上段(厚18.33 m):表层2.4 m为灰黄色粉砂质黏土, 向下或夹含黏土粉砂, 见锈黄色铁锰结核, 向下渐多为灰色粉砂、灰色粉砂夹棕灰色淤泥, 显水平层理, 局部以棕灰色粉砂质淤泥为主, 夹粉砂薄层、透镜体, 底部见斜层理构造, 与下部地层为过渡接触关系, 颜色发生明显变化, 逐渐过渡为深灰色。从岩性组合来看, 自上而下为三角洲平原的陆上古土壤, 三角洲平原的潮间带沉积。

中段(厚10.47 m):中上部为深灰色淤泥、粉砂质淤泥夹灰色粉砂、粉细砂薄层, 淤泥、粉砂质淤泥厚1~10 cm不等, 粉砂、粉细砂层大多厚1~3 cm, 局部夹粉砂透镜体, 见人字形结构、平行层理、斜层理; 下部为粉细砂夹粉砂, 零星粉砂质淤泥夹层; 本段为三角洲前缘相的沉积物组合。与下部地层接触界线不明显, 但整体差异明显。

下段(厚17.6 m):深灰色淤泥夹粉砂薄层, 夹粉砂薄透镜体, 零星见平行层理, 见垂直地层分布的虫孔构造, 孔内充填淤泥质粉细砂, 整体以淤泥为主, 含量约占80%, 粉砂约占20%; 本段为河口前缘或前三角洲相沉积物组合。

与下部地层为岩性突变接触关系。

上段(17.46 m):顶部90 cm段为古土壤层, 为暗棕色黏土, 岩心块状, 干硬, 敲击易碎散, 见根痕构造; 其下为深灰色、灰黑色富有机质、植物碎屑的黏土层, 切面上见蓝色斑点(磷铁矿), 零星见浑圆状钙质结核; 再向下逐渐过渡为灰色黏土质粉砂、粉细砂夹黏土, 见平行层理, 零星斜层理; 显示为河漫滩相沉积。与下部地层为渐变接触关系。

中段(12.02 m):为棕黄色、灰黄色细砂、中粗砂, 顶部为夹棕黄色条纹粉细砂, 上部零星分布钙质结核, 中下部局部见斜层理, 显示为河道沉积物; 底部30 cm段为青灰色粉细砂, 与上部地层为颜色突变接触, 接触界线清晰, 与下部地层为岩性突变接触, 界限清晰, 其下揭露22 cm厚深灰色粉砂质黏土层, 未见底。

对施工钻孔进行单孔沉积相分析, 利用瓦尔特相率作为对比原理, 参考前人在测区内的QD孔^[13]及测区南侧崇明岛的CM97孔 1414C测年资料, 对晚更新世地层进行了地层解剖(图2), 特征如下:

图2

Fig.2

	Figure Option 剖面晚第四纪地层结构及古土壤特征 Fig.2 Strata structures and paleosols features of the Late Quaternary in A-A’ profile'>ViewDownloadNew Window
剖面晚第四纪地层结构及古土壤特征 Fig.2 Strata structures and paleosols features of the Late Quaternary in A-A’ profile'>	图2 A-A'剖面晚第四纪地层结构及古土壤特征Fig.2 Strata structures and paleosols features of the Late Quaternary in A-A’ profile

(1)如东组上段厚为14.64~23.6 m, 整体为一套以灰色粉砂、粉细砂为主的沉积物, 沉积相主要为潮间带, 因为平面上沉积微相的差异, 局部地区富集棕灰色黏土层。

(2)如东组中段厚为8.67~18.75 m, 整体为一套深灰色淤泥夹粉砂, 粉细砂夹淤泥质粉砂的沉积物, 显示向上变粗的沉积演化特征, 沉积相主要为河口前缘相或三角洲前缘相。

(3)如东组下段厚为7.45~14.78 m, 整体为一套深灰色淤泥夹粉砂层, 局部夹粉砂透镜体, 沉积相主要为前三角洲、河口前缘相。其中YD012孔为一套粉细砂夹淤泥薄层沉积, 下部层理不清晰, 向上淤泥层增加, 显示潮汐河道沉积相特征, 与下部黑色泥沼沉积物为岩性突变接触关系。

(4)滆湖组上段厚度为6.5~22.52 m, 顶部为一套粉砂夹淤泥、淤泥与粉砂、粉细砂互层, 或为古土壤层, 向下过渡为灰色粉细砂、细砂, 或夹黏土薄层, 显示为分支河道相、河漫滩相沉积物组合特征。

在A-A'剖面中, 滆湖组上段较广泛分布灰色、灰黑色富有机质及植物碎屑的粉砂质淤泥、淤泥质黏土, 岩心为软塑, 零星夹黄灰色钙质结核, 棱角状, 质地脆硬, 似沼泽相沉积, 我们命名为非典型古土壤; 其下部为灰绿色、灰黄色粉砂质黏土, 岩心为硬塑, 较富集钙质结核, 姜石状, 质地坚硬, 似河流相沉积, 我们命名为典型古土壤层。非典型古土壤层通常比典型古土壤层厚, 且富集有机质及植物碎屑, 判断启东地区浅层天然气气源层即为本层。郑开富 ^[14]详细总结了江苏地区浅层天然气的气苗分布, 指出工作区内主要的气源层为前三角洲相灰色淤泥与河漫滩相灰色黏土层, 层内有机碳含量高, 通过有机地球化学分析表明为生物成因气, 有机质以藻— — 还原环境的海相有机质为主, 以腐殖型为主, 局部为腐殖腐泥型、腐泥腐殖型, 未达到成烃转化的演化阶段, 气源层成岩成熟度极低; 同时评价本区为开发有利地区。

李从先^{[9, 15 ]}、陈报章^[16]等学者对测区末次盛冰期后长江三角洲河口下切河谷的演化做了比较详细的研究。根据他们的研究, 在末次盛冰期, 测区属于下切河谷区域, 不存在古土壤层。

根据本次工作于“ 下切河谷地区” 获取的钻孔(YD008— YD017孔)资料以及收集近年钻孔资料表明测区中部其林镇幅、南阳村幅、向阳村幅地区地表下40~60 m段较广泛存在古土壤层。根据麒麟幅内钻孔DH01^③(③ 江苏省地质调查研究院. 长江三角洲地区(长江以北)环境地质综合调查评价[R].南京: 江苏省地质调查研究院, 2012.)相似层位的测年数据(53.25~54.8 m, ¹⁴C测年数据为(14 670± 270 aBP), 表明本层与“ 下切河谷北翼” 如东县地表下20~30 m处发育的古土壤层^[1]及“ 下切河谷南翼” 上海市内地表下20~30 m段出现的古土壤层^[17]同属于晚更新世末期的沉积物(MIS2)。因此, 末次盛冰期的下切河谷范围没有原先认识的范围那么大。

闵秋宝等^[18]、李丛先等^[19]根据古土壤¹⁴C测年资料(25 000~12 000 aBP), 认为古土壤层形成于末次盛冰期。邓兵等^[20]对长江三角洲地区“ 下切河谷外北翼与南翼” 发育的古土壤(地表下20~30 m范围)形成进行了详细论述, 认为末次盛冰期, 海平面下降到现今海面140 m之下^[21], 长江三角洲地区形成深60~90 m的下切河谷, 洪水不可能形成越岸沉积, 因而不可能是在末次盛冰期形成古土壤层; 那么只能在MIS3阶段晚期海平面开始下降, 本区出露地表, 洪水尚能淹没, 古土壤开始沉积; 随着海平面持续下降, 直至末次盛冰期(MIS2), 古河谷深切, 洪水无法淹没, 古土壤进入持续成土阶段; 同时, 他们还指出古土壤已有测年材料大多采用硬黏土, 有机质含量低, 加上成土改造, 有机质组分发生分解、转化, 进而影响测年结果。上述研究结论都支持古土壤层(硬黏土层)的河流成因, 本次工作于下切河谷地区地表下约55m发现的典型古土壤(硬黏土层), 其形成模式应该与下切河谷南翼、北翼的硬黏土形成模式类似; 同时于地表下40~55 m段发现的非典型古土壤层, 则应该是盛冰期后, 冰消期海平面上涨过程中于平原低洼处沉积形成。部分钻孔中, 两种古土壤之间有明显的岩性颜色变化界线。