常州城區(qū)平原區(qū)第四紀(jì)地質(zhì)演化特征

吳小斌 蔡錫南 韓東亞 杜磊 姚圖 劉正明 羅冬霞

摘 要：常州城區(qū)平原區(qū)第四紀(jì)地質(zhì)演化復(fù)雜，不僅時序間變化多端，不同時序的空間中地質(zhì)環(huán)境也錯綜復(fù)雜。簡要敘述區(qū)內(nèi)第四紀(jì)地質(zhì)演化的結(jié)論，給出演化過程的大致輪廓。區(qū)內(nèi)早更新世早期剝蝕，晚期湖盆逐步由小變大、多旋回超覆堆積。中更新世初新構(gòu)造運動強烈，早期早階段古長江侵襲本區(qū)，形成長江百丈灣，其內(nèi)堆積巨厚的河口灣相。晚階段嘉定海侵，全區(qū)接受海相沉積。中更新世晚期全區(qū)為湖盆相持續(xù)沉降堆積。晚更新世河湖相及二次海相堆積。全新世區(qū)內(nèi)總體抬升，大部分處于高亢平原，遭受剝蝕，僅周邊河、湖低地有沉積。

關(guān)鍵詞：常州;平原區(qū);第四紀(jì);地質(zhì)演化

江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局第二地質(zhì)大隊在2014—2017年完成《常州市城市建設(shè)控制區(qū)綜合地質(zhì)調(diào)查項目》的過程中，整合區(qū)內(nèi)已有的第四紀(jì)年代地層、磁性地層、氣候地層、生物地層等資料，建立全區(qū)第四紀(jì)地層新的層序，對全區(qū)第四紀(jì)地層縱橫向三維分布格架有了全面了解[1]。本研究簡要敘述區(qū)內(nèi)第四紀(jì)地質(zhì)演化的結(jié)論，給出演化過程的大致輪廓。

1 ? ?早更新世

常州城區(qū)早更新世（為敘述方便，更新世以傳統(tǒng)早、中、晚三分）經(jīng)歷了早期抬升剝蝕、晚期沉降堆積的過程。

1.1 ?第四紀(jì)初地質(zhì)環(huán)境

喜馬拉雅四幕運動，常州城區(qū)地形全面隆起，高差懸殊，主要屬山地、崗地。地層分布多樣，新老跨度極大，印支、燕山、喜馬拉雅構(gòu)造層交織[2]。

代表性山地有孟河黃山山地，分布印支構(gòu)造層的震旦紀(jì)-寒武紀(jì)地層;鄭陸-橫林山地，分布印支-燕山構(gòu)造層志留紀(jì)-侏羅紀(jì)地層;雪堰山地，分布印支-燕山構(gòu)造層志留紀(jì)-侏羅紀(jì)地層。其他還有九里、卜弋等地殘丘分布燕山構(gòu)造層二疊紀(jì)-三疊紀(jì)地層。

城區(qū)外緣、山地坡裙高崗地，分布燕山構(gòu)造層白堊紀(jì)地層。

城區(qū)中部低崗地魏村-牛塘，南部前黃一帶，分布喜馬拉雅構(gòu)造層古近紀(jì)-新近紀(jì)地層。

1.2 ?早更新世地質(zhì)演化特征

本區(qū)早更新世可分二期，早期為剝蝕夷平期。區(qū)內(nèi)未見早期有第四系堆積，說明長期處于抬升剝蝕狀態(tài)，屬蘇北蘇東海域第四紀(jì)堆積的物源地之一。

晚期為堆積填平期。區(qū)內(nèi)第四系底部最老年齡值小于 ? 1 500 ka?？紤]到采樣位置和局部地段盆地深度等因素，推測本區(qū)第四系最早沉積年齡距今1 700 ka左右。

早更新世晚期，區(qū)內(nèi)新構(gòu)造運動開始加劇，喜馬拉雅中下構(gòu)造層及其下的印支-燕山構(gòu)造層中的基底斷裂構(gòu)造活化。常州地區(qū)較顯著的有茅山運動，早已夷平的茅山山脈在早更新世晚期重新崛起，區(qū)域上受中國西部青藏運動波及。

區(qū)內(nèi)早更新世地層，由大的暖期、冷期旋回堆積兩兩組合，大致分成4個巖性段（見圖1），次一級的冷、暖旋回更多，分成初、早、中、晚4個階段[3]。

初階段，受北西、北東向活化斷裂作用，最早的斷陷沉積盆地在北東緣的春江鎮(zhèn)百丈一帶發(fā)育，稱作百丈凹，不斷沉陷，盆地不斷擴大，最終盆緣達南西側(cè)的奔牛-湖塘一線[4]，中心厚、邊緣薄，巖性為砂土類-黏土類，是下粗上細的二元結(jié)構(gòu)。北西部二元結(jié)構(gòu)發(fā)育完善，砂土厚于巖土;擴張型盆地，南東緣由單一黏土組成，是為海門組一段。

早階段，沉積盆地繼續(xù)擴大，最南已擴至前黃附近。仍然以下粗上細的二元結(jié)構(gòu)為主，局部邊緣為單一細粒土，是為海門組二段。

中階段，內(nèi)陸湖盆進一步擴大，南西緣已達嘉澤-漕橋一線[5]。下粗上細結(jié)的構(gòu)與早階段雷同，是為海門組三段。

晚階段，全區(qū)除殘山外皆淪為一個大的沉積盆地，下粗上細的二元堆積已超覆全區(qū)。其中，安家-橫林一線北側(cè)后期因沖刷而缺失。晚階段堆積盆地填平補齊后殘留的局部凹盆內(nèi)還有少量二元堆積，并入海門組四段。

整個早更新世晚期在區(qū)內(nèi)沉積，由以春江一帶為中心的小型斷陷，逐步向外圍擴展超覆退積而成。底界年齡由盆地初始中心向外變新、旋回組合變少、厚度變薄，是受青藏運動波及和昆黃運動影響，斷裂構(gòu)造不斷活化、不斷呈階梯狀活動的結(jié)果。沉積盆地春江鎮(zhèn)百丈凹最深處為﹣234.1 m，南西湟里最淺處為﹣86.4 m（見圖2）[6]。下更新統(tǒng)湯莊，最厚為119.52 m，向外圍變薄，靈臺僅厚24.2 m，發(fā)育程度、厚度相差懸殊。

2 ? ?中更新世

中更新世年齡介于781～126 ka。分二期，早期以暖為主，堆積以粗粒（砂）土為主;晚期以冷為主，堆積以細粒（黏）土為主。兩者次級冷暖波動多次。

2.1 ?中更新世早期

發(fā)育于中國西部的昆黃運動，對亞洲乃至世界有重要的影響，早、中更新世之交，昆黃運動達到高潮，青藏高原全面隆起，長江全線貫通、氣候劇變、構(gòu)造變動強烈，史稱“中更新世革命”[7]。

本區(qū)受昆黃運動影響，早先的平衡被打破，古老的斷裂又活化，進一步出現(xiàn)大規(guī)模的塊斷升降[8-9]。長江來水洶涌，江岸南侵，春江百丈地區(qū)遭受沖刷，早期堆積下更新統(tǒng)下沉的同時，上部也遭到?jīng)_刷，形成了百丈長江河灣。長江岸線和邊灘的外侵始終受北西、北東向活化斷裂控制（見圖3）。

長江岸線在安家-湖塘-橫林一帶，邊灘略向外擴，鳴凰的南西方向、劍湖的南東方向為兩條入江支流河道。其內(nèi)以暖期粗粒（砂）土堆積為主，夾有透鏡狀冷期細粒（黏）性土多層，為啟東組下段。古長江及支流外圍河岸遭受剝蝕。下更新統(tǒng)由于沖刷、剝蝕，區(qū)內(nèi)早、中更新世地層大多不連續(xù)。主長江河道與支流河道、邊灘沉積有先后，厚度差別懸殊。春江鎮(zhèn)圩塘最厚為102.30 m，外圍薄處僅 ? 3～4 m（見圖4），長江陡岸處累計最大落差在100～120 m。由于古長江激流沖刷、新構(gòu)造斷裂同沉積升降，其底界埋深最大相差85 m，圩塘最深為﹣133.44 m，湟里-漕橋最淺在-52～﹣48 m[10]。

中更新世早期晚階段昆黃運動趨平息，大規(guī)模的斷塊升降結(jié)束，本區(qū)全面沉陷，嘉定海侵襲來，全區(qū)開始海相沉積，為區(qū)內(nèi)第二次填平補齊堆積。全區(qū)地層層序理順后，正式確定嘉定海侵在本區(qū)的存在。本區(qū)嘉定海侵由魏村-潞城古長江口向南西侵入，總體屬潮坪相。其中，湯 莊-湖塘北東側(cè)原古長江區(qū)域為潮下帶相;西林-滆湖-村前方向為5～15 ka寬的潮道相;西部奔牛片區(qū)、北東的三河口片區(qū)、南東的禮嘉片區(qū)為3個潮間坪相區(qū)。海相層覆蓋了古長江內(nèi)中更新世早期早階段的三角洲相、河口灣相，同時，超覆了古長江岸區(qū)的下更新統(tǒng)。所以，作為啟東組下段底界年齡也有250 ka的差距[11]。

2.2 ?中更新世晚期

在嘉定海退以后，本區(qū)為湖泊相沉積環(huán)境，持續(xù)沉降，繼續(xù)填平補齊的平穩(wěn)沉積。僅魏村-龍虎塘一帶北西 ? ? ? ? 向>20×10 ka的中更新統(tǒng)組成的江心洲露出水面缺失沉積，其他地區(qū)都接受以冷期為主導(dǎo)的細粒（黏性）土沉積，同樣夾多層透鏡狀次級暖期旋回的沉積。厚度在44～4 m，為啟東組上段。

3 ? ?晚更新世

區(qū)內(nèi)雖然海進海退頻繁，總體處于相對平穩(wěn)的沉積狀態(tài)。早期，氣候較暖，降水充沛。魏村-圩塘中更新世江心洲與陸地相連，長江北撤，退出本區(qū)，形成古平原。古平原上通江河道有寬3～15 km的北東向東安-龍虎塘支流河道、橫 ? ?林-東青北西向汊河。距今10萬年前后，太湖海侵影響本區(qū)，海水從南北涌入本區(qū)，除周邊殘丘外，一片汪洋，沉積了暖期淤質(zhì)-砂質(zhì)土，是為昆山組。

晚期，總體屬冷期，冷暖波動。早階段，以冷為主，海水退出本區(qū)，呈河湖環(huán)境，沉積細粒黏土類，以填平補齊沉積作用為主，是為滆湖組下段。古長江岸線又南侵達魏村-三井一帶。中階段，氣候轉(zhuǎn)暖，降水充沛，水流沖刷作用加劇，蘆家巷-龍虎塘一線又形成2～5 ka的通江河道，早階段沉積物沖刷殆盡。海平面上升，區(qū)內(nèi)遭大規(guī)模海侵—滆湖海侵，比太湖海侵更強、海水更深，廣泛沉積淤質(zhì)土、細砂土，是滆湖組中段。晚階段，總體以冷為主，略有波動，海水全部退出本區(qū)。堆積與侵蝕交替，總體發(fā)育一套黏土類沉積，是滆湖組上段。

晚更新世沉積底界的高差懸殊變小，龍虎塘最深 ? ? ? ? ?為﹣56.20 m，焦溪最淺為﹣23.86 m。上更新統(tǒng)鄒區(qū)最厚為56.32 m，奔牛最薄為19.60 m。

4 ? ?全新世

本區(qū)總體以隆升為主，以中部高亢平原為主體，滆湖組上段裸露，遭受沖刷剝蝕。其外圍低洼處發(fā)育全新統(tǒng)—如東組，分別有北部的長江現(xiàn)代三角洲、北西部的浦河古河道積水洼地、東部的芙蓉湖古湖泊水網(wǎng)洼地、南部的太滆濱湖洼地（見圖5）以及高亢平原上的溝塘。

圖5 ?常州城區(qū)地質(zhì)地貌（據(jù)1∶5萬區(qū)調(diào)圖及鉆孔資料編）

早期，氣候好轉(zhuǎn)，開始升溫?，F(xiàn)代長江基本已達目前位置。大部分高亢平原處于剝蝕狀態(tài)，僅長江及浦河等古河道少量沉積，為如東組下段。

中期，快速升溫，高溫高海面時期，海水淹沒鎮(zhèn)江下游5 m以下的廣大平原—鎮(zhèn)江海侵。本區(qū)高亢平原海水未達或暫短過水未留痕跡。本區(qū)長江水域、浦河古河道流域、禮嘉-劍湖低洼地淪為海域或海水灌入，接受海相沉積，為如東組中段。太湖流域馬家浜、崧澤、良渚文化連續(xù)，說明鎮(zhèn)江海退后利于人類活動。距今4 000年左右，良渚文化在太湖流域突然湮滅，中斷500年左右，說明全新世中期晚階段有一次豐水期，本區(qū)與太湖流域一道淹沒水下。

晚期，距今3 030年左右，馬橋文化孕育，說明太湖流域水退，逐步適于人類生存活動。3 000年左右太湖開始形成。距今（1 850±50）年滆湖形成，追索滆湖地區(qū)，自中更新世以來，多次重復(fù)凹陷-填平的過程。全新世自東漢中晚期滆湖形成以來，沉降仍在繼續(xù)，都與新構(gòu)造運動有關(guān)。區(qū)內(nèi)湖泊、長江及河塘內(nèi)有如東組上段沉積。

5 ? ?結(jié)語

在常州城區(qū)平原區(qū)第四紀(jì)地質(zhì)演化過程中，地質(zhì)環(huán)境多變，冷暖旋回交替、海進海退頻繁、構(gòu)造變動劇烈、建造改造并存，呈現(xiàn)一幅錯綜復(fù)雜的畫卷。

早更新世早期全區(qū)隆升剝蝕，晚期塊斷升降，自北東緣百丈凹小盆地開始沉積，經(jīng)歷八次大的冷暖旋回，逐步向外圍超覆退積，最后盆地發(fā)育至全區(qū)，完成第一次填平補齊堆積。

中更新世早期早階段，新構(gòu)造運動強烈，地質(zhì)環(huán)境劇變，長江南襲，形成長江百丈灣，灣內(nèi)堆積河口灣相，外圍遭受剝蝕;晚階段嘉定海侵，全境一片水域，接受潮坪相沉積，區(qū)內(nèi)第二次填平補齊堆積。中更新世晚期為廣闊的湖盆環(huán)境，持續(xù)沉降，接受以北方黃土為主要來源的水下堆積。中更新世經(jīng)歷兩大冷暖旋回相應(yīng)的堆積。

晚更新世經(jīng)歷4次大的冷暖旋回和兩次海侵，總體為以沉降為主的河湖間海相堆積。

全新世區(qū)內(nèi)總體開始上升，大部分地域成高亢平原，僅周邊河、湖低地接受沉積。

[參考文獻]

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Characteristics of Quaternary geological evolution in the plain

area of Changzhou urban area

Wu Xiaobin， Cai Xinan， Han Dongya， Du Lei， Yao Tu， Liu Zhengming， Luo Dongxia

（The Second Geological Brigade of Jiangsu Bureau of Geology and Mineral Resources， Changzhou ?213022， China）

Abstract：The Quaternary geological evolution in the plain area of Changzhou urban area is complicated， not only changes in time series， but also the geological environment in the space of different time series is complicated. The article briefly describes the conclusions of the Quaternary geological evolution in the area and gives a rough outline of the evolution process. The area was eroded in the early Early Pleistocene， and in the late stage， the lake basin gradually changed from small to mostly cyclic over-accumulation. The neo-tectonic movement was strong in the early Middle Pleistocene， and the ancient Yangtze River invaded the area in the early stage， forming the Baizhang Bay of the Yangtze River， where a huge estuary facies accumulated. In the late stage， Jiading transgressed， and the whole area accepted marine sediments. The whole area in the late Middle Pleistocene was the continuous subsidence and accumulation of lacustrine facies. In the Late Pleistocene， river-lake facies and secondary marine facies accumulation. The Holocene area are generally uplifted， most of them are in the high-lying plains and suffered erosion， and only the surrounding rivers and lakes have sediments.

Key words：Changzhou; plain area; Quaternary; geological evolution

基金項目：常州市城市建設(shè)控制區(qū)綜合地質(zhì)調(diào)查項目（常采公[2014]0032號）

作者簡介：吳小斌（1987— ），男，高級工程師，碩士;研究方向：沉積盆地與成藏動力學(xué)。

通信作者：蔡錫南（1949— ），男，高級工程師，本科;研究方向：綜合找礦。