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9.乾安大布苏泡子一带第四纪地质、古生物调查报告①


  为解决松辽平原西部沉降带第四纪地层划分问题,我们在编制吉林省地层表的基础上,1976年结合吉林省地质图的编制工作组织了协作,对大布苏泡子一带进行了地质古生物调查。根据此次所采集的和历年收集的化石和地质观察,对本区地层划分提出了新的方案。

  大布苏泡子一带盛产盐、碱、芒硝和草炭等工农业原料,地下蕴藏着丰富的、为农田灌溉和防治氟中毒症所急需的优质地下水。正确解决地层划分问题,对于发展工农业生产和阐明这些矿产形成的规律,无疑是具有重要意义的。

  一、地质地貌概况

  大布苏泡子位于松辽平原西部沉降带的中心,是松花江、嫩江和西辽河之间广大闭流区内星罗棋布的湖泡中较大的一个。泡子东岸所学公社一带是一个标高150-160米的三级阶地(或称台地)。面积广阔,微有起伏,向东一直扩展到乾安一带。由于不均匀的构造运动,这个台面在泡子东岸向西缓缓翘起,形成了学字井、命字井和后人字井之间的一条岗垄,最高点标高176.6米,成为这一带平原上突出的高地。岗的两侧明显地不对称,西陡东缓,西侧急骤地下降20米。再向西是一条狭窄的顺湖岸延伸的二级阶地。前沿高差约20米,标高150余米。当地群众所称的“狼牙棒”就是这个阶地前沿的黄土状土被雨水冲刷后形成的“劣地”或“似喀斯特”地形。在狼牙棒西侧有一条一级阶地发育,高差1—2米,向西倾斜,被冲沟切割破碎。向大布苏村、学字井南沟、后人字井南沟等地切入二级阶地的沟谷中,一级阶地高达5—8米,标高约140米。湖盆的北、西、南三面相当于二级阶地,但面积广阔,高度较低,标高约140余米,成为较低的台地。大布苏泡子水面标高122米。在北、西、南三面陡崖与水面之间有不宽的浪成斜坡。而东面与东北面却有宽阔的洪积平原和泥炭沼泽湿地。从东岸冲沟发育,水土流失严重,阶地数目多,高度大,分异明显以及湖水显着地偏居于湖盆地西侧诸现象来看,本区挽近期构造运动显示了东升西降的不对称性质。此外,在泡子边部、中部有一些汹涌喷出的淡水上升泉和当地群众所称的“大酱缸”。后者可能也是一种涌水缓慢的上升泉,其中充满稀泥浆,但表面有时结成硬皮,人畜不慎失足,即有生命危险。这些泉水可能都是沿着构造断裂涌出的。

  第四纪地层可划分为:

  A、上更新统马兰黄土:广泛出露于所学公社、情外公社和乾安、大安一带台地上,为淡黄色、灰黄色黄土,大孔隙发育,具钙质假菌丝体,钙质斑点(直径1毫米左右),含少量钙质结核(直径2—5厘米)。颗粒较粗,主要为砂黄土。相对湿陷系数为O.048、0.060、0.075,平均0.061。近于青海和甘肃黄土的相对湿陷系数之平均值(前者0.0693,后者0.0536),可以说湿陷性特别强。厚约10-20米。为风尘堆积。据钻探资料,本组下伏地层为中更新统大青沟组。以学字井大队部对面陡崖剖面(第4地点)为例    ,在马兰黄土之下有灰色、灰黄色粉细砂3.5m和黄绿色、黄灰色亚粘土>1.8m。

  B、上更新统,顾乡屯组,组成二级阶地,下部为灰黄、灰白色砂夹灰绿、黄绿、灰黄色亚粘土和亚砂土,水准层理,斜交层理发育,属湖河相沉积,为哺乳动物化石主要产出层位,计有:真猛犸象(Mlammuthus primigeniu Blumenbach),披毛犀(Coelodonta antiguitatis Blumenbach),河套大角鹿(Sinomegaceros ordosianus Young),原始牛(Bos primigenius Bojanus),野牛(Bison),野马(Equus przewalskyi Poliakoff),野驴(Equus hemionus Pallas),虎(Panthera tigris),骆驼(Camelus sp.),马(Equus sp.),牛类(Boyinae)。此外,常含有大量淡水螺类化石,厚5-7.10米。

  上部:为灰黄、淡黄色黄土状亚砂土,亦发育垂直节理,稍具大孔和钙质假菌丝体,但层理明显,单层厚约1.2米,各层之间色泽稍有不同,主要为洪积成因。由于雨水冲刷,水流潜蚀和切割而成土柱、土塔、土蘑菇、陷穴、天然井等喀斯特地貌景观,构成“狼牙棒”的主体,产化石:披毛犀(Coelodonta antiguitatis Blumenbach),牛类(Bovinae)。

  顾乡屯乡组举两个剖面为例:

  第1地点剖面:

  上覆地层:

  6.上全新统郭家店组,灰色次生黑土 0.8米

  5.中全新统坦途黑土,黝黑色黑土产细石器、圆形刮削器等 0.7米

  4.下全新统,大土山风砂,白色风砂(细砂) 0.5米

  上更新统顾乡屯组(Q3d)上部

  3.淡黄色黄土状亚砂土,顶部有一层黄褐色古土壤 1.3米

  2.灰绿色、黄绿色亚粘土,水准和斜层理发育,含次生钙质结核(直径约1厘米) 3.05米

  2、3层产小螺类和哺乳动物化石:野马(Equus przewalskyi Poliakoff),野牛(Bison exiguus Matsumoto)。

  1.灰白色细砂含化石,虎(Felis tigris)及骆驼(Camelus sp.) >5.0米

  第3地点剖面:

  7.灰黑色土壤(附近有辽金文化遗址) 0.2米

  顾乡屯组上部:

  6.灰黄色、淡黄色黄土状亚砂土,具大孔隙,含粉细砂较多,水准层理发育 9.2米

  5.灰黄色亚砂土 1.2米

  4.灰色亚砂土,具垂直根孔状铁锈条纹和白色小斑点 0.4米

  3.褐黄色亚砂土 3.0米

  2.黄色细砂 1.3米

  1.灰绿色细砂 >1.2米

  C、全新统

  本区全新统最明显的标志是中全新统坦途组含新石器时代细石器文化层(石镞、刮削器、尖状器、石磨棒、粗红陶等)的黑土分布最广。上全新统郭家店组为黄色、灰黑色亚粘土,偶夹薄层黑土,狼牙棒一带广泛分布的辽金文化遗址大致产于本组。下全新统大土山组为白色风砂或灰黄色褐黄色亚砂土。全新统的划分可以第1地点剖面上部和第6地点剖面为例。第6地点剖面的下部可能属于古全新统。

  第6地点剖面(狼牙水库堤下右岸):

  10.现代土壤 0.2米

  上全新统郭家店组:

  9.淡黄色亚砂土,下部夹黑土小薄 1.35米

  8.黑土,上部有机质残体集中14C,1168±80aBP O.50米

  7.黑土和黄色亚砂土混合层 0.35米

  6.灰黄色亚砂土夹黑土条带 1.30米

  中全新统坦途组:

  5.黑土14C,5191±1000aBP 2.10米

  下全新统上部大土山组:

  4.黄色亚砂土 O.50米

  3.黑土 0.40米

  2.黄褐色亚砂土 0.50米

  下全新统

  1.黑褐色淤泥质亚粘土 >1.40米

  大布苏泡子东岸的草炭可能属全新世中、晚期产物。

  二、哺乳动物化石

  1、虎(Panthera tigris)

  材料:左下颌骨附第4前臼齿(P4)    (1965年,编号350,第1地点,顾乡屯组)。

  P4原尖特别发达,形成单一的锤形。下前尖突出,下次尖不显。从齿槽看,P3较小,裂齿(M1)很大。

  2、真猛犸象(Mammnthm Primigenius Blumenbach)

  材料:臼齿残片(1976年,编号大19,第7地点,顾乡屯组下部),第3掌骨(1976年,编号大25,第8地点,顾乡屯组下部)。

  臼齿仅保存两个残破齿片    釉质层较薄(1.4-1.8毫米)。水泥质层略厚于釉质层。齿板厚约l厘米,依此推测齿板频率约为10。根据上述可定为真猛犸象。

  第三掌骨,骨体呈花方形,背、掌侧面较平。与第二掌骨相接的内侧面平直。

  3、野马(Eguus przewalskyi Poliakoff)

  材料:右上颌骨附颊齿(P2一M3)(1976年,编号大29,第l地点,顾乡屯组下部,左下颌骨附P3一M2(1974.年,编号大55,第2地点,顾乡屯组下部)。

  右上第三前臼齿(P3)中附尖突出,右上第二臼齿(M2)附尖较大。M1、M2前窝的后缘与后窝的前缘愈合成一条线。此现象可能为幼年马个体的特征。马刺在前臼齿上明显,在臼齿上不明显。原尖为长扁形。上颊齿测量资料列于:

  其中除去M2原尖指数稍小外,其他资料皆居于榆树标本的范围之内[6]。

  下颊齿P3一M2,下后尖、上后附尖呈圆形,下原尖、下次尖为扁圆形。M1的外谷已伸入下后尖与下后附尖之间。

  4、野驴(Eguus hemionus Pallas)

  材料:右下颌骨附P2一P4(1976年,编号大9,第2地点,顾乡屯组下部)。整个牙齿窄小,瘦弱,釉质层薄,下后尖、下后附近尖呈扁圆形,外谷细小。

  5、马(Eguus sp.)

  材料:第三跖骨一根(1976年,编号大5,第3地点,顾乡屯组下部),左胫骨一根

  (1976年,编号大16,第7地点,顾乡屯组下部)。

  第三足庶骨,骨体呈圆柱状。跖骨隆起不发达,近端背侧关节面呈半圆形。

  左胫骨,保留远端部分,下端关节面已风化残破不清。

  6、披毛犀(Coelodonta antiquitatis Blumenbaeh)

  材料:完整头骨一件,附左右上P4—M3)(吉博编号0728,第9地点,顾乡屯组下部)。上颌骨附左、右P2一M1,以及左右M3各一枚(1976年,编号大8,第3地点,顾乡屯组下部)。左肱骨一根(1976年,编号26,第8地点,顾乡屯组下部)。胫骨一根(1976年,编号大14,第5地点,顾乡屯组上部)。此外,还有环锥等骨骼数件。

  鼻骨与额骨的表面上粗糙,并具有许多瘤状突起,即两角固定处的角痕,鼻骨前端突起并向前下方弯曲成弧形,鼻中隔较厚,石化较高。鼻骨与颌前骨构成半圆形鼻颌切迹。额骨较宽,而在两眼之间上凸起。额骨和顶骨向上方隆起,两者之间形成鞍状凹面。两侧外矢状脊自额骨向枕脊延伸形成较宽的“x”型脊区。颞窝为前宽后窄的凹陷。其上限以外矢状脊与顶、额骨为界,外界为发达的颞脊。枕脊较厚,向上翘起,顶骨平面与枕骨平面所构成的夹角一枕骨横脊角为89°。

  头骨所附上臼齿外脊的外壁有2—3个明显的褶皱;原脊与后脊近于平行,两脊向后方微有倾斜,两脊的内、外壁与齿底面近于垂直。P4一M3磨蚀很厉害,齿冠较低。由此可见是一个老年的披毛犀个体。

  头骨测量[7]

  枕骨横脊角锐 89°

  颞凹后缘——眶前缘结节间距离 383毫米

  鼻孔高 92毫米

  鼻孔长 209毫米

  最后一个臼齿(M3)后外缘间距离 168毫米

  颚骨已破碎,牙齿外壁外脊有2―3个褶曲。外脊、原脊的内外壁与底面近于垂直。P2的原尖与后尖在一条直线上。右P4的小刺明显。M1上的前凹形成单一封闭三角形小孔。整个牙齿外脊釉质层较薄。前臼齿磨蚀较厉害。

  左上M3的前脊向后内方呈弧形倾斜,使M3呈扁三角形。右上M3系刚萌出不久的小牙。前脊呈半圆形,向后内方伸延。在前脊的后端与外脊相连成一条线,使该牙上部成三角形。

  左肱骨近端已残破,肱骨体呈不规则的圆柱状。骨体围绕纵轴呈螺旋状扭转。下端滑车两侧有很发达的结节。肱骨中段横断面为扁圆形。下端掌侧面有很深的鹰嘴窝,背侧面有一较明显的冠状窝。

  胫骨:保留远端部分。骨体呈三棱柱状。下端断面呈四边形,内侧边大于外侧边。下端关节面被一个由外侧向后内侧的脊分成内外两个凹陷的关节面。

  7、河套大角鹿Megaceros(Sinomegaceros)ordosianus Young

  材料:右角眉枝部分。

  角扁平,约成掌状,与主枝近于垂直相交。角后面靠角环处微有凸起,而角前面则稍有凹陷,在向前上方延伸的中线处有较明显的凸起。角的前后面均有纵沟。

  8、原始牛(Bos primigenius Boianus)

  材料:右下颌骨附P2一M3(1976年,编号大1,第6地点,顾乡屯下部)。

  牙齿粗大,底柱发育。前后叶大小几乎相等。原次尖呈圆形。M3的后座较宽。

  9、东北野牛(Bison exigus Matsumoto)

  村料:右下颌骨附P4——M3(1976年,编号大24,第7地点,顾乡屯组下部),左上第三前臼齿(1976年,编号大30,第1地点,顾乡屯组下部)。

  P4——M3,前叶大于后叶,M2、M3更为明显。前、后叶呈扁圆形。M3后座小于原始牛。底柱较发育。

  右上P3,原、次尖为扁圆形。中央附尖较突出。底柱不显着。前凹的前部向内下方倾斜。该种现象可能由P2缺失或P2病态造成的。

  10.牛类(Bovinae)

  材料:右足庶骨两根(1976,编号大4,第3地点,顾乡屯组下部;编号28,第3地点,顾乡屯组上部)。

  骨体呈四方形。骨体背面中央有一纵沟,掌面中段内侧稍为隆起。近端关节面中央凹陷并被一低脊分为左、右两个关节面。

  1.骆驼(Camelus sp.)

  材料:右下颌骨附M2一M3(1976年,编号大17,第7地点,顾乡屯组下部)。左足庶骨一根中央附骨一块(1965年,编号348、349,第一地点,顾乡屯组下部)。

  M2残破,M3较完整。整个牙齿较大,齿冠较高,法琅质厚,无底柱。牙齿构造简单,有一外脊,内有个半月形内阜。下颌骨肿厚的程度与肿骨鹿极为相似。

  跖骨保留近端部分。骨体粗大。背面平滑,掌侧面中央有一较宽的纵沟。近端关节面被中央沟分为左右两个相对的关节面。

  中央附骨:骨体呈不规则的多面体。上、下两面均具有高低不平的关节面,在与跟骨相接处更为明显。

  三、结    语

  1.本区所发现的哺乳动物化石均属于猛犸象披毛犀动物群(或称顾乡屯动物群、榆树动物群)的主要成分。该动物群在我省的出土地点虽有百处之多,但每一地点的种类都不甚多,除榆树周家油坊(35种)和安图明月镇洞穴(15种)外,大布苏地区共有9种,居于第3位。

  2.猛犸象披毛犀动物群是公认的冰缘动物群。猛犸象、披毛犀、原始牛、野马、野驴都是喜湿耐寒的草原动物;虎是森林动物。当时该区应属草原——森林环境。但骆驼是沙漠动物,与这些化石共生,似有矛盾。是不是从较远处的沙漠地带迁移来的或化石有个别是次生搬运的,待进一步研究。孢粉分析也许会有助于这一问题的解决。

  3.该动物群是更新世最后冰期的标准化石,所以顾乡屯组应属晚更新世末次冰期的地层,相当于白头山冰期和大理冰期。

  4.以往将第一地点1—3层曾置于全新统底部,并认为新于狼牙棒一带的地层[3]。据近年观察结果和所发现化石情况,将之改划人上更新统且与狼牙棒一带的地层视为同一地层。从地貌、岩性、化石群等方面来看,狼牙棒剖面基本上可与顾乡屯剖面对比(与学字井以东的马兰黄土为同时异相关系)。

  学字井南沟中马兰黄土下的冲积物应属大青沟组。从地貌来看顾乡屯组构成二级阶地,大青沟组构成三级阶地。它们之间属断层关系。

  全新统从岩性所反映的气候标志比较明显。坦途组的黑土反映了中全新世大西洋期的温湿气候。过去曾有“新石器黑土”[5]、“新石器黑砂”[4]或“坦途黑土”[1]等名称。坦途组含有丰富的细石器文化遗物[8]。在第6地点测黑土的14C年龄为5191±100aBP(CG—150)。在哈尔滨黄山顶上的黑土中新石器时代的陶罐在中的木炭年龄为2730±130年。因此,坦途组属中全新统无疑。上全新统郭家店组(郭家店风砂[1])也是风砂和亚砂土可能反映了亚北方期比较乾燥的气候,在第6地点测得14C年龄为1168±80aBP(CG-148),下全新统大土山组(大土山风砂[1])也是风砂和黄色亚砂土,约相当于北方期的乾燥气候。第6地点剖面底部的黑褐色淤泥质亚粘土可能属古全新统,还有待研究。

  综上所述,结合区域资料,提出本区第四纪地层划分的新方案:

  5.大布苏泡子的成因,曾经提出过“残留说”和“构造说”。从大布苏村附近有一通道隐约与东北方的花敖泡相通看来,它很像是呼林河古河道或一个古湖的遗物。另一方面从下列现象观察,湖盆的形成似与构造也有关系:①湖盆呈规则的六边形,分为SN、N80°E、N35°―40°W三个方向,可能是三组断裂带。“大酱缸”也呈北西方向分布。②上升泉和“大酱缸”的水都是淡水,与泡子中的盐碱水显着不同,有可能是深层地下水顺断裂带上升的表现。③前述明显的不均匀构造运动。

  6.大布苏泡子的盐碱主要是浅层地下水和地表水从四周汇人,在乾旱气候条件下蒸发浓缩而成。但上述上升泉和“大酱缸”则可能从深部承压水上升而来的淡水。草炭可能是全新世中期气候湿润时期产物。

  7.根据上述可以将大布苏泡子的发展史作如下的陈述:

  第四纪初中期以来,松辽盆地西部连续缓慢下降,沉积厚度最大处约150米。盆地总的方向还是北北东向,但到了更新世晚期,在松花江与辽河两水系之间,出现了横贯盆地的北西西向微弱隆起区。大布苏泡子正位于这个隆起区内。隆起呈弧形,向南微凸,可能与北面来的压力有关,大布苏泡子正位于前弧内侧是产生张力的地区。

  中更新世,气候湿润,在广阔的松辽平原上,沉积了灰绿色淤泥、亚粘土、亚砂土、粘土等河湖相沉积(大青沟组)。到了晚更新世,随着区域的起隆,伴随着断裂活动,产生受三组断裂控制的大布苏泡子断陷盆地,于是盆地逐渐积水成湖。以后随着湖水逐渐上涨,沉积了顾乡屯组下部的堆积物。这时大布苏泡子还是淡水湖,湖里生活着大量淡水螺类,湖滨生活着喜湿耐寒的草原型猛犸象、披毛犀动物群。更新世最末期气候较为乾旱,湖面下降形成了大布苏组上部的洪积黄土状土和冲积物。而与此同时,在学字井以东的广阔台地上沉积了马兰黄土的风尘堆积。

  全新世以来,气候可能是先较湿后乾旱,湖水位降低,加之断裂又一次活动局部侵蚀基准面下降,引起了下切侵蚀。全新世中期,在冰后最佳气候期,气候温湿,湖水上涨,形成了坦途组黑土和泥炭。湖滨一带成为新石器时代人类渔猎活动的场所。留下了不少细石器文化遗物。全新世晚期,气候较干,湖面下降侵蚀加骤,形成狼牙棒地形。由于湖水成百倍地缩减,使水中盐碱成百倍的浓缩,形成今天的盐碱湖。但局部地方因深层地下淡水沿断裂带上升,含盐度较低,仍能生长芦苇,成为一种有用的资源。

  文中所引用的黄土湿陷性指标系长春市水利勘测设计处丁桂兰同志测定,特致谢意。

  参考文献

  1.吉林省地质局水文地质工程地质大队:1964,松辽平原中部第四纪地质初步观察。《中国第四纪研究委员会第二届第四纪会议论文摘要汇编》

  2.吉林省地质局第四地质队一队,1970,《吉林省白城及哲里木盟地区岩盐踏勘普查报告》

  3.孙建中:1973,吉林省第四纪地质问题初步探讨。《吉林地质》第5期

  4.吕遵谔:1960,内蒙古林西考古调查。《考古学报》第一期

  5.桑志华,德日进:1930,吉林黑龙江地质观察。《中国地质学会志》9卷

  6.古脊椎动物研究所高等脊椎动物组:1959,《东北第四纪哺乳动物化石志》

  7.姜鹏:1977,披毛犀一新亚种《古脊椎动物与古人类》第15卷第3期

  8.吉林省博物馆:吉林镇来细石器文化遗址《考古》1961年8期

  9.《考古》,1974第五期,336页

  10.山西勉等:1940《吉林省大麻苏豫报告书》

  编后语

  重新研究了这篇论文后作如下的修改与补充:

  1.在大布苏东岸第6地点获得了两个14C年龄成果:1168±80aBP(CG-148);519l±100aBP(CG-150)。分别补记在剖面图上和文字中。

  2.学字井与所字井一带的黄土十分典型,应属马兰黄土。它和大布苏组应为同时异相关系,原命名的所字井组就是马兰黄土,马兰黄土之下,是中更新世的地层应为大青沟组。而大布苏组完全等同于顾乡屯组,应以后者代之。

  3.关于松辽平原众多湖泊的成因,假说很多,如长春地质学院(1958)的“潜蚀湿陷说”和“残留说”,以及杨秉赓(1964)的“冰川死冰说”,长春地理所三江平原队(1976)的“不均匀沉陷说”,而白希敏则宣导“冰丘说”(1979)。我们在文中部分的承认“残留说”,但提出了大布苏湖是由三组断裂断陷而成的构造湖。现在想就此作一些补充:大布苏湖盆是一个六边形,由温字井东侧和学字井与中入字井之间的两个南北向的断裂;兴字井南侧与姑字井和前人字井之间的北东东向的断裂和叔字井与姑字井和夙字井与学字井之间的北西向断裂组成。大布苏地区位于松辽分水岭地区,是介于下辽河平原与松嫩平原两个下沉地区之间的一个隆起区。隆起呈向南微凸的弧形,大布苏泡子正位于弧形内侧是产生张力的地区。隆起时产生的张应力使先期生成的三组节理张开,从而使大布苏地块下落,成为构造盆地。构造的活动看来在末次冰期的早期已经开始,在上升的命字井、所字井一带沉积了典型的风成黄土,而断裂西南侧下降盘成为东边高地冲下来的顾乡屯组洪积物沉积之所。与马兰黄土同时形成的就是顾乡屯组洪积的黄土状土。而且断裂的活动是与顾乡屯组的沉积作用同时进行的,东面大青沟组下部被断裂一面抬升着,上面一面被马兰黄土的风尘所加积,西面一面下沉,发生顾乡屯组的沉积。也就是说这种断裂是一种“同沉积”构造。全新世初又在狼牙棒的西侧产生了第二道断裂。断裂的西侧形成一系列全新世的洪积扇。湖中大量的泉水和“大酱缸”呈北西一南东向延伸,显然与北西向的断裂有关。夙字井北方的河流残迹似乎说明中更新世大湖消失后,大布苏地区原是一个河流所经之地,后因断陷积水而成湖。

  原文中除稍作修改补充外,其他一律未动。

  参考文献

  1.长春地理所,沼泽室三江平原考察队,1976,三江平原地质地貌条件及其与沼泽湿地的关系,地理集刊,1期。

  2.长春地质学院水文工程地质系松辽运河总队,1958,松辽平原地区l:200,000综合水文地质测绘报告,开通幅。

  3.杨秉赓,1964,松辽水系变迁及其意义,吉林师范大学地理系。

  4.白希敏.1979.松嫩平原西南部古冰丘湖群的首次发现.长春地理研究所。

  
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