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物探与化探, 2023, 47(1): 55-64 doi: 10.11720/wtyht.2023.1005

地质调查·资源勘查

鲁北平原南部QK4钻孔岩心特征及第四纪地层划分

周永刚,1,2, 戴黎明3,4, 田振环1,2, 于春楠1,2, 张振飞1,2,5, 刘伟1,2, 裴伦培1,2

1.山东省第一地质矿产勘查院,山东 济南 250109

2.山东省富铁矿勘查技术开发工程实验室,山东 济南 250109

3.中国海洋大学 海洋地球科学学院,山东 青岛 266100

4.青岛海洋科学与技术试点国家实验室 海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室,山东 青岛 266237

5.昆明理工大学 国土资源工程学院,云南 昆明 650093

Core characteristics and Quaternary stratigraphic division of borehole QK4 in southern Lubei Plain

ZHOU Yong-Gang,1,2, DAI Li-Ming3,4, TIAN Zhen-Huan1,2, YU Chun-Nan1,2, ZHANG Zhen-Fei1,2,5, LIU Wei1,2, PEI Lun-Pei1,2

1. No.1 Institute of Geology and Mineral Resources of Shandong Province, Jinan 250109, China

2. Shandong Engineering Laboratory for High-Grade Iron Ore Exploration and Exploitation, Jinan 250109, China

3. College of Marine Geosciences, Ocean University of China, Qingdao 266100, China

4. Functional Laboratory of Marine Mineral Resources Evaluation and Exploration Technology, Pilot National Laboratory for Marine Science and Technology (Qingdao), Qingdao 266237, China

5. Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, China

责任编辑: 王萌

收稿日期: 2022-01-22   修回日期: 2022-02-23  

基金资助: 山东省地质勘查基金项目“山东省1:5万长山、桓台县、淄博市幅区域地质调查”(鲁勘字(2013)64号)

Received: 2022-01-22   Revised: 2022-02-23  

作者简介 About authors

周永刚(1983-),男,硕士,高级工程师,主要从事区域地质调查与矿产勘查、遥感地质等工作。Email:187346471@qq.com

摘要

第四纪地层格架的建立对区域地层对比及古地理环境演化研究具有重要意义,区域上晚更新世以来的地层已被广泛研究,但对完整的第四纪地层格架研究不足。为此,对鲁北平原QK4钻孔(深度285.98 m)进行了古地磁、AMS 14C、OSL、测井、岩石地层等研究。在系统的古地磁采集(398件)、处理和测试的基础上,认为岩心记录了布容正极性时(Brunhes)、松山负极性时(Matuyama)、高斯正极性时(Gauss)及其中的部分极性亚时。在磁性年代框架的基础上,结合AMS 14C、OSL、测井及岩石地层特征,对钻孔揭露的第四纪地层进行了划分,确定了全新统、上更新统、中更新统、下更新统的底界分别位于4.11、23.49、118.70、147.35 m,钻孔揭露的地层从上向下依次为新生界黑土湖组、大站组、平原组和明化镇组。研究结果建立了鲁北平原南部第四纪地层格架,为该区第四纪地层划分对比、古地理环境演化等提供了可靠的岩石学、年代学、古地磁学证据。

关键词： 鲁北平原; 古地磁; AMS 14C测年; OSL测年; 第四纪

Abstract

The establishment of the Quaternary stratigraphic framework is of great significance for the study of regional stratigraphic correlation and paleogeographic environment evolution. The sedimentary strata since the Late Pleistocene have been extensively studied, but the research on the complete Quaternary stratigraphic framework is not yet sufficient. Therefore, paleomagnetic, AMS 14C, OSL, well logging, and lithostratigraphic studies were conducted on borehole QK4 (depth: 285.98 m) in the Lubei Plain. Based on the systematic paleomagnetic sampling (398 samples), processing, and testing, it is considered that the cores from borehole QK4 recorded Brunhes normal polarity chron, Maruyama reversed polarity chron, Gauss normal polarity chron, and some of their polarity subchrons. Based on the magnetic age framework, as well as MS 14C, OSL, well logging, and lithostratigraphic characteristics, the Quaternary strata revealed by borehole QK4 were divided, and it was determined that the bottom boundaries of the Holocene, Upper Pleistocene, Middle Pleistocene, and Lower Pleistocene strata have depths of 4.11 m, 23.49 m, 118.70 m, and 147.35 m, respectively. Moreover, as the strata revealed, the strata revealed by borehole QK4 include the Cenozoic Heituhu, Dazhan, Pingyuan, and Minghuazhen formations from top to bottom. The results allowed for the establishment of the Quaternary stratigraphic framework in the southern Lubei Plain, thus providing reliable petrological, chronological, and paleomagnetic evidence for the Quaternary stratigraphic division and correlation and palaeogeographic environmental evolution in the southern Lubei Plain.

Keywords： Lubei Plain; palaeomagnetism; AMS 14C dating; OSL dating; Quaternary

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本文引用格式

周永刚, 戴黎明, 田振环, 于春楠, 张振飞, 刘伟, 裴伦培. 鲁北平原南部QK4钻孔岩心特征及第四纪地层划分[J]. 物探与化探, 2023, 47(1): 55-64 doi:10.11720/wtyht.2023.1005

ZHOU Yong-Gang, DAI Li-Ming, TIAN Zhen-Huan, YU Chun-Nan, ZHANG Zhen-Fei, LIU Wei, PEI Lun-Pei. Core characteristics and Quaternary stratigraphic division of borehole QK4 in southern Lubei Plain[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2023, 47(1): 55-64 doi:10.11720/wtyht.2023.1005

0 引言

前人对鲁北平原第四纪地层的研究主要集中在中东部,主要涉及黄河河道迁移演变[1]、三角洲形成演化[2⇓-4]、海岸线变迁、海进海退[5]、小清河流域湖泊演化[6]等内容,其主要目的是为研究晚更新世以来的地层结构、海侵事件、气候变化及河道变迁等内容,获得的钻孔较浅,一般未穿透第四系。而第四纪以来的几次海侵事件,最大海侵面未到达该区[7⇓⇓⇓-11],故研究区内的第四系未受到广泛关注。少数学者[12-13]对区域上平原区和山丘区的第四纪地层划分、沉积相、沉积环境等进行了研究,但研究方法以岩石地层分析、测年为主,方法较单一,尤其对山地—丘陵区与平原区之间的过渡地带研究较少。

本文以“山东省1∶5万长山、桓台县、淄博市幅区域地质调查”项目标准孔QK4孔岩心资料为基础,通过岩性地层分析、古地磁、测井、测年(14C、OSL)等方法,结合区域研究资料,开展岩石地层学、磁性地层学及年代地层学研究,建立该区山地—丘陵区和平原区过渡地带的第四纪地层剖面,以期为区域上第四纪地层划分、演化提供基础资料。

1 地质背景

鲁北平原位于山东省北部(图1),鲁中山区以北,东邻渤海,西靠河南、北接河北,总体上呈NE向,行政区划隶属山东省济南市、淄博市、东营市、滨州市、德州市、聊城市等地。区内有黄河和小清河2条大型河流穿过,向北东汇流入海。

图1

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图1   鲁北平原构造简图(底图据[14⇓⇓-17]修改)

Fig.1   Structural map of Lubei Plain(modified from reference[14⇓⇓-17])


研究区位于齐河—广饶断裂以南,大地构造位于华北板块(Ⅰ)东部,鲁西隆起(Ⅱ)区之鲁中隆起(Ⅱa)的鲁山—邹平断隆(Ⅱa2)北侧的邹平—周村凹陷(Ⅱa21),地层区划属华北—柴达木地层大区,华北地层区的鲁西地层分区[14]。区域上出露的主要有古生代的寒武—奥陶纪、石炭—二叠纪,中生代的三叠—白垩纪以及新生代的古近纪、第四纪等地层。岩浆岩主要为中生代沂南序列的侵入岩。构造活动主要表现为断裂构造、岩浆活动等,盖层及侵入岩变形以浅层次或表层次的脆性断裂为特征,主要发育近EW向、NE向、近SN向和NW向4组断裂构造。

QK4钻孔位于鲁北平原南部,山地—丘陵区与冲积平原的交接地带,地势南高北低,位于小清河南侧,钻孔地理坐标:117°52'44.87″E,36°59'24.82″N,周边未见基岩出露,为第四纪松散沉积物覆盖,主要为黑土湖组、临沂组。通过可控源音频大地电磁测深推断北侧为齐河—广饶断裂,西侧为金山—姚家峪断裂。

2 样品的采集与分析测试方法

QK4钻孔采集AMS 14C样品1件,分析测试在自然资源部地下水科学与工程重点实验室完成。主要测试仪器为超低本底液体闪烁谱仪,型号PE 1220 QUANTULUS,测试温度22 ℃,湿度30%,置信概率约为95%。14C测年校正年龄以CALIB7.0.4软件计算所得,采用INTCAL13校正曲线,该曲线可对0~46 400 cal B.P.范围内的年龄进行校正,其中0~12 500 cal B.P.基于树轮校正,超过12 500 cal B.P.者以海洋珊瑚与纹泥数据进行校正。校正年龄的半衰期为5 730 a。

QK4钻孔采集OSL样品3件,分析测试在自然资源部地下水矿泉水及环境监测中心完成。样品在Daybreak 2200(美国)光释光仪上测定,该系统兰光光源波长为470 nm,半宽5 nm,最大功率为60 mW/cm2;红外光源波长为880 nm,半宽10 nm,最大功率为80 mW/cm2,选择最大功率进行测量。预热温度为260 ℃ 10 s,试验剂量预热温度220 ℃ 10s。需要辐照的测片在801E辐照仪中进行的,其90Sr-Yβ放射源的照射剂量率约为0.085 918 Gy/s。

地球物理测井由山东省煤田地质局第三勘探队完成,使用仪器为重庆地质仪器厂生产的JGS-2型智能数字测井系统,探管型号DIEJIA,测井速度6 m/s,主要测试参数和技术指标:自然伽马,范围0~320 00 cps、误差≤5%;密度范围1~4 g/cm3,精度0.01 g/cm3;自然电位,范围-2~2 V,误差±2.5 mV;侧向电阻率0~2 kΩ·m,误差≤2%;井径50~300 mm;顶角0°~70°,精度≤0.1°;方位角0°~360°,精度≤5°。资料解释使用重庆地质仪器厂提供的配套资料处理系统软件,将采集的数据进行倒序、深度对齐、数据纠错及滤波,并按照不同仪器的刻度系数进行数字计算,转换成岩石物性响应值和密度。

QK4钻孔采集样品400件进行古地磁测试,其中有2件样品因松动不满足测试条件。取样间距0.3~0.8 m,平均0.5 m,尽量错过粗砂砾层,采取其中的粘土—细砂层位进行测试。岩心均在现场用无磁刀具剖开,用无磁性塑料盒(规格为2 cm×2 cm×2 cm)取样,盒上标注顶底面及方向,以保证方向正确。古地磁测试在国土资源部地下水矿泉水及环境监测中心完成。首先,选取了约百分之十的样品进行系统退磁,经试验20 mT是大部分样品的最佳退磁场。因此,大部分样品选择20 mT退磁场,占样品总数的59.30%;部分样品选择25 mT退磁场,占样品总数的34.17%;个别层位样品采用热退磁(700 ℃)手段进行退磁,占样品总数的6.53%。在磁屏蔽空间,所用的交变退磁仪器为国产JB1型交变退磁仪,热退磁仪器为捷克TD48热退磁炉,剩磁测量仪器采用了捷克产双速旋转磁力仪JR6A。测量完成后,利用Enkin古地磁处理软件进行主向量分析,以“最小二乘法拟合”方法计算每个样品的特征剩磁方向,根据特征剩磁的倾角变化判断古地磁极是否发生倒转。

3 岩石地层、年代地层及地球物理地层划分与分析3.1 岩石地层

QK4钻孔位于山东省淄博市桓台县南薛村西,孔口高程12.09 m,终孔深度285.98 m,岩心采取率为94%。揭露岩性主要有粘土、粉砂、砂、砂砾以及过渡岩性等,野外划分为391层,根据沉积物的颜色、结构、构造及其沉积组合特征划分为11层。自上而下分别为:

1)0~0.18 m,回填土。

2)0.18~4.11 m,黑土湖组,岩性主要为浅棕灰色—深棕色—极深棕色—极深灰色粘土、含粉砂粘土夹粘土质粉砂。中下部见有黄棕色潴育化斑块,底部见有绿灰色潜育化斑块,局部见有钙质结核,0.58 m处见厚约1~2 mm的水平黑色粘土纹层,偶见有黑色有机质、炭质或铁锰质细点,为湖沼相。张祖陆等[6]在研究山东小清河流域湖泊的环境变迁时发现,早—中全新世气候温暖湿润,海平面上升,在湿润气候的丰富降水影响下,形成了大规模的暗色湖沼沉积。王世进等[13]研究认为,该层沉积是黑土湖组。

3)4.11~14.47 m,大站组一段,岩性主要为黄棕色、棕色粘土、含粉砂粘土。总体颜色较纯、质地均匀,上部偶见有强棕色潴育化斑点/块,见有黑色炭质细点/结核,大小约1~4 mm,为风积相。张祖陆等[6]、杨剑萍等[11]、王海峰等[15]研究发现,全新世湖沼相沉积之下为大站组风成黄土。

4)14.47~17.76 m,大站组二段,岩性主要为深黄棕色、黄棕色含粘土粉细砂、细砂、含粉细砂粘土。表现为几个下粗上细的沉积韵律组合,上部夹一层厚约2 cm的水平细砂层,含水;中下部见一直径约5~8 mm的钙质结核,底部见一层厚约10 cm的粘土层,其中见有小螺化石,局部夹有薄层水平粘土层,二元结构重复出现,为河流相。

5)17.76~23.49 m,大站组三段,岩性主要为黄棕色、深黄棕色、棕色含粘土粉砂、含粉砂粘土。上部18.20~18.39 m为钙质结核富集层,钙质结核直径3~25 mm不等,以7~8 mm为主,其他部分偶见钙质结核;中部见少量炭质细点,大小约1~2 mm,为黄土沉积层。

6)23.49~45.30 m,平原组一段,岩性主要为黄棕色、棕色粘土、含粉砂粘土。顶部见有发育潜育化斑块的极深灰棕色、深灰棕色粘土、含粉砂粘土,厚约2.11 m。中部可见反映氧化环境的潴育化和反映还原环境的潜育化混杂发育,呈斑块、条带、不规则状。38.06~39.20 m为红棕色粘土、含粉砂粘土,质地均匀致密,反映强氧化环境。岩心中钙质结核较发育,分布不均,局部富集,结核大小约0.2~5 cm,偶见有水平粘土条带,为河漫滩相沉积。

7)45.30~57.53 m,平原组二段,岩性主要为黄棕色、棕黄色、深黄棕色、棕色粘土、含粉砂粘土、含粘土粉砂与黄棕色含粘土中细粉杂砂。下部见有红棕色、强棕色、黄红色粘土、含粉砂粘土,反映强氧化环境;底部见一白色砂岩砾石,中粒结构,块状构造,石英含量约60%,长石含量约35%,其他约5%。岩心中局部见黑色炭质细点富集呈团块状、条带状,沿水平纹层或穿层发育。局部发育含粘土中细砂—细砂—粉砂—粘土正粒序沉积,自下而上分别为边滩相、河漫滩相。

8)57.53~135.17 m,平原组三段,岩性主要为黄棕色、深黄棕色、棕色、绿灰色粘土、含粉砂粘土、含粘土粉砂,局部偶见有潜育化现象,岩心中断续发育钙质结核,大小1~10 mm,最大可达5 cm,局部富集成层,层厚约1~4 cm,最宽可达15 cm,岩心中见有黑色炭质结核,大小约1~2.5 mm,局部稍富集,为洪泛平原相。

9)135.17~147.39 m,平原组四段,岩性主要为棕色、深黄棕色粉砂质粘土、含粉砂粘土、粘土,顶部发育19个棕色薄层含粉砂粘土与深棕色粘土互层沉积,粘土条带宽约0.6~1.7 cm之间,间隔约2.5 cm,岩心中偶见潜育化呈细脉状、侵染状,钙质结核零星发育,大小约1~3 cm,为天然堤相。王世进等[13]、迟培星等[18]研究认为,明化镇组上覆地层为第四纪平原组。

10)147.39~259.10 m,明化镇组上段,以黄棕色、棕色、强棕色、深黄棕色含粉砂粘土、粘土、粘土质粉砂为主,局部夹有黄棕色、强棕色中细砂层,该段中常见粉砂与粘土薄互层发育,半固结,主要为一套弱氧化—氧化环境的产物。

11)259.10~285.98 m,明化镇组下段,以绿灰色、深绿灰色粘土质粉砂、粉砂质粘土、粘土与含砾中细砂层交互出现为主,局部夹有深黄棕色、棕色含粉砂粘土、粘土质粉砂层,半固结,主要为一套弱还原环境的产物。

3.2 年代地层

钻孔内采取14C测年样品1件(表1),样品编号QK4-Z1,埋深0.7~1.0 m,测得表观年龄为6.77±0.46 ka。

表1   QK4钻孔AMS 14C测年结果

Table 1  AMS 14C dating result of Borehole QK4

序号样品号埋深/m岩性分析结果备注
现代碳百分数/%表观年龄/ka
1QK4-Z10.7~1.0极深灰色含有机质粘土44.11±2.456.77±0.46

注:14C半衰期为5 730 a。

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钻孔内采取OSL测年样品3件(表2),其中QK4-GS11生长曲线趋于饱和,不予讨论。QK4-GS1采集于黑土湖组中的粘土质粉砂层,测试年龄为4.8±0.3 ka,与QK4-Z1的14C年龄(6.77±0.46 ka)均表明孔内黑土湖组形成于全新世。QK4-GS2采集于大站组中的粘土层,测试年龄为75.2±3.4 ka,表明其形成于晚更新世。

表2   QK4钻孔光释光测年结果

Table 2  OSL dating results of Borehole QK4

序号样品号埋深/mU/ppmTh/ppmK/%等效剂量
E.D(Gy)		含水量
/%		年龄/ka备注
1QK4-GS11.5~1.82.83±0.1012.0±0.311.73±0.0618.34±0.7915.14.8±0.3
2QK4-GS214.05~14.252.06±0.089.41±0.271.75±0.06239.80±3.5016.875.2±3.4
3QK4-GS11203~203.22.08±0.0910.2±0.291.86±0.06560.02±12.4116.6>169.0生长曲线
趋于饱和

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3.3 测井

对施工的第四系科研钻孔QK4孔进行综合物探测井(自然伽马、密度、井径、三侧向电阻率、自然电位),钻孔深度285.98 m,测井深度273.82 m(图2)。

图2

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图2   QK4孔岩性柱、自然伽马、电阻率、密度、自然电位及沉积环境分析

Fig.2   Lithological column, natural gamma, resistivity, density, natural potential and sedimentary environment analysis of borehole QK4


测井曲线中,侧向电阻率曲线与密度曲线变化趋势大致相同,与岩性变化具有一定的相关性,表现为粘土—砂质粘土层呈低值,粉砂—粗砂层表现为较高值,砾石层表现为高—特高值,从而表现出岩性的粘土—砂质粘土、粉砂—粗砂、砾石层,对应电阻率、密度曲线由低值波谷向高值波峰的变化趋势,且从测井曲线来看,电阻率曲线较密度曲线在细节上表现更好。自然伽马与侧向电阻率和密度曲线表现为负相关,在曲线细节上反映更好。自然电位与岩性变化对应不明显,可能是由于第四系含水层等因素的影响。

3.4 磁性地层

测试结果显示,磁性强度从(0.4~357.9)×10-3 A/m,平均值为190.7×10-3 A/m。磁倾角从-85.3°~89.2°,平均为33.5°,其中89个样品磁倾角为负值,309个样品为正值。

根据398个样品的磁倾角变化,可将岩心划分出23个磁极性带(表3),其中包括12个正极性带(N)和11个负极性带(R)。根据实测极性柱与标准古地磁极性柱对比,可将钻孔自上而下划分为3个极性时段,大致对应布容(Brunhes)—松山(Matuyama)—高斯(Gauss)极性时。

表3   QK4钻孔古磁性分析结果对比

Table 3  Comparison of paleomagnetism analysis results of Borehole QK4

序号深度/m实测极性层标准极性带极性亚时年代/Ma
10~23.49N1Brunhes
223.49~26.44R1Blake0.12
326.44~28.40N2
428.40~29.58R2Cr00.260
529.58~32.10N3
632.10~33.75R3Cr10.319
733.75~65.18N4
865.18~66.88R4Cr20.543
966.88~72.96N5
1072.96~75.08R5Cr30.593
1175.08~116.59N60.781
12116.59~120.43R6Matuyama
13120.43~123.42N7
14123.42~129.31R7
15129.31~134.17N8Olduvai1.77~1.95
16134.17~141.54R8
17141.54~144.69N9
18144.69~147.39R92.588
19147.39~171.25N10Gauss
20171.25~173.77R10Kaena3.032~3.116
21171.25~217.54N11
22217.54~221.57R11Mammoth3.207~3.330
23221.57~285.98N12

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本次古地磁测量成果整体反映较好,仅部分由于不同沉积环境、压实脱水效应、采样密度、样品内部结构的变动等不确定因素的影响,实测极性柱中部分极性亚时没有体现或者与标准极性柱对应较差。通过与地磁极性年表对比发现(图3),QK4实测极性柱上部的R1、R2、R3、R4、R5负极性事件与标准极性柱中Brunhes正极性时的Blake、Cr0、Cr1、Cr2、Cr3负极性亚时对应较好。中部的N8正极性事件持续时间较长与标准极性柱中Matuyama负极性时的Olduvai正极性亚时对应较好。下部断续出现了数层负极性亚时,其中R10、R11负极性亚时持续时间稍长,可能与标准极性柱中Gauss正极性时的Kaena、Mammoth负极性亚时对应。

图3

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图3   QK4钻孔磁性地层

Fig.3   Magnetostratigraphy of borehole QK4


4 讨论

1)全新统底界的确定

全新统底界取大体相当于深海氧同位素1阶段开始的0.011 Ma为界[19],相当于中国黄土地层中的S0/L1界线,是冰后期气候转暖的开始[20]。王强等[21-22]研究认为,末次冰消期以来贫营养湖沉积、含有机质层位的出现为全新世的开始。钻孔4.11 m上下分别以湖沼相、风积相为主。0.7~1.0 m处 14C年龄为6.77±0.46 ka,1.5~1.8 m处OSL年龄为4.8±0.3 ka。张祖陆等[6,23]研究发现,小清河以南广饶、寿光、博兴等地,黄土沉积之上发育1~2 m的灰黑色泥质层,14C年龄为4518±110 a B. P.,微体古生物显示为湖沼沉积,可与QK4孔内沉积物进行对比。结合前人研究[6,13,23],认为孔内暗色沉积物属黑土湖组,4.11 m处为全新统底界。

2)上更新统底界的确定

晚更新世的开始时间相当于深海氧同位素(MIS)5阶段的起始时间[24-25],即Blake亚时之底[26],相当于中国黄土地层中的S1/L2界线[20]。该界线之下以发育“杂色”粘土及见有钙质结核层为主要特征[27⇓⇓-30]。QK4实测极性柱中的R1负极性带与Blake负极性亚时对应较好。在测井曲线上,21~25 m为明显的突变异常带。在岩石地层划分上,黑土湖组之下是以风成沉积为主夹河流相的沉积特征,23.49 m之下为潴育化、潜育化混杂发育的杂色粘土,并发育钙质结核层。14.05~14.25 m处OSL年龄为75.2±3.4 ka,可与深海氧同位素(MIS)5阶段的时代(75~130 ka BP)对比。结合张祖陆等[6]、杨剑萍等[11]、王世进等[13]、王海峰等[15]的研究,认为该层属大站组,23.49 m处为上更新统底界。

3)中更新统底界的确定

中更新统底界处于B/M转换面上,相当于深海氧同位素的19/20阶,黄土剖面的L8层之中或S7层底界[20],处于古气候变化主导周期的转型时段[31]。区域上界面埋深差别较大,大家洼LZ908孔B/M界线约80 m[32],东营S3孔B/M界线170 m以下[33],禹城禹2孔B/M界线在108.10 m[26]。QK4实测极性柱中N6正极性带和R6负极性带的界面与标准极性柱中的B/M界线对应较好,对应钻孔深度116.59 m。在测井曲线上,115~119 m为明显的突变异常。在岩石地层划分上,118.70 m上下沉积物组合与沉积环境差异显著,两者为截然接触关系。结合以往研究[13,18],认为该层属平原组,推测118.70 m处可能为中更新统底界。

4)下更新统底界的确定

下更新统底界,即第四系与新近系的界限(N/Q界限),也就是古地磁极性M/G转换面(2.58 Ma)[34⇓⇓-37],大极性时转换界线相对明显,通过古地磁M/G界线确定第四系下限易于实现[26]。QK4实测极性柱中的N10正极性带和R9负极性带的界面与标准极性柱中的M/G界线对应较好,对应钻孔深度147.39 m。在测井曲线上,146~148 m处表现出明显的突变异常。在岩石地层划分上,147.39 m上下分别为河流相、湖泊相沉积,且下部地层含有上部地层的泥砾,两者之间为截然接触关系(见图4)。结合以往研究资料[13,18],认为该层属平原组,147.39 m处为下更新统底界。

图4

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图4   钻孔岩心及野外剖面特征

Fig.4   Characteristics of borehole core and field profile


5 结论

1)通过对QK4孔古地磁分析、测试认为0~116.59 m为古地磁极性带的Brunhes正极性时,116.59~147.39 m为古地磁极性带的Matuyama反极性时,147.39~285.98 m为古地磁极性带的Gauss正极性时。

2)通过对QK4孔岩石地层、古地磁、测井、14C、OSL等分析,并结合区域研究资料,对钻孔内第四纪地层进行了多重地层划分,其中0.18~4.11 m为全新统,地层属黑土湖组;4.11~23.49 m为上更新统,地层属大站组;23.49~118.70 m为中更新统,地层属平原组;118.70~147.39 m为下更新统,地层属平原组。

3)钻孔中古地磁、测井分界(带)与岩石地层划分主要界面对应性较好,反映了第四纪古地磁场变化、沉积环境演变与沉积物之间的具有较好的相关性。该成果可以为鲁北平原第四纪地层划分研究提供重要支撑。

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