孔凡彪，徐樹建，賈廣菊

(1.山東師范大學(xué)地理與環(huán)境學(xué)院，山東 濟(jì)南 250014；2.山東省水土保持與環(huán)境保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 臨沂大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，山東 臨沂 276005)

0 引言

冰期—間冰期旋回，海平面周期性波動(dòng)是第四紀(jì)氣候環(huán)境的突出特征，中國黃土作為第四紀(jì)特定氣候環(huán)境條件下的土狀沉積物，由于其堆積的連續(xù)性、保存的完整性，成為研究第四紀(jì)地理環(huán)境變遷、氣候環(huán)境演變，甚至是特殊氣候事件的物質(zhì)基礎(chǔ)和重要依據(jù)。在我國第四紀(jì)黃土沉積物中，廣泛存在一期或多期硬質(zhì)粘土。硬質(zhì)粘土層是沿海地區(qū)(包括長(zhǎng)江三角洲、黃河三角洲)及東海、北黃海等海域陸架廣大地區(qū)地層劃分中重要的一層，探討其蘊(yùn)藏的氣候環(huán)境信息具有重要的現(xiàn)實(shí)價(jià)值和理論意義。

硬質(zhì)粘土層具有顯著的資源潛力[1],它不僅是建(構(gòu))筑良好的樁基工程地質(zhì)條件[2]，而且也是第四紀(jì)氣候環(huán)境研究中的重要地層。硬質(zhì)粘土層長(zhǎng)期以來一直被作為劃分全新統(tǒng)與更新統(tǒng)界面的標(biāo)志層，對(duì)研究中國東部沿海地質(zhì)地貌的變遷、海平面的波動(dòng)、氣候環(huán)境的演變等具有獨(dú)特的意義[3]。

前人對(duì)沉積物中硬質(zhì)粘土層的特征、成因機(jī)制、年代等做了大量的研究分析，但是關(guān)于硬質(zhì)粘土層的成因、物源等問題眾說紛紜，尚未有明確的定論。該文在前人研究的基礎(chǔ)上，闡述了硬質(zhì)粘土層的研究現(xiàn)狀、研究方向及存在的問題。

1 硬質(zhì)粘土層的一般特征

1.1 宏觀形態(tài)

從顏色上看，硬質(zhì)粘土層在層序地層中辨識(shí)度較高，與上、下覆地層色差明顯，界線清晰。根據(jù)硬質(zhì)粘土層在剖面地層中層數(shù)的差異，大致可分為2類：一類是單層存在的硬質(zhì)粘土層，顏色為黃褐色，未受到海侵影響，金屬離子未發(fā)生還原；另一類是2層及2層以上存在的硬質(zhì)粘土層，如長(zhǎng)江三角洲東部平原地區(qū)及東海陸架廣大地區(qū)，硬質(zhì)粘土層在剖面地層中多層存在。一般情況下，分上、下2層，上層為暗綠色硬質(zhì)粘土層，下層為黃褐色硬質(zhì)粘土層，產(chǎn)生這種色差的原因是海侵帶來了可溶性有機(jī)質(zhì)引起粘土礦物中金屬離子發(fā)生還原，土壤顏色產(chǎn)生變化。從厚度上看，不同地區(qū)硬質(zhì)粘土層厚度不等。長(zhǎng)江三角洲硬質(zhì)粘土層厚度約2～10m，北黃海中部硬質(zhì)粘土層達(dá)11m，其他地區(qū)也存在薄層硬質(zhì)粘土。由于區(qū)域地質(zhì)地貌、氣候環(huán)境等差異，導(dǎo)致硬質(zhì)粘土層形成環(huán)境的不同，因此不同地區(qū)形成不同厚度的硬質(zhì)粘土層。

1.2 微觀結(jié)構(gòu)

硬質(zhì)粘土層結(jié)構(gòu)組成以粉砂為主，粘土次之，且呈現(xiàn)由下而上越來越細(xì)的特征，礦物成分以石英、長(zhǎng)石、云母等輕礦物為主，重礦物含量不足5%，化學(xué)成分以SiO2，Al2O3，F(xiàn)e2O3為主，三者之和占總量的85%以上，而且硬質(zhì)粘土層中，孢粉、藻類等生物化石豐富，尤其是淡水藻類含量較高。

2 成因說

硬質(zhì)粘土層以其經(jīng)濟(jì)應(yīng)用中的重要價(jià)值和理論研究中的獨(dú)特意義一直備受關(guān)注，在長(zhǎng)期的研究中，關(guān)于硬質(zhì)粘土層的成因有“水成”和“風(fēng)成”2種觀點(diǎn)。兩種觀點(diǎn)的支持者爭(zhēng)論的焦點(diǎn)無疑是關(guān)乎硬質(zhì)粘土層堆積營力的問題。水成觀點(diǎn)的支持者認(rèn)為硬質(zhì)粘土層是河漫灘不斷加積和成土作用持續(xù)進(jìn)行的共同產(chǎn)物[4]，主要包括河流相成因、河湖相成因和湖沼相成因[5]。覃軍干等[6]利用孢粉和藻類化石為依據(jù)，認(rèn)為長(zhǎng)江三角洲第一硬質(zhì)粘土層是流水作用的產(chǎn)物。陳慶強(qiáng)等[7]通過硬質(zhì)粘土層的特征形態(tài)認(rèn)為長(zhǎng)江三角洲第一硬質(zhì)粘土層是河漫灘沉積，是長(zhǎng)江的附屬產(chǎn)物；鄧兵等[8]認(rèn)為末次冰期存在長(zhǎng)江古河谷，硬粘土層是河漫灘不斷加積和成土作用持續(xù)進(jìn)行的共同產(chǎn)物，實(shí)質(zhì)為古土壤。

風(fēng)成觀點(diǎn)的支持者認(rèn)為硬質(zhì)粘土層是風(fēng)成黃土母質(zhì)被埋藏后經(jīng)長(zhǎng)期成土作用和次生變化演變而成[9]。鄭祥民[10]利用東海海底硬質(zhì)粘土層與下蜀黃土地層沉積特征進(jìn)行比照，認(rèn)為是干冷氣候條件下風(fēng)塵沉積物次生演變而成。趙松齡[11]通過研究海底淺地層剖面，提出中國陸架海區(qū)在冰期時(shí)曾被沙丘覆蓋而成為沙漠，認(rèn)為長(zhǎng)江三角洲的晚更新世硬粘土是風(fēng)成堆積的產(chǎn)物。陳慶強(qiáng)等[12]認(rèn)為長(zhǎng)江三角洲晚更新世硬質(zhì)粘土為古土壤，形成于25～12 ka BP.。有關(guān)硬質(zhì)粘土層成因機(jī)制還沒有明確的結(jié)論，尚待足夠的依據(jù)和深入的研究分析，需要從宏觀和微觀2個(gè)方面解釋說明硬質(zhì)粘土層是何種營力作用下的沉積物才能對(duì)硬質(zhì)粘土層的成因機(jī)制做出明確的結(jié)論。伴隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和研究方法的日漸成熟，采用高分辨率分析方法來解釋沉積物特征和沉積成因已成為現(xiàn)實(shí)，粒度分析、掃描電鏡、地球化學(xué)元素等研究方法成為研究硬質(zhì)粘土層沉積特征及其成因機(jī)制的重要手段。

3 研究現(xiàn)狀

3.1 顆粒組成特征

粒度分析是通過研究沉積物中各種粗粒顆粒的機(jī)械組成，即各粒級(jí)大小所占百分比[13]探究沉積物的沉積動(dòng)力和環(huán)境條件，揭示其物源、氣候變化及成因等問題[14]。通過粒度組成特征分析硬質(zhì)粘土層的沉積特征來探究其成因機(jī)制是有效的研究方法之一。大量有關(guān)硬質(zhì)粘土層的粒度組成分析實(shí)驗(yàn)表明，硬質(zhì)粘土層顆粒組成主要以粉砂粒級(jí)(4～63μm)為主，一般平均含量占65%～70%，其次為粘土粒級(jí)(<4μm)，約占30%，砂粒粒級(jí)(>63μm)含量最少，僅不足3%(圖1)。由此可見，硬質(zhì)粘土的粒度組構(gòu)以粉砂為主，粘粒次之，砂粒最少。Ye等[15]對(duì)上海硬質(zhì)粘土層的粒度測(cè)試表明，<5μm和5～75μm的顆粒為主要成分，占50%以上；鄭祥民等[16]通過粒度分析方法研究了蘇北平原硬質(zhì)粘土層的粒度組分，與下蜀黃土粒度組分進(jìn)行對(duì)比，初步認(rèn)為硬質(zhì)粘土層在顆粒組成上與風(fēng)塵黃土相一致，系風(fēng)塵堆積物的次生產(chǎn)物；陳曉輝等[17]利用硬質(zhì)粘土層的粒度分布特征，分析了北黃海中部硬質(zhì)粘土的粒度組構(gòu)，通過分析粒度特征指標(biāo)的波動(dòng)程度劃分了5個(gè)不同的氣候環(huán)境時(shí)期來探究其沉積環(huán)境，認(rèn)為硬質(zhì)粘土層自下而上，水動(dòng)力條件為弱—強(qiáng)—弱的變化趨勢(shì)，水深則是深—淺—深的變化特征；劉銳等[18]對(duì)杭州灣河姆渡第一硬質(zhì)粘土層進(jìn)行了系統(tǒng)的粒度分析，并與典型黃土、古土壤、下蜀黃土及河湖相、河流相沉積物粒度進(jìn)行了比照，認(rèn)為其為河湖相沉積，并非風(fēng)塵沉積物。在前人的大量研究中還發(fā)現(xiàn)，硬質(zhì)粘土層的粒度分析數(shù)據(jù)存在自西向東有規(guī)律變細(xì)的趨勢(shì)[3]，這與風(fēng)成黃土的粒度變化趨勢(shì)相吻合，為研究硬質(zhì)粘土層的成因機(jī)制和堆積營力提供了重要依據(jù)。

3.2 地球化學(xué)成分特征

圖1 不同地區(qū)硬質(zhì)粘土層剖面顆粒組成特征

3.2.1 常量元素

沉積物的地球化學(xué)成分特征不但反映了沉積物的物質(zhì)組成和特點(diǎn)，也反映了其堆積期間的環(huán)境特征和沉積后次生變化過程特征[19-21]。例如黃土沉積過程中，強(qiáng)烈的風(fēng)化作用使SiO2,Al2O3,Fe2O3,MgO,K2O相對(duì)聚集；反映了沉積環(huán)境風(fēng)動(dòng)力強(qiáng)勁；濕潤(rùn)氣候條件下，CaO容易發(fā)生淋溶，F(xiàn)e2O3集聚增強(qiáng)。大量有關(guān)硬質(zhì)粘土層地球化學(xué)成分的試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)表明，硬質(zhì)粘土層常量元素主要為SiO2,Al2O3,Fe2O3；三者之和占總量的85%左右[3]。鄭祥民等[10]通過實(shí)驗(yàn)表明蘇北平原硬質(zhì)粘土層的常量元素SiO2,Al2O3,Fe2O3三者含量之和占總量的80%、東海海底硬質(zhì)粘土層超過80%；劉長(zhǎng)齡等[22]測(cè)得陜西白水江硬質(zhì)粘土層三者含量之和占總量的84%以上(表1)。通過以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)我們不難發(fā)現(xiàn)，不同地區(qū)的硬質(zhì)粘土層的化學(xué)成分含量相近[3]，是硬質(zhì)粘土層典型的特征之一。除此之外，還可以發(fā)現(xiàn)同一地區(qū)不同深度的硬質(zhì)粘土每種常量元素的變化范圍也在一個(gè)很小的區(qū)間內(nèi)，鄭祥民等[23]對(duì)青浦練塘和上海浦東東昌硬質(zhì)粘土層的地球化學(xué)元素測(cè)試數(shù)據(jù)得出，青浦練塘硬質(zhì)粘土層不同深度的常量元素SiO2,Al2O3,Fe2O3含量范圍分別為62.45%～67.84%,13.79%～19.96%,3.78%～6.40%；上海浦東東昌3種常量元素的變化范圍為66.58%～71.20%,12.94%～14.76%,3.83%～5.59%。劉長(zhǎng)齡等[24]對(duì)陜西白水江硬質(zhì)粘土層常量元素的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，這3種常量元素的含量范圍分別為43.78%～45.05%,38.88%～39.06%,0.35%～0.67%。通過以上前人研究可以看出，不同地區(qū)硬質(zhì)粘土層的化學(xué)成分存在一致性，也存在差異性，解釋這種一致性和差異性的存在，對(duì)認(rèn)識(shí)硬質(zhì)粘土層的形成演變過程、氣候環(huán)境條件具有重要的意義。

表1 不同地區(qū)硬質(zhì)粘土層剖面常量元素含量

3.2.2 微量元素

沉積物中的地球化學(xué)微量元素，其遷移和轉(zhuǎn)化往往受到沉積物搬運(yùn)和沉積環(huán)境變遷的影響，故能較為靈敏地反映古環(huán)境演變特征[25-26]。鄭祥民等[10,16，23]對(duì)青浦練塘、上海東昌、東海海底硬質(zhì)粘土層的微量元素測(cè)試認(rèn)為，長(zhǎng)江三角洲不同地區(qū)硬質(zhì)粘土層微量元素含量相似(表2)，反映了長(zhǎng)江三角洲硬質(zhì)粘土層形成時(shí)期相似的沉積環(huán)境；韋桃源等[27]通過測(cè)量上海浦東硬質(zhì)粘土層的微量元素B和Sr及其比值，認(rèn)為該區(qū)硬質(zhì)粘土層的形成與中更新世以來的4次海侵事件密切相關(guān)；陳中原等[28]對(duì)長(zhǎng)江三角洲硬質(zhì)粘土層微量元素的測(cè)試結(jié)果顯示，微量元素B和Sr及其比值反映了硬質(zhì)粘土層形成時(shí)期陸相沉積環(huán)境顯著。除長(zhǎng)江三角洲之外的其他地區(qū)，微量元素含量及其比值同樣反映著氣候環(huán)境的演變歷史。如Ye等[29]對(duì)柴達(dá)木盆地紅柳溝湖泊斷裂帶粘土層進(jìn)行了地球化學(xué)元素、礦物學(xué)研究，微量元素B，B/Ga指示較高鹽度的沉積環(huán)境發(fā)生在約40～39.2Ma，表明該時(shí)期為一個(gè)干旱的環(huán)境，推測(cè)可能與全球降溫有關(guān)。

表2 不同地區(qū)硬質(zhì)粘土層微量元素含量

沉積物中地球化學(xué)成分對(duì)沉積環(huán)境變化響應(yīng)靈敏，通過對(duì)常量元素、微量元素的定性與定量分析，可以探究硬質(zhì)粘土層形成時(shí)期的環(huán)境信息，是研究硬質(zhì)粘土層沉積環(huán)境、沉積事件及其成因的重要手段。

3.3 礦物組成特征

氣候環(huán)境條件是粘土礦物產(chǎn)生差異的易感因子，粘土礦物組合、含量的不同代表不同的氣候條件[30]，因此研究沉積物中粘土礦物的成分、含量、組合特征以及空間分布規(guī)律，對(duì)研究其物質(zhì)來源、成因、堆積區(qū)氣候環(huán)境條件具有重要的意義[31]。鄭祥民等[3]研究了長(zhǎng)江三角洲及海域不同地區(qū)硬質(zhì)粘土層的粘土礦物組合，發(fā)現(xiàn)其礦物組合均為伊利石-高嶺土-綠泥石，以伊利石為主要組成礦物，反映了其物質(zhì)來源的相似性和相同的次生變化過程,通過對(duì)比青浦練塘和上海浦東東昌硬質(zhì)粘土層的礦物組合，發(fā)現(xiàn)同一地區(qū)硬質(zhì)粘土層的不同層位粘土礦物組合類似，其成分含量變化不大；劉長(zhǎng)齡等[24]通過研究發(fā)現(xiàn)陜西白水江硬質(zhì)粘土層礦物組成以高嶺石為主，其次為少量的水云母與水變高嶺土；Ye等[15]研究了上海2～6層硬質(zhì)粘土的礦物組合發(fā)現(xiàn)，粘土礦物主要以伊利石為主，含量超過50%，與亞洲其他地區(qū)粘土的常見礦物不同，是一種低可塑性粘土。

3.4 生物化石組合特征

生物化石如孢粉、藻類、有孔蟲等是氣候環(huán)境演變過程中保存的直接生物學(xué)證據(jù)，它對(duì)建立區(qū)域濕度的時(shí)空變化特征，認(rèn)識(shí)季風(fēng)變遷的過程、規(guī)律以及未來發(fā)展趨勢(shì)等具有重要的意義[32]。覃軍干等[33]通過孢粉組合、藻類種屬分析了長(zhǎng)江三角洲第一硬質(zhì)粘土層，結(jié)果表明：孢粉組合主要為禾本科—莎草—落葉櫟—松，反映了該區(qū)為平原區(qū)且屬溫涼偏濕的溫帶氣候，藻類以淡水藻類為主，含少量海生藻類，說明硬質(zhì)粘土層的形成既受到流水作用的影響，也存在海水侵蝕的影響；陳曉輝等[34]分析了北黃海中部硬質(zhì)粘土層孢粉和藻類化石的組合特征，孢粉以草本植物為主，藻類以淡水海藻為主，兩者呈此消彼長(zhǎng)之勢(shì)，表明了硬質(zhì)粘土層形成時(shí)冷濕的沉積環(huán)境。

4 研究方向

4.1 硬質(zhì)粘土層年代學(xué)研究

沉積物定年不僅可以確定地質(zhì)地貌演變、氣候環(huán)境演變以及氣候事件的時(shí)間，也是地層層序劃分的重要依據(jù)[35]。技術(shù)和方法愈加成熟，測(cè)年手段也愈加豐富。有關(guān)測(cè)年方法包括熱釋光、光釋光、14C測(cè)年等方法。目前，光釋光測(cè)年技術(shù)成為第四紀(jì)研究中應(yīng)用最普遍也是最被認(rèn)可的技術(shù)之一[36]。但是有關(guān)沉積物中硬質(zhì)粘土層的年代學(xué)研究，硬質(zhì)粘土中富含豐富的有機(jī)物質(zhì)，碳含量高，提供了14C測(cè)年的物質(zhì)基礎(chǔ)[37]，因此在前人的研究中，多以14C測(cè)年為主(圖2)。然而由于14C測(cè)年范圍的有限性，針對(duì)于形成年代較早的硬質(zhì)粘土層，光釋光測(cè)年是相對(duì)可靠的方法。長(zhǎng)江三角洲東部平原地區(qū)硬質(zhì)粘土層一直被認(rèn)為全新統(tǒng)的基底，而被作為劃分全新統(tǒng)與更新統(tǒng)的重要標(biāo)志層[3]。鄭祥民[3]對(duì)長(zhǎng)江三角洲硬質(zhì)粘土層上下覆地層進(jìn)行了14C測(cè)年，測(cè)試結(jié)果表明其沉積年代約25000～15000aB.P.；大量有關(guān)長(zhǎng)江三角洲第一硬質(zhì)粘土層的14C測(cè)年資料顯示，其形成時(shí)間介于25000～12000aB.P.。梁麗[38]對(duì)蘇州澄湖湖底硬質(zhì)粘土層進(jìn)行了14C測(cè)年，0～6m段硬質(zhì)粘土層形成年代為29000～11000aB.P.；宋紅瑛等[39]通過對(duì)青島近岸泥質(zhì)區(qū)打鉆巖心1.16m，3.61m，3.84m處進(jìn)行了14C測(cè)年，測(cè)試結(jié)果分別為910±30aB.P、2460±31aB.P和2760±32 aB.P；陳曉輝[34]對(duì)北黃海中部晚更新世末硬質(zhì)粘土層0～20m段上下地層進(jìn)行了14C測(cè)年，結(jié)果顯示其形成年代介于12602～10357aB.P；20m以下的硬質(zhì)粘土層進(jìn)行了光釋光測(cè)年并劃分了地層層序。胥勤勉等[40]對(duì)渤海灣西南岸古黃河三角洲全新世地層層序、年代、粒度等進(jìn)行研究，認(rèn)為末次盛冰期，該區(qū)域廣泛發(fā)育硬粘土，于14600aB.P結(jié)束。

圖2 不同地區(qū)硬質(zhì)粘土層14C測(cè)年結(jié)果

4.2 硬質(zhì)粘土層物質(zhì)來源研究

三角洲地區(qū)是海陸交互作用最為強(qiáng)烈和敏感的地區(qū)之一[41]，是研究從源到匯過程以及物源示蹤的熱門區(qū)域[42]。目前，粒度參數(shù)成為判斷沉積物來源、搬運(yùn)動(dòng)力的重要手段。劉金慶[43]等人利用粒度分析探討了威海南部近岸泥質(zhì)區(qū)不同的水動(dòng)力條件和沉積環(huán)境；趙梅[44]通過分析黃海中部海岸第一硬質(zhì)粘土層的分維特征發(fā)現(xiàn)，其沉積環(huán)境是一種相對(duì)穩(wěn)定的低等環(huán)境。近年來，碎屑鋯石U-Pb定年技術(shù)達(dá)到前所未有的精度、空間分辨率和靈活性，應(yīng)用范圍日益廣泛，極大地推動(dòng)了沉積物物質(zhì)來源分析的發(fā)展[45]。雖然該方法在探究沉積物的來源問題上具有很大的優(yōu)勢(shì)，但是是否適用于硬質(zhì)粘土層物質(zhì)來源分析尚不明確，需要大量的探究實(shí)驗(yàn)、對(duì)比實(shí)驗(yàn)予以驗(yàn)證。物質(zhì)來源分析是硬質(zhì)粘土層研究的一個(gè)重要問題，也是一項(xiàng)挑戰(zhàn)性的工作，利用新方法和舊方法相結(jié)合，進(jìn)行定性與定量的綜合分析，探究沉積物的來源。

4.3 硬質(zhì)粘土層沉積環(huán)境研究

硬質(zhì)粘土層通常是多次沉積和成土作用疊加的結(jié)果[46]，其蘊(yùn)藏的古氣候環(huán)境信息更加豐富，尤其是海平面波動(dòng)、氣候事件等信息。鄧兵等[8]對(duì)長(zhǎng)江三角洲地區(qū)第一硬質(zhì)粘土層的土壤特征進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，認(rèn)為其形成時(shí)為冷干的溫帶氣候且干濕季節(jié)交替明顯；鄭祥民[3]通過對(duì)下蜀黃土與硬質(zhì)粘土層的沉積特征進(jìn)行對(duì)比，結(jié)合年代數(shù)據(jù)，總結(jié)了晚更新世晚期以來氣候由冷干向暖濕轉(zhuǎn)變，而且在此期間發(fā)生多次海侵事件；覃軍干等[33]通過分析長(zhǎng)江三角洲第一硬質(zhì)粘土層中孢粉、藻類的種類和組合特征認(rèn)為其形成時(shí)期為溫涼略濕的氣候；Zhao等[47]通過研究中國西部紅粘土礦床的礦物成分認(rèn)為，亞鐵磁性和不完全的反鐵磁性礦物組合表明中新世時(shí)期全球范圍內(nèi)為溫濕的氣候條件；Zhang等[48]研究了西寧紅色粘土礦床的粘土礦物組合，沉積物粘土礦物組合為伊利石-蒙脫石-白云石，表明全新世—中新世過渡期西寧盆地的氣候條件主要是熱和干。沉積物中硬質(zhì)粘土層的形成和保存指示了一次或一種特殊的氣候狀況，研究其蘊(yùn)藏的氣候環(huán)境信息對(duì)研究第四紀(jì)風(fēng)塵堆積的沉積環(huán)境具有重要的指示意義，豐富了風(fēng)塵堆積的環(huán)境背景。

5 硬質(zhì)粘土層的研究展望

硬質(zhì)粘土層對(duì)地質(zhì)工程中的應(yīng)用[49-50]和古地理、古環(huán)境的理論研究[51-52]具有重要的價(jià)值。歷年來，有關(guān)硬質(zhì)粘土層的研究多集中在長(zhǎng)江流域，覃軍干、鄭祥民、陳曉輝等人對(duì)長(zhǎng)江三角洲及東海海域廣大地區(qū)硬質(zhì)粘土層進(jìn)行了系統(tǒng)、深入的研究，對(duì)長(zhǎng)江流域地質(zhì)地貌的演化、古環(huán)境演變等研究具有重要的意義。然而，對(duì)于硬質(zhì)粘土層的成因機(jī)制、形成環(huán)境等方面尚未取得一致的認(rèn)識(shí)，因此，在高分辨率技術(shù)方法的支持下進(jìn)行更加系統(tǒng)、深入的研究是解決硬質(zhì)粘土層種種問題的必要途徑。

前人對(duì)硬質(zhì)粘土層的成因、物源等問題做了大量的研究工作，但由于缺乏具象性的指示性沉積特征而一直存在爭(zhēng)議。解決硬質(zhì)粘土層的成因問題是深入認(rèn)識(shí)硬質(zhì)粘土層的首要問題，也是探究其物源、沉積動(dòng)力、沉積環(huán)境問題的重要前提，所以需要更加系統(tǒng)、專門化的研究。

(1)研究方法上，在現(xiàn)代先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的支持下，進(jìn)行多學(xué)科的綜合研究是解決硬質(zhì)粘土層成因問題的重要方法。在年代學(xué)研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)行地層劃分，對(duì)硬質(zhì)粘土層的層位進(jìn)行嚴(yán)格區(qū)分，然后開展沉積學(xué)、地球化學(xué)、生物學(xué)等多學(xué)科的綜合分析，探究硬質(zhì)粘土層的沉積年代、沉積動(dòng)力、物質(zhì)來源等問題。

(2)研究?jī)?nèi)容上，研究硬質(zhì)粘土層的成因機(jī)制必須進(jìn)行多個(gè)剖面的分析和對(duì)比，單個(gè)剖面硬質(zhì)粘土層的研究不具有代表性，不能根本性地解決硬質(zhì)粘土層的成因問題。在對(duì)周圍地質(zhì)地貌進(jìn)行深入調(diào)查的基礎(chǔ)上，利用宏觀和微觀多種方法對(duì)大范圍的硬質(zhì)粘土層的沉積特征進(jìn)行綜合分析，并與多個(gè)地區(qū)的硬質(zhì)粘土層進(jìn)行對(duì)比，探究其物質(zhì)來源、氣候環(huán)境信息等，詳解硬質(zhì)粘土層的成因問題。

通過查閱資料與野外踏勘發(fā)現(xiàn)，除長(zhǎng)江流域以外，黃河三角洲平原地區(qū)及其海域也普遍有硬質(zhì)粘土層的存在(圖3)。廣饒地區(qū)黃土沉積之上普遍發(fā)育1～2m的灰黑色泥質(zhì)層，并向西延伸到博興等地[53]。對(duì)黃河流域硬質(zhì)粘土層進(jìn)行系統(tǒng)、深入的研究，一方面對(duì)認(rèn)識(shí)黃河流域地質(zhì)地貌演化、氣候環(huán)境演變，甚至黃河古河道的變遷具有重要意義；另一方面，黃河流域硬質(zhì)粘土層的發(fā)現(xiàn)，不僅為研究長(zhǎng)江流域硬質(zhì)粘土層提供了比照對(duì)象，也對(duì)研究?jī)珊恿饔虻墓诺乩怼⒐艢夂蚣肮藕拥雷冞w具有重要的指示意義。

圖3 沉積物中硬質(zhì)粘土層研究的熱點(diǎn)區(qū)域及山東地區(qū)硬質(zhì)粘土的分布地區(qū)

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