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地质基础概况
吉林省国土资源厅 日期:2008-01-07 来源: 字体显示:

    吉林省位于我国东北地区的中部,北邻黑龙江省,西与内蒙古自治区相接,南连辽宁省,东和俄罗斯联邦接壤,东南与朝鲜民主主义共和国隔江相望。地理坐标为:北纬40°52′~46°18′,东经121°38′~131°19′。国土总面积18.74×104km2,约占全国总面积的2%,居全国第14位。

地质环境属于自然环境系统,是与人类活动有紧密联系的岩石圈的一部分,主要包括以下内容:

一、地形地貌

(一)地形

吉林省地形变化总体趋势为东南高西北低,以北东-南西向纵贯全省的大黑山山脉为界,分为东部长白山地和西部松辽平原两大区域,分属于新华夏系第二隆起带和第二沉降带,面积分别占全省的60%和40%。省内最高点(长白山白云峰)海拔2691m,为东北地区最高峰。低平原区海拔多在120m以上。省内最低点位于珲春市敬信镇防川村图们江下游中、朝、俄三国交界处,海拔仅为5.0m。

(二)地貌

吉林省按地貌形态可划分山地和平原两大单元。其中山地分为长白山地和大兴安岭东坡丘陵,平原分为高平原、低平原和大兴安岭山前倾斜平原。

1、东部长白山地

包括位于长白、抚松、安图、敦化、靖宇、辉南等县(市)境内的侵蚀火山地貌;位于通化和白山地区南部、延边地区东部和吉林地区的侵蚀构造地貌;位于辽源地区和四平、长春东南部的构造剥蚀地貌。面积为 114384.4km2,海拔高程一般500—900m,最高为长白山主峰白去峰,海拔高程达2691m。在其中分布许多山间盆地,如珲春盆地、延吉盆地、松江盆地等,海拔高程一般在200—500m。

2、大兴安岭东坡丘陵

位于洮南西北部的大兴安岭东坡地带,分布面积为 1963.13 km2,山顶海拔高程300——500m。丘顶浑圆,沟谷宽而浅。

2、中部高平原区

主要分布在四平、长春地区,由台地和河谷两类地貌单元组成。台地主要在杨大城子——伏龙泉——王府一带呈南北方向、榆树——三岔河呈北西方向和公主岭、农安等县(市)分布。河谷平原主要顺松花江、拉林河、饮马河、伊通河、东辽河及其支流呈带状分布。面积为28626.53km2。海拔高程一般150—290m。

3、西部低平原区

分布在松原、白城地区及双辽境内。主要分为松辽河间过渡带风砂覆盖的平原、辽河风砂覆盖的倾斜平原、松嫩盐渍化发育的低平原和松嫩湖沼漫布的低平原。面积为39289.29 km2。海拔高程一般120—200m。

4、大兴安岭山前倾斜平原区

分布于白城西部大兴安岭山前地带,地形由西向东倾斜降低,由砂砾类土台地和冲积扇组成,面积3108.27 km2。台地海拔高程160—240m,冲积扇海拔高程140—200m。

二、 气象水文

(一)气象

吉林省属于温带的大陆性气候,冬季长,寒冷干燥,夏季短,温热多雨,春季风大干燥,天气多变,秋季凉爽短暂。全年日照数2000~2300小时,日照率为50%~70%。结冻期长达6个月,冻结深度1.7~2.0m。

全省年平均气温-2~6℃之间,东部山区0℃,西部平原区5~6℃。全省1月平均气温,极端最低气温-18~-20℃左右,最热的7月平均气温为20~24℃,极端最高气温38℃左右。无霜期125~160天,其中山区不足100天,平原区140天。年平均降水量500~600mm,受季风影响,年降水量60%以上集中于夏季,以东南部山区降水量最为丰沛。并且降水量具有自东南向西北递减式的分布规律。东南部山区年平均降水量700~800mm,其中通化的集安地区可达900~1000mm(受渤海影响),中部高平原为500~700mm,西北部低平原为400~500mm,总体呈现出明显的湿润-半湿润、半干旱的气候特点。全省蒸发量由东南向西北呈递增趋势,年平均蒸发量由1000mm增至2000mm以上。东南部山区年平均蒸发量为1000~1400mm。

(二)  水文

吉林省境内河流长度超过30km以上的有221条,分属于第二松花江、辽河、鸭绿江、图们江和绥芬河等五大水系。其中第二松花江水系以涵盖河流多、流域面积大、河流长而在众多水系中占有重要位置。第二松花江正源为二道白河,源头为白头山天池,境内全长920km,境内流域面积约13.22万km2,是本省地表水资源最大的一条河流。

河流以东部山区与西部平原两大地貌单元分界线的大黑山山脉为界,东西两部分河流特征截然不同。东部山区水文网密集,以长白山火山锥为源头,第二松花江、图们江、鸭绿江呈放射状流向东、北、西三个方向,河流上游水流湍急,中下游床宽舒展,水流平稳,河床多由卵砾石、砂砾石及细砂组成。东部山区河流的主要特征是水量大,水能资源丰富,泥沙含量少。西部河流多源于省外的大兴安岭地区,沿途山势平缓,中下游多为丘陵、平原及沙丘,水资源损失大,从上游到下游水量逐渐减少,甚至出现河流盲尾(霍林河),主要特点是季节性流量变化大,旱季多断流,以渗漏的方式补给地下水,对生态环境影响大。

全省境内湖沼分布众多,其中西部平原区天然湖泊(湖泡)星罗棋布,如月亮泡、查干泡、向海湖、大布苏泡、波罗泡等;东部山区以人工湖和火山湖为代表,如松花湖、红石湖、白山湖等水库和天池、三角龙湾等火山湖。全省有大、中、小型水库1312座,总库容量296.2亿m3,其中大型水库13座,占总库容量的80%以上。

三、地质概况 

(一) 构造

吉林省位于阴山-天山纬向构造的东端与新华夏构造体系的复合部位。在阴山-天山纬向构造与北北东向构造体系的作用下,使各种构造体系相互交切、相互联合,并经过多次构造、岩浆活动和挽近期火山喷发作用,塑造了全省构造格局与地貌轮廓。

发育在我省的纬向构造是阴山-天山巨型复式隆起褶皱带的东延部分。其主体北界大致位于北纬42°40′,是一个自鞍山运动以来经历了长期多次构造运动而形成的复杂构造带。由太古界、元古界、古生界及中新生界的凹陷、褶皱、断裂、片理、片麻理和前震旦纪、华力西期、印支期、燕山期花岗岩、喜山期玄武岩及这些岩浆岩中的挤压断裂带构成。多呈东、北东、北北东及北西向展布。由于各种构造的相互交切,形迹支离破碎。区域的东西向构造主要有长白、二道江、天池等断裂。见图2-3。

从图中可见,全省除通化、白山、延边地区部分地段纬向构造发育外,主要为规模大、分布广,影响深的新华夏构造体系。它控制了中生代以来的沉积作用和现代地形地貌景观。在北北东向新华夏构造体系影响下,将全省分割成三个巨型一级构造带。即东南部长白山地巨型隆起带、中西部松辽平原沉降带和西北部大兴安岭山地巨型隆起带。

1、东南部长白山巨型隆起带

系指四平-长春-榆树以东大黑山以南的广大山区。该隆起带除发育火山喷溢形成的熔岩高原及玄武岩台地外,尚发育水平褶皱隆起和压性断裂带,主要有北东向伊通-舒兰和敦化-密山等断裂,以及四平、蛟河、春化等断裂。

2、中西部松辽平原巨型沉降带

松辽沉降带是燕山运动以来形成的大型断陷盆地,为轴向北北东的大型向斜,在现代地貌上构成松辽堆积平原。

该沉降带大体可分为三部分。前郭-长岭以东为东部凸起带,长岭以北的大安-乾安一带为中央沉降带,通榆-镇赉以西为西部断陷带。

3、西北部大兴安岭山地巨型隆起带

位于白城市西部的大兴安岭山地。以镇赉-永茂铁矿断裂为界与松辽沉降带相邻。受北北东向挤压断裂作用,使松辽沉降带整体抬高,形成大兴安岭山地。

(二) 地层

吉林省各地质历史时期地层发育较全,自太古界至新生界均有出露。

1、太古界(龙岗群、夹皮沟群)

下太古界龙岗群和上太古界夹皮沟群在通化地区最为发育。主要由一套深变质的角闪岩、变粒岩、黑云母片麻岩及各种混合岩组成。

2、下元古界(集安群)

主要分布于通化地区的集安一带,为一套深变质的片岩、片麻岩、变粒岩及厚层石墨大理岩等。

3、中元古界(老岭群、色洛河群)

分布于通化、抚松、安图等地。为浅变质的海相碎屑~碳酸盐沉积,以浅变质的石英岩、片岩、千枚岩及厚层大理岩为主。

4、震旦系

主要分布于长白、样子哨、浑江、安图等盆地。为一套浅海相碎屑岩与碳酸盐岩建造。以砂、页岩为主,上部见有碳酸盐岩盖层。

5、古生界

下古生界主要分布于浑江、鸭绿江、柳河、集安、长白等地,吉林、延边地区亦有出露。为一套浅海~滨海相碎屑~碳酸盐岩建造,间夹砂页岩。

上古生界省内分布比较零散。石炭、二叠系为海陆交互相沉积的砂、页岩含煤建造,并以盖层形式分布于样子哨、浑江(白山)、鸭绿江等盆地,而志留系、泥盆系在吉林的中南部伊通、双阳等地零星分布。

6、中新生界

中生界为一套火山岩及陆屑河湖相含煤建造,分布于全省各地。三叠、侏罗、白垩及第三系主要为一套火山碎屑岩、陆湖相砂岩、页岩和凝灰质火山岩等含煤、油、油页岩建造。分布于省内各大小不等的断陷盆地。

新生界主要为一套河湖相及冰水松散堆积层。下更新统冰水砂砾石夹灰白色粘土透镜体,广布于松辽平原中上更新统之下。

中上更新统为冲湖积青灰色厚层状淤泥质粘性土、中细砂和冲洪积褐黄色黄土状粉土粉细砂互层。边缘地带相变为砂砾石,白城扇形地为冲洪积卵砾石。

全新统松散堆积物自山地向平原,由残坡积层→洪积层→冲洪积层→冲湖积层→风积层均有出露。河谷冲积层具二元结构,下部砂砾石,上部为粘性土。西北部低平原区以冲湖积淤泥质亚粘土、亚砂土和风积砂为主。

此外,中、新生界还伴随有基性火山喷发,广泛分布于安图、抚松、靖宇、敦化一带,形成大面积的玄武岩盖层,构成典型的玄武岩台原、台地。

(三)  岩浆岩

吉林省前第四纪岩浆活动十分频繁,岩浆岩广泛分布于山地地区,按形成时代可划分成六个构造旋回。

1、前震旦纪,主要为基性、超基性钾、钠质混合岩和伟晶岩。

2、加里东期主要为花岗岩侵入。

3、华力西期为广泛分布的花岗岩。

4、印支期为花岗岩侵入,分布局限。

5、华力西期早期以花岗岩为主,次为闪长岩类。而晚期分布局限,主要为闪长岩、闪长斑岩、辉石安山岩和花岗岩等。

6、燕山期以裂隙式及中心式基性岩浆喷发为主,中心式碱性岩浆岩喷发,主要为玄武质火山渣和熔岩流。

四、水文地质特征

地下水的形成与分布,严格受区域自然环境和地质构造所控制。在大地构造上,以巨型阴山-天山纬向构造体系和新华夏构造体系相互交切、相互联合为特征的基本构造格局。它控制了全省各地质历史时期的岩浆活动与沉积,塑造了现今的地貌景观和地下水埋藏条件。宏观全省构造轮廓大致可分为三部分,即东南部长白山地强烈隆起带,中部松辽平原沉降带和和西北-隅大兴安岭隆起带。东南部山区基岩裸露,主要发育基岩裂隙水,山间盆地及河谷则发育孔隙裂隙混合水,沿火山及深大断裂带分布有深循环构造裂隙水(热水、矿泉水);中部松辽平原以第四系松散岩类孔隙水为主。平原东部长春-四平一带埋藏有较丰富的白垩系隐伏构造裂隙水;西北部低平原潜水下伏水量丰富的下更新统孔隙承压水及第三系碎屑岩孔隙裂隙承压水;西部-隅大兴安岭山地为水量贫乏的基岩裂隙水,而山前扇形地确蕴藏着资源极为丰富的砂砾石孔隙潜水,因此,吉林省地下水的埋藏与分布,具有自东南向西北的递变规律。

潜水分布广泛,遍及全省各地。东南部山区花岗岩网状裂隙水分布面积最大,约占山区面积的三分之二。但水量随风化裂隙发育程度而变化,一般单井涌水量小于100m3/d,次为前震旦系变质岩及古生界沉积岩、沉积变质岩,水量较小(泉流量小于0.5l/s),局部构造碎裂地段泉水流量大于1.0L/s。基岩裂隙水以大气降水补给为主,动态变化大,多形成间歇性溢出泉。但地下迳流较强,循环排泄系统良好,水中元素强烈流失,均为矿化度小于0.3g/L的重碳酸型淡水、极淡水。

山间盆地是地下、地表迳流的汇集部位,往往这些地区构造与风化裂隙发育,上覆第四系松散堆积物,形成了水量较富的孔隙潜水。在构造复合的有利地段,多形成水量丰富的孔隙与构造裂隙脉状富水带。

碳酸盐岩溶洞裂隙水及玄武岩孔洞裂隙水,分布范围虽小,但富水性稳定、水量丰富,是山区集中供水的主要水源。

碎屑岩层状孔隙裂隙水,受构造与岩性控制,分布零星,但富水性较稳定,亦具有开发利用意义。

中部高平原黄土台地潜水,含水岩性为黄土状土夹细砂透镜体,透水性差,含水微弱,下伏白垩系隐伏构造裂隙水,水质好,水量丰富,是城镇供水主要水源。

西部低平原潜水分布面积较广,地势低平,东南、南和西北部分别被黄土台地、松辽分水岭和白城扇形地所环抱,汇集来自三侧的地下迳流,构成向东北开启的半闭流区,水位较浅,含水层岩性颗粒较细(淤泥质粉细砂、亚砂土),地下迳流迟缓,蒸发浓缩作用较强,形成了高矿化高氟潜水区。

白城扇形地及河谷孔隙潜水,含水层颗粒较粗(砂砾石),透水及导水功能较强,迳流通畅,受降水及河水的间歇性补给,水量丰富。但在河谷地带,因富含有机质铁锰含量较高,多形成含铁地下水。

王府-伏龙泉冰水台地砂砾石孔隙潜水,水量丰富,但水位埋深较大(多大于10m)。

西北部低平原下更新统砂砾石孔隙承压水,分布于茂林-长岭西北部低平原及扶余、榆树、卡岔河谷。含水岩性颗粒粗大,水量丰富。含水层厚度一般为5~40m,水位低于潜水位1~3m。地下迳流由西、西南流向东北出境。下伏第三系孔隙裂隙承压水,分布范围与下更新统基本一致,但在榆树的卡岔河谷缺失。含水岩系由砂岩、砂砾岩等1-3个正韵律层所构成,厚30~60m。岩性疏松,孔裂隙发育,水量丰富,承压水位高,并于低洼地带自流。水质优于上覆第四系孔隙承压水。

五、工程地质特征

吉林省地层岩性复杂,即有松散岩土体,又有坚硬和半坚硬岩石,并且分布的地域性明显,前者主要分布于中西部松辽平原及山间盆谷地,后者则主要出露于东部山区。

根据吉林省岩土体类型建造,将山地的岩体划分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类型,土体类可划分为粘性土、非粘性土和特殊类土三种类型。现分述如下:

(一) 岩体类型

1、岩浆岩建造

吉林省的岩浆岩分布广泛,是吉林省的主要岩体类型。

(1)块状坚硬花岗岩岩组

主要分布于东部山区的蛟河、舒兰、安图、和龙、珲春、汪清等地。组成岩体的花岗岩主要为华力西期,大部分为酸性岩类,该岩体节理裂隙发育,球状、网化风化剧烈,在原岩与风化壳间常形成泥化面,在外界影响下易形成滑坡、崩塌。

(2)薄层状软弱花岗岩风化壳

主要分布于磐石、朝阳、辽源平马、和平、大黑山、吉林、金马一带。为花岗岩风化而形成的丘陵山地残坡积物。该类岩体密度中等,松软,孔隙率大,弱含水,与原岩面易形成软硬结构面,是发生滑坡、崩塌的有利因素。

(3)块状坚硬玄武岩组

分布于长白山熔岩台地,敦化、靖宇等玄武岩台地。主要包括全新世、更新世、上更新世及晚更新世的玄武岩岩石类型为橄榄玄武岩、拉斑玄武岩、气孔玄武岩。玄武岩柱状节理发育,连通性好,在地形陡峻的地段易沿柱状节理裂开,产生岩崩,第四系玄武岩盖层易产生塌陷,在地下采掘过程中易产生冒顶、崩塌等灾害。

(4)块状-厚层状较坚硬的火山碎屑岩岩组

分布于汪清、敦化北部等地区。主要为安山岩、英安岩及流纹岩等侏罗系火山岩体,该类岩石密度大,孔隙率低,坚硬而稳定,不易变形。

2、沉积岩建造

该建造包括碎屑岩和碳酸盐岩两种岩体类型

(1)省内含碎屑岩的地层主要有震旦系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系和第三系。分布于蛟河、安图、延吉、珲春、伊舒、海辉桦等盆谷地。该岩体均具多层性,结构面强度不一,岩体的稳定性降低,特别是煤层、页岩形成的软弱面,遇火软化,易发生滑坡、地面塌陷、地裂缝等地质灾害。

(2)省内含碳酸盐岩的地层有震旦系、寒武系、奥陶系、泥盆系、石炭系、二叠系。主要分于通化地区的柳河三元浦、样子哨和白山地区的长白,以厚层状灰岩为主,夹白云岩、砂页岩。该岩体是一种可溶性盐体,因此,在开采矿产时要注意岩溶的矿坑突水及对工程建设不利的渗漏现象。同时防止碳酸盐岩中的软弱夹层上出现的边坡滑动、崩塌等不良工程地质问题。

3、变质岩建造

主要分布于通化、白山地区,是组成龙岗山的主体岩石,由混合岩、片麻岩、板岩、千枚岩、片岩等组成,节理、片理、理层发育,易发生滑坡、崩塌等地质灾害。

(二) 土体类型

在松辽平原广泛地分布着松散岩类,按颗粒成份可分为三种类型,即粘性土、非粘性土和特殊类土。

1、粘性土

在平原区广泛分布,依结构类型又可划分为均一和多层两种类型。均一结构类型主要分布于平原区的北部,以及南部高平原波状台地、伊舒槽地中,岩性以黄土状亚粘土为主。多层结构主要分布于高平原的河谷地段及低平原区的河谷平原。岩性上部为亚粘土,下部为粉细砂层。该类粘性土具塑性变形、含水量高、疏松、沉降量大,是沼泽地易发区。

2、非粘性土

按颗粒成分又可分为砂类土和卵砾石类土两种类型。

(1)砂类土

主要分布于与内蒙、辽宁相接壤的长岭、通榆、双辽、梨树等地。地形上表现为东西走向的沙垅,颗粒成分为细粉砂、中砂、粗砂。该类土较为松散,透水性强,易使坝基失稳,产生砂土液化,引起基础变形等工程问题。

(2)卵砾类土

主要分布于伏龙泉-王府、白城平安镇-福顺一带。该类土体颗粒粗大,透水性强,含石英、长石等原生矿物,变形小。

3、特殊类土

(1)淤泥质土

主要分布于河谷(松花江、辽河及其支流),岩性为淤泥质亚粘土、亚砂土、淤泥等,厚度一般小于2.0m,此类土含水量高、且松软、易变形。

(2)盐渍土

广泛分布于西部平原区,土壤层总含盐量大于0.1%,土质粘重、矿化度高,严重抑制作物生长。

六、 环境地质特征

吉林省的自然条件复杂多样,人类工程经济活动的性质及强度因地而异,因此,环境地质特征在不同地域差异明显。

(一) 东部长白山地

该区自然风光秀美,山高林密、河流湍急,岩浆岩、沉积岩和变质岩建造均有分布,岩石节理裂隙发育,坚硬性脆。在中低山区易产生崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害;低山丘陵区易产生水土流失及矿山地质灾害(如地面塌陷、地裂缝、矿坑突水、煤层自燃、瓦斯等)。

(二) 中部高平原

该区人类经济活动频繁,人口密度大,土地垦殖指数大于90%,人口集中,工农业发达,气候适宜,土地肥沃。环境地质特征,主要以环境污染和城市地下水水位趋势下降为主,间有地震等。

(三)西部低平原

该区土地相对贫脊,以牧业为主,垦殖指数20%~50%,气候干旱,主要环境地质问题为土地荒漠化、地下水位下降等。

纵观全省的环境地质特征的地域性差异,其发生发展除原生的自然因素外(岩性、地层、地下水、构造、降水等),尚存在大量的人为因素,如修路开挖坡角、开山采石、毁林开荒、修建水库塘坝、开发矿产资源等。自然与人为因素两者相迭加,致使各类地质灾害频频发生,给人民的生命财产及生活空间带来严重威胁。因此,对出现的环境地质问题要及时的解决和避让。

  
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