天津地区深覆盖区第四系岩相特征分析方法研究

吴荣泽　贾晓青

[摘要]选择合适的方法来研究天津地区第四纪松散沉积物岩相特征至关重要。以往的工作中对第四系钻孔资料运用了多种方法进行研究，获得了大量的经验和结论。本文在收集这些研究资料的基础上对天津地区第四系岩相划分方法进行探讨。

[关键词]沉积构造 地质环境变化 岩相划分

[中图分类号] P62 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-8-56-2

本文根据多年工作经验，及前人研究成果[1-5]，深入探讨天津第四系地质环境研究中岩相在沉积学、微体生物学、测井地质学，以及地球化学上的特征。

1沉积学方法

分为沉积构造与粒度分析法。

1.1沉积构造

沉积构造是沉积岩的重要特征，原生沉积构造及其组合序列是判断沉积环境的重要标志。天津地区第四系研究中确定了下述几种重要的沉积构造。

1.1.1洪泛盆地边部韵律沉积

“千层餅”沉积构造，是由薄层砂、粘土互层组成，砂呈灰白色，粘土为黄褐色，或浅红棕色。沉积物为雨季、旱季或丰水年、枯水年交替沉积的产物，其相应古地貌部位应为河流越岸的泛滥盆地或扇间洼地边部。这种环境的粘砂互层也包括粘砂互层的比例较悬殊互层现象，沉积位置可能更靠近洪泛盆地中心。

1.1.2洪泛盆地、湖泊、洼地韵律沉积

块状结构的厚层粘土主要是以悬移泥质为主的沉积物组成，其反应的沉积环境基本为静水环境；大段的粘性土层出现时说明沉积位置为洪泛盆地中部，远离了河流泛滥的影响。湖泊相沉积可根据土层中有机质含量的多少，划分为富营养湖、贫营养湖和中等营养湖。

1.1.3海侵层潮滩沉积

滨海平原地层中往往发育有砂质带、砂泥混合带、泥质带三大类为主的海侵层，这些沉积物的沉积环境可分别归入潮下带、潮间带、潮上带三种类型，是完整的潮滩沉积序列，反映了岸边海水由浅到深、再由深变浅的过程。可通过分析岩性组合判断潮滩沉积环境，例如河北黄骅地区钻孔，全新统没有出现潮下带的砂质沉积，直接出现了潮间带、潮上带的砂泥混合带和泥质带，表明这里水深相对较浅。对比天津塘沽地区，这样的情况则少见。在全新世海侵层中可见到河道充填沉积物，与潮上带环境同期异相。

1.2粒度分析

粒度分析主要是确定沉积物样品中滚动、跳跃、悬移三大类物质的含量。从现有工作积累看，实验室粒度分析主要用于较均值的沉积颗粒。对于具沉积构造的砂层，肉眼观察即可确定沉积亚相，如具有明显交错层理的砂层，可确定为河流心滩沉积。

2微体生物学方法

微体古生物化石包括有孔虫、海陆地介形虫等化石，在研究第四纪环境方面具有很好的指向性。

天津第四系深覆盖区介形类动物群反映的水深與矿化度环境皆不同于山间永久性湖泊的极静水环境，而是近静水、缓流水的沉积环境，与边滩及河湾的沉积环境一致。

微体古生物研究的另一重要作用是确定海侵层。如天津—塘沽之间的军粮城钻孔海相微体古生物主要集中出现在约60m以上地层中（见图1），从中可大致判断出第一、二、三海相层的大致分布区间位置。

3测井地质学方法

在测井曲线表现上，因为砂层和粘土层岩性不同，在曲线中的特征表现出明显的不同所示：柱形表示粒度稳定，分层为突变接触；钟形表示粒度由粗到细，是水进的结果，顶部渐变底部突变接触；漏斗形表示粒度由细到粗，是水退的结果，底部渐变接触，顶部突变接触；在曲线中，如果曲线是光滑的，说明沉积物是比较稳定的，可能是单层的岩性特征，也可能是岩性渐变所成；而规则锯齿状的曲线则表明是砂粘土层互层的结果，这些都同一定沉积环境形成的沉积物相联系，可作为划定岩性的标志之一，并且能够从整体曲线的特征断定其粒序是否为正粒序。

4地球化学过程分析

在天津地区晚新生代研究中，沉积物颜色能够很好的反应岩相变化。自上新世至第四纪天津地区地层呈棕红、褐、黄褐、灰色调的变化规律；天津地区实际的第四纪工作中，这一色调变化赋予更多的内容，有些研究将沉积物色调变化分别作为各时期地层的特点。

4.1富铝化过程与棕红色粘土层

在高温多雨的条件下，铝、铁、锰氧化物在土体中残留或富集，土层易形成棕红色。薄层近棕红色的粘土层是极浅水水位波动间歇氧化所致，为洪泛盆地和洼地边部沉积特征。天津地区约三分之一钻孔中的前第四纪松散土层均出现棕红色粘土，显示有较长时期浅水、氧化的背景。第四纪杨柳青组地层中浅棕红色粘土层厚度一般小于5m，这就表明上新世的氧化时间较长，进入第四纪近似的状况就较短且不是普遍现象。这为我们划分M/G 界线提供了线索。

4.2钙化过程与淀积层

在干旱与半干旱气候下，土体中易形成上部棕红色粘土层，中下部形成钙积层的沉积组合，这种沉积组合在横向上是统一出现的，可以作为地层划分的标志层。例如天津陈官屯地区钻孔，晚更新世第三海侵层之下两次出现了厚1m棕红色的粘土层与下伏钙质结核淀积层。

4.3潜育化过程与灰绿色、蓝灰色粘土层

在整个土体或土体下部，因长期被水浸泡，几乎完全处于闭气状态，有机质分解产生较多还原性物质，将高价铁、锰转化为低价，形成灰绿色、蓝灰色粘土层。这种土层在天津地区的中更新统佟楼组中下部出现频率较大。

4.4潴育化过程

在直接受到地下水浸润的土层中，由于地下水位季节性升降，土层干湿交替，使铁、锰化合物移动或局部富集，形成明显具锈纹、锈斑、含铁、锰结核的土层，称潴育层。根据对天津地区众多浅钻资料的整理研究，多数钻孔20m左右深度之下，锈斑明显增多，推测这种现象可能与更新世的末次冰期气候状况有关。据此为我们划分天津地区的全新世与更新世的界限提供了线索。

参考文献

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