遼西凌源地區(qū)中元古界層序地層研究

馬文坡 張海龍 孫海龍 戴德宇 趙迎磊 劉宇 田帥

【摘 要】 遼西凌源地區(qū)中元古界較為發(fā)育，從老到新出露有長城系大紅峪組、高于莊組；薊縣系楊莊組、霧迷山組、洪水莊組、鐵嶺組。在研究區(qū)內(nèi)按巖石地層要求劃分出6個(gè)組級、8個(gè)段級地層單位。根據(jù)層序地層學(xué)理論可將研究區(qū)劃分為2個(gè)超層序，11個(gè)層序。一個(gè)層序形成的平均時(shí)限均超過10Ma。一般由海侵體系域、高水位體系域及凝縮段構(gòu)成。通過對沉積相、沉積環(huán)境以及相序的分析表明：研究區(qū)總體處于濱海的沉積環(huán)境，水體南西深北東淺，沉積厚度南西厚北東薄。該時(shí)期本區(qū)地形起伏不大，巖性、巖相橫向上較為穩(wěn)定。

【關(guān)鍵詞】 遼西地區(qū) 中元古界 層序地層 沉積相 沉積環(huán)境

層序地層學(xué)是地層學(xué)的一個(gè)新分支學(xué)科。七十年代末，以Vail等（1977）為代表的Ex xon公司的地質(zhì)學(xué)家們根據(jù)地震地層學(xué)的理論和方法，對被動(dòng)大陸邊緣的地層層序格架及其海平面變化旋回進(jìn)行廣泛的研究，建立了層序地層學(xué)理論體系。層序地層學(xué)的建立，給沉積學(xué)家及地層學(xué)家提供了一條嶄新的思路和手段，現(xiàn)在認(rèn)為，識(shí)別地層的旋回性記錄，除了運(yùn)用地震學(xué)方法外，在露頭上觀察更直接更容易識(shí)別，因此，露頭層序地層學(xué)的研究大大超出了Vail等（1977）的“層序地層學(xué)”的范疇。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于中朝板塊（Ⅰ）華北陸塊北緣東部，按傳統(tǒng)構(gòu)造單元，處于中朝準(zhǔn)地臺(tái)的二元構(gòu)造單元內(nèi)蒙地軸與燕山臺(tái)褶帶交接部位，橫跨二個(gè)三級單元遼西臺(tái)陷及建平抬拱；地層分區(qū)屬華北地層區(qū)燕遼地層分區(qū)的遼西地層小區(qū)。

研究區(qū)內(nèi)中元古界地層十分發(fā)育，從老到新出露有長城系大紅峪組、高于莊組；薊縣系楊莊組、霧迷山組、洪水莊組、鐵嶺組。在研究區(qū)內(nèi)按巖石地層要求劃分出6個(gè)組級、8個(gè)段級地層單位（圖1）。

2 層序地層劃分

研究區(qū)內(nèi)層序地層根據(jù)層序地層學(xué)理論可劃分為2個(gè)超層序，11個(gè)層序。

2.1 元古界第一超層序

對應(yīng)于中元古界長城系大紅峪組—高于莊組，由Pt2SQ1—Pt2SQ3三個(gè)層序規(guī)律性疊置而成。

（1）Pt2SQ1：對應(yīng)巖石地層單位是長城系大紅峪組。本層序?yàn)橐恍∫?guī)模的沉積旋回。大紅峪組的沉積環(huán)境為濱岸砂質(zhì)潮坪。沉積物以陸源石英砂巖及長石石英砂巖為主，局部為含鐵石英砂巖，顯示淺水氧化環(huán)境。為Ⅱ型層序界面。（2）Pt2SQ2：對應(yīng)于高于莊組一段、二段。底界與高于莊組和大紅峪組間的地層界面一致，屬于Ⅱ型層序界面。（3）Pt2SQ3：對應(yīng)于包括高于莊組三段、四段，底以高于莊組二段與三段間的平行不整合面為界，凸凹不平，具鐵錳質(zhì)風(fēng)化殼，屬于Ⅱ型界面。高于莊組三段與四段之間有一層灰綠色薄層狀鈣質(zhì)粉砂巖或泥巖，代表該層序最大海泛期沉積。

2.2 元古界第二超層序

對應(yīng)于中元古界薊縣系所有巖石地層單位，由Pt2SQ4—Pt2SQ11共八個(gè)層序疊置組成。底以“楊莊上升”形成的假整合面為界。

（1）Pt2SQ4：與楊莊組相對應(yīng)。以淺灰色中厚層狀泥晶白云巖與下伏Pt2SQ5中厚層燧石條帶白云巖分界，局部發(fā)育古喀斯特角礫巖，Ⅲ型界面。Pt2SQ4總體巖性較為單一。白云巖以水平層理為主，發(fā)育細(xì)紋層，局部受風(fēng)暴擾動(dòng)，產(chǎn)柱狀疊層石。形成于后緩坡的潮上薩布哈—臺(tái)地內(nèi)瀉湖環(huán)境。

（2）Pt2SQ5：與霧迷山組一段下部相當(dāng)。以霧迷山組底面為界，界面上下地層為過渡關(guān)系。該界面是以地層疊覆序列的不同而推定的，屬Ⅲ型層序界面。

（3）Pt2SQ6：對應(yīng)于霧迷山組一段上部。底界為一隱含層序界面，界面上下地層為整合過渡關(guān)系，屬Ⅲ型層序界面。

（4）Pt2SQ7：對應(yīng)于霧迷山組二、三段。底界與二段底界一致，具厚0.3-0.4m的褐色古風(fēng)化殘積角礫巖渣狀層。角礫成分為白云巖，鈣質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)物中含少量鐵質(zhì)。為Ⅱ型層序界面。

（5）Pt2SQ8：對應(yīng)于霧迷山組四段。底部與Pt2SQ7之間存在0.5-5m厚的鈣質(zhì)風(fēng)化殘積角礫巖層，角礫未經(jīng)分選和磨圓，屬于原地混雜堆積。角礫成分與膠結(jié)物及填隙物一致，風(fēng)化后呈褐黃色疙瘩狀。為Ⅱ型層序界面。

（6）Pt2SQ9：對應(yīng)于洪水莊組及鐵嶺組底部。底以洪水莊組與霧迷山組間的假整合面為界，此面區(qū)域上為一上超面。上覆洪水莊組為環(huán)濱岸潮汐帶泥砂坪粉砂質(zhì)頁巖夾泥晶白云巖透鏡體，以低角度上超在下伏霧迷山組頂部柱狀疊層石白云巖之上。頂界位于鐵嶺組下部含錳白云巖之上。二者均屬Ⅱ型層序界面。整個(gè)層序形成于緩坡—盆地—緩坡潮間帶環(huán)境。

（7）Pt2SQ10：對應(yīng)于鐵嶺組下部。由低速沉積段、高水位體系域組成，底界為深灰色粉砂質(zhì)頁巖與中厚層含錳砂屑白云質(zhì)灰?guī)r之間的假整合面。屬于Ⅱ型層序界面。

（8）Pt2SQ11：對應(yīng)于鐵嶺組中上部。以發(fā)育高水位體系域?yàn)樘卣?。底部以潮下深緩坡灰綠色粉砂質(zhì)頁巖開始海侵階段沉積（TST）。凝縮段（CS）巖性由灰綠色頁巖、粉砂質(zhì)頁巖組成，厚度為10m。區(qū)域上有收縮或尖滅現(xiàn)象。發(fā)育紙狀頁理，為深水盆地沉積。地層疊覆型式表現(xiàn)為加積型特征。高水位體系域（HST）由多個(gè)潮下淺水帶副層序疊置構(gòu)成。反映了逐漸變淺的進(jìn)積型特點(diǎn)，表明形成于開闊臺(tái)地內(nèi)淺水環(huán)境。

3 層序劃分區(qū)域?qū)Ρ?/p>

就巖性、巖相、相序特征、所含生物特征、上下地層間接觸關(guān)系、含礦特征等諸方面而言，測區(qū)內(nèi)地層與華北地臺(tái)、河北地區(qū)具有較好的對比關(guān)系。茲將具代表性的研究成果與本次劃分方案作一比較（圖2），并對其規(guī)律和特點(diǎn)做一歸納和總結(jié)。

本次從中元古界內(nèi)識(shí)別出的層序與梅冥相、李志忠等人于河北興隆地區(qū)的劃分方案有較大出入，而更與高林志、章雨旭等人于天津薊縣地區(qū)的層序劃分趨于一致，其時(shí)限均超過10Ma，相當(dāng)于梅冥相等人的二級旋回層序或?qū)有虻貙拥拇髮有颉Ｖ晕磭?yán)格按照旋回層序來劃分，主要是基于華北地臺(tái)前寒武紀(jì)海平面變化特點(diǎn)考慮的，即海平面長期處于較穩(wěn)定的小幅度振蕩變化狀態(tài)。本文認(rèn)為對華北地臺(tái)中、新元古界而言，傳統(tǒng)意義上的三級旋回層序劃分在野外實(shí)際操作中不但存在一定困難，而且也沒有多大實(shí)際意義。相反，超過10Ma的層序卻對華北地臺(tái)前寒武系區(qū)域上的等時(shí)對比有重要的實(shí)際意義。至于局部層序與巖石地層對應(yīng)位置出現(xiàn)差異，主要原因是各地當(dāng)時(shí)所處的古地理位置以及地層發(fā)育程度不同造成的，反映了同級別海平面局部變化特點(diǎn)。

4 結(jié)語

（1）根據(jù)巖石地層單位概念，對研究區(qū)中元古界巖石地層單位作了詳細(xì)的劃分。共劃分6個(gè)組、8個(gè)級地層單位。各巖石地層單位總體上可以對比，但局部巖性存在差異。（2）通過對沉積相、沉積環(huán)境以及相序的分析表明：研究區(qū)總體處于濱海的沉積環(huán)境，水體南西深北東淺，沉積厚度南西厚北東薄。該時(shí)期本區(qū)地形起伏不大，巖性、巖相橫向上較為穩(wěn)定。（3）研究區(qū)中生界可識(shí)別2個(gè)超層序，11個(gè)層序。一個(gè)層序形成的平均時(shí)限均超過10Ma。一般由海侵體系域、高水位體系域及凝縮段構(gòu)成。

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