彭芊芃，趙海璇，關(guān)秀宇，李慶喆，季虹，張運(yùn)強(qiáng)

（河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所，河北廊坊065000）

冀北承德盆地杏石口組沉積相及演化模式

彭芊芃，趙海璇，關(guān)秀宇，李慶喆，季虹，張運(yùn)強(qiáng)

（河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所，河北廊坊065000）

筆者在完成“河北1/5萬新杖子、承德幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查”工作中，選取了更具代表性的承德縣上谷鄉(xiāng)杏石口組剖面進(jìn)行了實(shí)測和研究，并將其細(xì)分為兩個(gè)巖性段，一段以粗碎屑沉積為主，巖性主要為礫巖夾少量砂巖透鏡體；二段主體為一套細(xì)碎屑沉積，巖性為砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖（局部發(fā)育1-2層煤線）。據(jù)巖石組合特征將其劃分為泥石流沉積、辮狀河道沉積、篩狀沉積、漫流沉積、河道滯留沉積、邊灘沉積和河漫灘沉積共7種沉積成因類型，進(jìn)而歸納出杏石口組一段屬于沖積扇沉積相，包括扇根、扇中和扇緣3個(gè)沉積亞相；杏石口組二段為河流沉積相；晚期局部沼澤化，形成河沼相沉積。在此基礎(chǔ)上初步建立了杏石口組沉積演化模式。

沉積相；演化模式；沖積扇；杏石口組；承德盆地

河北省北部的承德盆地杏石口組源自楊杰（1947）首次報(bào)道[1]，原意系指北京西山雙泉組之上窯坡組之下的玄武巖流及其下的含化石沉積層。楊杰隨后（1957）將其命名為杏石口亞統(tǒng)[2]，后經(jīng)北京礦業(yè)學(xué)院改稱杏石口組。河北省地質(zhì)局區(qū)調(diào)二隊(duì)（1975）研究燕山地區(qū)中生代地層時(shí)引入杏石口組一名，泛指冀北地區(qū)中三疊世二馬營組之上，南大嶺組之下的沉積地層①河北省地質(zhì)局第二區(qū)域地質(zhì)測量大隊(duì).華北中生代地層和近期玄武巖專題會(huì)議地質(zhì)資料匯編（上冊(cè)）[R].1975．。在冀北主要分布于承德盆地的承德縣下板城-平泉縣圍場溝一帶，灤平縣大石棚和懷來縣下花園一帶亦有零星報(bào)道[3]。盡管前人對(duì)杏石口組的巖性組合類型、古生物、沉積時(shí)代作了較為詳細(xì)的研究，但受各種條件制約，對(duì)杏石口組沉積相和沉積環(huán)境的研究較為粗略，尤其缺少沉積演化模式的進(jìn)一步探討。筆者在前人研究的基礎(chǔ)上，通過對(duì)承德縣上谷一帶杏石口組地層剖面的詳細(xì)觀測，重新對(duì)杏石口組的沉積相進(jìn)行了劃分，并初步探討了杏石口組的沉積演化模式，旨在對(duì)晚三疊世杏石口期大地構(gòu)造環(huán)境及承德盆地的演化提供沉積學(xué)依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

研究區(qū)位于華北陸塊北緣燕山板內(nèi)造山帶東段，中生代期間經(jīng)歷了多次構(gòu)造變形，形成了不同期次、不同性質(zhì)的盆地。其中三疊紀(jì)時(shí)期撓曲盆地的發(fā)育為承德盆地的早期發(fā)育階段，盆地呈近東西向分布于承德縣正北溝、下板城、武廠、上谷、平泉圍場溝村一帶（圖1），盆地基底由西向東依次變新，西部承德縣-上谷三疊系平行不整合于奧陶紀(jì)地層之上，東段平泉縣楊樹嶺一帶則整合于晚二疊世石千峰組之上。承德三疊紀(jì)盆地由老到新共沉積了劉家溝組、和尚溝組、二馬營組和杏石口組，總體為一套干燥炎熱氣候的陸相紅色碎屑巖建造，但晚三疊世氣候溫潤，開始轉(zhuǎn)暖，沉積了一套含煤建造。盡管受到強(qiáng)烈構(gòu)造破壞，局部地段原始輪廓的恢復(fù)較為困難，但承德盆地是發(fā)育和保存三疊紀(jì)地層最好的地區(qū)之一。而晚三疊世杏石口組的形成與區(qū)域上的“印支運(yùn)動(dòng)”密切相關(guān)，因此受到廣大地質(zhì)學(xué)者的格外關(guān)注，并且多集中于該組的古生物組合、沉積時(shí)代和構(gòu)造演化等方面的研究[4-11]。長期以來，由于受后期構(gòu)造嚴(yán)重影響及地表露頭不連續(xù)等諸多不利因素影響，對(duì)承德盆地杏石口組的研究存在劃分標(biāo)志不統(tǒng)一、橫向展布規(guī)律不清晰和缺乏沉積環(huán)境詳細(xì)分析等方面的問題。本文在詳細(xì)的野外露頭觀測基礎(chǔ)上，將承德盆地杏石口組細(xì)分為兩個(gè)巖性段，對(duì)其沉積成因類型進(jìn)行了劃分，進(jìn)而歸納總結(jié)了杏石口組的沉積相特征。其中一段為沖積扇相沉積，又可細(xì)分為扇根、扇中和扇緣3個(gè)亞相，每個(gè)亞相具有不同的沉積特征與成因機(jī)制；二段為曲流河相沉積，在此基礎(chǔ)上初步總結(jié)了其沉積演化模式。

2 代表性剖面

2.1 剖面巖性特征及橫向展布規(guī)律

本區(qū)以承德縣武廠-上谷一帶杏石口組發(fā)育最齊全，露頭最為連續(xù)。原作為河北省次層型的武廠剖面[11]受構(gòu)造破壞、脈巖侵入、下部層位不齊全等諸多不利因素影響，其代表性較差。本次工作筆者選取承德上谷杏石口組剖面進(jìn)行了重測（圖1），該剖面頂?shù)浊宄瑤r性段劃分標(biāo)志明顯，厚705.59 m，是區(qū)域上具有代表性的剖面，現(xiàn)將其特征描述如下：

上覆南大嶺組（J1n）：黃綠色玄武安山巖

～～～～～～～～角度不整合～～～～～～～～

杏石口組二段（T3x2）

12.黃綠色厚層塊狀中粗粒砂巖 11.79 m

11.黃綠色厚層塊狀含細(xì)礫中粗粒砂巖 13.05 m杏石口組一段（T3x1）

10.黃綠色與灰色薄層粉砂質(zhì)泥巖 2.45 m

9.黃綠色厚層含礫中粗粒砂巖 22.84 m

8.黃綠色厚層塊狀中細(xì)粒礫巖 10.39 m

7.灰黃、黃褐色厚層塊狀復(fù)成分中細(xì)粒礫巖 29.57m

6.灰紫、紫紅色塊狀中粗粒復(fù)成分礫巖，礫巖中有大漂礫，下部夾薄層砂巖透鏡體 387.18m

5.灰紫、灰色塊狀中粒復(fù)成分礫巖，礫巖中可見灰綠色中細(xì)粒砂巖透鏡體 8.61 m

4.灰色塊狀粗中粒復(fù)成分礫巖，礫巖顆粒支撐 89.06 m

3.灰、灰白色塊狀復(fù)成分中粒礫巖夾中細(xì)砂巖透鏡體18.30 m

2.灰白色塊狀粗中粒復(fù)成分礫巖，礫巖中夾黃綠色中細(xì)粒砂巖透鏡體，底部礫巖稍細(xì)，為中細(xì)粒礫巖68.39 m

1.灰白色塊狀、厚層復(fù)成分中粒礫巖，層內(nèi)礫石具疊瓦狀構(gòu)造，含砂巖透鏡體 43.91m～～～～～～～～角度不整合～～～～～～～～

下伏地層：二馬營組紫紅色厚層含鈣質(zhì)結(jié)核泥巖

由上述剖面可知，杏石口組一段巖性主體為礫巖，間夾砂巖透鏡體；杏石口組二段粒度較細(xì)，主體為砂巖、粉砂巖，局部夾有煤線。

本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)承德盆地中杏石口組橫向變化較大，自東向西呈現(xiàn)逐漸變薄的趨勢(shì)。東部平泉縣圍場溝一帶出露厚度最大達(dá)1 700余米，而西部正北溝一帶僅厚400余米，反映出杏石口組沉積空間分布的不穩(wěn)定性。

2.2 沉積成因類型

根據(jù)上述代表性剖面巖性組合特征，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景，筆者認(rèn)為杏石口組沉積物形成于溫濕氣候條件下的沖積扇-河流相沉積環(huán)境，根據(jù)沉積物的充填序列和巖性組合特征，可劃分出7種沉積成因類型，其特征如下：

（1）泥石流沉積

主要出現(xiàn)于沖積扇的扇根部位，巖性為礫、砂、泥混雜堆積，層理不發(fā)育，多呈塊狀層理，分選極差，含有漂礫（直徑最大達(dá)100 cm）。

圖1 承德縣一帶地質(zhì)簡圖（據(jù)①河北省地質(zhì)局第二區(qū)域地質(zhì)測量大隊(duì).1/20萬平泉幅區(qū)域地調(diào)查報(bào)告[R].1976．修編）與上古鄉(xiāng)杏石口組地層剖面（AB）圖Fig.1 Simplified geological map of Chendexian belt and geological profile of the Xingshikou

（2）辮狀河道沉積

多分布于扇根和扇中部位，巖性多為礫巖，間夾含礫粗砂巖透鏡體，含礫粗砂巖多呈“上平下凸”的透鏡體狀（圖2a），厚度一般10～50 cm，延長10～30 m不等。礫石一般為次棱角狀，分選較差，塊狀構(gòu)造，具疊瓦狀構(gòu)造。砂巖透鏡體中發(fā)育交錯(cuò)層理（圖2b），底部見明顯的沖刷標(biāo)志。

（3）篩狀沉積

僅見于扇根部位，巖性為細(xì)礫巖，分選中等，礫石多呈棱角狀-次棱角狀，顆粒支撐，孔隙式膠結(jié)，填隙物為砂，在平面上呈舌狀。

（4）漫流沉積

多分布于扇緣部位，巖性為細(xì)砂巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖，發(fā)育小型交錯(cuò)層理。

（5）河道滯留沉積

指杏石口組二段底部曲流河沉積環(huán)境，巖性由河床底部的滯留礫巖、含礫粗砂巖組成（圖2c），底部見有沖刷面，含礫粗砂巖中偶見泥礫。

（6）邊灘沉積

多見于杏石口組二段中下部，巖性為長石石英砂巖，發(fā)育大型交錯(cuò)層理。

（7）河漫灘沉積

分布于杏石口組二段頂部，巖性為灰黑色粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖（圖2d），局部夾1-2層煤線，垂直層序位于河床沉積之上，二者構(gòu)成“河流二元結(jié)構(gòu)”。

3 沉積相劃分

通過對(duì)杏石口組沉積成因類型的劃分，可將其歸納為沖積扇沉積相和曲流河沉積相，其中一段為沖積扇沉積相，進(jìn)一步細(xì)分為扇根亞相、扇中亞相和扇緣亞相。該巖性段礫巖自下而上表現(xiàn)為“細(xì)-粗-細(xì)”的充填序列，代表了兩次明顯的沉積小旋回；二段為曲流河沉積相，主要由河道滯留沉積相和心灘沉積相，厚度出露有限，本次未作細(xì)分（圖3）。

3.1 沖積扇沉積相

（1）扇根亞相

發(fā)育于杏石口組一段中部，該亞相沉積物由礫巖、含礫粗砂巖透鏡體組成，沉積物粒度粗，分選極差，一般多呈次棱角狀-次圓狀，層理不發(fā)育，多呈塊狀層理，礫砂比值較高，多見漂礫，最大直徑可達(dá)100 cm。主要沉積類型包括泥石流沉積、辮狀河道沉積和篩狀沉積。

圖2 承德盆地杏石口組野外地質(zhì)特征Fig.2 Macroscopic observation of the Xingshikou Formation in the Chengde Basin

圖3 承德盆地杏石口組綜合柱狀對(duì)比圖Fig.3 Lithologic column of the Xingshikou formation in Chengde Basin

（2）扇中亞相

位于杏石口組一段中上部，該亞相主要有礫巖夾含礫粗砂巖透鏡體組成，含礫粗砂巖中發(fā)育大型板狀交錯(cuò)層理、平行層理，底部可見沖刷面，礫石具有疊瓦狀構(gòu)造，沉積類型有辮狀河道沉積和篩狀沉積。

（3）扇緣亞相

發(fā)育于杏石口組一段上部，該亞相沉積厚度較小，巖性為細(xì)砂巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖，與杏石口組二段曲流河沉積相相銜接，具有水平層理、砂紋層理及小型交錯(cuò)層理。

3.2 曲流河沉積相

該沉積相垂直層序位于杏石口組一段沖積扇沉積體系之上，厚度較小，總體由河道沉積組成，包括以礫巖和含礫粗砂巖巖性組合為特征的河道滯留沉積和以砂巖為主的邊灘沉積。其次為河漫沉積，主要為河漫灘、河漫湖泊、沼澤環(huán)境下形成的粉砂巖、泥巖及煤層，富含植物化石。

4 沉積演化模式

依據(jù)研究區(qū)杏石口組沉積成因類型及沉積相劃分標(biāo)志，結(jié)合區(qū)內(nèi)中生代三疊紀(jì)大地構(gòu)造演化特征，筆者初步建立了承德盆地杏石口組的沉積演化模式（圖4）。

晚三疊世伊始，研究區(qū)在區(qū)域近東西向尚義-平泉大斷裂的控制下，于山前地帶發(fā)育了少量呈線性分布的山間小盆地，由于受到地殼強(qiáng)烈差異升降的影響，這些小盆地充填了一套沖積扇沉積相的快速堆積物，巖性主體為泥石流沉積成因的礫巖和扇上辮狀河河道充填沉積的礫巖夾砂巖透鏡體。來自古流向方面證據(jù)顯示沉積物源區(qū)為區(qū)域大斷裂北側(cè)的內(nèi)蒙古隆起[12]。因此在杏石口組沉積作用早期，地殼明顯的差異升降構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使北側(cè)內(nèi)蒙古隆起區(qū)剝蝕速率加快，快速堆積的碎屑物供應(yīng)速率大于盆地的擴(kuò)張速率，盆地相對(duì)基準(zhǔn)面由初始的h0下降至h1，形成了杏石口組一段中下部的晚期扇根沉積疊覆于稍早的扇中沉積之上，垂向上表現(xiàn)為“下細(xì)上粗”的反粒序特征。巖相上則表現(xiàn)為巨厚層-塊層狀的泥石流成因的礫巖覆蓋于辮狀河道充填成因的礫巖夾砂巖透鏡體的巖性組合之上，該時(shí)期屬?zèng)_積扇體系的進(jìn)積沉積旋回（圖4a）。

杏石口組中期，隨著北側(cè)內(nèi)蒙古隆起的不斷抬升，晚三疊世盆地不斷下陷，盆地范圍的基準(zhǔn)面上升至h2，物源供應(yīng)速率小于盆地?cái)U(kuò)張的速率，于是出現(xiàn)了盆地向物源方向侵蝕的“退積”現(xiàn)象，在杏石口組一段中上部垂向充填序列上則表現(xiàn)為“下粗上細(xì)”韻律特征，即后期形成的扇緣亞相的砂巖、粉砂巖覆蓋于扇中亞相的礫巖夾砂巖透鏡體巖石組合之上，而扇中亞相的沉積物又覆于早期扇根亞相的泥石流沉積物之上（圖4b）。

圖4 承德盆地杏石口組沖積扇沉積模式圖Fig.4 Sedimentary model for the Xingshikou Formation alluvial fan in Chengde Basin a.杏石口早期；b.杏石口中晚期

杏石口組沉積作用晚期，伴隨著盆地的進(jìn)一步擴(kuò)張，而且北側(cè)的內(nèi)蒙古隆起古地形接近夷平，剝蝕強(qiáng)度隨之降低，在杏石口組二段則發(fā)育了一套河流湖沼相沉積，沉積類型主要為河床沉積的含礫粗砂巖及少量河漫湖泊相的粉砂巖、泥巖夾煤線。

綜上可知，杏石口組主體為一套沖積扇體系沉積，上部發(fā)育少量曲流河相沉積。在早期，區(qū)域上強(qiáng)烈差異升降的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使物源區(qū)的碎屑物供給速率大于盆地?cái)U(kuò)張速率，表現(xiàn)為早期形成的扇中亞相沉積物被后期扇根亞相沉積物覆蓋的進(jìn)積型充填序列；中期隨之盆地的擴(kuò)張，沉積物供給速率小于其擴(kuò)張速率，發(fā)育了沖積扇體系的退積沉積序列；進(jìn)入晚期，隨著剝蝕區(qū)古地形趨于夷平，沉積體系轉(zhuǎn)化為河流相。因此，區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)造成地殼節(jié)律性差異升降，杏石口組沖積扇-河流沉積體系即是在此控制下序次發(fā)育的，其空間沉積充填序列的演化模式體現(xiàn)了區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的發(fā)展歷程。

5 結(jié)論

承德上谷杏石口組剖面頂?shù)R全，巖性發(fā)育完整，受構(gòu)造改造影響微弱，代表性較好。其中一段以粗碎屑沉積為主，巖性主要為礫巖夾少量砂巖透鏡體，代表了山前快速堆積的沖積扇相沉積特征；二段主體為一套細(xì)碎屑沉積，巖性為砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖（局部發(fā)育1-2層煤線），為河流相-河沼相沉積。根據(jù)巖石組合特征將其劃分為泥石流沉積、辮狀河道充填沉積、篩狀沉積、漫流沉積、河道滯留沉積、邊灘沉積和河漫灘沉積共7種沉積成因類型，進(jìn)一步歸納出其沖積扇的扇根亞相、扇中亞相、扇緣亞相及河流沉積相的特征。初步建立的杏石口組沉積演化模式，反映了晚三疊世區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的發(fā)展歷程。

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P168.13

A

1672－4135（2017）03－0178-06

2017-04-05

國家地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目“河北1/5萬新杖子、承德幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查（1212011220486）”

彭芊芃（1983-），女，工程師，2010年畢業(yè)于河北地質(zhì)大學(xué)測繪工程專業(yè)，現(xiàn)從事礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查與研究工作，Email：pengqian622@tom.com。