豫西地區(qū)黃連垛組和董家組沉積環(huán)境分析

谷華昱　李雨

摘 要：華北克拉通中—新元古代沉積盆地的充填過程可提供關(guān)鍵性沉積—構(gòu)造演化信息，本次研究選取下湯地區(qū)中—新元古代黃連垛組和董家組沉積剖面，進(jìn)行粒度分析、沉積環(huán)境分析等研究。華北南緣中元古代長城系（1.8—1.6Ga）沉積后期，構(gòu)造活動后發(fā)育黃連垛組。巖性以礫巖—砂巖和硅質(zhì)條帶白云巖為主，發(fā)育于局限盆地下的潮汐通道—潮間坪;黃連垛組沉積結(jié)束之后，再次發(fā)生構(gòu)造抬升，沉積董家組長石石英砂巖，發(fā)育于局限海的濱海相。粒度參數(shù)特征顯示董家組沉積時(shí)期水平面升降變化，沉積于前濱—近濱。地殼再次抬升，羅圈組冰湖沉積。而上覆早古生代碎屑巖代表的是顯生宙華北地臺最早期海侵記錄之一。

關(guān)鍵詞：黃連垛組;董家組;粒度分析;沉積環(huán)境分析

1 緒論

華北南緣廣泛分布主要由陸源碎屑巖和碳酸鹽巖組成中—新元古代沉積層序，其中華北南緣澠池—確山小區(qū)自下而上的中—上元古界沉積有小溝背組、汝陽群（云夢山組、白草坪組及北大尖組）、洛峪群（崔莊組、三教堂組及洛峪口組）、黃連垛組、董家組、羅圈組及東坡組[1]。黃連垛組和董家組作為華北克拉通中—新元古代沉積地層之間銜接的關(guān)鍵一環(huán)，對于該時(shí)期古地理空間分布、沉積環(huán)境及構(gòu)造演化具有重要意義。前人認(rèn)為黃連垛組可與官道口群對比，董家組可與欒川群對比，而黃連垛組碎屑鋯石年齡峰值主要為1800Ma、2350Ma，董家組碎屑鋯石峰值年齡為2450Ma[2-3]。但針對黃連垛組和董家組巖性詳細(xì)分析、沉積微相分析仍存在不足。本次研究利用野外實(shí)測、粒度分析及沉積相分析，對豫西地區(qū)黃連垛組和董家組沉積學(xué)特征、沉積環(huán)境進(jìn)行研究，旨在研究華北南緣中—上元古界黃連垛組和董家組沉積環(huán)境演化和華北南緣中—新元古代古地理格局。

黃連垛組與董家組主要出露于魯山、葉縣、方城等地區(qū)[4]。本次所測剖面位于河南省平頂山市魯山縣龍?zhí)洞甯浇▓D1）。黃連垛組與下伏地層洛峪口組疊層石白云巖呈平行不整合接觸，與上覆董家組呈平行不整合接觸，而董家組與上覆新元古代冰磧巖呈平行不整合接觸。該剖面總厚度13795m，其中黃連垛組厚度為66.1m，董家組剖面厚度為61.9m。

2 黃連垛組和董家組巖石學(xué)特征

黃連垛組分布于豫西南魯山、葉縣等地區(qū)，與下伏地層洛峪口組呈平行不整合接觸，與上覆董家組呈平行不整合接觸。下湯地區(qū)黃連垛組主要巖性自下而上為礫巖—砂巖—硅質(zhì)條帶白云巖（圖2），下段礫巖巖層厚度約為9.94m，主要為含礫石英砂巖，淡黃色，分選差，磨圓差，棱角狀—次滾圓狀，礫石粒徑0.2—8cm，平均粒徑約2cm，礫石成分主要為燧石、石英巖等。中段砂巖厚約18.65m，主要為長石石英砂巖，淡黃色，垂向上粗砂巖—細(xì)砂巖—細(xì)砂巖夾泥巖，具平行層理、楔狀交錯層理，磨圓好，分選好，長石風(fēng)化嚴(yán)重。上段硅質(zhì)條帶白云巖厚約39.48m，硅質(zhì)條帶垂向上為乳白色—黑色，成層性好，部分條帶尖滅。

董家組與下伏黃連垛組呈平行不整合接觸，與上覆羅圈組平行不整合接觸。董家組主要巖性為石英砂巖和含長石石英砂巖。呈灰白色、淡黃色，分選較好，磨圓較好。剖面地層分成三個韻律層，粒徑均以細(xì)?！写至！至５囊?guī)律分布（圖2）。

3 沉積相分析

黃連垛組沉積相為潮坪相，可細(xì)分為潮汐通道、潮間云坪相;將董家組沉積相劃分為濱海相，劃分為近濱相與前濱相。

3.1 潮坪相

3.1.1 潮汐通道

黃連垛組下段底部巖石呈淡黃色，分選差，其中最大礫徑25—35cm，最小礫徑2—5mm，磨圓差，多呈棱角狀，長軸方向具有定向排列現(xiàn)象（圖3a）;下段中部為較粗粒砂巖沉積，淡黃色，分選中等，磨圓中等，顆粒多呈半滾圓狀（圖3b）。中部沉積粗砂巖，淡黃色，分選好，磨圓好，具平行層理（圖3c）。

下段上部為中細(xì)粒砂巖夾泥砂巖互層組成的淺潮道沉積。砂巖呈褐黃色，分選好，磨圓好，具楔狀交錯層理（圖3d）;泥砂巖呈灰綠色，分選極好，磨圓極好（圖3e）。砂巖由中細(xì)粒漸變?yōu)榧?xì)粒（圖3f）。

3.1.2 潮間云坪相

潮間云坪沉積巖性主要以硅質(zhì)條帶白云巖巖性為主，呈灰白色，硅質(zhì)條帶自下而上由薄層條帶漸變?yōu)闂l紋狀成層性。硅質(zhì)層呈波浪形，漸次尖滅（圖4）。

3.2 濱海相

董家組為長石石英砂巖與石英砂巖，沉積與濱海相。董家組下部以石英砂巖為主，淡黃色或黃色，中—細(xì)粒結(jié)構(gòu)，平均粒徑0.3—1mm。分選較好，次圓狀—圓狀。董家組上部以長石石英砂巖為主，呈淡黃色或黃色，粒徑0.5—2m。分選中—差，次棱角—次圓狀。顆粒支撐，接觸式膠結(jié)。董家組垂向上巖石粒徑呈三段規(guī)律分布，底部粒徑為細(xì)?！写至！至?中部為細(xì)?！写至！至?上部為細(xì)?！写至！至?。該時(shí)期可能海平面由高到低，再從低到高，再次從高降低。

4 粒度分析

本次共采集黃連垛組樣品1塊，董家組樣品12塊。采用薄片粒算方法與條帶法統(tǒng)計(jì)，每個薄片粒徑統(tǒng)計(jì)約500—600個，并換算φ值，得到了相應(yīng)的粒度參數(shù)（見下表）。

4.1 粒度參數(shù)特征

董家組樣品中值介于0.88—2.76之間，平均值介于2749—0.919之間整體上φ值呈現(xiàn)出由小變大、由小再變大的變化趨勢，董家組沉積時(shí)期可能海平面水動力變化較大，水位從較深處下降又上升再下降。標(biāo)準(zhǔn)偏差σ1值介于0399—0.719之間，峰度KG于0.9—1.11之間，表示董家組顆粒分選較好，顆粒磨圓較好。偏度SK1分布于-0.034—0029之間，董家組偏度值屬于負(fù)偏態(tài)，海灘沉積環(huán)境沉積砂巖顆粒值也屬于負(fù)偏態(tài)。

4.2 概率累積曲線與C-M圖

概率累積曲線斜率多在50°到60°之間，該區(qū)碎屑顆粒分選性較好而該區(qū)累計(jì)曲線都存在2到3個次總體，說明在下湯地區(qū)董家組概率累計(jì)曲線以跳躍組分為主存在兩種或三種組分且碎屑顆粒分選性較好，與海灘或淺海沉積環(huán)境極為相似（圖5a）。

C-M圖（圖5b）反映黃連垛組和董家組13個樣品基本落在牽引流區(qū)，搬運(yùn)方式以懸浮搬運(yùn)為主、滾動搬運(yùn)次之;顆粒在OP、PQ、QR三區(qū)均有分布。該區(qū)沉積環(huán)境最可能為淺?；?yàn)I海沉積。在濱海沉積中以牽引流為主的水動力特征影響最大，可能性最大為潮汐流。

5 沉積相演化分析

華北克拉通南緣在中元古代早期（約1800～1750Ma）發(fā)育了熊耳火山—沉積作用，之后沉積巨厚層中—新元古代沉積蓋層（汝陽群—洛峪群）[5]。該套沉積蓋層上部地層洛峪口組磷釔礦測得的最小年齡為1400Ma，凝灰?guī)r夾層年齡約為1613Ma。

洛峪口組沉積之后，該區(qū)域可能發(fā)生地殼活動并發(fā)生構(gòu)造抬升形成局限海盆，原沉積物接受剝蝕，沉積黃連垛組下部粗碎屑沉積物。黃連垛組沉積初期為河口灣—潮坪沉積環(huán)境[6]，沉積初期陸源碎屑供給充足在下湯地區(qū)發(fā)育底部含礫砂巖，下湯南東部葉縣地區(qū)沉積濱海相礫巖;隨海侵開始，陸源碎屑物質(zhì)供給減弱在下湯地區(qū)沉積長石石英砂巖與泥質(zhì)粉砂巖互層，葉縣地區(qū)沉積潮間帶泥晶白云巖;后期陸源碎屑物質(zhì)消失，在下湯和葉縣地區(qū)沉積潮下帶泥晶白云巖與含硅質(zhì)條帶白云巖。

黃連垛組沉積之后可能再次發(fā)生地殼活動，使該局限盆地再次抬升，沉積董家組地層。董家組沉積初期為濱海沉積，陸源碎屑物質(zhì)供給充分，在下湯和葉縣地區(qū)沉積底部細(xì)礫巖及長石石英砂巖;海侵開始后，陸源碎屑物質(zhì)供給減弱，在下湯地區(qū)沉積濱海相長石石英砂巖，在葉縣地區(qū)沉積潮坪相具交錯層理長石石英砂巖與泥質(zhì)粉砂巖;后期陸源碎屑物質(zhì)消失，在下湯地區(qū)沉積泥頁巖，葉縣地區(qū)沉積鈣質(zhì)泥巖，整體表現(xiàn)為碳酸鹽巖臺地相。

隨后華北克拉通南緣再次發(fā)生構(gòu)造抬升，發(fā)育羅圈組和東坡組冰磧物沉積，新元古代末期到早古生代，華北克拉通南緣受南部秦嶺造山帶活動影響發(fā)生抬升，缺失早古生代早期地層，之后在發(fā)生大規(guī)模海侵沉積早古生代辛集組碎屑巖沉積物。

6 結(jié)論

（1）下湯地區(qū)黃連垛組為潮坪相礫巖—砂巖相與硅質(zhì)條帶白云巖，由潮汐通道過渡到潮間云坪相;下湯地區(qū)董家組主要為濱海相長石石英砂巖，據(jù)砂巖粒度特征，認(rèn)為董家組時(shí)期水平面存在升降變化，沉積相為前濱—近濱。

（2）洛峪口組沉積后期地殼抬升形成局限海盆，華北南緣黃連垛組整體為河口灣—潮坪沉積環(huán)境;之后再次發(fā)生地殼活動，發(fā)育董家組整體為濱?！妓猁}巖臺地沉積，隨著華北南緣再次構(gòu)造運(yùn)動，沉積新元古代冰湖沉積。早古生代辛集組濱海碎屑巖是再次海侵的產(chǎn)物，這一系列沉積物可能均受到南部秦嶺造山帶的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]河南省地質(zhì)礦產(chǎn)局.河南省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京：地質(zhì)出版社，1989.

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[4]潘澤成.豫西黃連垛組董家組的發(fā)現(xiàn)及其地層意義.見：王志宏.河南省地層古生物研究第一分冊前寒武[M].鄭州：黃河水利出版社，2008：94-115.

[5]翟明國，胡波，彭澎，趙太平.華北中—新元古代的巖漿作用與多期裂谷事件[J].地學(xué)前緣，2014，21（1）：100-119.

[6]胡國輝.華北克拉通南緣中—新元古代沉積地層對比研究及其地質(zhì)意義[J].巖石學(xué)報(bào)，2013，29（7）：2491-2507.

作者簡介：谷華昱（1992— ），女，漢族，河南焦作人，在讀研究生，主要從事沉積相與地層學(xué)研究。