洞庭湖盆地第四系沉积物覆盖了绝大部分地区，分布面积达19740km2。仅个别盆中残丘有前第四纪地层出露。沉积厚度总的变化趋势是湖盆周边较薄，而中心部位较厚，一般边缘区厚5～20m，而盆地中心为200～260m，全区平均厚度为117.00m，可见最大厚度为334.05m（图3-11）。由于湖盆自第四纪开始便接受沉积，而且盆地在漫长的地质年代中处于不均衡地壳沉降中，故第四纪各时段的岩石地层层序发育齐全。根据区内地表出露及钻孔揭露的第四纪地层岩性结构、重矿物组合、粘土矿物成分、孢粉组合、岩土化学成分、古地磁极性、14C测年、光释光测年、ESR测年、古文化遗迹年代、地层剖面组合及所处地貌部位等资料，综合运用岩石地层学、生物地层学、气候地层学、磁性地层学、年代地层学等多学科方法，建立洞庭湖区第四纪沉积地层序列。
根据岩石地层分布特点可划分为阶地露头区和沉降覆盖区，在沉降覆盖区按其构造条件将盆地区内第四纪地层划分为五个次级沉积湖盆地：澧县、临澧、安乡-常德、沅江-湘阴、广兴洲-钱粮湖湖盆沉积。湖盆岩石地层厚度变化情况见表3-4和图3-11。
图3-11 洞庭湖区第四系沉积厚度等值线图
（据湖南省地质调查院水工环二所，2002）
表3-4 第四纪地层沉积厚度及变化情况表
湖盆地区第四纪沉积厚度大，一般为连续的沉积，现据以往钻孔资料及本课题新施工钻孔的测年结果在沉降区建立地层层序由老至新如下：更新世早期（Qp1）为华田组下段（Qp1ht1）、华田组上段（Qp1ht2）、湘阴组（Qp1xy）；更新世中期（Qp2）为洞庭湖组下段（Qp2dt1）、洞庭湖组中段（Qp2dt2）、洞庭湖组上段（Qp2dt3）；更新世晚期（Qp3）为安乡组（Qp3a）；全新世早期（Qh1）为沅水组（Qh1y）；全新世中期（Qh2）为团洲组（Qh2t）、全新世晚期（Qh3）为赤沙组（Qh3c）。
1.更新统（Qp）
（1）华田组下段（Qp1ht1），2.58～2.40 Ma（B.P.）
一般在钻孔中底部出现，主要分布于澧县、临澧、汉寿-目平湖、沅江-湘阴、广兴洲几个独立的湖盆中部，湖盆之间均由隆起的台地分隔。岩性上部为紫灰、浅紫、紫红色为主的杂色粘土、灰白色粘土、黄色粘土、砂质粘土；下部为砂、砂砾石等组成的上细、下粗的韵律组合，一般沉积厚度20～50m，最大厚度123.28m。全区平均厚度35m左右，分布面积达5400km2。
根据钻孔中所产孢粉反映早时为干冷—温凉—温湿气候，晚时为温湿—暖湿气候。
（2）华田组上段（Qp1ht2），2.40～1.78 Ma（B.P.）
主要分布于澧县、南县-汉寿、沅江-湘阴、广兴洲、临澧等五个湖盆沉积的下部，除临澧和广兴洲湖盆为独立湖盆外，其他湖盆均互相连通。总分布面积较华田组下段大大增加，达9500km2。主要岩性为上部杂色粘土与下部之砂砾石组成，一般由1～2 个韵律组成，厚度30～50m，最大厚度为123.30m，平均厚38.60m。早时为温凉气候，晚时为湿热-干热气候。
（3）湘阴组（Qp1xy），1.78～0.78 Ma（B.P.）
盆地中部深埋于更新统洞庭湖组及其他上部地层之下，一般厚度40～80m，边缘区较薄20～40m，平均43.91m，最大厚度为汨罗白塘，厚达127.64m。以赤山到明山一线为界分为东、西两个大沉积区，东为沅江-湘阴区，西为安乡-汉寿区，另有澧县、临澧、广兴洲-钱粮湖等沉积区。总的岩石特征由砂、砂砾石与粘土呈多韵律组合，砂砾石的圆度一般较差，东西两区之沉积特点的差异，主要是东部多以花岗质碎屑沉积物为主，其中长石多风化成灰白色高岭土，但仍多保留其晶体外貌，而西部则比较少见花岗质碎屑成分，沉积物颜色特点是粘土类多以灰、浅灰绿、灰白色占主导，砂、砂砾石则多以灰、浅灰绿色为主，在盆地中心部位砂砾石中泥质含量较多，胶结紧密，多呈假成岩状，具多韵律组合。本组分布面积17500km2。早时为温凉、温湿气候，晚时为暖湿气候。
（4）洞庭湖组下段（Qp2dt1），0.78～0.50 Ma（B.P.）
盆地中部均埋藏于本组中段地层及其他上部地层之下，分布面积13700km2。岩性主要为灰、灰褐、灰白色粘土、砂质粘土、粉砂、砂及砂砾石，组成上细下粗的正序韵律，多时可达3～4个组合。本层厚度为盆地中心一般20～40m，边缘多小于20m，全区平均厚度25.88m，最大厚度91.18m。早时为寒冷气候，中时气温升高，湿度增大，晚时为温偏干气候。
（5）洞庭湖组中段（Qp2dt2），0.50～0.28 Ma（B.P.）
盆地中埋藏于洞庭湖组上段及其上部地层之下，分布面积达16500km2。岩性主要由上部的粘土、粉砂质粘土与下部的砂、粉砂、砂砾石层组成，一般可见1～2个韵律层。粘土层结构紧密。总的砾石砾径较大，圆度较好，其成分以脉石英为主，次为石英岩、硅质岩、变质砂岩等。沉积厚度盆地中一般20～40m，边缘地区一般小于20m，全区平均25.50m，最大沉积厚度87.00m，东南部ZK238孔厚84.76m。早时为凉干气候，晚时为温湿-暖湿气候，末期又转为温凉气候。
（6）洞庭湖组上段（Qp2dt3），0.28～0.128 Ma（B.P.）
本段地层在湖区内与中段相比发育程度较差，在湖盆中埋藏于安乡组及上部地层之下，分布面积11000km2。岩性上部为粘土、粉砂质粘土，下部为砂、砂砾石。本段地层与洞庭湖组中段及白沙井组较难区分。主要根据其出露标高及岩性地层组合关系进行划分。本层厚度一般十几至二十几米，由于处在湖盆活动衰减期，故范围较小，很多地方未见此段分布，全区最大厚度73.00m，平均厚23.24m。总体为冷湿—温湿—暖湿气候。到晚时气候环境变化为温凉气候为主，并逐步向较干寒的气候环境转化。
（7）安乡组（Qp3a），0.128～0.011 Ma（B.P.）
盆地中部多为全新世地层所覆盖，但部分被现代河流切割出露。
安乡组厚度较薄，一般仅为几至十几米，最大厚度25.00m，全区平均为10.82m左右；分布面积8000～10000km2左右。其主要岩性上部为灰色、灰白色、灰黄色的粘土，具似网纹状构造，粘土黏性好，结构紧密，含较多的铁锰质结核；下部为黄色砂、细砂、粉砂、含砾砂，极少砂砾石，个别地区有古土壤层分布。已有ESR年龄为2.1×104a、3.0×104a、12.9×104a。总体早时为冷湿，中时为温干、温湿气候旋回，但亦有偏凉气候段，到晚时进入末次冷期，冷干气候，大陆冰盖发育，致使海平面急剧下降至较现今低120m。
2.全新统（Qh），0.011～0 Ma（B.P.）
根据本区揭露的钻孔厚度统计，全新统广泛分布于区内平原，各河流谷地，总出露面积10300km2。沉积厚度一般小于20m，最厚的可达54.18m，平均厚度12.34m。本统沉积物颗粒普遍较细，主要为粘土、砂质粘土、淤泥、粉砂、细砂等，中粗砂成分较少，砂砾石沉积仅在个别地区底部可见。总体结构松散，沉积物中产出较多的螺蚌壳化石、植物残骸。沉积物颜色为褐色、灰褐色、灰黄色、灰黑色、棕褐色、灰绿色、红棕色等，砂砾石颜色较浅，多为灰、浅灰、灰白、灰黄色。在沉积中心部位沉积韵律发育，但总的多为细薄层交替出现。
按区内岩性地层组合特征、气候环境变化、沉积物形成的地质年代将本时期地层划分三组，由老至新为沅水组（Qh1y）、团洲组（Qh2t）、赤沙组（Qh3c）。
（1）沅水组（Qh1y），11000～（8000～7500）a（B.P.）
经钻孔揭露其分布范围主要为一近东西向的条带状，即湖区中部的牛鼻滩、三仙湖、大通湖、东洞庭湖广兴洲一线，另外在澧水的中下游、沅水下游、资水下游的益阳东部、湘江下游的荷叶湖、漉湖一带也有少数地区分布，分布面积约3000km2。岩性主要为灰黑色、灰绿色含粉砂粘土、粉砂质粘土、粘土质粉砂、粉细砂等，极少量砂、砂砾石。粘土矿物成分主要为伊利石、绿泥石、高岭石。沉积厚度一般小于10m，最大厚度34.73m，平均厚度12.4m，如按全新统分布区加权计算平均厚度为3.60m。部分钻孔中孢粉组合反映为气候温湿偏凉环境，沉积物中普遍见螺蚌壳化石及碎片、炭化植物残骸，14C测年为（7500～8000）至11000 a。
（2）团洲组（Qh2t），（8000～7500）至（3000～2500）a（B.P.）
本组分布范围较沅水组扩大许多，据钻孔揭露主要分布于西洞庭湖区、大通湖、东洞庭湖广兴洲、澧水中下游、沅水下游、资水下游万子湖和横岭湖、南洞庭湖北部、湘江下游。沉积物岩性主要为黑灰色、灰黑色、灰色、灰棕色、灰褐色的粘土、粉砂质粘土、淤泥、粘土质粉砂、粉细砂，少量含砾粉细砂，结构松散，多具微层理，沉积韵律发育。沉积物中普遍见螺蚌化石及残片，个别地段为螺蚌壳化石层，含腐烂植物残骸、炭化木。粘土矿物主要为伊利石、绿泥石、高岭石、蒙脱石及粘粒级的石英、长石、方解石、赤铁矿等。沉积厚度一般小于10m，最大厚度26.20m平均厚度6.68m，加权平均厚度为4.89m，分布面积为7540km2。据沉积物孢粉组合分析其气候特征早期为温湿气候，晚期以温干气候为主。据14C年龄均在距今（8000～7500）至（3000～2500）a之间。
（3）赤沙组（Qh3c），3000～2500 a至今
赤沙组沉积物广泛出露于区内低平原区及现代河、湖沉积表层，包括西洞庭湖区、南洞庭湖区、东洞庭湖区，周边河流河谷及河谷平原等地区，岩性为褐色、深灰色、棕灰色、褐黄色，部分为褐红色，偶见灰黑色、黑褐色的粘土、粉砂质粘土、淤泥、淤泥质粉砂、粘土质粉砂，仅个别见有含砾砂，在四口分流河道及其下游形成的沉积物中具典型的洪泛型微细层理。沉积物中普遍含螺蚌壳残体、腐烂植物层等。沉积厚度一般小于5m，中心地带5～10m，局部地区10m以上，最大厚度21.43m，全区平均厚度4.86m。本层底部及层中常见人类活动遗物。主要为汉、唐、宋以来年代产出的文物，14C年龄均在距今3000～2500 a以内。孢粉组合反映为温湿气候，但有温干、偏凉、干热气候段的波动。分布总面积为10300km2。
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