大兴安岭东麓白土山组地层的沉积学特征——对地层划分的指示.pdf

第41卷第3期2023年6月Vol.41 No.3Jun.2023沉 积 学 报ACTA SEDIMENTOLOGICA SINICA大兴安岭东麓白土山组地层的沉积学特征对地层划分的指示侯心茹1，谢远云1，2，康春国3，迟云平1，2，吴鹏1，孙磊1，孙杨1，孙建华11.哈尔滨师范大学地理科学学院，哈尔滨 1500252.哈尔滨师范大学寒区地理环境监测与空间信息服务黑龙江省重点实验室，哈尔滨 1500253.哈尔滨学院地理系，哈尔滨 150086摘 要 白土山组是松嫩平原下更新统的底界地层，深入分析其地层属性特征，对于第四纪地层划分有重要意义。然而该地层薄弱的研究基础限制了松嫩平原地层划分及区域构造地貌水系演化等问题的深层理解。选择腰白土、平安镇、绰尔河和王府屯剖面为研究对象，对其沉积学和重矿物属性进行分析。结果显示，腰白土和平安镇剖面是经典白土山组，岩性主要为灰白色砂砾石夹黏土细颗粒碎屑透镜体，透镜体中见斜层理（向东南倾伏），砾石分选差，呈次棱角次圆，弱风化；王府屯剖面出现向西北倾伏的大型板状交错层理，砾石成分以石英质占绝对优势（87.5%）。各剖面皆不含辉石和角闪石等造岩矿物，其中，腰白土和平安镇重矿物组成高度相似，绰尔河以磷灰石榍石石榴子石作为诊断性矿物；而王府屯有蓝晶石、十字石和透闪石等变质矿物及独居石存在，不含绿帘石，极稳定矿物显著富集。基于此，前三者砾石母岩为中酸性岩浆岩，沉积物来源于大兴安岭，为冲洪积作用下流水搬运的产物；王府屯剖面为河流阶地成因，沉积物来自松嫩平原东南山地。因此，平安镇剖面为腰白土模式的经典白土山组剖面，绰尔河剖面是否为白土山组尚待进一步年代学研究，而王府屯剖面不能视为白土山组。关键词 白土山组；松嫩平原；重矿物；沉积环境；地层划分第一作者简介 侯心茹，女，1997年出生，硕士，第四纪地质与环境变化，E-mail:通信作者 谢远云，男，教授，E-mail:中图分类号 P531 文献标志码 A0 引言 松嫩平原是在中生代断陷盆地的基础上由嫩江和松花江冲积而成12。第四纪以来，多次的沉降和隆升对该地区水系、古地理的变迁及沉积环境的演化产生重要影响2。20世纪90年代之前，松嫩平原第四纪沉积地层的研究主要集中在沉积环境和地层划分等方面，其中作为松嫩平原下更新统底界地层的白土山组更是颇受关注39。然而在1990年后关于白土山组及其沉积特征的研究鲜有报道，相关资料更是寥寥无几。白土山组广泛出露于大兴安岭东麓与松嫩平原西部过渡处以及埋藏在松嫩平原中部的湖相黏土层底部45，地层典型岩性特征为灰白色、黄褐色砂砾石层夹灰白色黏土透镜体34。自20世纪6080年代开始，众多学者对白土山组进行了大量研究。然而，在沉积环境、地貌过程、气候背景和地层年代等方面的认识存在明显分歧，对于白土山组的沉积环境和地貌过程，冰缘堆积78、湖相沉积5,10、河流沉积3,6、冰川和冰水堆积1112、寒冷气候条件下冰融水携带的洪积和泥石流堆积9以及冲洪积13等相继提出；沉积的气候背景也存在干冷6,11、冷湿10、暖干4,13、暖湿4,14、干冷暖湿波动15和冷湿干冷波动16等不同看法；地层的年代限定，时间跨度之大，从中新世14,17、上新世4、一直到早更新世（在 2.50.8 Ma B.P.之间变化）58,1011,13,1516。以前的研究多是基于单一属性划分地层单位，参照在龙江县建立的白土山组标准剖面3，将凡是灰白色夹黏土透镜体的砂砾石地层均称作白土山组，如此忽略其他地层属性的第四纪地层划分显然是片面的。收稿日期：20210914；修回日期：20220117；录用日期：20220323；网络出版日期：20220323基金项目：国家自然科学基金项目（42171006，41871013）；黑龙江省自然科学基金项目（LH2020D009）Foundation：National Natural Science Foundation of China,No.42171006,41871013;Natural Science Foundation of Heilongjiang Province,No.LH2020D009DOI:10.14027/j.issn.10000550.2022.011文章编号：10000550（2023）03072015第3期侯心茹等：大兴安岭东麓白土山组地层的沉积学特征沉积学特征在揭示沉积环境及地层划分等方面具有十分重要的价值1819，对于以砂砾石堆积为主的白土山组而言，砾石特征分析有着不可或缺的作用。对其砾石进行包括砾性、砾度、砾态和砾向在内的砾组分析，有助于定量研究砾石的沉积环境，阐述沉积物岩性成分以及物质来源等信息2024。重矿物耐磨蚀且稳定性强，相比其他碎屑沉积物受地质营力作用影响较小，能够较多保留母岩特征，被广泛应用于物源分析和古环境重建2530。早期对白土山组的了解是以粒度和孢粉等指标为研究手段36,14，然而白土山组孢粉数量较少且受保存条件的约束，在没有其他环境指标辅助的情况下，所记载沉积环境信息的准确性值得商榷31；迄今为止，也很少涉及多个剖面对比的系统研究，同时缺乏详细的沉积学特征分析和重矿物数据支持。为了全面深入解析白土山组地层属性和沉积环境，有必要对数个剖面进行整合，从而获得空间和地貌上的完整记录。本文在大兴安岭东麓与松嫩平原西部过渡处自北向南选取4个剖面（腰白土、绰尔河、平安镇、王府屯剖面）采样，基于大量野外一手调查资料，进行沉积学特征和重矿物分析等工作，对不同剖面沉积环境与物质来源进行详细研究，以期从全域视角认识白土山组地层的沉积环境，为松嫩平原第四纪地层划分和古地理环境演化提供重要科学依据。1 研究区概况 自中生代开始新华夏构造体系逐渐发展起来，形成一系列持续活动的大型隆起带和沉降带，控制着中生代时期的沉积活动以及燕山花岗岩带的分布32。第四纪以来，中国东北地区在早更新世期间（2.01.2 Ma）构造运动强烈，使得山脉整体抬升，平原稳定下沉。在这种情况下，西部大兴安岭海拔上升约 1 000 m，东部山脉的海拔上升约 500700 m12,33，由此，逐渐演变成包括东北平原、大兴安岭、小兴安岭及东部长白山地等在内的大型地貌单元(图1)。松嫩平原作为东北平原的主体部分，在地质构造分区上，西缘为西部斜坡区，属新华夏构造体系第二沉降带北部，是松辽断陷带的一部分，在古老结晶片岩基底的基础上，经历了多次构造隆升和沉降发育而来3435。该区第四纪地层自下而上划分为白土山组、荒山组、大青沟组、哈尔滨组、顾乡屯组、群力组和坦途组36。从地理位置上看，松嫩平原西与大兴安岭接壤，东部是长白山地区，北与小兴安岭山脉相连，南以松辽分水岭为界，地势北高南低，整体略呈菱形3738。气候上，松嫩平原属于温带大陆性季风气候，处于半干旱半湿润向半干旱气候过渡地带39。位于松嫩平原西部的大兴安岭（43 53 30 N，117 20 126 E）地形总势呈东北西南走向，属于低海拔丘陵地貌40，东（高寒侵蚀地貌）西（高纬寒冻地貌）部呈明显的不对称形态。晚中生代时期，在蒙古鄂霍次克洋闭合及太平洋西向俯冲的影响下，形成一系列火山盆地，并出现了近似西南东北走向的断裂活动带4043，伴随强烈的岩浆活动，产生了大量中酸性岩浆岩4144。第四纪初期地壳升降速度加快，山地的火山岩风化物被流水侵蚀，经搬运到山前大量堆积，产生了灰白色高岭土质及其胶结的砂砾石层。因此，松嫩平原西部的白土山组主要分布在大兴安岭东麓山前的雅鲁河、绰尔河、洮儿河等主要河流的出山口地带（图1）3。2 材料与方法 2.1样品采集选择黑龙江省龙江县腰白土、龙江县杏山镇绰尔河、吉林省白城市平安镇以及松原市前郭县王府屯4个白土山组地层剖面为研究对象，进行基于沉积结构（砾石和基质性质及夹层或透镜体在地层中的组合方式）与构造（对层理的观察）的沉积学研究。在腰白土剖面的泥粉砂及细砂透镜体处采集样品6件；对绰尔河北岸剖面的泥质粉砂极细砂透镜体取样3件；对平安镇剖面的泥质粉砂极细砂透镜体采集样品5件以及在王府屯剖面的黏土细粉砂和粉砂质泥透镜体处取样5件，总计19件样品用于重矿物分析。2.2实验方法选用网格法对剖面砾石进行采样，设置1.5 m1.5 m范围的网格区域，在其中随机选取不少于100颗砾石，观测每个砾石成分、砾径(a、b、c轴)，同时对磨圆度和化学风化程度进行统计45。所测砾石样品均被敲开，观察新鲜横截面，从而准确判断砾石成分。测量并记录扁平状砾石较为发育剖面的砾石产状，依据整理的数据制成相应图表。基于每颗砾石的砾径测量长度获得砾组分析的相关参数：平均砾径-d是先计算各轴平均砾径-da、-db、721第41卷沉 积 学 报-dc，再计算等体积砾径后得到，即-d=-da-db-dc3；中值砾径的计算公式为-d50=-da50-db50-dc503，式中-da50、-db50和-dc50分别在长、中、短轴的累积频率曲线上求得；分选系数根据累积频率曲线上的四分位数(d25、d75)求得，a轴的分选系数为Sa=da75/da25；扁度F计算公式为F=(-da+-db)/2-dc，球 度 计 算 公 式 为 =-da-db-dc3/-da2122。鉴于细砂与极细砂中重矿物含量占比大、种类多46，为使所获样品含有最全面最丰富的重矿物种类信息，筛取63250 m组分用于重矿物分析。实验在河北廊坊诚信地质服务公司进行，先将样品烘干称重，用淘洗法提炼重部分；再用三溴甲烷（比重2.89）将轻重矿物分离，酒精反复冲洗被分离的样品，60 恒温烘干后称重；随后进一步使用电磁方法对样品磁选，得到强磁、电磁和无磁颗粒后称重47；最后将得到的各部分在双目镜和偏光镜下鉴定，每个样品鉴定的颗粒数均在600粒以上。3 结果 3.1沉积学特征根据各剖面野外观察和数据统计结果，绘制砾石的砾径、砾向、砾态、砾性特征图和各剖面砾组分析的相关参数（表1）。另外，为了大致观察每个剖面砾石砾度的分布特征，绘制砾石样品a轴频率分布直方图进行研究23。具体分析结果如下。3.1.1腰白土剖面腰白土剖面位于黑龙江省齐齐哈尔市龙江县腰白土村（47 16 15 N，123 13 36 E），这是一套规模较大的白土山组露头（图2a），剖面呈南北走向展布，厚约11.5 m（不见底）。沉积物岩性主要为黄白色砂砾石堆积，夹杂灰白色黏土、亚黏土和泥质粉砂透镜体（图2b，c）。亚黏土大型透镜体处可见斜层理发育，产状为152 26（图2d）。砾石的砾径集中在2070 mm（占90%）（图2e），呈颗粒支撑，无明显定向性，磨圆度以次棱角状为主（占 57.7%），其 次 为 棱 角 状（29.17%）和 次 圆 状（12.5%)，圆状含量极少（图2f）。砾石受不同程度风化作用的影响，以弱风化（76.47%）为主，其次是中等风化（21.85%）（图 2g）。砾石成分以流纹岩为主（30.65%），石英质（21.51%）和凝灰岩（20.97%）次之，表1白土山组剖面的砾组分析Table 1Fabric analysis of gravel in the Baitushan Formation profile采样点腰白土剖面绰尔河剖面平安镇剖面王府屯剖面-d/mm30.6736.0439.5416.39-d50/mm26.0927.2232.4815.33Sa1.652.341.981.88扁度/F2.112.482.301.86球度/0.630.600.620.66F/3.364.123.732.84图 1研究区剖面位置Fig.1Section position in the study area722第3期侯心茹等：大兴安岭东麓白土山组地层的沉积学特征陆源碎屑岩（粉砂岩和细砂极细砂）（15.59%）和花岗岩（11.29%）含量相对较少（图2h）。3.1.2绰尔河剖面绰尔河剖面位于黑龙江省龙江县杏山镇绰尔河北岸（46 46 26 N，122 59 12 E），剖面厚 68 m（不见底，图3a）。砾石层夹黄褐色、灰白色为主的泥质粉砂和棕黄色泥质粉砂极细砂透镜体（图3bd）。砾石的砾径2080 mm之间（占74%），最大粒径可达180 mm（图3e），呈颗粒支撑，有一定程度的定向性，倾向主要在130 260 之间，倾角范围较大，在5 55 之间，个别为60 80（图3f）。砾石磨圆度以次棱角状（65.29%）占优，次圆状（34.71%）含量次之（图 3g），风化程度以弱风化（57.38%）和中等风化（40.98%）为主（图3h）。砾石成分以石英质为主，含量 达 到 37.78%，陆 源 碎 屑 岩（20.00%）、凝 灰 岩（17.78%）和花岗岩（15.56%）次之，另含少量辉绿岩（6.67%）和流纹岩（2.22%）（图3i）。3.1.3平安镇剖面平安镇剖面位于吉林省西北部白城市平安镇（45 45 19 N，122 33 0 E），厚度近30 m（不见底，图4a）。剖面沉积物主要为灰白、黄褐色砂砾石堆积（图4b），夹杂灰白色黏土、黄白色泥质粉砂和极细砂透镜体（图4c），局部可见斜层理（图2d），其产状为110 30。砾石砾径主要介于1080 mm（占76%），少数大于160 mm（图4e），呈颗粒支撑，无明显定向性（图4f）。砾石磨圆度以次圆状为优（占75.22%），其次为次棱角状（23.48%），圆状和棱角状含量较少（图4g），风 化 程 度 以 弱 风 化（76.37%）为 主，中 等 风 化（19.83%）次之（图4h）。砾石成分以凝灰岩含量最多（48.11%），其 次 是 流 纹 岩（23.58%）和 石 英 质（20.75%），而陆源碎屑岩（2.83%）和花岗岩（4.72%）含量较少，不足5%（图4i）。3.1.4王府屯剖面王府屯剖面位于吉林省松原市前郭县哈拉毛都镇王府屯乡（44 50 47 N，125 1 35 E），出露厚度1012 m（不见底，图5a）。沉积物岩性以黄白色砂砾石堆积为主，夹黄褐色细砂极细砂透镜体（图5b），斜层理广泛发育（图5d）且伴有大型板状交错层理（图5a，c），斜层理产状为325 22。砾石砾径主要介于1050 mm（占98%），个别达图 2腰白土剖面的沉积学特征（a）腰白土剖面照片；（b）砾石堆积特点；（c）黏土透镜体；（d）大型透镜体中的斜层理；（e）砾石a轴长度频率分布直方图；（f）砾石磨圆度；（g）砾石风化程度；（h）砾石岩性Fig.2Sedimentological characteristics of Yaobaitu profile723第41卷沉 积 学 报图 3绰尔河剖面的沉积学特征（a）绰尔河剖面照片；（b）泥质粉砂透镜体；（c）泥质粉砂极细砂透镜体；（d）砾石堆积特点；（e）砾石a轴长度频率分布直方图；（f）砾石倾向玫瑰图；（g）砾石磨圆度；（h）砾石风化程度；（i）砾石岩性Fig.3Sedimentological characteristics of Chuo erhe profile图 4平安镇剖面的沉积学特征（a）平安镇剖面照片；（b）砾石堆积特点；（c）灰白色黏土透镜体；（d）斜层理；（e）砾石a轴长度频率分布直方图；（f）砾石倾向玫瑰图；（g）砾石磨圆度；（h）砾石风化程度；（i）砾石岩性Fig.4Sedimentological characteristics of Ping anzhen profile724第3期侯心茹等：大兴安岭东麓白土山组地层的沉积学特征6080 mm（图5e），无明显定向性。砾石磨圆度主要为次棱角状（占54.17%），其次为次圆状（25.00%）和棱 角 状（20.83%）（图 5f），风 化 程 度 以 无 风 化（84.72%）为主，弱风化（6.94%）、中等风化（6.94%）以及强风化程度的砾石皆不足10%（图5g）。砾石成分以石英质占绝对优势（占 87.50%），陆源碎屑岩（9.72%）和花岗岩（2.78%）含量较少，不足 10%（图5h）。3.2重矿物组成各剖面重矿物组成如表2所示。腰白土剖面以钛 铁 矿（32.28%）、白 钛 石（29.05%）和 绿 帘 石（19.76%）占绝对优势，锆石（6.21%）、锐钛矿（3.58%）和赤褐铁矿（2.02%）次之，其他矿物（金红石、磁铁矿、电气石和榍石）含量较少（1%）。绰尔河剖面表现出与腰白土剖面相似的重矿物组成，但相对于其他剖面，稳定出现石榴子石、磷灰石和榍石。平安镇剖面最显著的特征是软+硬锰矿（11.65%）的出现，其他重矿物组成与腰白土和绰尔河剖面相似。王府屯剖面由截然不同的重矿物组成，蓝晶石、十字石和透闪石等变质矿物以及独居石首次出现，但绿帘石消失。另外，相较其他剖面，王府屯剖面的极稳定矿物（锆石、金红石和电气石）和钛铁矿含量显著富集。4 讨论 沉积学特征的分析对地层划分、环境演化以及解释沉积物源区和沉积环境等具有非常重要的指示意义1819。通过对剖面沉积学特征的研究，结合重矿物分析，可以为有效进行源汇联系、古环境重建和地层划分对比提供重要信息21,4850。4.1物源分析砾石岩性可反映源区母岩性质5152，进而为物源追踪提供依据5356。腰白土、绰尔河和平安镇剖面均出现流纹岩、石英质和花岗岩砾石以及占一定比例的碎屑岩，说明其源区母岩主要为中酸性岩浆岩，另有一些沉积岩出露，在绰尔河剖面还发现了辉绿岩砾石，表明源区基性岩浆母岩的出露。而王府屯剖面砾石成分单一，以石英质占绝对优势，含量高达87%，显示出与其他三个剖面截然不同的物源。各剖面砾石定向性不显著（图25），难以通过砾石定向排列确定古水流方向5759，需要借助层理反映古流向6061，进而指示物源。腰白土和平安镇剖面的斜层理均向东南方向倾伏，显示古水流来源于西北，这恰与雅鲁河和洮儿河的流向相符。结合地貌特征，认为砾石岩性相似的腰白土和平安镇剖面源区图 5王府屯剖面的沉积学特征（a）王府屯剖面照片；（b）砾石堆积特点；（c）板状斜层理；（d）斜层理；（e）砾石a轴长度频率分布直方图；（f）砾石磨圆度；（g）砾石风化程度；（h）砾石岩性Fig.5Sedimentological characteristics of Wangfutun profile725第41卷沉 积 学 报位于西北方向的大兴安岭地区，沉积物经雅鲁河和洮儿河搬运至大兴安岭东麓山前河流出山口地带后堆积。虽然绰尔河剖面的层理结构发育微弱，不足以准确判断古流向，但根据母岩岩性以及和腰白土、平安镇剖面相同的地理及地貌位置特征，推断绰尔河剖面沉积物亦来自大兴安岭。不同于前三者的是，王府屯剖面斜层理的倾伏方向为西北，指示古水流来源于东南方向。另一方面，重矿物组成也提供了重要的物源及源区母岩信息2627。腰白土、绰尔河和平安镇剖面重矿物组成极其相似（表2），以钛铁矿、白钛石和绿帘石作为优势重矿物，表明其物源母岩主要为酸性火成岩，这与砾性分析结果保持一致，说明以上剖面确属同一物源区。与之形成对比的是，王府屯剖面绿帘石极度亏损，稳定矿物（钛铁矿、白钛石和锆石等）相当富集，且蓝晶石、十字石和透闪石等变质矿物的存在，表明该剖面母岩主要为变质岩和酸性火成岩，物源母岩与其他剖面显著不同，指示王府屯剖面沉积物来自不同的源区。由于受到新华夏系构造影响，新构造运动表现形式趋于复杂化。在这种地质背景下，北北东走向的大兴安岭山脉开始快速抬升，同时伴随强烈的构造岩浆活动6263，大量的岩石和矿物碎屑被侵蚀搬运至山麓地带，形成了腰白土、绰尔河和平安镇剖面的砂砾石堆积。而位于长白山巨型隆起带西缘的吉林省，全区地貌表现出东南部相对抬升，西北部相对沉降的特点9。王府屯剖面正是位于吉林省西北部（图1），地势相对较低，东临第二松花江，该河流发源于长白山天池，受到地质构造、环境变化的控制6465，自东南流向西北，可能为王府屯剖面提供了大量碎屑物质。表2白土山组重矿物种类及含量（%）Table 2Types and contents of heavy minerals(%)in the Baitushan Formation剖面腰白土剖面绰尔河剖面平安镇剖面王府屯剖面样品号YBT1YBT2YBT3YBT4YBT5YBT6CEH1CEH2CEH3PAZ1PAZ2PAZ3PAZ4PAZ5WFT1WFT2WFT3WFT4WFT5Zr2.03.89.29.37.25.816.10.85.22.85.63.73.56.110.88.414.310.83.4Ap00000000.200000000000Rt0.30.20.60.91.50.72.500.20.50.60.80.20.33.53.52.41.34.7Ant0.83.15.24.14.63.715.00.36.43.04.30.90.47.61.02.12.32.50.5Lcx31.825.423.331.729.832.319.83.722.039.633.931.010.124.09.123.614.118.221.1Spn0000.30003.000000000000Mnz000000000000000.40.20.300Tr000000000000000.60.50.20.10Tur00.200.40.30.20.200.20.10.20.200.11.33.23.22.43.2Gt0000000.60.5000.200000000Ep37.131.421.05.56.916.77.357.434.520.431.537.113.223.700000Ilm21.931.032.233.641.233.930.120.726.416.114.720.77.227.748.635.145.554.751.1Hem+Lm1.31.31.14.53.01.01.86.50.70.71.31.73.05.613.510.09.32.70Mag0003.20.9001.206.53.303.21.01.401.52.70Pyt+Ps0000000004.80.2053.3000000Ky000000000000001.82.60.50.57.6St000000000000000.70.30.51.11.4注：Zr.锆石，Ap.磷灰石，Rt.金红石，Ant.锐钛矿，Lcx.白钛石，Spn.榍石，Mnz.独居石，Tr.透闪石，Tur.电气石，Gt.石榴子石，Ep.绿帘石，Ilm.钛铁矿，Hem+Lm.赤褐铁矿，Mag.磁铁矿，Pyt+Ps.软+硬锰矿，Ky.蓝晶石，St.十字石。726第3期侯心茹等：大兴安岭东麓白土山组地层的沉积学特征4.2化学风化除王府屯剖面外，腰白土、绰尔河和平安镇剖面砾石皆表现出一定程度的化学风化特征，以弱中等风化程度为主（约96%），其中绰尔河剖面中等风化程度砾石占40%以上，表明经历了较强程度化学风化作用的改造。值得注意的是，王府屯剖面无风化程度的砾石含量占84%，主要原因是石英质砾石的含量高达87%，包含硅质岩、脉石英、玉髓和玛瑙等抗风化能力强的砾石颗粒6668。砾石的风化程度似乎指示王府屯剖面很弱的风化程度，然而地层中的细粒填隙物以及泥质粉砂透镜体的元素地球化学组成显示，该剖面沉积物遭受了强烈的化学风化作用（CIA值为85，未发表数据）。一般情况下，化学风化会导致不稳定矿物分解，化学风化作用越强，剖面沉积物中不稳定矿物含量越少，而稳定矿物含量增多6970。根据矿物的稳定性将剖面重矿物大致分成两类，稳定矿物包括锆石、钛铁矿、白钛石、锐钛矿、电气石、金红石、磁铁矿、赤褐铁矿、石榴子石，不稳定矿物包括绿帘石、磷灰石、榍石、透闪石7173。稳定重矿物抗风化能力强，在搬运过程中得以保存，而不稳定重矿物会随搬运距离的加长逐渐流失7475。稳定系数(W)是指稳定矿物与不稳定矿物含量之比，可以进一步反映剖面遭受化学风化程度的强弱76。各剖面均表现为不稳定矿物(如角闪石、辉石等)的缺失，稳定矿物(如白钛石和钛铁矿等)相对富集，说明经历了一定程度的化学风化作用，但彼此又不尽相同。腰白土、绰尔河和平安镇剖面重矿物组成相关性极高，尽管平安镇剖面有氧化后的次生矿物软+硬锰矿的存在以及绰尔河剖面出现少量的磷灰石、榍石和石榴子石，会使彼此之间稍显差异，但皆有稳定矿物锆石、白钛石、钛铁矿和不稳定矿物绿帘石占据统治性地位，其中较高含量的绿帘石应为角闪石及辉石的蚀变而成77，以至稳定系数较小，表明剖面受到的化学风化程度还不足以将绿帘石分解破坏。而王府屯剖面重矿物组成具有明显差别，不仅辉石和角闪石，甚至绿帘石等不稳定矿物都已完全分解，表明遭受了更强程度的化学风化作用，这与其极高CIA值反映的结果相吻合。ZTR指数（锆石、电气石、金红石百分含量之和）即矿物成熟度，可作为指示风化程度的代表性指标，数值越大表示沉积物离源区越远69,73,78，反映源区所受化学风化作用越强79。腰白土、绰尔河、平安镇和王府屯剖面的 ZTR 指数分别为 7.09、8.45、4.98 和15.26，前三者ZTR指数相对较小，沉积物经受近中距离搬运，指示剖面遭受一定程度的化学风化作用；王府屯剖面ZTR指数显著高于其他剖面，稳定矿物含量占比增大，说明沉积物搬运距离相对较远，剖面经历了较强的化学风化作用；且王府屯剖面砾石颗粒较细，更易被风化磨蚀，使得矿物成熟度更高80。总的来说，ZTR指数的高值，不稳定矿物绿帘石的缺失，表明王府屯剖面所经历的化学风化作用更强。4.3沉积环境砾石的性质（砾径、排列、分选和磨圆等）是沉积物形成时期水动力条件、搬运距离和成因类型等沉积环境的主要判别标志60,81。磨圆度是衡量碎屑棱角锋利程度的标准82，通常情况下随搬运距离的增加而逐渐变好，因此可以作为反映砾石搬运介质及搬运距离的证据5354,83。腰白土、绰尔河和平安镇剖面次圆圆状砾石的存在说明经历了一定搬运距离的地表水流的影响，同样，大型透镜体中斜层理的出现也说明有地表稳定水流（河流）搬运作用的参与。砾径是反映水动力条件的最直观指标，砾径大表明沉积时水动力强、反之则水动力较弱53,8486。白土山组各剖面平均砾径-d皆大于中值砾径-d50（表1），但差值（1300 km Late Pan-African metamorphic belt in NE China：New evidence from the Xing an block and its tectonic implications J.Tectonophysics，2011，509（3/4）：280-292.45 Krumbein W C.Measurement and geological significance of shape and roundness of sedimentary particlesJ.Journal of Sedimentary Research，1941，11（2）：64-72.46 王孟瑶，金秉福，王昕，等.废黄河口门外砂质海滩粒度和重矿物特征及其成因机理分析 J.海洋科学，2019，43（1）：50-60.Wang Mengyao，Jin Bingfu，Wang Xin，et al.Characteristics of grain size and heavy minerals of sandy beach outside the abandoned Yellow River Estuary and its genetic mechanism J.Marine Sciences，2019，43（1）：50-60.47 康春国，李长安，王节涛，等.江汉平原沉积物重矿物特征及其对三峡贯通的指示 J.地球科学：中国地质大学学报，2009，34（3）：419-427.Kang Chunguo，Li Chang an，Wang Jietao，et al.Heavy minerals characteristics of sediments in Jianghan Plain and its indication to the forming of the Three Gorges J.Earth Science：Journal of China University of Geosciences，2009，34（3）：419-427.48 马永法，李长安，王秋良，等.江汉平原周老镇钻孔砾石统计及其与长江三峡贯通的关系 J.地质科技情报，2007，26（2）：40-44.Ma Yongfa，Li Chang an，Wang Qiuliang，et al.Statistics of gravels from a bore in Zhoulao town，Jianghan Plain and its relationship with cut-through of the Yangtze Three Gorges，China J.Geological Science and Technology Information，2007，26（2）：40-44.49 章泽军.根据砾石统计确定红色盆地中洪积扇体的基本原理 与 方 法J.中 国 区 域 地 质，1995，14（2）：181-188.Zhang Zejun.The fundamental principle and method for defining the proluvial fans in a small red basin according to the statistics of gravels J.Regional Geology of China，1995，14（2）：181-188.50 周秉根，李典友.黄山不同类型砾石特性及成因分析 J.安徽师范大学学报（自然科学版），2000，28（1）：57-60.Zhou Binggen，Li Dianyou.An analysis on the characteristics and formation of the different gravels in mountain HuangshanJ.Journal of Anhui Normal University（Natural Science），2000，28（1）：57-60.51 钱程，韩建恩，余佳，等.山西榆社盆地新近系马会组砾岩层砾组特征及其地质意义 J.现代地质，2011，25（4）：731第41卷沉 积 学 报778-788.Qian Cheng，Han Jian en，Yu Jia，et al.Gravel fabric characteristics of the Neocene Mahui Formation in Yushe Basin，Shanxi and its geological significanceJ.Geoscience，2011，25（4）：778-788.52 Yagishita K.Paleocurrent and fabric analyses of fluvial conglomerates of the Paleogene Noda Group，northeast Japan J.Sedimentary Geology，1997，109（1/2）：53-71.53 胡春生，吴立，杨立辉.青弋江上游泾县段阶地砾石层砾组结构及其沉积环境研究 J.地理科学，2016，36（6）：951-958.Hu Chunsheng，Wu Li，Yang Lihui.Gravel fabric and sedimentary environment of terrace gravel layers of the upper Qingyijiang River at Jingxian county J.Scientia Geographica Sinica，2016，36（6）：951-958.54 陈建强，周洪瑞，王训练.沉积学及古地理学教程 M.北京：地 质 出 版 社，2004：74-81，96-110.Chen Jianqiang，Zhou Hongrui，Wang Xunlian.Sedimentology and sedimentary palaeogeography M.Beijing：Geological Publishing House，2004：74-81，96-110.55 单祥，邹志文，孟祥超，等.准噶尔盆地环玛湖地区三叠系百口泉组物源分析 J.沉积学报，2016，34（5）：930-939.Shan Xiang，Zou Zhiwen，Meng Xiangchao，et al.Provenance analysis of Triassic Baikouquan Formation in the area around Mahu Depression，Junggar Basin J.Acta Sedimentologica Sinica，2016，34（5）：930-939.56 王玺童，王怀厂，官玉龙，等.山西黎城中元古界长城系常州沟组岩石学特征和沉积环境 J.海相油气地质，2021，26（1）：71-80.Wang Xitong，Wang Huaichang，Guan Yulong，et al.Petrological characteristics and sedimentary environment of Changzhougou Formation of the Mesoproterozoic Changcheng System in Licheng，ShanxiJ.Marine Origin Petroleum Geology，2021，26（1）：71-80.57 Rust B R.Pebble orientation in fluvial sediments J.Journal of Sedimentary Research，1972，42（2）：384-388.58 Li S，Ding L，Xu Q，et al.The evolution of Yarlung Tsangpo River：Constraints from the age and provenance of the Gangdese Conglomerates，southern TibetJ.Gondwana Research，2017，41：249-266.59 DeCelles P G，Langf R P，Schwartz R K.Two new methods of paleocurrent determination from trough cross-stratificationJ.Journal of Sedimentary Research，1983，53（2）：629-642.60 Friedman G M，Sanders J E.Principles of sedimentologyM.New York：John Wiley&Sons，1978.61 Slingerland R L，Williams E G.Paleocurrent analysis in light of trough cross-stratification Geometry J.The Journal of Geology，1979，87（6）：724-732.62 赵勇伟，樊祺诚.大兴安岭哈拉哈河绰尔河第四纪火山岩地幔源区与岩浆成因 J.岩石学报，2012，28（4）：1119-1129.Zhao Yongwei，Fan Qicheng.Mantle sources and magma genesis of Quaternary volcanic rocks in the Halaha River and Chaoer River area，Great Xing an Range J.Acta Petrologica Sinica，2012，28（4）：1119-1129.63 Liu J Q，Han J T，Fyfe W S.Cenozoic episodic volcanism