工作方法二 第四纪地层天然剖面的观察、实测与综合剖面图的编制

在一个地区进行第四纪地质观察和研究时，需要对第四纪地层的天然露头进行观察和实测，以期获得更准确、更详细、更丰富的第四纪地质信息，因此，在野外对一些比较重要的第四纪地层剖面要进行实测，仔细研究剖面的岩性、岩相、接触关系等特征。

一、观察和实测剖面的选择

在河谷区或盆地中，由于河流或冲沟的切割，第四纪地层的天然露头都比较多，也比较好，因而在进行第四纪地层剖面的观察和实测之前，应选择较好的第四纪地层露头作为观察和实测剖面。第四纪地层实测剖面的选择，应考虑以下几个方面。

（1）选择的剖面位置要便于观察和测量，便于研究人员的攀爬、测量、取样等工作的进行，而且要具有安全性。如果在剖面上进行观察和研究时，安全性较低的话，尽可能寻找可代替的剖面进行测量。如果找不到替代剖面，一定要在确保安全的情况下进行观察和研究。通常情况下，第四纪地层观察和测量剖面选择在地貌的陡坎处。

（2）第四纪地层剖面的露头要新鲜，最好是最近形成的地层断面。如果没有新鲜的地层断面，也要选择比较容易揭露出新鲜断面的剖面。地层的结构清晰，岩性分层清楚，沉积构造清晰。

（3）尽可能地选择沉积物比较细的剖面，如由粘土、粉砂质粘土、粉砂组成的剖面比由砾石组成的剖面好。细粒沉积物便于取样，含有更丰富的古环境信息，孢粉、化石等含量较砾石、粗砂等沉积物丰富。

（4）选择沉积物的沉积韵律比较丰富和清晰的剖面，如沉积物粒度韵律、颜色韵律、沉积构造韵律等。

（5）尽可能选择沉积物厚度大的剖面，沉积物越厚其跨越的时间可能就越长，那么记录的地质事件就越多，获得的信息就越丰富。另外，剖面的沉积连续性要好，沉积间断尽可能少。

（6）在一个研究区，对各种成因的第四纪沉积物或各种地貌单元的沉积物都要选择有代表性的剖面进行实测。

（7）如果是成因相同的第四纪沉积物，要考虑在不同的地貌位置上选择实测剖面，如洪积扇，需要在扇顶相、扇中相、扇缘相选择观察剖面。

上述只是实测剖面选择的总体要求，在实际应用中，要根据具体情况而定，不可生搬硬套。

二、实测剖面的方法

第四纪地层虽然形成时间距今短暂，但其成因类型多样，岩性、岩相和厚度在横向上变化大，受地貌的影响明显，这给第四纪地层研究带来了难度。但有利的是第四纪地层受到的新构造运动影响总体较小，地层变形较弱，绝大多数的第四纪地层都为水平状，而且露头多为陡坎，这为第四纪地层的观察又创造了良好的条件。因此第四纪地层剖面的观察和测量方法与老地层有所不同。

1.水平地层剖面的测量

水平地层的测量比较简单，通常把测量剖面选择在阶地的阶坡、冲沟壁、地形的陡坎、河床的凹岸等部位，这些部位的第四纪地层出露较好，较完整，厚度较大。对这些地点的第四纪地层剖面的测量方法是：

第一步：在已选定的剖面位置确定剖面的方位，并用罗盘测出剖面的方位角。在陡坎（剖面）的顶部和底部各站一人（图2-5），站在顶上者把皮尺或测绳从上面慢慢地放下来，站在下面者接到皮尺或测绳后，将皮尺或测绳的起点置在剖面的底部（将皮尺的起点置在剖面的顶部也可以，这样可以直接读出剖面岩性分层的深度），然后两人把皮尺拉直，站在剖面顶部者把皮尺的终点置在剖面的顶端，再读出皮尺或测绳终点的数字，即为地层剖面的总斜距。如果地层剖面陡坎很陡，接近90 ° ，那么所测得的厚度（斜距）就是地层的真厚度。

图2-5 地貌陡坎处第四纪水平地层的测量方法

第二步：进行地层的岩性分层和测量各岩性层的厚度。如果剖面的陡坎很陡，也比较高，人不能攀爬上去，观察者可站在剖面的下面观察描述剖面，并进行岩性分层。通常情况下是，先观察描述剖面的最底部一层地层，观察和描述完了第一层岩性层后，站在剖面顶部者向上拉动皮尺或测绳，当皮尺或测绳的起点移动到岩性发生变化的部位时，即岩性层的分界点，站剖面顶部者马上停止拉动皮尺或测绳，并读出剖面顶部的皮尺或测绳的数字，再把开始读出的数字减去这次读出的数字就是第一层岩性层的斜距（或真厚度）。按此方法，依次测出剖面上各岩性层的厚度。

第三步：在观察、研究和测量剖面的同时，应该绘制地层剖面图，把分层界线、岩性特征、沉积构造等都绘在剖面图上，并把图件的相关要素补充完整。如果需要采集样品的话，在测剖面的同时进行样品采集，并记录好样品采集的位置（剖面的深度）。

如果剖面陡坎的坡度略小，可以攀爬时，那么在皮尺或测绳拉好后，可以不要拉动皮尺或测绳，观察人员可在坡面上从起点依次观察、分层到终点，分别读出每岩性层的分界点的数字。但要注意的是，这时读出的数据不是地层的真厚度，而是斜距，需要测量地层剖面的坡度，回到室内再计算出地层的真厚度。

2.倾斜地层的剖面测量

倾斜的第四纪地层的测量方法与老地层的测量方法相同，在第四纪地层的露头上需要一根一根导线的测量，进行逐层分层和描述，测量出每一层的斜距、导线坡度、导线方位角、地层产状，并仔细地记录在地层剖面实测表中（表2-1）。在测量完地层剖面时，必须测量从剖面的起点到剖面终点总方位角，它可作为实测剖面基线的方位角。回到室内进行计算，得到地层的真厚度。在测量地层剖面的同时，应该绘制地层信手剖面图，便于在室内绘制剖面图时进行对比。

表2-1 实测地层剖面记录表

3.联合地层剖面的测量

有时在陡坎处，第四纪地层剖面出露较长，在横向上岩性和岩相变化又比较大，在一个地点测量出的地层剖面又不能反映第四纪地层在横向上的变化，这时就需要在横向上测量多个地层剖面，绘制成联合地层剖面图，这样就能很好地反映出整个剖面的岩性和岩相变化情况。

具体的地层测量方法，与上述的实测剖面基本相同，所不同的是在地层剖面上放置多条皮尺或测绳，测量不同位置的第四纪地层剖面。根据实测的多条剖面再绘制联合剖面图（图2-6）。

图2-6 联合地层剖面测量

三、第四纪地层剖面观察和描述的内容

在野外进行第四纪地层剖面研究时，需要对剖面进行仔细的观察、描述和分层，观察和描述的内容主要包括以下几个方面。

1.颜色

地层的颜色是最为直观的，而且是反映地层形成时古环境的重要指标之一，不同的颜色可反映形成时的不同环境条件。如红色反映比较强烈的氧化环境，气候可能为炎热，灰黄色反映比较干冷的气候。在进行地层颜色描述时，可采用一元、二元或比拟的方法描述，如一元命名方法，红色、黄色、绿色；二元命名方法，红黄色、黄绿色、灰黄色等；比拟命名的方法，橘黄色、金黄色、砖红色。

2.岩性

这里的岩性是指沉积物的成分。碎屑沉积物的成分可分为砾石、砂和粘土，砾石的成分是花岗岩、砂岩、灰岩、闪长岩，还是泥岩、板岩、片麻岩等。砂的成分是长石、石英，还是岩石碎屑。在剖面观察时，尽可能地估算各种成分所占的百分含量。如果是化学或生物化学沉积物，只要描述整体的成分即可，如碳酸盐、硫酸盐、钠盐、钾盐等。

3.结构

沉积物的结构包括沉积物颗粒大小、形状、磨圆度、分选性、碎屑颗粒的充填方式等。碎屑颗粒的大小主要是指颗粒的最长轴的尺寸（a轴），通常情况下是描述地层中占主要数量的碎屑颗粒，如砾石的砾径以3～5 cm为主，含少量的砾径为10 cm的砾石。如果对砾石层进行测量时，就要测量砾石的a、b、c三个轴的数据。如果是砂层，只要描述是粗砂、中砂、细砂、粉砂即可。碎屑颗粒的形状要描述其形态特征，如扁平状、圆球状、熨斗状、三角状等。磨圆度的描述可分五级或四级，即极圆状、圆状、次圆状、次棱角状、棱角状，或圆状、次圆状、次棱角状、棱角状。分选性的描述可分为分选性好、分选性中等、分选性差、分选性极差。在粗碎屑沉积物中，要观察描述充填方式，如叠瓦式、充填式、架堆式、弥散式等，对叠瓦式排列的砾石最好测量ab面的产状，不同的充填方式反映了不同的水动力条件。

4.侵蚀面和沉积构造

在地层剖面中，是否存在侵蚀面，或古土壤层，如果存在这些地层面，就需要对它们的特征仔细描述，包括颜色、成分、结构等特征。沉积构造的类型和特征的观察描述，它们发育的层位和岩性特征，层理的规模和类型。

四、信手剖面的绘制

第四纪地质信手剖面在第四纪地层研究中也是经常使用的，当遇到地形陡峻，或难以逾越的沟谷时，或者一些比较次要的剖面，而又想把观察到的第四纪地质现象或地层特征表示出来，这时可绘制第四纪地质或地层信手剖面。信手剖面与实测剖面不同的是前者不需要用皮尺或测绳丈量剖面的长度，而其他的内容与实测剖面相同。信手剖面的具体作法如下。

（1）选择信手剖面的位置和方位，并确定剖面的基线，用罗盘测出剖面的方位角，把方位角标绘在野簿的方格纸上。根据实际情况确定比例尺，比例尺的大小以绘制出来的图不宜过大，也不宜太小，但比例尺的大小要适合想要表达的内容。

（2）绘制地形剖面线。如果要绘制的区域比较大，在实地看不清楚地形的变化，这时可根据地形图上的地形等高线绘制地形剖面线；如果绘制的区域较小，可根据实地情况绘制地形剖面线。

（3）再把地质界线投影在地形剖面线的下方。在投影地质界线时，应该先绘大框架，后绘小轮廓；先绘重要的界线，后绘次要的界线。绘制过程应该遵循从大到小，从粗到细，从重要到次要的原则。如果剖面图中存在断层和褶皱构造，应该先把构造的轮廓绘制出来，再绘制地层。最后充填好岩性符号。

（4）补充完善信手剖面图其他要素，如图名、图例、地理要素等（图2-7）。

图2-7 新疆库车河康村北中更新统与下更新统信手剖面

（据程捷，2008）

五、实测剖面图和第四纪地质综合剖面图的编制

1.实测剖面图的绘制

根据实测的数据绘制第四纪地层实测剖面图。如果第四纪地层为水平状，剖面又为垂直的断面，这样的第四纪地层实测剖面的绘制是比较简单的，可在野外完成：先把地形剖面线绘制出来，再把地层的分层绘在剖面图上，充填好岩性符号，补充完善剖面图要素即可（图2-8）。

图2-8 青海玛多县晚更新世洪积物实测剖面图

（据程捷等，2005）

如果第四纪地层为倾斜岩层，实测的剖面线又为高低起伏的地形面，这需要在室内对测量数据进行整理和计算，求出地层的真厚度，并把实测的每一根导线投影到剖面的基线方位上。具体的地层厚度计算方法和投影方法可参考老地层实测剖面的地层厚度计算方法和投影方法。

2.第四纪地质综合剖面图的绘制

第四纪地质综合剖面图是研究者根据大量的野外收集的构造、地层、地貌等实测资料，通过综合分析，加以科学的概括，将一个研究区的第四纪地质内容综合编制在一个剖面图上。第四纪地质综合剖面图是一个地区第四纪地质的综合反映，既不是一个地点的第四纪地质剖面的缩影，也不是把多个地质剖面简单地联合起来，而是研究者对一个地区第四纪地质的观察和理解，依据所要表现的内容，实事求是地把各种第四纪地质内容的相互关系正确地表示在剖面图上（图2-9）。第四纪地质综合剖面图使读者对研究区的第四纪地质获得更为全面的知识，便于勾绘出研究区的第四纪地质发展史。

图2-9 第四纪地质综合剖面图

第四纪地质综合剖面图要求结构清晰，图面整洁，各种地质体的接触关系正确，而对比例尺、方位、具体地点没有严格的要求，对于一些小的地质体可以适当放大，而一些大的地质体可以适当缩小，但它们之间的接触关系必须是符合实际情况，否则给读者造成错误的认识。在编制第四纪地质综合剖面图时，要考虑研究区的地貌特征，综合剖面图反映的地貌单元要与实际情况一致，因此在编图时参考区域地貌图。