內(nèi)蒙古北山地區(qū)三道明水一帶早白堊世赤金堡組沉積特征及時(shí)代厘定

張金龍，潘志龍，陳超，2，張桂鳳，張歡，李慶喆，王碩，張立國，張運(yùn)強(qiáng)，3

（1.河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所，河北 廊坊 065000；2.中國礦業(yè)大學(xué)（北京），北京 100083；3.中國地質(zhì)大學(xué)（北京），北京 100083）

內(nèi)蒙古北山地區(qū)三道明水一帶早白堊世赤金堡組沉積特征及時(shí)代厘定

張金龍1，潘志龍1，陳超1，2，張桂鳳1，張歡1，李慶喆1，王碩1，張立國1，張運(yùn)強(qiáng)1，3

（1.河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所，河北 廊坊 065000；2.中國礦業(yè)大學(xué)（北京），北京 100083；3.中國地質(zhì)大學(xué)（北京），北京 100083）

在進(jìn)行內(nèi)蒙古基東地區(qū)1/5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目實(shí)施中，對(duì)內(nèi)蒙古北山地區(qū)三道明水一帶原來劃歸上侏羅統(tǒng)赤金堡群進(jìn)行剖面測制，發(fā)現(xiàn)其為一套成熟度較低的粉灰色、綠灰色細(xì)碎屑巖與紫灰色粗碎屑巖組合。在該套地層中發(fā)現(xiàn)了大量的雙殼類、腹足類、介形類、植物類及大型爬行動(dòng)物類等生物化石，并對(duì)其進(jìn)行了組合的劃分。雙殼類：Sphaeriumcf.jeholense(Grabau)-Arguniella subcentralis Chernyshev組合，時(shí)代為早白堊世；腹足類：Lioplacodesgansuensis Pan-Sinorificium yumenensisGuo組合，時(shí)代為早白堊世；介形類：Cypridea-Mongolocypris-Lycopterocypris組合，多出現(xiàn)于早白堊世；蘇鐵類：Nilssonia sinensis Yabe&Oishi組合，時(shí)代為早白堊世；銀杏類：Ginkgoitessp.組合，具有代表性，時(shí)代為早白堊世。通過綜合分析，認(rèn)為此套地層應(yīng)歸屬為早白堊世。

內(nèi)蒙古北山地區(qū)；赤金堡組；古生物化石；早白堊世

內(nèi)蒙古北山地區(qū)位于西伯利亞板塊、塔里木板塊、華北板塊和哈薩克斯坦板塊交匯處，經(jīng)歷了早古生代的板塊間相互作用階段和晚古生代以來的板塊內(nèi)部發(fā)展階段[1]，晚中生代時(shí)期發(fā)生廣泛的斷陷作用，形成眾多的斷陷沉積盆地[2]。

研究區(qū)位于北山地區(qū)三道明水一帶，區(qū)內(nèi)白堊系地層廣泛分布于山間盆地之中，與各前中生代地質(zhì)體角度不整合接觸，局部斷層接觸（圖1）。雖然該地層分布范圍廣，但產(chǎn)狀平緩，風(fēng)化剝蝕及覆蓋嚴(yán)重，多呈殘丘狀出露，地層層序表現(xiàn)為不完整、不連續(xù)，不利于地層研究。甘肅省地質(zhì)調(diào)查研究院[3]在1/20萬公婆泉幅地質(zhì)調(diào)查（1969）時(shí)，將分布于三道明水一帶的紫紅色、灰綠色礫巖、砂巖砂質(zhì)泥巖及頁巖等劃分為上侏羅統(tǒng)赤金堡群；內(nèi)蒙古自治區(qū)地層[4]清理時(shí)（1996），將內(nèi)蒙古北山地區(qū)早白堊世地層下部采用赤金堡組，上部為新民堡群（包括下溝組、中溝組）。本次1/5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中，根據(jù)其巖石組合特征及所采取的豐富古生物化石等資料，將甘肅省地質(zhì)調(diào)查研究院在三道明水一帶所劃早侏羅世赤金堡群重新劃歸為赤金堡組，時(shí)代厘定為早白堊世（表1）。

1 實(shí)測剖面描述

區(qū)內(nèi)赤金堡組出露極差，地層近于水平，故本次工作測制了三條短柱狀剖面（圖2）對(duì)研究區(qū)赤金堡組進(jìn)行了控制，現(xiàn)分述如下：

剖面①位于紅山頭南側(cè)約2.0 km的一處天然陡壁處，其特征如下：

（未見頂）

赤金堡組（K1c^） ＞5.70 m

4.褐紅色泥巖夾淺灰色薄層粉砂巖 1.6 m

3.灰白色塊狀泥巖，介形類：Cypridea concinaHou,C. unicostataGaleeva,C.sp.,Limnocypridea?symmetricaQi, Rhinocypris yumenensisOi；植 物 類 ：Ginkgosp., Nilssonia sinensisYabe&Oishi 1.5 m

2.灰白色中層泥巖夾淺灰色中薄層泥巖，發(fā)育水平紋層。含介形類：Cypridea concinaHou,C.sp.（內(nèi)膜、碎片）,Yumeniasp.（內(nèi)膜、碎片）,Candona vescitimbalisZhang, Candoniella bitruncataZhang；腹 足 類 ：Prbaicalia VitimensisMartinson,Mesolanites solidesPan；雙殼類：Arguniella jorekensisChernyshev,Sphaerium anderssoni(Grabau),Arguniella subcentralisChernyshev,Sphaerium pujiangenseGu et Ma 0.8 m

1.灰白色塊狀泥巖，含介形類：Cypridea concinaHou,C.sp.,Lycopterocypris debilisLübimova[=Eucypris debilis(Lübimova)],Yumeniasp.,Mongolocypris gansuensisQi, Darwinula contractaMandelstam;腹足類：Probaicalia VitimensisMartinson,Mesolanites solidesPan;雙殼類：Arguniella jorekensisChernyshev,Sphaerium anderssoni(Grabau),Arguniella subcentralisChernyshev,Sphaerium selengiensis(Martinson) 1.8 m

（未見底）

剖面②位于紅山頭北西側(cè)約4.0 km的一處天然陡壁處，其特征如下：

（未見頂）

赤金堡組（K1c^） ＞9.70m

4.褐紅色粉砂質(zhì)泥巖，層理不發(fā)育，偶含灰綠色砂巖透鏡體 0.90 m

3.灰綠色含礫粗砂巖，向上礫石含量減少、粒徑減小，構(gòu)成正粒序?qū)永?0.70m

2.淺灰綠色中層粗中粒巖屑砂巖，發(fā)育平行層理、楔狀交錯(cuò)層理，底部含少量礫石 2.10 m

1.褐紅色中層狀粉砂質(zhì)細(xì)砂巖，發(fā)育不明顯的平行層理 6.00 m

（未見底）

剖面③位于紅山頭北側(cè)約3.0 km的一處天然山丘處，其特征如下：

（未見頂）

赤金堡組（K1c^） ＞10.60 m

13.灰紫色中厚層細(xì)礫巖，磨圓較好，分選差 1.60 m

12.灰紫色中層含礫粗砂巖，發(fā)育平行層理 0.20 m

11.灰紫色塊狀細(xì)礫巖，向上發(fā)育逆粒序?qū)永?1.30 m

10.灰紫色厚層狀細(xì)礫巖夾砂巖透鏡體，細(xì)礫巖中發(fā)育逆粒序?qū)永?1.20 m

9.灰-灰紫色塊層狀礫質(zhì)粗砂巖 1.20 m

8.棕褐色中層狀粉砂巖，層理不發(fā)育，偶含砂巖透鏡體 0.70m

7.灰綠色中薄層中粗粒巖屑砂巖 0.30 m

6.淺灰色中層狀細(xì)礫巖，巖層內(nèi)發(fā)育正粒序?qū)永?，底部發(fā)育沖蝕充填構(gòu)造 0.40 m

5.褐紅色中層泥質(zhì)粉砂巖夾灰綠色薄層含礫粗砂巖 1.10 m

4.淺灰色中層狀粗粒巖屑砂巖夾透鏡狀含礫粗砂巖 0.50 m

3.淺灰色中層狀含礫粗砂巖，巖石向上礫石含量逐漸減少，底部發(fā)育侵蝕面 0.40 m

2.褐紅色中層狀粉砂巖，層理不明顯 1.00 m

1.淺灰綠色中薄層狀粗中粒巖屑砂巖，發(fā)育平行層理 0.70 m

（未見底）

2 巖性、巖相特征

2.1 巖性組合特征

該套地層以雜色陸源細(xì)碎屑巖為主，在現(xiàn)存露頭情況下，主要巖石組合為灰綠色、黃綠色泥巖、粉砂巖，灰綠色、褐紅色細(xì)中粒巖屑砂巖，褐紅色、灰紫色細(xì)礫巖、含礫粗砂巖，局部夾中薄層狀炭質(zhì)泥巖。與區(qū)域上赤金堡組巖石組合特征基本一致。其中泥巖、粉砂質(zhì)泥巖組合為赤金堡組下部單元組合（圖3a），整體為綠灰色。該巖石組合水平層理極發(fā)育，單層厚1～2 cm，含大量淡水動(dòng)、植物化石碎片，垂向上局部具有向上加厚的趨勢(shì)。

細(xì)中粒巖屑砂巖、含礫粗砂巖組合為赤金堡組中部單元組合，其中巖屑含量50%～60%，成分簡單，主要為石英巖、花崗巖巖屑；長石碎屑含量20%～30%；石英碎屑含量約10%。碎屑常雜亂分布，泥鈣質(zhì)膠結(jié)，巖內(nèi)常發(fā)育正粒序?qū)永?、平行層理、楔狀交錯(cuò)層理以及侵蝕充填（圖3b）等構(gòu)造，且指示古水流方向?yàn)?50°。

細(xì)礫巖、含礫粗砂巖組合為赤金堡組上部單元組合（圖3c），中厚層-塊層狀，該巖石組合零星分布，地勢(shì)略高，地貌上均呈突起的山包狀。礫石成分主要為石英巖、花崗巖、變質(zhì)石英砂巖等，粒徑主1～4 cm，少量可達(dá)6 cm以上，分選性較差，中等磨圓，呈次棱角-次圓狀，填隙物主要為砂級(jí)巖屑，泥、鈣質(zhì)膠結(jié)。該組合底部多呈凹凸不平狀，發(fā)育侵蝕充填構(gòu)造，且向上發(fā)育變細(xì)的粒序?qū)永?，局部含粗砂巖透鏡體。

赤金堡組碎屑巖巖屑含量較高，且長石多于石英，巖石的成分、結(jié)構(gòu)成熟度低，且暴露的氧化環(huán)境致其以紫灰色為主，加之含大量陸相淡水動(dòng)植物化石的特點(diǎn)，反映了本區(qū)赤金堡組主要為陸相湖泊沉積晚期產(chǎn)物的特征。

2.2 巖相特征

根據(jù)赤金堡組巖性、結(jié)構(gòu)和沉積構(gòu)造等特征，共劃分出4種巖相類型：1）半深湖-淺湖亞相沉積粉砂巖、泥巖，化石豐富；2）河床滯留微相沉積砂質(zhì)礫巖；3）邊灘微相沉積砂巖、粉砂巖；4）沖積扇扇根亞相細(xì)礫巖、砂質(zhì)礫巖等（表2）。

3 沉積環(huán)境及沉積模式分析

3.1 沉積環(huán)境分析

赤金堡組下部主要為灰綠色砂巖、粉砂巖、泥巖組成的下粗上細(xì)的韻律性沉積，單韻律厚度一般為10～30 cm（圖4a），巖石特征均一穩(wěn)定，富含動(dòng)植物化石。該沉積韻律向上泥巖逐漸增多，且水平紋層極發(fā)育，反映當(dāng)時(shí)水體逐漸加深、水動(dòng)力條件逐漸減弱的趨勢(shì)，最后形成水動(dòng)力條件極弱的靜水還原環(huán)境，結(jié)合巖性及沉積構(gòu)造等特征判斷為湖泊擴(kuò)張期的半深-淺湖亞相沉積環(huán)境。赤金堡組中部主要為含礫砂巖→砂巖→粉砂巖組合（圖4b），垂向上構(gòu)成正粒序?qū)永?，下部常發(fā)育小型槽狀交錯(cuò)層理及侵蝕充填構(gòu)造，上部則以交錯(cuò)層理、平行層理為主，大致與河床滯留-邊灘微相沉積特征相當(dāng)。赤金堡組上部主要為灰紫色細(xì)礫巖→含礫粗砂巖組合（圖4c），反映當(dāng)時(shí)以暴露的氧化環(huán)境為主，細(xì)礫巖頂部多發(fā)育沖刷面，內(nèi)部常發(fā)育正粒序?qū)永?，局部夾少量含礫粗砂巖透鏡體，向上礫石礫徑減小、含量變少，逐漸過渡為含礫砂巖，發(fā)育不明顯平行層理，符合沖積扇扇根亞相的沉積特征。根據(jù)以上巖石學(xué)特征、巖相及基本層序特征等分析，研究區(qū)赤金堡組整體表現(xiàn)為陸相湖盆演化中后期的沉積特點(diǎn)。

3.2 沉積模式分析

前人對(duì)本區(qū)早白堊世盆地做了多方面的深入研究，認(rèn)為北山地區(qū)構(gòu)造以坳陷-斷陷為主[7，8]，其沉積明顯受控于構(gòu)造的發(fā)展。不同的構(gòu)造發(fā)展階段具有不同的沉積環(huán)境[9]，研究區(qū)內(nèi)早白堊世沉積環(huán)境主要為河流-湖泊相，在沉積早期或靠近斷陷的陡坡一側(cè)發(fā)育沖積扇-扇三角洲相[10]。

研究區(qū)內(nèi)赤金堡組屬于潮濕-半干旱陸相盆地沉積，為敞流湖盆，由于露頭差，區(qū)內(nèi)未見濱湖相礫巖、礫質(zhì)砂巖沉積建造。巖性主要為灰綠色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、灰粉色泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖、灰紫色塊狀細(xì)礫巖、含礫砂巖等，經(jīng)歷了半深湖（淺湖）-河流-沖積扇這樣一個(gè)充填序列，該組垂向上表現(xiàn)為由底到頂粒度逐漸變粗的特點(diǎn)。

本區(qū)赤金堡組從地層沉積序列上反映了該盆地保留不完整，未出露盆地早期擴(kuò)張階段的沉積產(chǎn)物，只保留了擴(kuò)張晚期半深湖（淺湖）亞相→萎縮期河流相→晚期沖積扇相的演化過程。根據(jù)沉積地層及構(gòu)造格局分析，在湖盆斷陷初期，盆地西北邊緣水系比較發(fā)育，在山谷出口處發(fā)育沖積扇沉積物，而湖盆中心為細(xì)碎屑沉積。在湖盆發(fā)展中期，湖泊進(jìn)一步擴(kuò)張，沖積扇向源區(qū)逐漸退積萎縮，湖盆面積擴(kuò)大，在本區(qū)保留湖盆泥巖、粉砂巖等細(xì)碎屑巖沉積，這構(gòu)成本區(qū)赤金堡組的主體巖性。隨之盆地萎縮，河流泛濫，在其上沉積河流相含礫砂巖、細(xì)砂巖及粉砂巖等碎屑巖建造。在盆地發(fā)展末期，湖面進(jìn)一步萎縮，大量粗碎屑物質(zhì)向湖盆充填，在地層序列中保留下沖積扇相礫巖、含礫粗砂巖沉積（圖5）。由此，本區(qū)僅記錄下自湖泊經(jīng)河流到?jīng)_積扇的沉積環(huán)境演化史。

4 古生物特征

本次工作在赤金堡組中采集到了較多的古生物化石碎片（圖6），部分保存較好，其中主要以淡水生物為主，主要賦存于泥巖、粉砂質(zhì)泥巖及炭質(zhì)泥巖之中，且紋飾清晰，未見變形特征，應(yīng)屬于近原地埋藏?；?jīng)河北地質(zhì)大學(xué)古生物研究室龐其清教授鑒定，介形類共計(jì)9屬12種，其余化石由于保存不完整，未作詳細(xì)分類。

剖面①第1、2層：雙殼類Arguniella jorekensisChernyshev（若瑞額爾古納蚌），Sphaeriumcf.jeholense(Grabau)（熱 河 球 蜆），Sphaerium selengiensis(Martinson)（色楞格球蜆）；腹足類Lioplacodes gansuensisPan（甘 肅 平 滑 螺），Sinorificium yumenensisGuo（玉門凹口螺），Psendarinia giganteaWang（大型假喙螺）；介形類Cypridea concinaHou（靈巧女星介），C.unicostataGaleeva（單肋女星介），C.sp.（女星介（未定種）），Mongolocypris gansuensisQi（甘肅蒙古金星介），Limnocypridea?symmetricaQi（對(duì)稱湖女星介），Lycopterocypris debilisLübimova（微弱狼星介）[= Eucypris debilis(Lübimova)（微 弱 真 星 介）]，Rhinocypris yumenensisOi（玉門刺星介），Candona vescitimbalisZhang（小邊玻璃介），Candoniella bitruncataZhang（雙切小玻璃介），Darwinula contracta Mandelstam（窄達(dá)爾文介），Yumeniasp.（玉門介（未定種））。上述化石主要為早白堊世的分子，反映的地質(zhì)時(shí)代為早白堊世。

剖面①第3層：介形類Cypridea concinaHou（靈巧女星介），C.unicostataGaleeva（單肋女星介），C.sp.（女星介（未定種）），Mongolocypris gansuensisQi（甘肅蒙古金星介），Limnocypridea?symmetricaQi（對(duì)稱湖女星介），Lycopterocypris debilisLübimova（微弱狼星介）[=Eucypris debilis(Lübimova)（微弱真星介）]，Rhinocypris yumenensisOi（玉門刺星介），Candona vescitimbalisZhang（小邊玻璃介），Candoniella bitruncataZhang（雙切小玻璃介），Darwinula contractaMandelstam（窄達(dá)爾文介），Yumeniasp.（玉門介（未定種））；植物類：Ginkgosp.（似銀杏），Nilssonia sinensisYabe&Oishi（中國蕉羽葉）。上述化石主要為早白堊世的分子，反映的地質(zhì)時(shí)代為早白堊世。

此外，在三道明水北東一帶，本次工作發(fā)現(xiàn)了大量的硅化木及大型爬行動(dòng)物類化石碎片，由于保存極不完整，尚未確定其屬種。

根據(jù)所采集的雙殼類、腹足類與介形類化石，將本區(qū)赤金堡組介形類等生物化石劃分為2個(gè)生物組合。下部為Arguniella jorekensis-Lioplacodes gansuensis組合，對(duì)應(yīng)第1層，由以下分子組成：雙殼類Arguniella jorekensisChernyshev（若瑞額爾古納蚌），Sphaerium cf.jeholense(Grabau)（熱河球蜆），Sphaerium selengiensis(Martinson)（色楞格球蜆）；腹足類Lioplacodes gansuensisPan（甘肅平滑螺），Sinorificium yumenensisGuo（玉門凹口螺），Psendarinia giganteanWang（大型假喙螺）；上部為Cypridea-Mongolocypris-Lycopterocypris組合，對(duì)應(yīng)第1-3層，由以下分子組成：靈巧女星介Cypridea concinaHou，單肋女星介C.unicostataGaleeva，女星介（未定種）C.sp.，甘肅蒙古金星介Mongolocypris gansuensisQi，對(duì)稱湖女星介Limnocypridea? symmetricaQi，微弱狼星介Lycopterocypris debilisLübimova[= 微 弱 真 星 介Eucyprisdebilis(Lübimova)]，玉門刺星介Rhinocypris yumenensisOi，小邊玻璃介Candona vescitimbalisZhang，雙切小玻璃介Candoniella bitruncataZhang，窄達(dá)爾文介Darwinula contractaMandelstam，玉門介（未定種）Yumeniasp.。

前人資料中[11-14]，北山地區(qū)赤金堡組生物組合以雙殼類、腹足類等為主，少見植物類，而本研究區(qū)則以大量的雙殼類、腹足類、介形類、植物類及大型爬行類為特點(diǎn)，所含化石保存較好，種屬較多，特別是淡水動(dòng)物類及植物類，經(jīng)鑒定均給出了較明確的生存時(shí)代。研究區(qū)內(nèi)的化石在區(qū)域上的赤金堡組中均有分布，說明本研究區(qū)的赤金堡組與區(qū)域上的赤金堡組在古生物特征上有著緊密的聯(lián)系。但該區(qū)的生物群落以介形類及大型爬行動(dòng)物的大量繁衍為特征，表現(xiàn)了本區(qū)的獨(dú)特性。

6 結(jié)論

通過對(duì)該區(qū)早白堊世盆地的巖石地層及生物地層的研究，得出以下結(jié)論：

（1）研究區(qū)內(nèi)赤金堡組主要表現(xiàn)為陸相湖泊盆地發(fā)展中晚期的沉積特征。

（2）赤金堡組泥巖中的古生物化石組合的發(fā)現(xiàn)，進(jìn)一步佐證了其時(shí)代為早白堊世為宜。

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P534.53

A

1672－4135（2017）01－0029-07

2016-12-28

國家地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目“內(nèi)蒙古1/5萬基東、尖山、蒜井子、三道明水幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查（12120113056500）”

張金龍（1989-），男，助理工程師，2013年6月畢業(yè)于河北地質(zhì)大學(xué)資源勘查工程專業(yè)，現(xiàn)從事區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查工作，E-mail:562278395@qq.com。