河北懷安地區(qū)中生代地層土城子組沉積環(huán)境與沉積模式特征

陳后華 王衛(wèi)國

摘要：土城子組沉積環(huán)境主要有三種類型：沖積扇沉積、河流沉積和湖泊沉積。它們在盆地中的配置關(guān)系取決于盆緣斷裂的活動(dòng)周期、源區(qū)的剝蝕周期以及湖水的升降等因素。當(dāng)源區(qū)剝蝕強(qiáng)烈時(shí)，沖積體系向盆內(nèi)進(jìn)積，盆地主要以沖積扇、河流（辮狀河）沉積為主，湖泊沉積物不甚發(fā)育。當(dāng)源區(qū)剝蝕緩慢或水面上升時(shí)，沖積體系退積。盆內(nèi)以河流（曲流河）與湖泊沉積為主，沖積扇向源區(qū)萎縮。

關(guān)鍵詞：河北懷安 中生代地層 土城子組 沉積環(huán)境 沉積模式

概述

本區(qū)中生代地層出露較廣，主要分布在測區(qū)中部陽高窯村—甲石河村—榆林河村一帶，其它地方也有零星分布，出露面積約284km2。巖石類型主要由泥砂質(zhì)的碎屑巖組成，且紅色巖石占據(jù)主體，局部地段見少量火山巖夾層，總體為一套復(fù)雜的陸相火山—沉積巖系。

1.沉積環(huán)境

根據(jù)巖石成因標(biāo)志及宏觀沉積特征，土城子組沉積環(huán)境主要有三種類型：沖積扇沉積、河流沉積和湖泊沉積。

（1）沖積扇沉積

本區(qū)沖積扇主要分布在盆地西北緣，靠近盆緣斷裂一側(cè)，特別在土城子組一段（砂礫巖段）最為發(fā)育，其特征如下：

①組成沖積扇的主要巖相類型有：塊狀層礫巖（Gm）、砂基支撐礫巖（Gmc）、板狀交錯(cuò)層砂巖（Sp）及水平層理粉砂巖（Fh）。這幾種巖相在橫向上變化復(fù)雜。在盆地邊緣保滿溝一帶，以Gm為主，厚度約20m，為扇根沉積。扇中位于獅子溝一帶，以Gm與Sm組合為主，厚約30m。扇端位于下窯一帶，以Sm為主，厚度變薄，不足40m。

②沖積扇的主要作用過程為礫質(zhì)及砂質(zhì)辮狀河。在扇根以礫質(zhì)辮狀河沉積為主（圖1-A），其組合為Gm—Sm—Fh型。與現(xiàn)代河流比較，該沉積組合可解釋為縱向壩沉積，多層壩體在垂向上疊加構(gòu)成向上變粗的逆旋回。在扇端以砂質(zhì)辮狀河作用為主（圖1-B），其組合為Gm—Sp—Fh及Sm—Fh。與礫質(zhì)辮狀河所不同的是，該組合中以Sm或Sp為主，與現(xiàn)代河流縱向壩沉積模式類似。

（2）河流沉積

①辮狀河

辮狀河沉積物主要發(fā)育于土城子組二段（砂巖段），具以下特點(diǎn)（圖2-A）。

A.沉積組合主要由塊狀層礫巖（Gm），塊狀層粗砂巖（Sm）、板狀交錯(cuò)層砂巖（Sp）、沙紋層理細(xì)砂巖（Sr）及炭質(zhì)粉砂巖（Fc）組成。

B.辮狀河垂向?qū)有驗(yàn)橄麓稚霞?xì)的正韻律，剖面上這種韻律可疊加幾十次。單個(gè)韻律底面為沖刷面，之上為礫巖層，含有泥礫，為河底滯留沉積，代表高流態(tài)水動(dòng)力條件。該組合中部為塊狀層砂巖或板狀交錯(cuò)層砂巖，為河道砂壩沉積。頂部具水平層理的粉砂巖為洪泛平原沉積，代表垂向加積低能沉積環(huán)境。

C.辮狀河沉積組合以河道砂壩沉積為主，沉積厚、粒度粗，洪泛平原沉積薄，甚至不發(fā)育。砂泥比為10︰1～20︰1，具典型“砂包泥”的地質(zhì)景觀。

②曲流河

土城子組曲流河組合具以下幾點(diǎn)特征：

A.組成曲流河組合的巖相類型為塊狀層砂巖（Sm）、板狀交錯(cuò)層砂巖（Sp）、小沙波層細(xì)砂巖（Sr）、水平層理粉砂巖（Fh）及炭質(zhì)泥巖（Fc）。但這五種巖相發(fā)育齊全的層序少見，多數(shù)僅發(fā)育2～3個(gè)巖相類型（圖2-B）。

B.曲流河組合具典型河流二元結(jié)構(gòu)，為一向上變細(xì)的正韻律。組合底面為沖刷面，之上為河底滯留沉積，Sm與Sp為點(diǎn)壩沉積，頂為Fc，屬漫灘沉積。自下而上由沖刷面—板狀交錯(cuò)層—水平層理組成水動(dòng)力條件由強(qiáng)變?nèi)醯某练e構(gòu)造序列。

C.在曲流河點(diǎn)砂壩頂部，常發(fā)育水平層理細(xì)的粉砂巖，為天然堤沉積。

D.曲流河砂體在橫剖面上呈長透鏡狀，不同時(shí)期形成的砂體錯(cuò)位疊置，并被粉砂巖、泥巖所包圍，砂泥比值較辮狀河低，為1︰3～3︰5。

（3）湖泊沉積

區(qū)內(nèi)土城子組湖泊沉積不太發(fā)育，測區(qū)北部頭道溝一帶較發(fā)育。湖泊沉積物主要為濱淺湖相的細(xì)砂巖、粉砂巖，其次為礫，泥質(zhì)一般較少，分選較好，圓度中等;具有單向斜層理、交錯(cuò)層理和波狀層理，細(xì)層傾角平緩，層系厚度較小，層面常發(fā)育波痕、泥裂、雨痕、生物鉆孔和蟲跡、等擾動(dòng)構(gòu)造;生物化石少見，局部可見植物碎片?？v向序列表現(xiàn)為由細(xì)變粗的序列，一般自下而上由泥質(zhì)沉積物開始，向上變?yōu)檩^粗的濱岸沉積，甚至為更粗的河流沉積，表明湖水逐漸變淺，盆地逐漸萎縮，最終以填滿告終。

2.沉積模式

上述沉積環(huán)境隸屬于沖積沉積體系與湖泊沉積體系。它們在盆地中的配置關(guān)系取決于盆緣斷裂的活動(dòng)周期、源區(qū)的剝蝕周期以及湖水的升降等因素。當(dāng)源區(qū)剝蝕強(qiáng)烈時(shí)，沖積體系向盆內(nèi)進(jìn)積，盆地主要以沖積扇、河流（辮狀河）沉積為主，湖泊沉積物不甚發(fā)育。當(dāng)源區(qū)剝蝕緩慢或水面上升時(shí)，沖積體系退積。盆內(nèi)以河流（曲流河）與湖泊沉積為主，沖積扇向源區(qū)萎縮。但不論出現(xiàn)何種情況，土城子組沉積環(huán)境的分布均具有某種規(guī)律可循：沖積扇總是出現(xiàn)在臨近盆緣斷裂處，沿?cái)嗔褞Х植?河流主要在沖積扇前緣地帶發(fā)育，其上傾方向與沖積扇呈指狀交叉，下傾方向與湖泊逐漸過渡;湖泊出現(xiàn)在盆地緩坡一側(cè)，物源位于即西北側(cè)，如圖3所示。

綜上所述，可以得出以下結(jié)論：土城子組沉積環(huán)境主要有三種類型：沖積扇沉積、河流沉積和湖泊沉積。沖積扇總是出現(xiàn)在臨近盆緣斷裂處，沿?cái)嗔褞Х植?河流主要在沖積扇前緣地帶發(fā)育，其上傾方向與沖積扇呈指狀交叉，下傾方向與湖泊逐漸過渡;湖泊出現(xiàn)在盆地緩坡一側(cè)，物源位于即西北側(cè)。

●致謝：本文主要依《河北1：5萬懷安縣等五幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查》取得的數(shù)據(jù)編寫。