辽西凌源地区中元古界层序地层研究

马文坡 张海龙 孙海龙 戴德宇 赵迎磊 刘宇 田帅

【摘 要】 辽西凌源地区中元古界较为发育，从老到新出露有长城系大红峪组、高于庄组；蓟县系杨庄组、雾迷山组、洪水庄组、铁岭组。在研究区内按岩石地层要求划分出6个组级、8个段级地层单位。根据层序地层学理论可将研究区划分为2个超层序，11个层序。一个层序形成的平均时限均超过10Ma。一般由海侵体系域、高水位体系域及凝缩段构成。通过对沉积相、沉积环境以及相序的分析表明：研究区总体处于滨海的沉积环境，水体南西深北东浅，沉积厚度南西厚北东薄。该时期本区地形起伏不大，岩性、岩相横向上较为稳定。

【关键词】 辽西地区 中元古界 层序地层 沉积相 沉积环境

层序地层学是地层学的一个新分支学科。七十年代末，以Vail等（1977）为代表的Ex xon公司的地质学家们根据地震地层学的理论和方法，对被动大陆边缘的地层层序格架及其海平面变化旋回进行广泛的研究，建立了层序地层学理论体系。层序地层学的建立，给沉积学家及地层学家提供了一条崭新的思路和手段，现在认为，识别地层的旋回性记录，除了运用地震学方法外，在露头上观察更直接更容易识别，因此，露头层序地层学的研究大大超出了Vail等（1977）的“层序地层学”的范畴。

1 区域地质背景

研究区位于中朝板块（Ⅰ）华北陆块北缘东部，按传统构造单元，处于中朝准地台的二元构造单元内蒙地轴与燕山台褶带交接部位，横跨二个三级单元辽西台陷及建平抬拱；地层分区属华北地层区燕辽地层分区的辽西地层小区。

研究区内中元古界地层十分发育，从老到新出露有长城系大红峪组、高于庄组；蓟县系杨庄组、雾迷山组、洪水庄组、铁岭组。在研究区内按岩石地层要求划分出6个组级、8个段级地层单位（图1）。

2 层序地层划分

研究区内层序地层根据层序地层学理论可划分为2个超层序，11个层序。

2.1 元古界第一超层序

对应于中元古界长城系大红峪组—高于庄组，由Pt2SQ1—Pt2SQ3三个层序规律性叠置而成。

（1）Pt2SQ1：对应岩石地层单位是长城系大红峪组。本层序为一小规模的沉积旋回。大红峪组的沉积环境为滨岸砂质潮坪。沉积物以陆源石英砂岩及长石石英砂岩为主，局部为含铁石英砂岩，显示浅水氧化环境。为Ⅱ型层序界面。（2）Pt2SQ2：对应于高于庄组一段、二段。底界与高于庄组和大红峪组间的地层界面一致，属于Ⅱ型层序界面。（3）Pt2SQ3：对应于包括高于庄组三段、四段，底以高于庄组二段与三段间的平行不整合面为界，凸凹不平，具铁锰质风化壳，属于Ⅱ型界面。高于庄组三段与四段之间有一层灰绿色薄层状钙质粉砂岩或泥岩，代表该层序最大海泛期沉积。

2.2 元古界第二超层序

对应于中元古界蓟县系所有岩石地层单位，由Pt2SQ4—Pt2SQ11共八个层序叠置组成。底以“杨庄上升”形成的假整合面为界。

（1）Pt2SQ4：与杨庄组相对应。以浅灰色中厚层状泥晶白云岩与下伏Pt2SQ5中厚层燧石条带白云岩分界，局部发育古喀斯特角砾岩，Ⅲ型界面。Pt2SQ4总体岩性较为单一。白云岩以水平层理为主，发育细纹层，局部受风暴扰动，产柱状叠层石。形成于后缓坡的潮上萨布哈—台地内泻湖环境。

（2）Pt2SQ5：与雾迷山组一段下部相当。以雾迷山组底面为界，界面上下地层为过渡关系。该界面是以地层叠覆序列的不同而推定的，属Ⅲ型层序界面。

（3）Pt2SQ6：对应于雾迷山组一段上部。底界为一隐含层序界面，界面上下地层为整合过渡关系，属Ⅲ型层序界面。

（4）Pt2SQ7：对应于雾迷山组二、三段。底界与二段底界一致，具厚0.3-0.4m的褐色古风化残积角砾岩渣状层。角砾成分为白云岩，钙质胶结，胶结物中含少量铁质。为Ⅱ型层序界面。

（5）Pt2SQ8：对应于雾迷山组四段。底部与Pt2SQ7之间存在0.5-5m厚的钙质风化残积角砾岩层，角砾未经分选和磨圆，属于原地混杂堆积。角砾成分与胶结物及填隙物一致，风化后呈褐黄色疙瘩状。为Ⅱ型层序界面。

（6）Pt2SQ9：对应于洪水庄组及铁岭组底部。底以洪水庄组与雾迷山组间的假整合面为界，此面区域上为一上超面。上覆洪水庄组为环滨岸潮汐带泥砂坪粉砂质页岩夹泥晶白云岩透镜体，以低角度上超在下伏雾迷山组顶部柱状叠层石白云岩之上。顶界位于铁岭组下部含锰白云岩之上。二者均属Ⅱ型层序界面。整个层序形成于缓坡—盆地—缓坡潮间带环境。

（7）Pt2SQ10：对应于铁岭组下部。由低速沉积段、高水位体系域组成，底界为深灰色粉砂质页岩与中厚层含锰砂屑白云质灰岩之间的假整合面。属于Ⅱ型层序界面。

（8）Pt2SQ11：对应于铁岭组中上部。以发育高水位体系域为特征。底部以潮下深缓坡灰绿色粉砂质页岩开始海侵阶段沉积（TST）。凝缩段（CS）岩性由灰绿色页岩、粉砂质页岩组成，厚度为10m。区域上有收缩或尖灭现象。发育纸状页理，为深水盆地沉积。地层叠覆型式表现为加积型特征。高水位体系域（HST）由多个潮下浅水带副层序叠置构成。反映了逐渐变浅的进积型特点，表明形成于开阔台地内浅水环境。

3 层序划分区域对比

就岩性、岩相、相序特征、所含生物特征、上下地层间接触关系、含矿特征等诸方面而言，测区内地层与华北地台、河北地区具有较好的对比关系。兹将具代表性的研究成果与本次划分方案作一比较（图2），并对其规律和特点做一归纳和总结。

本次从中元古界内识别出的层序与梅冥相、李志忠等人于河北兴隆地区的划分方案有较大出入，而更与高林志、章雨旭等人于天津蓟县地区的层序划分趋于一致，其时限均超过10Ma，相当于梅冥相等人的二级旋回层序或层序地层的大层序。之所以未严格按照旋回层序来划分，主要是基于华北地台前寒武纪海平面变化特点考虑的，即海平面长期处于较稳定的小幅度振荡变化状态。本文认为对华北地台中、新元古界而言，传统意义上的三级旋回层序划分在野外实际操作中不但存在一定困难，而且也没有多大实际意义。相反，超过10Ma的层序却对华北地台前寒武系区域上的等时对比有重要的实际意义。至于局部层序与岩石地层对应位置出现差异，主要原因是各地当时所处的古地理位置以及地层发育程度不同造成的，反映了同级别海平面局部变化特点。

4 结语

（1）根据岩石地层单位概念，对研究区中元古界岩石地层单位作了详细的划分。共划分6个组、8个级地层单位。各岩石地层单位总体上可以对比，但局部岩性存在差异。（2）通过对沉积相、沉积环境以及相序的分析表明：研究区总体处于滨海的沉积环境，水体南西深北东浅，沉积厚度南西厚北东薄。该时期本区地形起伏不大，岩性、岩相横向上较为稳定。（3）研究区中生界可识别2个超层序，11个层序。一个层序形成的平均时限均超过10Ma。一般由海侵体系域、高水位体系域及凝缩段构成。

参考文献

[1]辽宁省地质勘查院.辽宁省朝阳市凌源市等4幅区域地质矿产调查报告.2012.

[2]朱筱敏.层序地层学[M].东营：石油大学出版社，2000.4.

[3]李林，陈志宏，张金凤，等.层序地层分析技术在冲击扇沉积相研究中的应用[J].石油物探，2010.45.

[4]周洪瑞，王自强，崔新省，等.华北地台南部中新元古界层序地层研究[M].北京：地质出版社，1999.9.