柏道遠，馬鐵球，王先輝，陳渡平，彭云益，周柯軍，李綱，黃文義

（湖南省地質(zhì)調(diào)查院,長沙 410011）

洞庭盆地第四紀地質(zhì)研究進展
——1∶25萬常德市幅和岳陽市幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查主要成果

柏道遠，馬鐵球，王先輝，陳渡平，彭云益，周柯軍，李綱，黃文義

（湖南省地質(zhì)調(diào)查院,長沙 410011）

1∶25萬常德市幅和岳陽市幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查項目在詳細的野外地質(zhì)調(diào)查、大量的鉆孔資料和分析測試工作基礎(chǔ)上，對洞庭盆地第四紀地質(zhì)特征及演化進行了重點研究，取得以下重要進展：①厘定了洞庭盆地及周緣隆-凹構(gòu)造格局；重新建立了露頭區(qū)及覆蓋區(qū)地層系統(tǒng)。②分別對洞庭盆地各次級構(gòu)造單元及其周緣地區(qū)的第四紀構(gòu)造活動、沉積特征及環(huán)境演化等進行了詳細解剖，從而揭示出盆地第四紀構(gòu)造-沉積作用的橫向差異。③查明洞庭盆地早更新世-中更新世中期處于斷陷階段，盆地及周緣的構(gòu)造活動表現(xiàn)主要有多組方向正斷裂活動、盆內(nèi)次級凹陷區(qū)的差異性和幕式構(gòu)造沉降、盆地周緣及盆內(nèi)隆起區(qū)的脈動式抬升等；中更新世晚期以來盆地處于坳陷階段，其中中更新世晚期發(fā)生抬升、掀斜及褶皺作用，晚更新世-全新世盆地主體處于坳陷沉降中。提出了新的不同階段構(gòu)造活動動力機制模式，較好地解釋了構(gòu)造活動的各種特征。④通過兩護村ZKC1孔孢粉組合、化學(xué)蝕變指數(shù)和微量元素含量等變化，重塑了第四紀氣候演化過程。⑤通過ZKC1孔重礦物分析，探討了洞庭盆地南部早-中更新世沉積環(huán)境暨河湖變遷以及構(gòu)造沉降過程。⑥研究發(fā)現(xiàn)津市黃牯山泥礫混雜堆積為泥石流產(chǎn)物，而非前人所認為的冰川成因。⑦提出構(gòu)造-沉積地貌類型的概念，于圖區(qū)劃分出10種構(gòu)造-沉積地貌類型，提供了直觀表達不同地區(qū)地貌狀況，以及第四紀地層和構(gòu)造特征及其反映的地質(zhì)與環(huán)境演化過程的有效途徑。

第四紀；沉積與地貌；構(gòu)造活動；環(huán)境演化；洞庭盆地

洞庭盆地位于江南造山帶北緣，中生代以來相繼經(jīng)歷了晚三疊世-侏羅紀陸內(nèi)S-N向擠壓造山[1]、白堊紀-古近紀伸展斷陷[2]、新近紀擠壓抬升、第四紀再次沉降沉積的地質(zhì)發(fā)展過程，造就了盆地及周緣地區(qū)現(xiàn)今的地表環(huán)境面貌。對洞庭湖盆地第四紀地質(zhì)的調(diào)查由來已久①②③，在第四紀沉積環(huán)境特征[3～4]與演化過程[5～14]、構(gòu)造活動特征[15～24]、湖泊演變趨勢[25～26]等方面取得大量成果。從已有資料來看，前人工作一般是關(guān)于第四紀洞庭盆地的整體性與概略性研究，很少涉及其內(nèi)部不同構(gòu)造單元的細節(jié)特征，因而也未充分揭示出洞庭盆地構(gòu)造活動與沉積作用的橫向差異。此外，受工作程度與認識角度的限制，對有關(guān)洞庭盆地第四紀地質(zhì)問題如盆地構(gòu)造性質(zhì)與構(gòu)造活動特征、近代洞庭湖演變成因、第四紀氣候環(huán)境演變等存在不同認識?？傊?，洞庭盆地第四紀地質(zhì)尚待進一步深入研究[27]。

近年來筆者開展并完成了1∶25萬常德市幅和岳陽市幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查，除在中生代構(gòu)造特征與變形機制[1～2]、湘東北新元古代和中生代花崗巖年代學(xué)及地球化學(xué)特征[28～30]等方面取得新的成果認識外，還在詳細的野外地質(zhì)調(diào)查、大量的鉆孔資料和分析測試工作基礎(chǔ)上，針對上述問題對洞庭盆地第四紀地質(zhì)特征（具體研究區(qū)尚跨江漢盆地南部[31]）及演化進行了重點研究，在不同構(gòu)造單元的構(gòu)造-沉積特征與環(huán)境演化[32～40]、盆地性質(zhì)和構(gòu)造活動特征及其動力機制[41～44]、第四紀氣候與環(huán)境演化過程[41,45～47]、構(gòu)造-沉積地貌類型劃分及其特征[48～49]等方面取得大量研究進展，極大地提高了區(qū)域第四紀地質(zhì)研究水平。

1 洞庭盆地及周緣第四紀構(gòu)造格局與沉積概況

第四紀洞庭盆地由澧縣凹陷、臨澧凹陷、太陽山（次級）隆起、安鄉(xiāng)凹陷、赤山（次級）隆起、沅江凹陷等次級構(gòu)造單元組成（圖1），西、南、東三面分別為武陵隆起、雪峰隆起和幕阜山隆起，北為江漢盆地。洞庭盆地與江漢盆地在西段相接，東段以華容（次級）隆起相隔。隆起區(qū)地勢一般顯著高于相鄰的凹陷區(qū)，前者多為低山丘陵與崗狀平原，后者多為波狀平原與低平原。上述隆-凹構(gòu)造格局主要受第四紀正斷裂控制（圖1）。

隆起區(qū)第四紀期間一般持續(xù)抬升或早期弱沉降后期抬升（華容隆起除外，其主要與繼承前第四紀隆起地勢有關(guān)），因此多為基巖出露；第四紀沉積主要分布于向盆地過渡的隆起邊緣地帶，厚度較小并組成多級基座或鑲嵌階地；沉積類型以沖積為主，次為殘坡積，局部山麓或溝谷發(fā)育洪積；第四系底板標(biāo)高一般在20 m以上。凹陷區(qū)第四紀期間有較大幅度沉降，不同時代沉積上下疊置，無露頭剖面和基巖出露；沉積物厚度較大，一般為60～220 m，局部可達300 m；第四系底板高程較低，一般-20 m以下。

圖1 洞庭盆地與鄰區(qū)第四紀構(gòu)造格局及第四系等厚圖Fig.1Tectonic framwork ofDongtingbasin and adjacent areas,with contour line ofQuaternarydeposit thickness

鑒于第四紀沉積發(fā)育與出露特征的差異，以前人資料①②③為基礎(chǔ)，結(jié)合本次調(diào)查成果，分別建立了洞庭盆地覆蓋區(qū)（或凹陷區(qū)）和露頭區(qū)（或抬升區(qū)）地層系統(tǒng)，地層劃分對比情況如表1所示。其中覆蓋區(qū)各地層單位沉積時代主要依據(jù)安鄉(xiāng)凹陷東南部兩護村ZKC1孔的ESR（電子自旋共振）和OSL（光釋光）測年資料以及孢粉組合特征反映的古氣候階段等確定[37～38,41,45]；露頭區(qū)各地層單位的時代根據(jù)網(wǎng)紋紅土形成年代（總體形成于中更新世中期[50～54]），結(jié)合層序關(guān)系及階地特征反映的先后時序等加以確定。地層劃分標(biāo)志、巖性組成及時代依據(jù)等詳細情況已有介紹[32～39,41,45]，在此不贅述。

順便指出，ESR年齡和孢粉組合反映的氣候特征指示華田組下段形成于上新世末[27,45]。不過為簡便起見，本文相關(guān)論述中多將華田組下段視為第四紀沉積。

表1 洞庭盆地及周緣第四紀地層劃分對比表Table 1Subdivision and correlation of Quaternary strata in Dongting basin and adjacent areas

2 不同構(gòu)造單元第四紀地質(zhì)環(huán)境演化

本次調(diào)查以大量鉆孔資料和詳細的地表地質(zhì)調(diào)查為基礎(chǔ)，通過沉積、地貌及地質(zhì)構(gòu)造（斷裂、掀斜、褶皺等）等分析，分別對洞庭盆地各次級構(gòu)造單元（包括澧縣凹陷、臨澧凹陷、安鄉(xiāng)凹陷、赤山隆起、沅江凹陷、華容隆起等）及其周緣的第四紀構(gòu)造活動、沉積特征及環(huán)境演化等進行了詳細解剖，從而揭示出洞庭盆地第四紀構(gòu)造-沉積作用的橫向差異。

（1）澧縣凹陷[32～33]為第四紀洞庭盆地西北部的一個三角形次級凹陷。早更新世受邊界正斷裂活動控制，澧縣凹陷區(qū)斷陷沉降，于河道和沖積扇環(huán)境下接受沉積；凹陷西緣和南緣發(fā)生抬升并遭受剝蝕，局部形成河道沖積。中更新世凹陷繼續(xù)斷陷并逐漸擴張，沉積范圍擴展至凹陷外緣；凹陷主體部位自邊緣向中央依次為沖積扇和扇前淺湖環(huán)境；凹陷西緣東西向和凹陷南緣NE-NNE向的多條河流于盆緣形成沖積扇群；西緣沖積扇群以西的山地區(qū)形成河道礫石堆積，并因幕式抬升而形成基座階地。中更新世中后期因盆地擴張自凹陷中央至邊緣地帶均為靜水湖泊環(huán)境。中更新世晚期凹陷及周緣均構(gòu)造抬升而遭受剝蝕，并在濕熱氣候條件下發(fā)生網(wǎng)紋化；同時凹陷區(qū)北部及凹陷南緣產(chǎn)生自西向東的掀斜，凹陷區(qū)北部形成小型褶皺構(gòu)造。晚更新世仍受剝蝕而缺失沉積，并以凹陷南部澧水的側(cè)向侵蝕最甚。全新世凹陷南部受澧水及區(qū)域湖面上升影響而發(fā)育湖相沖積。

（2）臨澧凹陷[39～40]受兩側(cè)南北向斷裂控制而呈狹長帶狀。中更新世早期漸水由西部進入臨澧凹陷區(qū)后向南匯入沅水，于凹陷南段形成沖積層；同時來自西面山地的次級水系于凹陷西緣形成礫石層。中更新世中期受兩側(cè)正斷裂控制中央斷槽開始形成并接受沉積，其中北段斷槽形成相對封閉的湖泊，南段斷槽為河流環(huán)境；與此同時，斷槽西面相對抬升并遭受剝蝕，稍后南段尚形成白沙井組沖積層。中更新世中后期臨澧凹陷南、北段均產(chǎn)生擴張并處于湖泊環(huán)境，于中央斷槽和兩側(cè)邊緣形成泥質(zhì)沉積。中更新世晚期構(gòu)造反轉(zhuǎn)，臨澧凹陷整體抬升、遭受剝蝕且地表粘土發(fā)生網(wǎng)紋化，同時具有自西向東的掀斜，造成凹陷西側(cè)水系更為發(fā)育。晚更新世因切割和剝蝕而形成丘崗地貌，并形成改造型或坡積型的褐色鐵錳裂隙土。

（3）安鄉(xiāng)凹陷[38]位于第四紀洞庭盆地主體西部。早更新世-中更新世早期，凹陷西邊的NNE向周家店斷裂伸展活動，安鄉(xiāng)凹陷不均勻沉降，總體具河流和過流性湖泊環(huán)境并接受沅水沉積；同期凹陷西緣構(gòu)造抬升，處于剝蝕的山地環(huán)境。中更新世中期斷陷活動向西擴展，凹陷區(qū)為過流性湖泊環(huán)境；凹陷西緣地區(qū)轉(zhuǎn)為河流（南部）和湖泊（北部）環(huán)境并接受沉積。中更新世晚期安鄉(xiāng)凹陷及其西緣整體抬升并遭受剝蝕，凹陷西緣同時具有自西向東的掀斜。晚更新世安鄉(xiāng)凹陷拗陷沉降，具河流和湖泊環(huán)境；同期凹陷西緣遭受剝蝕。晚更新世末受區(qū)域海平面下降影響，安鄉(xiāng)凹陷遭受剝蝕。全新世安鄉(xiāng)凹陷坳陷沉降，具泛濫平原之河流、湖泊環(huán)境。

（4）赤山隆起[37]為居于洞庭盆地南部的受東、西邊界正斷裂所控制的小型抬升斷塊，隆起與其西側(cè)安鄉(xiāng)凹陷在第四紀期間的升、降過程具對應(yīng)性：早更新世-中更新世中期赤山隆起總體表現(xiàn)出抬升期與穩(wěn)定期交替的脈動式抬升，而安鄉(xiāng)凹陷則表現(xiàn)出緩慢與快速沉降交替的幕式沉降特征；前者構(gòu)造較穩(wěn)定期和構(gòu)造抬升期分別對應(yīng)于后者緩慢沉降期和快速沉降期。中更新世晚期二者因區(qū)域構(gòu)造反轉(zhuǎn)而整體抬升并遭受剝蝕。晚更新世-全新世安鄉(xiāng)凹陷在拗陷背景下接受沉積。上述第四紀早期赤山隆起脈動式抬升與安鄉(xiāng)凹陷幕式沉降的對應(yīng)關(guān)系，為洞庭盆地與周邊隆起的盆-山耦合過程提供了約束，同時暗示盆地斷陷活動可能與地幔上隆導(dǎo)致中地殼物質(zhì)自凹陷向周邊遷移有關(guān)。

（5）沅江凹陷位于第四紀洞庭盆地主體東部。本次主要對凹陷東緣北部鹿角地區(qū)的構(gòu)造-沉積演化過程進行了研究[36]：早更新世早期洪湖-湘陰斷裂和榮家灣斷裂相繼活動，斷裂以西地區(qū)斷陷沉降并沉積，以東地區(qū)則構(gòu)造抬升而遭受風(fēng)化剝蝕。早更新世末期凹陷區(qū)東部構(gòu)造反轉(zhuǎn)抬升并遭受侵蝕。中更新世早期和中期凹陷區(qū)斷陷沉降并接受沉積。中更新世晚期研究區(qū)整體抬升而遭受剝蝕，并在濕熱氣候條件下發(fā)生網(wǎng)紋化；期間曾有過相對穩(wěn)定的間歇期，形成新墻河馬王堆組沖積層并組成基座階地。晚更新世西部主凹陷區(qū)趨于穩(wěn)定或弱沉降并形成泥質(zhì)沉積，東部間歇性抬升。在上述中更新世晚期開始的構(gòu)造抬升的同時，研究區(qū)東部產(chǎn)生了自東向西、自南向北的構(gòu)造掀斜。全新世構(gòu)造總體穩(wěn)定，西部洞庭湖區(qū)形成湖相沖積。

（6）華容隆起[34～35]第四紀位于江漢盆地和洞庭盆地之間。第四紀初華容隆起內(nèi)部因先期剝蝕切割而形成原始地貌分異。早更新世早期隆起周邊斷裂開始伸展活動，江漢盆地、安鄉(xiāng)凹陷與沅江凹陷構(gòu)造沉降并接受沉積，華容隆起遭受風(fēng)化剝蝕。早更新世晚期-中更新世中期周邊斷裂繼續(xù)伸展活動，華容隆起與周緣凹陷均構(gòu)造沉降，前者沉降幅度較小而相對抬升。華容隆起內(nèi)低洼地區(qū)及周緣凹陷接受沉積，期間在早更新世末有過構(gòu)造抬升而受到剝蝕。中更新世晚期華容隆起及周邊凹陷整體抬升并遭受剝蝕與網(wǎng)紋化，期間有過構(gòu)造穩(wěn)定時期并在華容-磚橋主隆起區(qū)的邊緣形成河流與濱湖沉積。晚更新世區(qū)域構(gòu)造較穩(wěn)定，于主隆起邊緣和外圍平原形成沖、湖積。晚更新世末區(qū)域海平面大幅下降，導(dǎo)致華容隆起及周緣地區(qū)遭受剝蝕。全新世受海平面上升影響，周緣凹陷及隆起內(nèi)部低洼地帶形成河湖相堆積。受先期高地勢控制，華容隆起主體、南部的南山次隆以及西部團山次隆局部地區(qū)等第四紀期間一直遭受風(fēng)化剝蝕，部分地區(qū)形成較大規(guī)模的殘坡積。受江漢-洞庭盆地整體沉降控制，華容隆起第四紀期間總體表現(xiàn)為明顯的構(gòu)造沉降。

以上表明第四紀華容隆起主要由前第四紀盆-山地貌分異造成，其次與第四紀期間相對周緣凹陷抬升有關(guān)[34～35]。華容隆起第四紀期間以沉降為主，可能與區(qū)域深部物質(zhì)大規(guī)模遷出導(dǎo)致江漢-洞庭盆地的整體性沉降有關(guān)；華容隆起特殊的地殼物質(zhì)結(jié)構(gòu)（為一大巖基）可能導(dǎo)致深部物質(zhì)更難向外遷移，使其相對周緣凹陷有抬升。

值得指出的是，相對前人一般性、概略性的調(diào)查與研究而言，上述針對第四紀洞庭盆地各次級構(gòu)造單元的調(diào)查與研究更為細致、深入，取得的地質(zhì)認識更為全面、客觀、深刻，使洞庭盆地及周緣地區(qū)第四紀地質(zhì)研究水平上了一個新的臺階。如以往認為華容隆起在第四紀期間主要表現(xiàn)為抬升，但本次調(diào)查揭示華容隆起總體表現(xiàn)為沉降，第四紀期間的“隆起”表現(xiàn)主要由前第四紀盆-山地貌分異造成。

3 盆地性質(zhì)、構(gòu)造活動特征及動力機制

目前對第四紀洞庭盆地構(gòu)造性質(zhì)與構(gòu)造活動特征的認識尚存在一定分歧。如在第四紀洞庭盆地的構(gòu)造屬性方面，景存義認為現(xiàn)今洞庭湖盆為斷陷作用所致[5]；楊達源認為洞庭湖盆地第四紀為坳陷盆地；梁杏等[21]、皮建高等[10]認為早、中更新世為盆地的斷陷階段，晚更新世以來進入坳陷階段；劉鎖旺等[15]認為江漢-洞庭盆地現(xiàn)今存在非對稱擴張；薛宏交等[16]認為至少全新世以來江漢-洞庭盆地普遍沉降，并由盆地內(nèi)NNE向斷裂在NE向擠壓、SE向拉伸構(gòu)造應(yīng)力場作用下發(fā)生順扭正斷所致。為此，本次工作對洞庭盆地第四紀構(gòu)造活動特征進行了更為詳細、深入的研究，并提出新的動力機制模式對構(gòu)造活動特征給予解釋。

3.1 盆地性質(zhì)暨構(gòu)造活動特征

在對各次級構(gòu)造單元第四紀構(gòu)造-沉積特征及環(huán)境演化進行解剖的基礎(chǔ)上，對洞庭盆地及周緣地區(qū)第四紀構(gòu)造活動特征進行了綜合研究與歸納總結(jié)[43]。

（1）早更新世-中更新世中期洞庭盆地處于斷陷階段[42]，盆地及周緣的構(gòu)造活動表現(xiàn)主要有多組方向正斷裂活動、盆內(nèi)次級凹陷區(qū)的差異性及幕式構(gòu)造沉降、盆地周緣及盆內(nèi)隆起區(qū)的脈動式抬升等[43]。

①根據(jù)大量鉆孔資料所編制的第四紀沉積等厚圖（圖1）及第四紀地質(zhì)剖面圖[43]（圖略），清楚顯示第四紀洞庭盆地及其次級凹陷受邊界正斷裂的控制，正斷裂的走向主要有NNE、NW、E-W和S-N向等4組。

由安鄉(xiāng)凹陷和沅江凹陷組成的洞庭盆地主體主要受NNE向斷裂和NW向斷裂控制（圖1），其西邊界為NNE向的周家店斷裂，東邊界受NNE向望城-石頭鋪斷裂、洪湖-湘陰斷裂以及S-N向榮家灣斷裂的聯(lián)合控制，南西邊界為NW向的常德-益陽斷裂，NE邊界有南縣-黃山頭斷裂和小規(guī)模的注滋口斷裂。此外，盆地北東部尚發(fā)育NNE向磚橋斷裂，該斷裂控制了華容隆起主體東側(cè)的廣興洲地塹和尺八凹槽[34～35]。洞庭盆地主體內(nèi)部發(fā)育赤山次級隆起，其東、西兩側(cè)分別以S-N向正斷裂與沅江凹陷和安鄉(xiāng)凹陷分界。沉積體的空間關(guān)系反映出赤山隆起與兩側(cè)凹陷之間為斷裂接觸；赤山隆起主要與斷塊抬升有關(guān)[37]，而不是因繼承先期山嶺地貌所致。

澧縣凹陷受NNE向復(fù)興廠斷裂、NW向南縣-黃山頭斷裂和E-W向澧縣斷裂所控制，凹陷呈三角形輪廓。臨澧凹陷呈S-N走向，形態(tài)狹長，受S-N向的雷公廟斷裂（西側(cè)）和漸水?dāng)嗔眩|側(cè)）控制[39～40]。在太浮-丁家坪橫剖面上，鉆孔清楚揭示斷裂兩側(cè)第四系底板高差達230 m以上。臨澧凹陷北段第四系底板標(biāo)高最低可達-200 m以下，以及凹陷中央深凹槽中第四系厚度向南、北兩端變薄，表明其為斷陷成因的封閉槽盆而非古河谷[39]。

需強調(diào)指出的是，上述正斷裂主要根據(jù)第四系厚度及第四系底板高程的線狀突變帶來厘定，大量的鉆孔資料保證了斷裂走向及展布部位厘定的可靠性。

②受上述邊界正斷裂的控制，洞庭盆地內(nèi)澧縣凹陷、臨澧凹陷、安鄉(xiāng)凹陷、沅江凹陷等各次級凹陷均產(chǎn)生大幅沉降，因此充填了厚度一般達80～220 m，局部厚達260～300 m的第四紀碎屑沉積。各凹陷內(nèi)沉降幅度橫向上變化較大，沉降幅度最大處均遠離邊界斷裂而位于凹陷的內(nèi)部，如澧縣凹陷、安鄉(xiāng)凹陷、沅江凹陷等（圖1）。盡管邊界正斷裂上盤沉降幅度均大于下盤，但斷裂下盤局部也可具明顯沉降，如澧縣凹陷西南部在澧縣斷裂的西盤（下盤）第四系厚度可達40～60 m以上，安鄉(xiāng)凹陷北西部存在同樣情形（圖1）。

③隨著盆地逐漸擴張，斷陷活動向盆地東、西邊緣遷移[43]，表現(xiàn)在沅江凹陷東緣自西向東沉積物時代漸新、沉積厚度漸小[36]；安鄉(xiāng)凹陷華田組下段在其東部有發(fā)育而西段無發(fā)育，凹陷西緣白沙井組上部形成粘土沉積[38]；臨澧凹陷僅充填中更新世沉積[39]；澧縣凹陷西緣形成白沙井組上部的湖相粘土[32～33]等。

④盆地斷陷活動具幕式特征，總體可分為早更新世早期、早更新世晚期和中更新世早-中期等3個裂陷幕[43]。其主要表現(xiàn)為澧縣凹陷、安鄉(xiāng)凹陷以及沅江凹陷的主體沉積具有明顯的旋回性粗細變化，華田組、汨羅組和洞庭湖組的上部或頂部分別發(fā)育有湖相（粉砂質(zhì)）粘土層，而其上、下常為河流相砂礫層、砂層等粗碎屑沉積?？傮w上，區(qū)域性的相對深水沉積對應(yīng)于斷陷擴張最甚的時期，因此上述3個裂陷幕分別對應(yīng)于華田組、汨羅組和洞庭湖組。早更新世晚期裂陷幕在沅江凹陷北東部廣興洲-君山一帶，以及凹陷東緣黃秀林場—黃沙街地區(qū)等地還由早更新世末的構(gòu)造抬升得到更明確的反映。本期局部抬升反映出升降運動存在較復(fù)雜的橫向差異。此外，上述3期幕式沉降還得到沉積物重礦物組成的響應(yīng)（見后述）[41]。

⑤盆地北面的華容隆起因隨江漢-洞庭盆地一道垂向運動而具明顯的構(gòu)造沉降[34～35]，表現(xiàn)在隆起內(nèi)的藕池河凹槽和治渡河凹槽內(nèi)沉積厚度達60～80 m，底板高程達-40 m以下；隆起內(nèi)第四紀沖積層海拔最高處僅為40～50 m。因此，華容隆起的第四紀“隆起”表現(xiàn)主要與繼承古近紀盆-山地貌格局有關(guān)[34]。

⑥在凹陷區(qū)構(gòu)造沉降的同時，洞庭盆地西側(cè)武陵隆起、南側(cè)雪峰隆起和東側(cè)幕阜山隆起，以及盆地內(nèi)部的太陽山和赤山次級隆起等均產(chǎn)生脈動式構(gòu)造抬升，因此形成多級堆積階地或基座階地。

⑦詳細的地貌與沉積分析表明赤山隆起總體表現(xiàn)出抬升期與穩(wěn)定期交替的脈動式抬升，而安鄉(xiāng)凹陷則表現(xiàn)出緩慢與快速沉降交替的幕式沉降特征；前者構(gòu)造較穩(wěn)定期和構(gòu)造抬升期分別對應(yīng)于后者緩慢沉降期和快速沉降期。這種隆起區(qū)與凹陷區(qū)構(gòu)造活動的對應(yīng)關(guān)系很可能具有一定的普遍性。

（2）中更新世晚期以來洞庭盆地處于坳陷階段。早期即中更新世晚期發(fā)生抬升、掀斜及褶皺作用等。

①繼先期斷陷沉降之后，洞庭盆地及次級凹陷于中更新世晚期發(fā)生構(gòu)造反轉(zhuǎn)抬升，造成先期沉積露出水面并遭受風(fēng)化剝蝕與網(wǎng)紋化。如澧縣凹陷北部、臨澧凹陷（圖4）和沅江凹陷東部鹿角地區(qū)等經(jīng)此抬升成為現(xiàn)今丘崗地貌區(qū)，并為湖相成因的網(wǎng)紋紅土所覆蓋。安鄉(xiāng)凹陷和沅江凹陷洞庭湖組頂部的一套厚達40 m±的湖相粘土經(jīng)此抬升后遭侵蝕減薄，部分地區(qū)甚至缺失。

同期盆地周緣隆起區(qū)也存在幅度不一的構(gòu)造抬升，主要表現(xiàn)在白沙井組因抬升地表高程增加和遭受侵蝕，以及白沙井組和馬王堆組形成的基座階地的發(fā)育等。

②中更新世晚期構(gòu)造抬升的同時，局部地帶尤其是盆地周緣存在構(gòu)造掀斜。盆地東緣自東向西的掀斜造成鹿角地區(qū)第四系底板及沉積界面顯著向西傾斜[36]。盆地西緣自西向東的掀斜造成太陽山隆起東緣白沙井組底板高程[38]和澧縣凹陷北部洞庭湖組湖相粘土層的底界面高程[32～33]明顯向東傾斜，以及臨澧凹陷西緣羽狀水系遠較東側(cè)發(fā)育[39～40]。

③局部產(chǎn)生褶皺變形[43]。在澧縣凹陷北西部謝家屋場采坑內(nèi)見洞庭湖組沉積層組成小型背斜，沉積層傾角達20°±。澧縣凹陷北部丘崗區(qū)網(wǎng)紋紅土與非網(wǎng)紋化粘土在對應(yīng)高程上可橫向并置，可能反映出網(wǎng)紋化作用時期或之后的不均勻抬升或褶皺作用。在常德黃土山見白沙井組巖層明顯往北傾，暗示存在擠壓褶皺變形。

（3）晚更新世-全新世組成洞庭盆地主體的安鄉(xiāng)凹陷和沅江凹陷總體處于弱沉降中，沉積總厚度一般為5～20 m，局部可達50 m，總體自盆地邊緣向中央增厚，反映中央沉積幅度較大，往邊緣沉降幅度減小或可能無沉降[43]。沉積厚度未受先期控盆控凹斷裂的控制，表明洞庭盆地的沉降具坳陷性質(zhì)。同期盆地周緣部分地區(qū)亦存在抬升，如盆地東緣新墻河北面即發(fā)育白水江組組成的基座階地，顯示晚更新世以來的抬升與侵蝕[36]。

3.2 盆地構(gòu)造活動動力機制模式

從上述構(gòu)造活動特征出發(fā)，筆者提出了洞庭盆地及周緣地區(qū)第四紀構(gòu)造活動新的動力機制模式[42]。

（1）第四紀早期（早更新世-中更新世中期）洞庭盆地斷陷活動的動力機制：洞庭盆地地區(qū)首先發(fā)生深部地幔上隆對地殼加熱，使上部中地殼韌塑性物質(zhì)（低速層）膨脹而向周邊側(cè)向遷移，爾后在冷卻收縮條件下物質(zhì)遷出部位產(chǎn)生虛脫空間，上層地殼因此“塌陷”而產(chǎn)生整體性下拗沉降，下沉塊體的側(cè)翼發(fā)育斷裂而形成控盆控凹正斷裂（圖2），其類似于火山口塌陷或采空區(qū)塌陷。與之相耦合，盆地或凹陷周緣隆起帶因中地殼物質(zhì)補充而抬升。不同級次和不同規(guī)模范圍的深部物質(zhì)遷移運動，造成了第四紀洞庭盆地與其內(nèi)部次級構(gòu)造單元之間的疊加關(guān)系。

圖2 洞庭盆地早期斷陷動力機制示意圖Fig.2Sketch map showingdynamic mechanismofearlystage depression of the Dongting basin

這一機制對第四紀早期洞庭盆地構(gòu)造活動的諸多細節(jié)特征，如多組方向的控盆控凹正斷裂、沉降幅度最大處均遠離邊界斷裂而位于凹陷的內(nèi)部、邊界正斷裂下盤局部也可存在較大幅度的沉降、凹陷區(qū)幕式沉降和周緣脈動式抬升及二者之間的對應(yīng)關(guān)系、盆地的隆-凹構(gòu)造格局、華容隆起的總體沉降、盆地向東、西兩側(cè)的遷移與擴張、局部早更新世末的抬升等均可以給予較好解釋[43]。需注意的是，形態(tài)窄、規(guī)模小的赤山隆起與臨澧凹陷的形成似乎難以單純以深部物質(zhì)的遷移來解釋，其成因除上述動力機制外，可能還與區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場、斷裂走滑活動、不同地塊的物質(zhì)組成和形態(tài)特征（包括尺度）等構(gòu)造邊界條件有關(guān)。

值得指出的是，上述沉降機制本質(zhì)上與熱沉降坳陷盆地有相似之處，因此洞庭盆地早期斷陷階段其實包含有“坳陷”的深層動力背景。

（2）第四紀晚期構(gòu)造活動的動力機制：①中更新世晚期洞庭盆地構(gòu)造反轉(zhuǎn)抬升可能與先期深部遷出物質(zhì)的回返及板塊尺度的物質(zhì)運動和擠壓作用有關(guān)，據(jù)此可解釋前文相關(guān)構(gòu)造活動特征：先期遷出物質(zhì)的回流，導(dǎo)致盆地或凹陷區(qū)由沉降轉(zhuǎn)為抬升；板塊尺度的物質(zhì)運動暨外圍物質(zhì)的匯聚補充，可使區(qū)域物質(zhì)總量增加而導(dǎo)致盆地及周緣隆起區(qū)整體抬升；區(qū)域擠壓體制下水平方向壓扁收縮而垂直方向伸展增厚，也可能直接導(dǎo)致區(qū)域地殼的整體抬升；區(qū)域擠壓作用可形成褶皺，形成的較大尺度的板片撓曲可造成構(gòu)造掀斜。②盆地晚更新世和全新世的坳陷沉降，可能與NW-SE向擠壓作用下的坳陷或拱坳變形及NE向的深部物質(zhì)流動和拉張有關(guān)。

4 第四紀沉積物時代及氣候演化過程

對新施工的漢壽縣兩護村ZKC1孔巖芯進行了大量的沉積物年齡（ESR和OSL）、孢粉、磁化率、地球化學(xué)、沉積物粒度、重砂等樣品的分析測試，從而為洞庭盆地第四紀沉積時代、第四紀氣候與環(huán)境演化過程等提供了新的約束。

（1）通過ZKC1孔巖芯的ESR和OSL測年，首次對洞庭盆地覆蓋區(qū)第四紀地層的年代學(xué)框架給予了較為可靠的約束[27,37]。其中華田組下段ESR年齡達3.19 Ma，可能形成于上新世末[27]。

（2）對ZKC1孔第四系孢粉組合特征及其環(huán)境意義進行了較深入研究[45]。ZKC1孔第四系自下而上劃分出16個孢粉組合帶。根據(jù)孢粉組合特征，結(jié)合構(gòu)造-沉積演化和區(qū)域氣候背景，重塑洞庭盆地上新世末以來的氣候演化過程（表2）：上新世末期由孢粉帶Ⅰ和Ⅱ指示具暖干氣候。早更新世經(jīng)歷了涼干（孢粉帶Ⅲ、Ⅳ）→暖濕間涼干（孢粉帶Ⅴ～Ⅶ）→冷干間溫濕（孢粉帶Ⅷ～Ⅹ）→暖較濕（孢粉帶Ⅺ，Ⅻ）的氣候演變過程。中更新世早期無孢粉樣品（洞庭湖組下部礫石層），其沉積環(huán)境暗示冷干氣候條件；中期由孢粉帶ⅩⅢ反映出暖稍濕的氣候特征；晚期因構(gòu)造抬升缺失沉積，同期濕熱化事件指示暖濕氣候。晚更新世早期缺乏沉積，據(jù)區(qū)域?qū)Ρ葢?yīng)為寒冷氣候；中期由孢粉帶ⅩⅣ指示溫較濕的氣候特征；晚期缺失沉積，系寒冷氣候下區(qū)域海平面下降所致。全新世經(jīng)歷了暖稍濕（孢粉帶ⅩⅤ）→暖稍干（孢粉帶ⅩⅥ）的演變。上述氣候演變過程與ZKC1孔化學(xué)蝕變指數(shù)曲線反映的氣候演變過程以及中國東部第四紀氣候演化基本吻合。

（3）對ZKC1孔內(nèi)上新世末-第四紀沉積物進行了系統(tǒng)的主量、微量和稀土元素以及粒度分析，進而探討洞庭盆地第四紀氣候演變。曲線協(xié)變性及相關(guān)系數(shù)表明，ZKC1孔沉積物化學(xué)蝕變指數(shù)（CIA）和Cr、Ga、V、Nb、Be、Li、Sc、Th等微量元素含量呈明顯的正相關(guān)。從陸相沉積物CIA及微量元素含量與溫度和濕度正相關(guān)的概念出發(fā)，結(jié)合其它資料，根據(jù)CIA和微量元素含量曲線變化（圖3）重塑洞庭盆地第四紀氣候演變過程（表2）：早更新世為冷干→暖濕→冷干→暖濕，中更新世為冷干→暖濕→冷干-溫濕→暖濕，晚更新世為寒冷→溫濕→寒冷，全新世總體為溫濕-暖濕。這一結(jié)論與ZKC1孔孢粉組合特征反映的氣候演變過程及中國東部第四紀氣候演化基本吻合，說明沉積物CIA和微量元素含量為第四紀氣候演變提供了較好的約束。稀土元素含量及有關(guān)參數(shù)與CIA及微量元素含量之間相關(guān)性很差，其曲線特征也未能反映出第四紀氣候演變過程。對不同粒級樣品地球化學(xué)曲線的對比顯示，沉積物粒度及相關(guān)的盆地構(gòu)造活動因素對CIA和微量元素含量的影響不大。

表2 兩護村ZKC1孔巖芯孢粉組合、CIA和微量元素反映的第四紀古氣候信息Table 2 Quaternary palaeoclimatic variations indicated by sporopollen assemblages,chemical alteration index（CIA）and contents of trace elements of Lianghucun ZKC1 borhole

（4）變化曲線及相關(guān)系數(shù)（-0.32）表明磁化率值與CIA值呈較明顯的負相關(guān)，暗示溫度和濕度對磁化率具有明顯的控制作用，也與氣候越干燥則陸相盆地沉積物磁化率值越高的理論相符。但可能受盆地升降等因素的影響疊加，磁化率曲線未能如CWI化學(xué)凡化指數(shù)一樣明確反映出第四紀氣候的階段性變化[47]。

5 構(gòu)造與環(huán)境演化的重礦物約束

對ZKC1孔第四系進行了系統(tǒng)的重礦物分析，進而根據(jù)特征重礦物來源和含量變化，結(jié)合鉆孔巖性和巖相變化以及區(qū)域地質(zhì)和地理背景，探討了洞庭盆地南部早-中更新世沉積環(huán)境暨河湖變遷以及構(gòu)造沉降過程[41]。研究表明，洞庭盆地存在幕式斷陷活動，早更新世早期、早更新世末期和中更新世中-后期等3個時期強烈斷陷沉降，相對湖平面上升，來源于盆地南緣中段的資江河水部分向西注入安鄉(xiāng)凹陷，導(dǎo)致ZKC1孔華田組下段下部、汨羅組頂部、洞庭湖組上段等相應(yīng)層位中的鋯石、金紅石、銳鈦礦和菱鐵礦等（主要來源于資江流域）含量顯著增高。其它時期斷陷作用較弱，河湖水位低，沅水和資江分別沿其主水道于赤山隆起西側(cè)和東側(cè)向北匯入長江，導(dǎo)致ZKC1孔相應(yīng)沉積層位中鋯石、金紅石、銳鈦礦和菱鐵礦的含量明顯偏低。重礦物ZTR指數(shù)和Gzi指數(shù)曲線的起伏未象孢粉和CIA曲線一樣反映出干濕變化，暗示上述3次相對湖平面上升的主要原因不是降水增加，而是構(gòu)造沉降增強。

6 津市黃牯山泥礫混雜堆積泥石流成因的厘定

對曾被認為屬冰川成因的津市黃牯山泥礫混雜堆積進行了詳細的野外考察，提出其為泥石流產(chǎn)物。主要證據(jù)有：泥礫混雜堆積具下細上粗的層序特征，下層和上層可分別對應(yīng)于泥石流混雜堆積體和泥石流的表礫層；混雜堆積中礫石扁平面具有定向性，優(yōu)勢產(chǎn)狀為10°∠30°±，與泥石流組構(gòu)相吻合；前人所謂礫石的“冰川擦痕”實為礫石表面沿層理產(chǎn)生差異風(fēng)化和磨蝕所形成，而“凹面石”之凹面實際為泥石流活動過程中由巖塊表面的殼狀裂口經(jīng)磨蝕、圓化所形成；見泥礫混雜堆積（粘性泥石流堆積）往南250 m即相變?yōu)橄⌒阅嗍鞫逊e（沖洪積）；僅西面存在分布面積不大的山頂海拔最高僅249 m的低矮丘陵，沉積期不可能存在冰川堆積所需要的高海拔山地（物源區(qū)）。上述認識為湖南及中國東部第四紀冰川問題研究補充了新的資料。

7 構(gòu)造-沉積地貌類型劃分

首次提出構(gòu)造-沉積地貌類型的概念并對圖區(qū)進行第四紀地質(zhì)與環(huán)境研究。以1:25萬常德市幅為例，筆者以第四紀構(gòu)造活動、沉積作用以及現(xiàn)今地勢高低和地貌形態(tài)特征為主要依據(jù)，于圖區(qū)厘定出抬升剝蝕中低山（Ⅰ）、抬升剝蝕丘陵（Ⅱ）、沉積-抬蝕丘陵（Ⅲ）、沉積-抬蝕崗狀平原（Ⅳ）、殘坡積崗狀平原（Ⅴ）、孤山（Ⅵ）、沉降沉積-抬蝕崗狀平原（Ⅶ）、沉降沉積-抬升波狀平原（Ⅷ）、穩(wěn)定沉積低平原（Ⅸ）、沉降沉積低平原（Ⅹ）等10種構(gòu)造-沉積地貌類型（圖4，表3），其不僅反映出地表地理環(huán)紀地層、構(gòu)造特征及其反映的地質(zhì)與環(huán)境演化過程紀地層、構(gòu)造特征及其反映的地質(zhì)與環(huán)境演化過程的有效途徑。構(gòu)造-沉積地貌類型的概念為第四紀地質(zhì)與環(huán)境演化的綜合研究提供了一種全新的有效方法，有助于促進和深化江漢-洞庭盆地第四紀地質(zhì)與環(huán)境研究。

表3 構(gòu)造-沉積地貌類型劃分Table 3Tectonic-sedimentary landformclassification

圖41 :25萬常德市幅構(gòu)造-沉積地貌圖[48]Fig.4Tectonic-sedimentarygeomorphologic map of1:250 000 Changde Sheet

注釋：

①周國棋,劉月朗.洞庭湖及外圍地區(qū)的第四紀地層與新構(gòu)造運動，1978.

②陳發(fā)禪.洞庭湖第四紀地質(zhì)，1981.

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Progresses in Quaternary Geology of Dongting Basin:Major Achievements in Regional Geological Survey of 1:250 000 Changde and Yueyang Sheets

BAI Dao-Yuan,MA Tie-Qiu,WANG Xian-Hui,CHENDu-Ping,PENG Yun-Yi,ZHOU Ke-Jun,LI Gang, HUANG Wen-Yi
（Hunan Institute of Geology Survey,Changsha 410011,China）

On the base of detailed geologic mapping,a great deal borehole data and systemic analyses,the regional geological survey of 1:250 000 Changde and Yueyang sheets studied the Quaternary geological and environmental characteristics and evolution of the Dongting basin.The main progresses are shown as follows:①The writers found the Quaternary uplift-depression tectonic framework of the Dongting basin and peripheral area,and re-founded the Quarternary stratumsystemof outcropped and covered areas.②The authors studied amply the Quaternary tectonic and sedimentary characteristics and environmental evolution of every secondary tectonic unit of the Dongting basin,and revealed the lateral variations of Quaternary tectonic activities and sedimentations of the Dongting basin.③Dongting basin was a rift basin during Early Pleistocene-middle of Middle Pleistocene,when there were tectonic movements such as the movements of multi-directional normal faults,differential and episodic subsidences of the secondary sags of the basin,and pulsative rises of the uplifts around and inside the basin.Dongting basin entered into a depressional phase since late Middle Pleistocene, which was characterized by rise,tilt and folds in late Middle Pleistocene,and by depressional subsidence of most areas during Late Pleistoncene-Holocene.Geodynamic mechanisms of the different tectonic periods were advanced,which explained satisfactorily the genesis of the tectonic movemental characteristics of Dongting basin.④The climatic evolution of the Dongting basin was revealed through sporopollen assemblages,chemical alteration index（CIA）and contents of some trace elements.⑤Through analysis of heavy minerals fromthe core of the ZKC1 borehole,evolutions of sedimentary environment and tectonic subsidence of southern Dongting basin during Early and Middle Pleistocene are traced.⑥Muddy gravel deposits in Huanggushan, Jinshi,Hunan province were debris flowdeposits but not moraines as former cognition.⑦The studies brought forward the concept of tectonic-sedimentary landforms,and defined ten types of tectonic-sedimentary landforms in the study area.The concept of tectonic-sedimentary landforms can not only indicate geographic environments,but also provide the information of Quaternary stratum,tectonic features,and the geological and environmental evolution process.

Quaternary Period;sedimentary and geomorphic characteristics;tectonic activities;environmental evolution;Dongting basin

P534.63

A

1007-3701(2011)04-0273-013

2011-06-17

中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)大調(diào)查項目（1212010610706）.

柏道遠（1967—）,男,博士,教授級高級工程師,近年來主要研究方向為構(gòu)造學(xué)和第四紀地質(zhì)學(xué).E-mail:daoyuanbai@sina.com