華北中南部地區(qū)石盒子群沉積環(huán)境研究新進(jìn)展

李增學(xué)，李曉靜，王東東，劉　瑩，陳曉燕，呂大煒，張?jiān)銎妫杭?，劉海燕，王平?/p>

1）山東省沉積成礦作用與沉積礦產(chǎn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 山東青島 266590； 2）山東科技大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院， 山東青島 266590；3）河北省煤炭綜合開發(fā)利用協(xié)同創(chuàng)新中心， 河北邯鄲 056038；4）山東黃金地質(zhì)礦產(chǎn)勘查有限公司， 山東萊州 261400； 5）山東省地質(zhì)科學(xué)研究院， 山東濟(jì)南 250013

華北中南部地區(qū)石盒子群沉積環(huán)境研究新進(jìn)展

李增學(xué)1，3），李曉靜1，2），王東東1，2），劉瑩1，2），陳曉燕4），呂大煒1，2），張?jiān)銎?），梁吉坡5），劉海燕1，2），王平麗1，2）

1）山東省沉積成礦作用與沉積礦產(chǎn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 山東青島 266590； 2）山東科技大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院， 山東青島 266590；3）河北省煤炭綜合開發(fā)利用協(xié)同創(chuàng)新中心， 河北邯鄲 056038；4）山東黃金地質(zhì)礦產(chǎn)勘查有限公司， 山東萊州 261400； 5）山東省地質(zhì)科學(xué)研究院， 山東濟(jì)南 250013

華北地區(qū)石盒子群的沉積環(huán)境長期以來一致存在較大的爭議， 大多數(shù)研究者認(rèn)為該時(shí)期完全為陸相沉積， 也有一些學(xué)者在該地層中發(fā)現(xiàn)了海相沉積物。本文著重對魯西、河南等地區(qū)石盒子群的奎山砂巖進(jìn)行巖石學(xué)、沉積學(xué)、地球化學(xué)等指標(biāo)研究， 在該砂巖中發(fā)現(xiàn)了沖洗交錯(cuò)層理， 并在該砂巖中上部發(fā)現(xiàn)了海綠石的存在。通過詳細(xì)分析奎山砂巖中海綠石的顯微特征、元素地球化學(xué)特征， 并進(jìn)行比較研究發(fā)現(xiàn)， 華北地區(qū)奎山砂巖中海綠石的化學(xué)成分、含量與國內(nèi)外古代的海相、過渡相海綠石基本一致， 推斷其為濱淺海富氧環(huán)境的產(chǎn)物。華北地區(qū)奎山砂巖中發(fā)育的沉積構(gòu)造和所含海綠石的元素地球化學(xué)特征， 揭示了該時(shí)期曾發(fā)生過海侵， 反映了石盒子群沉積期沉積環(huán)境的復(fù)雜性。華北地區(qū)石盒子群奎山砂巖中上部海相沉積環(huán)境的確定， 可能改變?nèi)A北盆地二疊紀(jì)以來單純?yōu)殛懴喑练e的認(rèn)識(shí)， 這為精細(xì)研究華北地區(qū)中晚二疊世的盆地格局、充填演化及恢復(fù)古地理景觀， 提供了新的思路和重要依據(jù)。

石盒子群； 奎山砂巖； 海綠石； 沖洗層理； 元素地球化學(xué)； 沉積環(huán)境

華北地區(qū)晚古生代沉積環(huán)境、盆地演化等方面的研究已經(jīng)開展多年， 研究者大都認(rèn)為華北地區(qū)晚古生代總體上是一個(gè)海退旋回， 華北地區(qū)（尤其是中—北部）中、上二疊統(tǒng)為單一的陸相沉積（程寶洲等， 1992； 陳鐘惠等， 1993； 尚冠雄， 1997； 李增學(xué)等，1998， 2007， 2011， 2015； 陳世悅等， 2000）。但是， 有些學(xué)者在華北地區(qū)中、上二疊統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)了一些海相沉積物， 如在上石盒子組發(fā)現(xiàn)了硅質(zhì)海綿巖、泥質(zhì)海綿巖及含海綿骨針化石的硅質(zhì)泥巖以及含量不等的海綠石（黃凱芬和彭應(yīng)照， 1981； 蘭昌益， 1981； 葛寶勛和李春生， 1983； 王仁農(nóng)， 1988）。華北地區(qū)石盒子群中海綠石的來源及成因一度成為學(xué)者們關(guān)注的熱點(diǎn)。

20世紀(jì)90年代以來， 國內(nèi)外許多學(xué)者對海綠石的發(fā)育環(huán)境、地球化學(xué)及巖石學(xué)、礦物學(xué)特征及其形成溫度、鹽度、pH值、水深等因素進(jìn)行了深入研究， 發(fā)現(xiàn)海綠石的成因是多樣的， 也是比較復(fù)雜的， 并提出了許多新的認(rèn)識(shí)（Odin and Matter， 1981；Rongbing， 1989； Rao et al.， 1995； 李東明等， 1996；Muller et al.， 2000； Kim and Lee， 2000； Giresse and Wiewióra， 2001； Pasquini et al.， 2004； Eder et al.，2007； Khalifa et al.， 2008； Mete and Varol， 2009； 李響等， 2010； Baioumy and Boulis， 2012； Andre et al.，2013； 陳淑慧等， 2014； Kamel et al.， 2015）。

圖1　魯西地區(qū)地質(zhì)簡圖及野外露頭、鉆孔位置圖Fig. 1 Geological map of Luxi area showing field outcrop and drilling locations

海綠石既可以形成于海洋環(huán)境， 也可以形成于陸相湖泊環(huán)境， 湖相海綠石具有Al2O3、K2O含量高、FeO含量低的特點(diǎn)?，F(xiàn)代海洋原生海綠石則多形成于一定的沉積、地層和巖相環(huán)境， 高能環(huán)境和高沉積速率條件下， 也可以形成海綠石（Chafetz and Reid， 2000）。

近年來， 本課題組對華北地區(qū)石盒子群的沉積特征、環(huán)境演化等方面進(jìn)行了研究（李增學(xué)等， 1998，2006； 孟兆磊， 2010； 王芳， 2011； 陳曉燕， 2012； 杜林濤， 2015； Lü et al.， 2015）， 特別是在淄博地區(qū)的東黑山、西黑山野外地質(zhì)剖面、濟(jì)寧地區(qū)東灘煤礦、菏澤單縣等地區(qū)進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究（圖1）， 認(rèn)為奎山砂巖中發(fā)育的沉積構(gòu)造類型以及海綠石的元素地球化學(xué)特征， 是判斷該時(shí)期存在海相沉積的重要證據(jù)； 宏觀沉積構(gòu)造和海綠石地球化學(xué)指標(biāo)， 形成了判斷沉積環(huán)境的證據(jù)鏈。

1 華北地區(qū)石盒子群奎山砂巖沉積特征

華北地區(qū)上二疊統(tǒng)石盒子群自下而上可以劃分為3個(gè)組（圖2）： （1）萬山組， 以泥巖夾粉砂巖為主，砂巖為長石、石英砂巖； （2）奎山組， 主要為中粗粒的石英砂巖， 厚度較大， 沉積構(gòu)造發(fā)育， 為較好的標(biāo)志層； （3）孝婦河組， 以雜色泥巖夾薄層砂巖為主，在淄博地區(qū)， 中、上部夾有十余米深灰至灰黑色泥巖， 含腕足類化石（Lingula sp.）， 其對比意義很大。

奎山砂巖是奎山組中上部發(fā)育的一套厚層致密堅(jiān)硬的（含長石）石英砂巖， 主要分布在魯西、南華北等地區(qū)。正層型剖面位于淄川區(qū)昆侖鎮(zhèn)大奎山，是一套白色-灰黃色（略帶肉紅色）厚層中、粗粒長石石英砂巖及雜色砂巖， 局部為純的石英砂巖。在淄博、章丘一帶厚23～65 m。雖然各地奎山砂巖的結(jié)構(gòu)及成分有所不同， 但由于層位大致相當(dāng)， 厚度較大， 標(biāo)志性明顯， 可作區(qū)域?qū)Ρ葮?biāo)志層。

魯西地區(qū)奎山砂巖中發(fā)育的沉積構(gòu)造類型較多， 下部層段發(fā)育大型楔狀、板狀和槽狀交錯(cuò)層理，中上部層段發(fā)育沖洗交錯(cuò)層理和平行層理（圖3）。沖洗交錯(cuò)層理是波浪在海灘的灘面上產(chǎn)生向岸和離岸往復(fù)的沖洗作用形成的， 層系呈楔狀， 層系界面成低角度相交， 一般2°～10°， 相鄰層系的細(xì)層傾向可相同或相反， 細(xì)層平直， 延伸較長， 層系頂部被侵蝕而底部完整， 紋層內(nèi)粒度分選好， 可有粒度變化，常出現(xiàn)在后濱-前濱帶及沿岸沙壩等沉積環(huán)境中（Harms， 1975）。此外， 奎山砂巖中上部還可以觀察到不同粒度紋層疊覆、不同重礦物紋層疊覆或兩者同時(shí)存在的現(xiàn)象， 反映了沉積時(shí)水動(dòng)力較強(qiáng)的特點(diǎn)；奎山砂巖頂部層段為厚層塊狀黃褐色砂礫巖， 后期風(fēng)化作用和鐵質(zhì)侵染較嚴(yán)重； 礫石主要是純凈的石英， 分選、磨圓中等-偏好， 成熟度較好， 反映了濱海地帶擊岸浪往返運(yùn)動(dòng)頻繁， 是長期改造反復(fù)淘洗的結(jié)果。砂礫巖體中部粒度較底部和頂部稍細(xì)， 局部發(fā)育板狀交錯(cuò)層理， 其上下界面平直， 各層系厚度穩(wěn)定不變或變化不大， 每個(gè)層系內(nèi)的細(xì)層傾向一般為同向； 該層段也發(fā)育大量波痕構(gòu)造， 具有濱淺海的沉積特征（圖2）。

圖2　華北地區(qū)石盒子群沉積特征柱狀圖（根據(jù)山東淄博東黑山野外地質(zhì)剖面和西黑山野外地質(zhì)剖面整理）Fig. 2 Geological columnar section showing sedimentary characteristics of Shihezi Group （modified after Dongheishan field geological section and Xiheisha field geological section in Zibo， Shandong Province）

魯西地區(qū)石盒子群奎山砂巖中上段的巖石薄片中識(shí)別出的海綠石， 單偏光下呈翠綠、淡綠和黃綠色圓， 粒狀、卵狀、條狀和不規(guī)則粒狀， 粒徑0.05～0.2 mm； 正交偏光下呈現(xiàn)集合偏光。在高倍鏡下觀察， 海綠石由極細(xì)小的鱗片狀集合體所組成（圖4）， 硬度小， 性脆并極易破碎。

圖3　淄博剖面奎山砂巖中上部層段低角度交錯(cuò)層理（沖洗層理）Fig. 3 The low angle cross-bedding in upper Kuishan sandstone of Zibo section （wash cross-bedding）a-淄博東黑山奎山砂巖中上部上段剖面； b-淄博東黑山奎山砂巖中上部追蹤剖面； c-淄博西黑山奎山追蹤剖面；d-淄博西黑山奎山砂巖露頭； e-淄博西黑山奎山砂巖剖面追蹤a-the upper section of Kuishan sandstone in Dongheishan profile of Zibo； b-the upper Kuishan sandstone track section in Dongheishan profile of Zibo； c-the Kuishan sandstone track section in Xiheishan profile of Zibo； d-Kuishan sandstone outcrops of Xiheishan profile in Zibo； e-the Kuishan sandstone track section in Xiheishan profile of Zibo

圖4　上石盒子組海綠石偏光顯微照片（東灘補(bǔ)33孔， 348.10～352.34 m）Fig. 4 Glauconite microscopic microphotograph of Upper Shihezi Formation （Dongtanbo well 33， 348.10～352.34 m）A-單偏光B-正交偏光A-plainlight； B-crossed nicols

2 華北地區(qū)石盒子群含海綠石奎山砂巖微量元素特征

地層中不易受次生變化影響的元素， 可反映原始的沉積介質(zhì)條件。本次研究采用研究區(qū)含海綠石奎山砂巖的全巖樣品進(jìn)行的微量元素測試分析， 測試儀器使用ELEMENT XR 等離子體質(zhì)譜分析儀，分析標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)GB/T 14506. 30—2010《硅酸鹽巖石化學(xué)分析方法 第30部分： 44個(gè)元素量測定》。一般沉積物中的B元素主要是從海水中吸取的， 淡水中一般B含量極少， 且海相沉積中B含量一般大于100×10-6。華北地區(qū)奎山段砂巖中上段B的含量為（1100～3800）×10-6， 遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過100×10-6。此外， 一般認(rèn)為B/Ga比值小于4為淡水沉積， 大于7為海水沉積（王益友等， 1979）； 華北地區(qū)奎山砂巖中上段的B/Ga比值大于7， 甚至高達(dá)70以上； Ni/Co比值小于5.0為富氧環(huán)境， 比值在5.0～7.0之間是貧氧環(huán)境（Jones and Manning， 1994）， 華北地區(qū)奎山砂巖的Ni/Co比值在0.27～1.0之間， 遠(yuǎn)小于5.0， 為富氧環(huán)境； V/Cr大于4.25時(shí)為厭氧環(huán)境， 在4.25～2.00之間為貧氧環(huán)境， 小于2.00時(shí)為富氧環(huán)境（Jones and Manning， 1994）， 華北地區(qū)奎山砂巖的V/Cr比值在0.27～0.6之間， 為富氧環(huán)境（表1）。海綠石化學(xué)成分最顯著的特征是含一定量的K（約2.49％～7.47％），K2O含量一般為3％～9％。華北地區(qū)奎山砂巖中的海綠石也含有一定數(shù)量的Fe、K， 其數(shù)值均在海綠石的變化范圍之內(nèi)（表2）。Amorosi等（2007）研究了西歐25個(gè)地點(diǎn)、覆蓋了白堊紀(jì)至上新世各種成熟度的深海海綠石的主要礦物成分， 發(fā)現(xiàn)這些海綠石的Fe2O3含量為22％～26％， K2O含量為6％～8.5％。

表1　菏澤單縣ZKM1井砂巖填隙物微量元素定量分析Table 1 Quantitative analyses of trace elements in andstone interstitial fillings of well ZKM1， Heze

表2　研究區(qū)內(nèi)海綠石能譜定量分析Table 2 Spectrum quantitative analyses of glauconite in the study area

表3　研究區(qū)內(nèi)海綠石與其它地區(qū)海綠石電子探針成分對比（據(jù)陳瑞君， 1980）Table 3 Element comparison of glauconite between the study area and other areas （after CHEN， 1980）

華北地區(qū)奎山砂巖海綠石的Al2O3含量為7.02％～19.23％， 平均16.24％， K2O含量為7.74％～8.78％， 平均8.43％， FeO為7.61％～18.71％，平均11.61％（表3， 圖5， 6）。與古代國內(nèi)外典型的海相海綠石相比， 奎山砂巖海綠石中Al、Fe、K等含量與之相當(dāng)， 這成為奎山砂巖海綠石屬于海相成因的有力佐證。但與現(xiàn)代海相海綠石相比， 奎山砂巖海綠石具有高Al、高K、低Fe的特征。

圖5　山東淄博HSKSS1-1-1海綠石圖像Fig. 5 Glauconite image of HSKSS1-1-1 in ZiboA-單偏光； B-電子探針二次電子像A-plainlight； B-electron microprobe secondary electron image

圖6　山東菏澤單縣24-1-B2-1海綠石圖像Fig. 6 Glauconite image of 24-1-B2-1， in HezeA-單偏光； B-電子探針背散射電子成分像A-plainlight； B-electron microprobe back scattering electronic components

海綠石中K和Fe離子含量隨著產(chǎn)出的地質(zhì)時(shí)代和巖性的不同而變： 一般早古生代的海綠石K2O含量較高， 現(xiàn)代海洋的海綠石Fe含量較高。另外，海綠石團(tuán)粒中亦可能混入一些粘土礦物， 如伊利石、水云母等， 致使其Al2O3含量增加， 而K2O含量更高。

綜上可以說明， 華北地區(qū)石盒子群奎山砂巖海綠石的形成是與海水環(huán)境是息息相關(guān)的； 根據(jù)其微量元素類型、含量與元素比值分析結(jié)果， 可以推斷華北地區(qū)奎山砂巖形成于富氧的濱海、潟湖、海灣、三角洲、潮坪等近岸帶沉積； 但對于這種富氧環(huán)境的成因， 目前還沒有較清晰的認(rèn)識(shí)。

3 華北地區(qū)石盒子群古地理演化特征

魯西菏澤地區(qū)石盒子群中， 沉積環(huán)境敏感元素的種類及含量的垂向變化， 可以反映古地理環(huán)境的演化特征， 本研究對魯西地區(qū)含海綠石砂巖進(jìn)行全巖微量元素分析。沉積過程中， Ba可以形成可溶性重碳酸鹽、氧化物和硫酸鹽進(jìn)入水溶液， 但Ba的化合物溶解度低， 河水?dāng)y帶的Ba2+在與富含相遇時(shí)易形成BaSO4； 因此， 多數(shù)近岸沉積物中富含Ba，而向海洋方向沉積物的Ba含量逐漸降低。菏澤地區(qū)石盒子群地層中， 自下而上Ba含量呈現(xiàn)由低到高的規(guī)律性變化， 反映出整體為海退沉積序列（表4，圖7）。地層中Fe/Mn比值大小可以判斷水體深度變化， 其比值與水體深度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系（田景春等，2006）。菏澤地區(qū)石盒子群地層中Fe/Mn比值最大為1070， 最小為2.8（表4和圖7）， 說明沉積期水深變化較大， 且呈現(xiàn)反復(fù)性， 推測盆地遭受了多次海侵。菏澤ZKM1孔奎山砂巖中Ni/Co比值在0～2之間，反映富氧環(huán)境。但奎山組中部存在異常的高Ni/Co比值層（8.5）， 為貧氧環(huán)境； 且該層Fe/Mn比值較相鄰位置低， Ba值含量極低， 可以判斷該層沉積代表了一次較強(qiáng)海侵。地層中Sr/Ba比值一般隨著遠(yuǎn)離海洋而逐漸增大（Francombe， 1960）。菏澤地區(qū)石盒子群地層中的Sr/Ba值最高為0.63， 最低為0.02， 變化范圍較大。比較分析發(fā)現(xiàn)， Sr/Ba相對于B、B/Ga其對海相環(huán)境的敏感性差。說明奎山砂巖沉積環(huán)境可能是受陸、海環(huán)境交叉影響的濱岸帶或三角洲。

表4　 菏澤單縣ZKM1井石盒子群微量元素/電子探針測試結(jié)果Table 4　Electron microprobe analyses of trace elements in ZKM1 of Shihezi Group，Heze

圖7　菏澤單縣ZKM1井孝婦河組、奎山組及萬山組地球化學(xué)特征變化圖（圖例見圖1　）（實(shí)測數(shù)據(jù)超出示數(shù)±20％用空心圓區(qū)分）Fig. 7 Geochemical characteristics variation of Xiaofuhe Formation， Kuishan Formation and Wanshan Formation of well ZKM1 in Shanxian County， Heze （for legends see Fig. 1）（the measured data， beyond the number of±20％， is marked by hollow circular）

上述分析可知， 華北晚石炭世至早二疊世大型陸表海盆地沉積結(jié)束之后， 海水對盆地的影響并沒有停止。特別是對奎山砂巖的沉積學(xué)、巖石學(xué)及地球化學(xué)研究可知， 中、晚二疊世含海綠石砂質(zhì)沉積為典型的海侵沉積， 當(dāng)時(shí)盆地格局曾發(fā)生過重大變革事件， 很可能自南華北至華北中部一帶存在一個(gè)特殊的古前海臺(tái)地。

4 討論

通過對山東及鄰區(qū)奎山砂巖沉積構(gòu)造特征、微觀巖石學(xué)與微量元素定量分析， 結(jié)合盆地演化及古地理背景分析， 可以獲得以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

（1）華北中、晚二疊世古地理景觀認(rèn)識(shí)改變。

傳統(tǒng)的研究認(rèn)為華北地區(qū)在中、晚二疊世由陸表海盆地轉(zhuǎn)為陸相盆地， 海水全部退出華北。本次研究在奎山砂巖中不僅發(fā)現(xiàn)了海綠石的存在， 而且綜合確定其為海相成因， 動(dòng)搖了華北地區(qū)中、晚二疊世沉積環(huán)境的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)。另外， 研究山東及鄰區(qū)石盒子群奎山砂巖的沉積特征及沉積環(huán)境， 不單單是解決該層位的沉積環(huán)境問題， 更是為了重新厘定華北地區(qū)二疊紀(jì)以來盆地屬性發(fā)生重大變化的機(jī)制。

（2）奎山砂巖海侵沉積研究的意義和價(jià)值。

海綠石的成因雖然具有多樣性和復(fù)雜性， 但是通過精細(xì)的沉積構(gòu)造和微觀特征及元素定量分析，可以獲得更多、更豐富的數(shù)據(jù)和資料， 作為恢復(fù)古地理景觀的有力佐證。本次研究的意義和價(jià)值在于將奎山段砂巖海綠石的地球化學(xué)分析與宏觀沉積構(gòu)造研究結(jié)合起來， 形成恢復(fù)沉積環(huán)境的證據(jù)鏈。本研究可以給出一個(gè)重要啟示： 以奎山砂巖為代表的中、晚二疊世含海綠石砂質(zhì)沉積為典型的海侵沉積，揭示了華北盆地格局曾發(fā)生過重大事件， 其在恢復(fù)短時(shí)或瞬時(shí)古地理景觀方面具有重要作用。

（3）進(jìn)一步研究華北中、晚二疊世古生態(tài)特征是華北地區(qū)今后工作的重要方向。

20世紀(jì)80年代， 前人發(fā)現(xiàn)二疊系一些層位的海相化石、含海綿骨針層， 具有奠基意義； 但沒有集中獲得大量有關(guān)海侵沉積的生物資料， 難以確認(rèn)其區(qū)域上的意義和作用， 進(jìn)而對古地理景觀、盆地屬性的認(rèn)識(shí)沒有突破性的改變。除了沉積學(xué)、微觀巖石學(xué)及地球化學(xué)方面的研究仍然是重點(diǎn)外， 對石盒子群微體古生物學(xué)及古生態(tài)學(xué)研究顯得十分重要和迫切， 這是今后研究的方向之一。

Acknowledgements:

This study was supported by National Natural Science Foundation of China （No. 41272172）， and Specialized Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education， Ministry of Education of China（No. 20123718110004）.

陳瑞君. 1980. 我國某些地區(qū)的海綠石特征及其對相環(huán)境分析的意義［J］. 地質(zhì)科學(xué)， 1： 65-75.

陳世悅，徐鳳銀，劉煥杰. 2000. 華北晚古生代層序地層與聚煤規(guī)律［M］. 東營： 石油大學(xué)出版社.

陳淑慧， 李云， 胡作維， 李小平， 馬永坤， 朱平， 陳安清. 2014.海綠石的成因、指相作用及其年齡意義［J］. 巖石礦物學(xué)雜志， 33（5）： 971-979.

陳曉燕. 2012. 山東濟(jì)鄰區(qū)中晚二疊世海相砂質(zhì)沉積模式［D］.青島： 山東科技大學(xué)碩士學(xué)位論文.

陳鐘惠， 吳法東， 張守良， 張年茂， 馬晉賢， 葛立剛. 1993. 華北晚古生代含煤巖系的沉積環(huán)境和聚煤規(guī)律［M］. 武漢： 中國地質(zhì)大學(xué)出版社.

程寶洲. 1992. 山西晚古生代沉積環(huán)境與聚煤規(guī)律［M］. 太原：山西科學(xué)技術(shù)出版社.

杜林濤. 2015. 魯西地區(qū)石盒子群砂質(zhì)沉積序列與微相組合分析［D］. 青島： 山東科技大學(xué).

葛寶勛， 李春生. 1983. 河南太原群與上石盒子組含煤建造中海綿巖的研究—兼論上石盒子組的沉積環(huán)境［J］. 焦作礦業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 01： 28-34

黃凱芬， 彭應(yīng)照. 1981. 河南禹縣二疊紀(jì)煤系中的海綠石［J］. 煤田地質(zhì)與勘探， 5： 1-61.

蘭昌益. 1981. 淮南煤田上石盒子組地層中發(fā)現(xiàn)海綿巖［J］. 煤田地質(zhì)與勘探， 06： 73.

李東明， 孫鎮(zhèn)城， 彭立才， 王敏， 王愛雷. 1996. 對“指相礦物”海綠石的重新認(rèn)識(shí)［J］. 巖石礦物學(xué)雜志， 15（4）： 379-384.

李響， 蔡元峰， 胡修棉， 黃志誠， 王建剛. 2010. 藏西南札達(dá)地區(qū)白堊系海綠石的成因及意義探討［J］. 礦物學(xué)報(bào)， （S1）： 92.

李增學(xué)， 劉華， 余繼峰， 房慶華， 李江濤， 劉曉麗. 2006. 山東濟(jì)陽石炭—二疊系煤成氣儲(chǔ)層沉積研究［J］. 沉積學(xué)報(bào)， 24（4）：502-511.

李增學(xué)， 呂大煒， 王東東， 劉海燕， 王平麗， 劉瑩. 2015. 多元聚煤理論體系及聚煤模式［J］. 地球?qū)W報(bào)， 36（3）： 271-282.

李增學(xué)， 呂大煒， 周靜， 劉海燕， 王平麗， 魏久傳， 余繼峰. 2011.含煤系統(tǒng)理論及其模式［J］. 地球?qū)W報(bào)， 32（6）： 659-667.

李增學(xué)， 余繼峰， 李江濤， 韓美蓮. 2007. 鄂爾多斯盆地多種能源共存富集的組合形式及上古生界沉積控制機(jī)制分析［J］.地球?qū)W報(bào)， 28（1）： 32-38.

李增學(xué)， 魏久傳， 王明鎮(zhèn)， 張錫麒， 房慶華. 1998. 華北陸表海盆地南部層序地層分析［M］. 北京： 地質(zhì)出版社.

孟兆磊. 2010. 臨清坳陷石炭—二疊系儲(chǔ)層沉積及成藏條件研究［D］. 青島： 山東科技大學(xué).

尚冠雄. 1997. 華北地臺(tái)晚古生代煤的地質(zhì)學(xué)研究［M］. 太原：山西科學(xué)技術(shù)出版社.

田景春， 陳高武， 張翔， 聶永生， 趙強(qiáng)， 韋東曉. 2006. 沉積地球化學(xué)在層序地層分析中的應(yīng)用［J］. 成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)報(bào)）， 33（1）： 30-36.

王芳. 2011. 菏澤地區(qū)煤成氣儲(chǔ)層沉積學(xué)研究［D］. 青島： 山東科技大學(xué).

王仁農(nóng). 1983. 華北陸臺(tái)東南部上石盒子組海綿巖的發(fā)現(xiàn)［J］. 煤炭學(xué)報(bào)， 3： 55-64

王益友， 郭文瑩， 張國棟. 1979. 幾種地化標(biāo)志在金湖凹陷阜寧群沉積環(huán)境中的應(yīng)用［J］. 同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)， 7（2）： 51-60.

AMOROSI A， SAMMARTION I， TATEO F. 2007. Evolution patterns of glaucony maturity： A mineralogical and geochemical approach［J］. Deep Sea Research Part （II）， 54：1364-1374.

ANDRE B， LAURENCE N. W， GEORG H. G， MARTIN D. 2013.The rate and mechanism of deep-sea glauconite formation at the ivory coast-ghana marginal ridge［J］. Clays and Clay Minerals， 61（3）： 258-276.

BAIOUMY H， BOULIS S. 2012. Non-pelletal glauconite from the Campanian Qusseir Formation， Egypt： Implication for glauconitization［J］. Sedimentary Geology， 249-250： 1-9.

CHAFETZ H S， REID A. 2000. Syndepositional shallow-water precipitation of glauconitic minerals［J］. Sedimentary Geology，136： 29-42.

CHEN Rui-jun. 1980. Characteriistics of glauconites form some regions and their significance in analyzing the facies environment［J］. Scinentia Geologica Sinica， 1： 65-75（in Chinese with English abstract）.

CHEN Shi-yue， XU Feng-yin， LIU Huan-jie. 2000. Sequence Stratigraphy and Coal Accumulation of the Late Paleozoic In North China［M］. Dongying： China University of Petroleum Press（in Chinese）.

CHEN Shu-hui， LI Yun， HU Zuo-wei， LI Xiao-ping， MA Yong-kun， ZHU Ping， CHEN An-qing. 2014. Genesis， diagnostic role and age significance of glauconites［J］. Acta Petrologica et Mineralogica， 33（5）： 971-979（in Chinese with English abstract）.

CHEN Xiao-yan. 2012. Study of Marine Arenaceous Depositional Model of Mid-Late Permian In Shandong And Adjacent Regions［D］. Qingdao： Shandong University of Science and Technology（in Chinese with English abstract）.

CHEN Zhong-hui， WU Fa-dong， ZHANG Shou-liang， ZHANG Nian-mao， MA Jin-xian， GE Li-gang. 1993. The Depositional Environments and Coal Accumulation Of Late Paleozoic Coal-Bearing Measures［M］. Wuhan： China University of Geosciences Press（in Chinese with English abstract）.

CHENG Bao-zhou. 1992. Late Paleozoic Sedimentary Environments and Coal Accumulation in Shanxi［M］. Taiyuan： Shanxi Science and Technology Press（in Chinese）.

DU Lin-tao. 2015. Sandy Sedimentary Sequence and Micro Facies Combination Analysis of Shihezi Group in Luxi Area［D］. Qingdao： Shandong University of Science and Technology（in Chinese with English abstract）.

EDER V， MARTIN-ALGARRA A， SANCHEZ-NAVAS A，ZANIN Y， ZAMIRAILOVA A G， LEBEDEV Y. 2007. Depositional controls on glaucony texture and composition， Upper Jurassic， West Siberian Basin［J］. Sedimentology， 54：1365-1387.

FRANCOMBE M H. 1960. The relation between structure and ferroelectricity in lead barium and barium strontium niobates［J］. Acta Cryst， 13： 131-140.

GE Bao-xun， LI Chun-sheng. 1983. Study on Spongilite in Coal-Bearing Formation of Taiyuan Group and Upper Shihezi Formation --Concurrently Discuss the Sedimentary Environment of the Upper Shihezi Formation［J］. Journal of Jiaozuo Mining Institute （Natural Science Edition）， 01： 28-34（in Chinese with English abstract）.

GIRESSE P， WIEWIóRA A. 2001. Stratigraphic condensed deposition and diagenetic evolution of green clay minerals in deep water sediments on the Ivory Coast-Ghana Ridge［J］. Marine Geology， 179： 51-70.

HARMS J C. 1975. Depositional environments as interpreted from primary sedimentary structures and stratification sequences［M］. Society of Economic Paleontologists and Mineralogists.

HUANG Kai-fen， PENG Ying-zhao. 1981. Glauconite in Permian Coal-Series in Yuxian Henan［J］. Coal Geology and Exploration， 5： 1-61（in Chinese with English abstract）.

JONES B， MANNING D A C. 1994. Comparison of geochemical indices used for the interpretation of palaeoredox conditions in ancient mudstones［J］. Chemical Geology， 111（1-4）：111-129.

KAMEL B， ALESSANDRO A， MOHAMED S， KMAR I L. 2015. Geosci Glauconitic-rich strata from Oligo-Miocene shallowmarine siliciclastic deposits of the northern margin of Africa（Tunisia）： geochemical approach for basin analysis［J］. Arabian Journal of Geosciences， 8（3）： 1731-1742.

KIM Y， LEE Y I. 2000. Ironstones and green marine clays in the Dongjeom formation （Early Ordovician） of Korea［J］. Sedimentary Geology， 130： 65-80.

LAN Chang-yi. 1981. The Discovery of Spongilite in Upper Shihezi Formation of Huainan Coalfield［J］. Coal Geology and Exploration， 06： 73（in chinese）.

LI Dong-ming， SUN Zhen-cheng， PENG Li-cai .1996. Reconsideration for /Facies Mineral Glauconite［J］. Acta Petrologica et Mineralogica， 15（4）： 379-384（in Chinese with English abstract）.

LI Xiang， CAI Yuan-feng， HU Xiu-mian， HUANG Zhi-cheng，WANG Jian-gang. 2010. The Origin and Significance of Cretaceous Glauconite in Zhada Southwest Tibet［J］. Acta Mieralogica Sinica， （S1）： 92（in Chinese）.

LI Zeng-xue， LIU Hua， YU Ji-feng， FANG Qing-hua， LI Jiang-tao，LIU Xiao-li. 2006. Sedimentary Study on Coal-formed Gas Reservoir of Permo-Carboniferous System in Jiyang Area，Shandong［J］. Acta Sedimentologica Sinica， 24（4）： 502-511（in Chinese with English abstract）.

LI Zeng-xue， Lü Da-wei， WANG Dong-dong， LIU Hai-yan，WANG Ping-li， LIU Ying. 2015. The Multiple Coal-forming Theoretical System and Its Model［J］. Acta Geoscientica Sinica， 36（3）： 271-282（in Chinese with English abstract）.

LI Zeng-xue， Lü Da-wei， ZHOU Jing， LIU Hai-yan， WANG Ping-li ，WEI Jiu-chuan， YU Ji-feng. 2011. Theory and Model of Coal-bearing System［J］. Acta Geoscientica Sinica， 32（6）：659-667（in Chinese with English abstract）.

LI Zeng-xue， YU Ji-feng， LI Jiang-tao， HAN Mei-lian. 2007. Combination Types of Coexistent Multiple Energy Resources in the Ordos Basin and an Analysis of the Upper Paleozoic Sedimentation Control Mechanism［J］. Acta Geoscientica Sinica， 28（1）： 32-38（in Chinese with English abstract）.

LI Zeng-xue. 1998. Analysis of sequence stratigraphy in southern of the north china epicontiental basin［M］. Beijing： Geological Publishing House（in Chinese）.

Lü Da-wei， LI Zeng-xue， CHEN Ji-tao， LIU Ying， ZHANG Zeng-qi，LIANG Ji-po， LIU Hai-yan. 2015. Depositional Environments of the Upper Permian QuartzoseSandstone （Shandong Province，North China）： Insight fromTrace Element Geochemistry［J］. Journal of Earth Science， 26（2）： 273-284.

MENG Zhao-lei. 2010. Study of The Reservoir Conditions of Deposition and Accumulation of Carboniferous -Permian in Linqing Depression［D］. Qingdao： Shandong University of Science and Technology（in Chinese with English abstract）.

METE A ?， VAROL B. 2009. The genesis， mineralization， and stratigraphic significance of phosphatic/glauconitic condensed limestone unit in the Manavgat Basin， SW Turkey［J］. Sedimentary Geology， 221： 40-56.

MULLER F， DRITS V， PLANCON A， ROBERT J L. 2000. Structural transformation of 2：1 dioctahedral layer silicates during dihydroxylation-rehydroxylation reactions［J］. Clays and Clay Minerals， 48： 572-585.

ODIN G S， MATTER A. 1981. De glauconarium origine［J］. Sedimentology， 28： 611- 641.

PASQUINI C， LUALDI A， VERCESI P. 2004. Depositional dynamics of glaucony-rich deposits in the Lower Cretaceous of the Nice arc， southeast France［J］. Cretaceous Research， 25：179-189.

RAO V P， THAMBAN M， LAMBOY M. 1995. Verdine and glaucony fades from surficial sediments of the eastern continental margin of India［J］. Marine Geology， 127： 105-113.

RONGBING U. 1989. Application of Glauconite in sedimentary geochronology［J］. Chinese Journal of Geochemistry， 8（3）：283-291.

SHANG Guan-xiong. 1997. Research on Coal Geology of the Late Paleozoic in North China Platform［M］. Taiyuan： Shanxi Science and Technology Press（in Chinese with English abstract）.

TIAN Jing-chun， CHEN Gao-wu， NIE Yong-sheng， ZHAO Qiang，WEI Dong-xiao. 2006. Application of sedimentary geochemistry in the analysis of sequence Stratigraphy［J］. Journal of Cheng Du University of Technology （Science& Technology Edition）， 33（1）： 30-36（in Chinese with English abstract）.

WANG Fang. 2011. Study on Reservoir Sedimentology of Coal-formed Gas in Heze Area［D］. Qingdao： Shandong University of Science and Technology（in Chinese with English abstract）.

WANG Ren-nong. 1983. Discovery of Spongiarite in Upper Shihezi Formation in South-eastern Part of the North China Paraplatform［J］. Journal of China coal Society， 3： 55-64（in Chinese with English abstract）.

WANG Yi-you， GUO Wen-ying， ZHANG Guo-dong. 1979. Application of a few geochemical symbol in Funing group sedimentary environment， Jinhu Depression［J］. Journal of Tongji University， 7（2）： 51-60 （in Chinese）.

New Progress in the Study of Sedimentary Environment of Shihezi Group in Central and Southern Region of North China

LI Zeng-xue1，3）， LI Xiao-jing1，2）， WANG Dong-dong1，2）， LIU Ying1，2）， CHEN Xiao-yan4）， Lü Da-wei1，2），ZHANG Zeng-qi5）， LIANG Ji-po5）， LIU Hai-yan1，2）， WANG Ping-li1，2）
1） Key Laboratory of Depositional Mineralization & Sedimentary Mineral of Shandong Province， Qingdao， Shandong 266590；2） College of Earth Science and Engineering Shandong University of Science and Technology， Qingdao， Shandong 266590；3） Hebei Collaborative Innovation Center of Coal Exploitation， Handan， Hebei 056038；4） Shandong Gold Geology and Mineral Resources Co.， Ltd.， Laizhou， Shandong 261400；5） Geological Institute of Shandong Province， Jinan， Shandong 250013

Previous researcher mostly held that the North China Basin was turned into continental basin in the sedimentary period， and the sea water was all over after filling of the epicontinental sea basin during Late Carboniferous to Early Permian. In this paper， the sedimentology， petrology and geochemistry characteristics of Kuishan sandstone were studied， and the glauconite was discovered. Through quantitative analysis of microscopic characteristics and elements of glauconite， in combination with Kuishan sandstone sedimentary structure features，the authors consider that the chemical composition of glauconite in Upper Kuishan sandstone is similar to that of the other parts of the ancient and modern glauconite formed in marine facies or transitional facies environment，which were both formed in the oxygen enrichment of the offshore environment. The well-developed sedimentary structure and the element geochemical characteristics of the contained glauconite reveal that marine transgression happened in this period， and this reflects the complexity of the sedimentary environment during the sedimentation ofthe Shihezi Geoup. Therefore， the determination of marine sedimentary environment in Upper Kuishan sandstone of Shihezi Group might change the conclusion that the North China basin has been purely continental basin since Permian. The important value of this study is to identify the transgressive deposition in Upper Kuishan sandstone，which reveals that the important transgressive process happened in this period， and there might have existed a special kind of ancient oceans in the North China basin during Middle-Late Permian. The results obtained by the authors provide a new train of thought and important basis for further study of the pattern and evolution of the North China basin and the restoration of its ancient geographical landscape during Middle-Late Permian.

Shihezi Group； Kuishan sandstone； glauconite； wash cross bedding； element geochemistry；sedimentary environment

P534.46； P595

A

10.3975/cagsb.2016.05.09

本文由國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（編號(hào)： 41272172）和教育部高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金（編號(hào)： 20123718110004）聯(lián)合資助。

2015-12-23； 改回日期： 2016-02-20。責(zé)任編輯： 張改俠。

李增學(xué)， 男， 1954年生。博士， 教授， 博士生導(dǎo)師。主要從事沉積學(xué)與層序地層學(xué)研究。通訊地址： 山東省青島市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)前灣港路579號(hào)。電話： 0532-80681109。E-mial： lizengxue@126.com。