆地中部及东南部发育良好。该区地层划分见表13-6。① 下更新统 在柴达木盆地西部，下更新统称七个泉组。该组地层主要为灰色砾岩夹黄色砂质泥岩，有时含岩盐和石膏，自下而上粒度由细变粗，厚约330m。在盆地中部和东部，下更新统称巴龙马海组。这一组地层由灰绿色、褐灰色砂质泥岩、粉砂岩夹石膏、岩盐层及砂岩组成。在盆地边缘厚达200m，中心厚度在1800m以上。该组地层含丰富的生物化石，主要有三门马、剑齿虎、中国鬣狗、犀牛、短耳兔、布氏大角鹿和披毛犀等。这两组地层均以湖相沉积为主。② 中更新统 该区中更新统称盐湖组，其下部为黄绿、浅褐红色泥岩与灰绿色砂岩互层；上部为灰绿色、灰褐色、土黄色泥岩，夹少许砂岩、细砂岩、泥灰岩、石膏和黑色炭质泥岩等。该组为盐湖相沉积，厚度在950m以上，主要分布在盆地东部。其中含东方剑齿象、介形虫类等化石。所谓盐湖组也可能包括部分早更新世沉积。③上更新统 上更新统为盐湖沉积和洪积层等沉积物，其中，洪积、冲积及冰水沉积由砂、砾及砂质土构成，分布在山麓地带，厚数十至数百米；盐湖沉积为一套褐黄色盐层，厚15—20m。盆地中部有棕色、蓝灰色及灰绿色湖相粉砂及粘土沉积，厚200—300m。④全新统 全新统主要为盐湖沉积和风积，分布普遍，由盐滩及湖底盐层组成，成分以盐类为主，次为光卤石、芒硝和氯化镁等。盐类沉积与风积、泥质沉积常混杂在一起。最后，应当强调指出的是，由于西北区第四纪地层中化石稀少，而且沉积物粒度较粗，常缺乏测定年代的理想剖面和样品，所以，地层的时代主要是根据地层的相互关系、地貌位置和岩性特点的不同，通过对比，进行推测。这些地层的时代是不准确的，不能认为目前的地层划分方案是确定不变的，要根据收集到的新资料，随时补充和修正该区现在的地层层序和时代。另外，该区的冰碛、洪积和冰水沉积易相互混淆，因此，在划分地层时，首先要根据多方面的资料，确定他们的成因。
