冀中饒陽凹陷第四紀沉積環(huán)境演化

賀 萍，王青春，危宇寧，劉汝敏

（1．石家莊經(jīng)濟學(xué)院，河北石家莊，050031；2．中國石油遼河油田公司；3．中海石油油田服務(wù)股份有限公司）

1 區(qū)域地質(zhì)特征

冀中坳陷地理位置處于華北平原北部，構(gòu)造分區(qū)位于渤海灣裂谷盆地西部［1－3］。作為冀中坳陷的一個次級構(gòu)造單元，饒陽凹陷位于冀中坳陷中部，北為霸縣凹陷，南臨新河凸起，東臨獻縣凸起，西到高陽低凸起，面積約5 600 km2。饒陽凹陷是一個東斷西超的單斷箕狀凹陷。主要構(gòu)造特點是：具有多個構(gòu)造層和多個沉積間斷，發(fā)育了多組斷裂體系、多種斷裂類型和多個構(gòu)造系統(tǒng)，形成了東西分帶、南北分區(qū)，隆洼相間的構(gòu)造格局（圖1）［4－6］。

饒陽凹陷的發(fā)生和發(fā)展始終受基巖塊體的相對運動控制，燕山期時的左旋擠壓斷裂已經(jīng)形成了本區(qū)的斷裂格局，古近系開始的伸展斷裂活動使其中的一些斷裂開始活動，形成控凹斷層。在其活動的控制下，全區(qū)東斷西超，中部相對隆起，形成隆洼相間的格局，新近系及第四系全區(qū)整體下沉，隨著邊界斷裂的緩慢活動以形成大量的次級斷裂。但是斷層的活動并不是同時進行的，斷裂活動的順序性和多期性形成多期拉張伸展斷裂，同時也形成不同時期的沉積中心。

2 沉積相類型

從中生代末期開始，饒陽凹陷的形成和演化經(jīng)歷了五個階段：中生代末期基底斷塊格局形成時期、構(gòu)造反轉(zhuǎn)－各自成洼時期（Ek－Es4）、凹陷整體斷陷時期（Es3－Ed）、坳陷時期（Ng－Nm）和整體沉降時期（Qp）［7－9］。到第四系整體沉降時，凹陷內(nèi)斷層基本上已經(jīng)完全停止活動了，受西側(cè)太行山斷裂的影響，全區(qū)整體下降，沉積了厚度較為均勻的第四系沖洪積物［10］。

圖1 構(gòu)造單元分區(qū)（據(jù)華北油田）

通過巖心觀察及薄片鑒定、沉積構(gòu)造、巖石組構(gòu)、古生物標志、測井相分析、地震相分析及野外露頭等資料，饒陽凹陷第四紀共識別出4種沉積相類型，分別為沖（洪）積扇相、河流相、（扇）三角洲相、湖泊相。

3 沉積相演化特征

3．1 沉積背景

古近紀初期，饒陽凹陷山高谷深、氣候干熱，經(jīng)過多次沉降運動后，凹陷接受了巨厚的沉積物，到東營組沉積時期，饒陽凹陷主要為河流及洪泛平原沉積環(huán)境。新近紀河流作用進一步加強，形成了厚度巨大、面積廣泛的河道堆積體。第四紀平原化作用加強，饒陽凹陷的沉積環(huán)境演變?yōu)楹恿鳑_刷作用為主，從沉積物中砂巖厚度和紅色泥巖的平面分布特點及粗粒碎屑物質(zhì)的變化趨勢可見，饒陽凹陷具有多物源、多沉積中心的特點。河流分別從南、西、北三個方向流入該區(qū)域。南部河流主要為古滏陽河，西部主要為古滹沱河、古唐河、古漕河，北部主要為古白溝河。不同地質(zhì)時期，河流發(fā)育狀況各異，隨著河流的演化，河道不斷遷移，河道間廣泛發(fā)育洪泛平原、濱淺湖－沼澤環(huán)境等［7－12］。

3．2 沉積相平面展布特征

通過巖心和露頭觀察，根據(jù)砂巖、泥巖及地層厚度分布特征，以單井沉積相分析為基礎(chǔ)，以連井沉積相分析為格架，結(jié)合地震相平面分布特征，參考前人研究成果，饒陽凹陷第四紀的沉積環(huán)境演化［9］具有如下特點。

3．2．1 早更新世早期

新近紀末期第四紀初期，中國大陸發(fā)生了規(guī)模巨大的升降運動，形成了自西向東階梯狀下降的地貌特征。

在區(qū)域大地構(gòu)造背景控制下，饒陽凹陷早更新世早期氣候寒冷，進入第Ⅰ冰期。在寒冷氣候的影響下，冰水散流匯集成冰水河流，加之研究區(qū)古地形比較低洼，形成了廣泛的河流－湖泊相沉積環(huán)境。河流有古灤河、古拒馬河、古滹沱河等。沉積物主要來自東北和西南兩個方向，東北方向發(fā)育（扇）三角洲沉積；西南方向發(fā)育河流相，河道和洪泛平原為主；中間地帶主要為淺湖沉積，僅在中部和東南角局部地區(qū)發(fā)育深湖沉積（圖2A）。

3．2．2 早更新世晚期沉積體系平面展布

饒陽凹陷早更新世晚期氣候轉(zhuǎn)變?yōu)闇嘏瘽駶櫍M入第一間冰期。隨著冰川逐漸消失，風(fēng)化作用及河流的地質(zhì)作用加強，河流從山區(qū)搬運來的大量碎屑物質(zhì)加速了古平原的形成。

古地理環(huán)境仍然受構(gòu)造運動的控制，研究區(qū)主要是湖泊相為主的河湖沉積環(huán)境，河流主要流向為西南－東北方向，北部和東北角也有沉積物注入。隨著氣候變化，研究區(qū)水體越來越深，深水湖泊變大，整個研究區(qū)都逐漸被淺水覆蓋，深湖周圍為富含螺類、貝殼和植物化石的粘土、細砂等濱淺湖－沼澤沉積環(huán)境（圖2B）。

3．2．3 中更新世早期沉積體系平面展布

中更新世早期饒陽凹陷進入第Ⅱ冰期，主要為河道沖積－湖泊沉積環(huán)境。

隨著氣候變冷，古湖泊面積減小，水體也逐漸變淺，湖泊水體有自西向東、自北向南退縮的趨勢。河流水動力條件也逐漸減弱，僅僅發(fā)育在研究區(qū)北端和南端，古河道之間交替出現(xiàn)洪泛平原堆積物。湖泊以淺水為主（圖2C）。

3．2．4 中更新世晚期沉積體系平面展布

饒陽凹陷中更新世晚期氣候溫暖，進入第二間冰期，同時還發(fā)生了幅度較大的升降運動，局部地區(qū)伴隨著水平運動，海侵可能沒有影響到研究區(qū)，但對于古地理環(huán)境具有較為明顯的間接作用，沉積作用以洪積作用－河流作用－湖泊作用為主。

古湖泊由南向北、自西向東退縮，主要控制著研究區(qū)的東北部，向東北方向水體變深。沉積物主要從西、西南方向通過洪積作用和河流地質(zhì)作用進入研究區(qū)。末期，由于海侵作用的再次影響，整個研究區(qū)水體連為一體，屬于弱海性的海陸過渡環(huán)境（圖2D）。

3．2．5 晚更新世早期沉積體系平面展布

晚更新世早期饒陽凹陷進入第III冰期，但規(guī)模遠比第I、II冰期時小。研究區(qū)此時為正常流水沉積區(qū)，發(fā)育沖積－洪積成因的砂礫卵石夾粘土沉積以及河流、湖泊成因的砂質(zhì)、泥質(zhì)沉積體。

河流形成的沖積環(huán)境逐步擴展，覆蓋了研究區(qū)西部的絕大部分地區(qū)，沉積物主要搬運方向自西向東，形成古地勢日趨平坦的沖積平原，河道擺動形成帶狀分布的中細砂、粉砂及粘土沉積，河道間發(fā)育洪積－洪泛沼澤－濱淺湖環(huán)境。古湖泊向東北方向退縮，深湖相縮小，垂向上自下而上呈濱湖相－濱湖沼澤相－河流沖積相的交替變化，說明此時研究區(qū)處于湖進、湖退的古湖泊邊緣，環(huán)境變遷頻繁（圖2E）。

3．2．6 晚更新世中期沉積體系平面展布

饒陽凹陷晚更新世中期進入到第三間冰期，古氣候變得溫暖干燥。新構(gòu)造運動繼續(xù)以上升為主，研究區(qū)以河流沖刷和風(fēng)化剝蝕為主，發(fā)育河流沖積－沼澤－湖泊等沉積體。此時全球洋面的上升，使得海侵作用對于研究區(qū)產(chǎn)生了一定的影響。

圖2 饒陽凹陷第四紀沉積相平面分布

饒陽凹陷沉積物的主要物源方向依然是西部，沉積物自西向東搬運，發(fā)育沖（洪）積扇相和河流相。湖泊沉積主要發(fā)育在東部較小范圍內(nèi)，深水環(huán)境面積較前期有所增加（圖2F）。

3．2．7 晚更新世晚期沉積體系平面展布

晚更新世晚期饒陽凹陷進入第IV冰期，古氣候經(jīng)歷兩次冰階、一次間冰階，對巖相古地理變化影響較大。

由于本期冰川活動規(guī)模較前三次小，故冰川融水對河流給予了充足的補給，河道沉積貫穿研究區(qū)，形成了由西向東微傾斜、地勢較平坦的沖積－湖積環(huán)境，湖泊面積擴大，但水體較淺。在進入間冰階時湖水面積縮小，發(fā)生海侵，對研究區(qū)產(chǎn)生一定影響（圖2G）。

3．2．8 全新世沉積體系平面展布

進入全新世，初期氣候溫涼而潮濕，湖沼極為發(fā)育；中期是全新世氣候最溫暖、雨量最充沛的時期；后期氣候與現(xiàn)代相近。

河流－洪泛沖積相－湖泊－沼澤相發(fā)育，沉積物主要來源依然為西部和西南方向。隨著海水東退，古湖泊也隨之退縮，進一步發(fā)生沼澤化，演化為洼地或干湖（圖2H）。

4 結(jié)論

（1）饒陽凹陷第四紀沉積物源主要來自西部，其次為西北、西南和東北方向，西部的古滹沱河、古唐河、古漕河是沉積物的主要搬運介質(zhì)。

（2）饒陽凹陷第四紀沉積環(huán)境演化具有繼承性，古近紀和新近紀發(fā)育的河流－湖泊沉積體系依然控制著整個研究區(qū)，主要發(fā)育四種沉積相類型，分別為：沖（洪）積扇相、河流相、（扇）三角洲相和湖泊相。

（3）饒陽凹陷第四紀沉積環(huán)境的演化受構(gòu)造運動、氣候變化（冰期的演化）、海平面升降等因素的共同制約。

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