晋江深沪湾一带中更新统同安组地质特征及成因探讨_聂童春.pdf

福 建 地 质 Geology Fujian 12第 42 卷福 建 地 质 Geology Fujian第 1 期 资助项目：福建省自然资源厅“福建 1 5 万晋江市、深沪镇幅区域地质调查”。收稿日期：2022-12-21 作者简介：聂童春（1973-），男，高级工程师，主要从事基础地质调查工作。晋江深沪湾一带中更新统同安组地质特征及成因探讨聂童春（福建省地质调查研究院，福州，350013）摘 要 晋江深沪湾一带发育的一套半固结状网纹状红土，夹有砂砾石层、黏土层，具有明显的沉积搬运分选特征，将该套层位厘定为中更新统同安组，光释光年龄为（107.99.2）ka BP、（134.46.9）ka BP。在同安组的地质特征及其岩性组合的基础上，通过粒度分析、化学分析进一步探讨了同安组形成环境。关键词 网纹状红土 中更新统 同安组 晋江深沪湾中图分类号：P534.631 文献标识码：A 文章编号：1001-3970(2023)01-0012-07Geological Characteristics and Genesis of the Middle Pleistocene Tong an Formation in Shen-Huwan Area of Jinjiang CityNie Tongchun（Fujian Institute of Geology survey and Research，Fuzhou，350013）AbstractAbstract A set of semi-consolidated reticulated laterites developed in the Shenhuwan area of Jinjiang city is intermixed with sand and gravel layers,and has obvious characteristics of depositional transport sorting.The stratigraphic location of this set is determined as the Middle Pleistocene Tongan Formation,and the luminescence ages are(107.99.2)ka BP and(134.46.9)ka BP.On the basis of geological characteristics and lithologic combination of Tong an Formation,the formation environment of Tong an Formation is further discussed by particle size analysis and chemical analysis.KeywordsKeywords metsh-shaped clay,Middle Pleistocene,Tongan Formation,Shenhuwan area of Jinjiang city中更新统同安组，由童永福 1975 年创建于同安泥山。省内常出露于沿海平原和山间盆地的边部，构成级阶地，或深埋于平原之下，系陆相沉积，成因类型以冲洪积为主，次为洪积，与下伏天宝组呈平行不整合接触，上被龙海组平行不整合覆盖。区内同安组为此次工作新划分出地层单位，仅在深沪湾深林寺一带沿海岸线断续分布，多为低缓的孤丘。由于区内同安组与区域上的残积形成的网纹状 12 聂童春：晋江深沪湾一带中更新统同安组地质特征及成因探讨 13 第 1 期红土特征相似，前人多归为残积层。福建沿海一带网纹状红土普遍较为发育，在以往工作中，常将其作为侵入岩、火山岩类强风化产物，按残坡积处理。但在野外调查过程中，不断发现东南沿海一带明显具有搬运特征的网纹状红土分布，如福清江阴岛门口村、晋江深沪湾深林寺等地。门口村一带上部网纹状砂质红土与下部花岗岩基岩间发育一层厚为 2 6 m 的半固结状、层理明显的砂泥质碎屑沉积层，这套砂泥质碎屑沉积层归为早更新统天宝组，其上部的网纹状红土归为中更新统同安组1，成因类型归为风积。在 1 5 万晋江市、深沪镇幅区调过程中，在深沪湾一带网纹状红土中发现具有明显的水流搬运特征，对该套层位进一步研究，将该套层位厘定为中更新统同安组。此文以晋江深沪湾西侧深林寺北侧一天然剖面作为重点探讨。1 地质特征及其岩性组合中更新统同安组在深沪湾一带连片分布，为低矮丘地，东侧为深沪湾，其余外围为全新统的风积细砂，相邻近的基岩以白垩纪花岗岩为主（图 1）。深林寺北侧海岸边为连续露头，长约 100 m，高约10 m，沿海岸近南北向延伸（照片 1），在露头中下部断续发育薄层铁锰质结核层，应为风化壳，呈波状起伏，厚度为 2 5 cm，为一沉积间断面。风化壳下部为网纹状砂质红土，归为中更新世残积层，风化壳上部为一套网纹状砂砾质红土，此次将其归为中更新统同安组冲洪积层，在露头顶部断续分布有砖红色细砂土（“老红砂”，青峰组），和近期的人工堆积（图 2）。中更新统同安组主要为砖红色、褐黄色网纹状砂砾质黏土、砂质黏土、含砾黏土质砂，（黏土质）砂砾石及含砾黏土，半固结状，分选性、磨圆度差，不显层理，胶结较为紧密。网纹状红土由砖红色部分和白色部分组成，下部铁锰质结核较为发育。黏土的砖红色部分为砂砾质黏土，砂、砾占 20%30%，主要成分为石英（单晶、脉石英）。粒径多在 1 cm 以下，次棱角-次圆状，分选性较差，砖红色黏土胶结。白色部分占 20%30%，分布不均图 1 晋江深沪湾一带地质简图Fig.1 Geological map of Shenhuwan area of Jinjiang city1全新统长乐组风积层；2全新统长乐组海积层；3全新统长乐组冲洪积层；4晚更新世青峰组风积层；5晚更新世同安组冲洪积层；6残积层；7晚白垩世少斑中细粒二长花岗岩；8断层；9地质界线；10剖面线及编号 福建省地质调查研究院，深沪湾地质公园考察报告，2003。福建省地质调查研究院，海上丝绸之路核心区第四纪地质专项调查与对比研究报告，2018。福 建 地 质 Geology Fujian 14第 42 卷照片 1 晋江深林寺红土海岸网纹状红土Photo.1 Laterite coastal reticulated laterite in Shenlin temple of Jinjiang city匀，呈不规则长纹状、条带状、团块状分布，长度为 5 50 cm，宽度为 2 10 cm，砂砾与砖红色部分类似，胶结物为白色黏土（高岭土）。网纹状砂砾质红土中局部发育砂砾石层（照片2），有透镜状、浅碟形，长度为 0.2 0.5 m，砾石成分以石英为主，少量闪长岩砾石，较坚硬，呈半风化状态，分选性差，大小不一，以次圆-浑圆状为主，个别呈次棱角状，反映了水流搬运磨圆作用。在网纹状砂砾质红土中上部，断续发育一层白色黏土层，厚约 20 cm，黏土层中断续分布有砾石，呈浑圆状，多已被强风化，砾径可达 10 cm，以细粒花岗岩为主，含有少量糜棱岩（照片 3）。风化壳层呈舒缓波状延伸，向南侧断续发育至尖灭，在露头中部，局部由 3 层铁锰质层构成风化壳层，之间充填砂砾石层（照片 4）。在露头偏南部见有数条铁锰质层呈枝叉向下延伸的网纹状红土中。该层主要由褐色铁锰质结核层组成，坚硬，固结较好，比重较大，铁锰质呈隐晶状，石英砂粒较发育，含量不均匀，细小的孔隙较为发育。风化壳层下部为棕黄色网纹状砂质黏土，密实、干硬，由棕黄色部分和白色条纹组成，二者组成相似，由“砂粒”“砾石”和黏土组成，不等粒“砂粒”约占 30%，主要为石英单颗粒，粒径一般为 0.5 2 mm；“砾石”为半风化状的花岗岩，分布不均匀，局部可达 15%，砾径一般在 1 cm 以下，次圆状-次棱角状，黏土由长石类矿物完全高岭土化所致。白色条纹约占25%，不规则长条状、透镜状、团块状，白色条纹相对较粗大，长度可达 30 cm，分布无规律，大致均匀分布。该层与风化壳上部的网纹状砂砾质红土岩性特征相似，但相比较下，物质组成中砾石成分单一，磨圆不明显，“残余花岗结构”更清楚（照片 5），不具水流搬运特征，故将其归为残积层，该套岩层在深沪湾一带广泛发育。2 粒度分析为准确分析同安组的物质组成，此次在深林寺剖面采集了 9 件粒度分析样品和 12 件化学分析样品进行测试。二者编号相对应，其中，2，12 号样为灰白色条纹，3，7 号样为褐色铁锰质层，其它为褐红色-棕黄色基质，从层位上分析，1，2 号样位于残积层中，其它分布于冲洪积层中，主要控制了第三、五层岩性组合。粒度分析（表 1）表明，白色条纹与褐红色-棕黄色部分碎屑粒度分布差别不大，均以中砂-巨砂为主，细砂、极细砂少量，粉砂和泥质含量无或极少，反映了强烈的水流搬运作用，二者应处于同一沉积环境下形成。4，5，6 号（第三层岩性组合）样品反映了水流作用逐渐增强的过程，而 8，9，11 号（第五层岩性组合）样品则反映了水流逐渐减弱的过程。3 化学特征分析深林寺剖面附近的基岩以早白垩世晚期的二长花岗岩为主，剖面上的冲洪积碎屑物分选性较差，显示搬运距离不远，岩性特征与二长花岗特征也较为相似，初步判断同安组的碎屑物来源（母岩）为早白垩世晚期的二长花岗岩，故前人多将之误判为花岗岩的风化产物。通过化学特征分析，此次在深林寺剖面上的同安组中采集了 10 组样品，在残积层中采集了 2 组样品，结合邻近（深沪镇）基岩样品进行岩石化学对比分析（表 2）。在主量元素分析结果方面，同安组中除砂砾石层的石英颗粒较多外，其它与母岩相较，SiO2含量一般偏低，Ca、K、Na 等元素不同程度的流失，Al2O3略高，以位于残积层中的 1 号样品化学特征与母岩最为接近。该剖面上冲洪积层、残积层各层位化学元素和地质特征可归为铁锰质层、褐红-棕黄色砂砾质黏聂童春：晋江深沪湾一带中更新统同安组地质特征及成因探讨 15 第 1 期图 2 晋江深沪湾一带地质简图Fig.2 Geological map of Shenhuwan area of Jinjiang city 福 建 地 质 Geology Fujian 16第 42 卷表 1 晋江深林寺中更新统同安组洪积层粒度分析结果Table 1 Grain size analysis results of the Middle Pleistocene Tong an Formation in Shenlin temple of Jinjiang city 样品编号粒度（mm）巨砂-1 0粗砂0 1中砂1 2细砂2 3极细砂3 4粗粉砂4 5细粉砂和泥 5均值（mm）LF602-129.0743.4724.662.580.23000.63LF602-421.0654.67158.730.54000.65LF602-543.6238.4812.724.560.610.0100.94LF602-655.9524.3713.975.430.28001.07LF602-863.6918.8712.284.710.44001.28LF602-954.122.4714.068.221.15001.26LF602-1036.8522.5620.3114.784.311.070.120.59LF602-1131.8426.123.4711.915.21.330.150.68LF602-1231.8423.288.0116.8112.805.551.710.87照片 2 晋江深林寺网纹状红土中砂砾石Photo.2 Reticulated laterite sand gravel in Shenlin temple of Jinjiang city照片 3 晋江深林寺网纹状红土中白色黏土层Photo.3 Clay layer in reticulated laterite in Shenlin temple of Jinjiang city 照片 4 晋江深林寺红土 3 层铁锰质风化壳特征Photo.4 Characteristics of three layers of iron-manganese weathering shells laterite in Shenlin temple of Jinjiang city照片 5 晋江深林寺洪积层与残积层分布特征Photo.5 Distribution characteristics of alluvium and eluvium in Shenlin temple of Jin-jiang city 聂童春：晋江深沪湾一带中更新统同安组地质特征及成因探讨 17 第 1 期表 2 晋江深林寺同安组冲洪积层及围岩岩石化学分析成果 Table 2 Chemical analysis results of alluvial-diluvium and surrounding rock in Tong an Formation in Shenlin temple of Jinjiang city 注：单位为 10-6，带*单位为 10-2。样号HF602-1HF602-2HF602-3HF602-4HF602-5HF602-6HF602-7HF602-8HF602-9HF602-10HF602-11HF602-12早白垩世二长花岗岩（深沪镇）层位残积层冲洪积层冲积层岩性棕黄色砂质黏土灰白色砂质黏土褐色铁锰质结核层褐红色含砂砾黏土褐色铁锰质结核层棕黄色砂质黏土褐黄色砂砾石层棕黄色砂质黏土白色含砾石黏土粒度分析巨砂-粗砂粗砂粗砂-巨砂巨砂巨砂巨砂不等粒砂粗砂-巨砂不等粒砂*SiO269.358.841.168.362.864.148.664.562.378.364.847.472.74*Al2O315.622.77.7717.019.617.35.8317.317.910.913.628.114.54*TFe2O33.692.1831.42.673.705.9429.95.766.383.6410.11.76*MgO0.480.581.110.250.190.371.200.490.480.540.590.300.04*CaO0.460.740.370.370.330.310.320.210.180.522.08*Na2O0.781.650.520.430.510.610.560.490.381.063.88*K2O0.140.440.160.190.170.300.320.360.210.313.7*C0.0120.0260.0350.0150.0170.0190.0410.0220.0220.0230.0260.025*FeO0.100.100.100.150.0800.0500.110.150.150.0700.100.94*MnO0.0070.0030.0390.0020.0030.0050.0500.0070.0090.0090.0120.0010.04*P2O50.0240.0150.190.0170.0200.0290.210.0320.0360.0240.0500.0170.06*TiO20.480.710.330.480.620.651.210.730.760.580.590.800.19Li6.5117.33.968.3610.211.24.4615.715.415.911.711.3Ti2 8944 2821 9592 8823 7313 8907 2524 3734 5343 4813 5154 770V51.758.011247.064.785.119789.197.761.613468.6Cr41.237.158.237.045.967.610166.365.646.112512.8Mn53.121.530212.323.241.638952.970.869.493.19.06Co1.012.991.771.131.501.511.571.901.962.011.831.79Ni2.7114.13.374.637.457.513.3110.110.410.48.263.94Cu8.1612.624.57.3710.513.138.416.416.113.012.412.6Zn21.135.399.218.627.126.394.531.631.526.226.435.3Ga11.726.910.216.622.219.912.120.020.514.318.337.4Rb5.7727.03.717.029.5911.43.7923.023.030.720.412.0Sr19.345.97.1716.617.218.15.7124.722.819.517.636.3Mo0.400.311.810.350.720.922.191.141.170.741.620.27Cs0.413.510.230.861.501.580.433.463.433.432.510.89Ba20.369.015.821.329.231.614.356.654.777.755.942.3Pb7.099.3123.58.2912.115.047.719.520.413.234.312.0Bi0.0760.290.0650.170.230.240.210.320.320.260.300.19As0.991.365.102.313.436.6811.87.348.064.6012.10.13Hg0.0100.0840.0180.0090.0100.0260.0230.0260.0330.0380.0270.044Se0.130.0980.720.190.330.621.340.410.440.151.150.098B6.6616.84.428.508.117.995.018.7416.217.411.26.37I1.301.064.780.610.921.183.761.131.200.691.53F159170168150144143154168178177180135P10364.281272.588.812793714115910522075.7 福 建 地 质 Geology Fujian 18第 42 卷土、白色砂砾质黏土。对比来看，相对棕黄-褐红色部分而言，铁锰质层中 SiO2、Al2O3含量偏低，Ca、K、Na 等元素未测出，总铁含量近 30%，明显较高，反映了强烈的淋滤作用。而白色网纹中 SiO2含量偏低，Al2O3含量明显偏高，Ca、K、Na 等元素相对偏高，反映了差异风化作用下不同元素迁移程度的不同。该剖面上不同层位中均含有少量碳质，也进一步反映了其沉积成因的特性。4 形成时代此次在深林寺剖面同安组网纹状红土中采集了 2 组光释光测年样品，测试结果分别为（107.99.2）ka BP、（134.46.9）ka BP，其中，空间位置上前者位于后者之下，而在下部残积层中采集的光释光年龄为（83.55.5）ka BP，测试结果发生明显倒置（影响测试结果的因素较多，包括采样露头长期暴露于地表，受外部环境影响较大；采样及送样环节，以及测试分析等，难以进一步判断），总体表明这套网纹状红土时代应不晚于（134.46.9）ka BP，将其归为中更新世应较为合适。同时同安组的固结程度、网纹发育特征等，与上述残积型网纹状红土层较为相似。区域上，对华南的网纹状红土的形成时代普遍认为是中更新世2-3。福清一带的残积层形成年龄主要集中于（315.7926.84）ka BP（485.4453.39）ka BP，残积层形成时代主要为中更新世。故将晋江深沪湾一带位于残积层之上的半固结状网纹状红土归为中更新世同安组。5 成因探讨中国南方网纹状红土发育较为普遍，诸多学者对其成因提出不同看法4-5，结合野外地质特征综合判断，福建沿海一带网纹状红土应以残积型为主，局部发育风积型（江阴岛门口村）、水积型（晋江深沪湾）。晋江深沪湾一带网纹状红土的物质组成显示其物质来源主要为附近的二长花岗岩风化-半风化碎屑，多经短距离水流搬运作用，未经过充分分选，岩性物质组成和结构特征尚保留有部分原岩花岗岩的特征，故前人多将其归为残积层。但通过部分经过磨圆的、不同成分的砾石、黏土层的发育等特征充分展示其明显经历过水流搬运作用，应不是原地残留风化的产物。从岩性层展布的产状来看，当时的水流也不是稳定的，该套岩性组合显示其形成于冲洪积或洪积扇的环境。该套岩性中网纹状构造形成的原因应与其下部残积层中的网纹状构造成因应为一致。据区域资料，中更新统，沿海地壳处于急剧上升-间歇性上升与停顿的交替过程，沉积物多被剥蚀，在河谷及山麓沉积泥质粗屑物及红色黏土，发育陆相冲洪积、洪积层。6 存在问题及下一步工作方向（1）此次在同安组中取得了光释光年龄（107.99.2）ka BP、（134.46.9）ka BP，在下部残积层取得光释光年龄为（83.55.5）ka BP，测试结果发生明显倒置，尚不能合理解释。（2）岩性组合相对较为单一，未能取得孢粉等生物资料，未能对古气候的发展演化进行探讨。（3）区内同安组出露较为局限，地形地貌也因近期的人类活动破坏严重，对古环境的还原尚有较大不足。参 考 文 献1 聂童春.福建省福清市江阴岛天宝组层位的厘定及其特征.华 东地区地质调查项目成果集（20062010）.武汉:中国地质大 学出版社,2014.2 蒋复初,吴锡浩,赵志中，等.九江地区网纹状红土的时代.地质力学学报，1997,3（4）.3 于振江,黄多成.安徽沿江地区网纹状红土和下蜀土的形成环 境及其年代.安徽地质，1996，6（3）.4 李凤全,叶玮,朱丽东，等.第四纪网纹红土的类型与网纹化 作用.沉积学报，2010，28（2）.5 徐传奇,廖富强,贾玉连，等.中国南方网纹状红土元素地球 化特征及其对网纹化过程的指示意义.古地理学报，2016，18（5）.福建省地质调查研究院，福建福清核电厂可行性研究阶段地震安全性评价报告，2006。