范天騏

（中國(guó)地質(zhì)大學(xué) （北京）地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083）

長(zhǎng)城系是我國(guó)中元古代早期的地層單位，燕山地區(qū)是其經(jīng)典地區(qū)［1］。研究該地區(qū)的巖相特征，有助于人們了解該地區(qū)沉積環(huán)境演化，對(duì)恢復(fù)古地理格局及地貌有著重要的標(biāo)志作用。遼寧省興城市位于葫蘆島市的東部，在遼東灣西岸，居遼西走廊中段。該區(qū)常州溝組巖系位于燕山中段中元古代長(zhǎng)城系與太古宙變質(zhì)巖系不整合面之上［1－4］。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

興城市位于遼寧省西部，所處大地構(gòu)造位置為華北地臺(tái)北部。區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)頻繁強(qiáng)烈，主要為韌性斷裂構(gòu)造，具有多方向、多期次活動(dòng)的特點(diǎn)。有北北西、北北東和近南北向斷裂構(gòu)造［2］（圖1）。

區(qū)內(nèi)出露地層主要有長(zhǎng)城系（Ch）：常州溝組、串嶺溝組、團(tuán)山子組、大紅峪組、高于莊組；薊縣系（Jx）：楊莊組、霧迷山組、洪水莊組、鐵嶺組；青白口系（Qn）：下馬嶺組、長(zhǎng)龍山組、井兒峪組［3］。

區(qū)內(nèi)巖漿巖主要以太古宙巖石單元為代表，現(xiàn)稱(chēng)太古宙綏中花崗巖，在興城至南部綏中一帶大面積分布。巖性為黑云母花崗巖、二長(zhǎng)花崗巖等。

圖1 遼西南部綜合地質(zhì)圖（據(jù)陳維甫等，2011）

2 常州溝組地層剖面

結(jié)合野外實(shí)測(cè)剖面和室內(nèi)巖相學(xué)研究，將常州溝組地層剖面劃分為33層，并根據(jù)各層巖相特征，將該剖面劃分為三個(gè)沉積旋回（圖2）。

圖2 興城地區(qū)夾山常州溝組地質(zhì)剖面圖

3 常州溝組巖相特征

興城地區(qū)夾山常州溝組巖石類(lèi)型較簡(jiǎn)單，主要為一套黃褐色、紫紅色陸相碎屑巖沉積，經(jīng)研究，共識(shí)別出3種巖相大類(lèi)、10種巖相類(lèi)型，尤以砂巖相為主。

3.1 砂巖相

3.1.1 砂巖成分、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

研究區(qū)常州溝組砂巖發(fā)育類(lèi)型主要有含細(xì)礫中—粗粒石英砂巖、含細(xì)礫中—粗粒長(zhǎng)石石英砂巖、含細(xì)礫中—粗粒巖屑質(zhì)石英砂巖、中—細(xì)粒石英砂巖、中—粗粒石英雜砂巖、細(xì)粒石英砂巖、細(xì)礫石英雜砂巖等。在全段上表現(xiàn)出：Ⅰ段，顆粒粒徑較大，為中—粗粒，可見(jiàn)夾有石英或長(zhǎng)石細(xì)礫，或與細(xì)礫巖互層；Ⅱ段，顆粒粒徑變小，為中—細(xì)粒，偶見(jiàn)中—粗粒；Ⅲ段，顆粒粒徑變更小，為細(xì)粒，可見(jiàn)夾有薄層粉砂質(zhì)頁(yè)巖或塊狀泥巖，偶見(jiàn)中—粗粒。石英含量有的在75%以上，有的含量在30%左右，此時(shí)巖石中的巖屑或雜基較多，在40%左右。砂巖的磨圓度較好，偶見(jiàn)較差，分選有好，大部分分選一般。主要膠結(jié)類(lèi)型有鑲嵌式膠結(jié)、基底式膠結(jié)和接觸式膠結(jié)。雜基主要為黏土礦物，膠結(jié)物以鈣質(zhì)和硅質(zhì)為主，但也出現(xiàn)部分炭質(zhì)膠結(jié)、鐵質(zhì)膠結(jié)方式，這在Ⅲ段可見(jiàn)。

3.1.2 砂巖巖相類(lèi)型

根據(jù)研究區(qū)砂巖成分結(jié)構(gòu)、沉積構(gòu)造特征劃分出5種砂巖巖相：塊狀砂巖相、平行層理砂巖相、魚(yú)骨層理砂巖相、透鏡狀層理砂巖相、韻律層理砂巖相。

3.1.2.1 塊狀砂巖相

研究區(qū)塊狀砂巖相主要發(fā)育在Ⅰ、Ⅱ段，其主要特征為物質(zhì)均勻、組分和結(jié)構(gòu)上無(wú)差別，具不顯細(xì)層構(gòu)造的層理，是由沉積物經(jīng)短距離搬運(yùn)，快速堆積而形成的（圖3）。

圖3 常州溝組砂巖塊狀巖相

3.1.2.2 平行層理砂巖相

研究區(qū)平行層理砂巖相主要發(fā)育于在Ⅰ、Ⅱ段，其主要特征是平行層理與緩波狀層理共生，平行層理砂巖側(cè)向延伸較好（圖4）。

3.1.2.3 魚(yú)骨層理砂巖相

研究區(qū)魚(yú)骨層理砂巖相主要發(fā)育在Ⅰ段，其主要特征是可見(jiàn)中－小型魚(yú)骨狀層理，巖石表面可見(jiàn)殘留黑色瀝青（圖5）。

3.1.2.4 透鏡狀層理砂巖相

研究區(qū)透鏡狀層理砂巖主要發(fā)育在Ⅰ、Ⅱ段，其主要特征是可見(jiàn)透鏡狀層理或巖石中可見(jiàn)透鏡體，透鏡體多為細(xì)礫巖（圖6）。透鏡狀層理砂巖屬于過(guò)渡性層理或潮汐層理的一種，說(shuō)明該沉積環(huán)境有砂、泥供應(yīng)，而且水流活動(dòng)周期和水流停滯期交替周期出現(xiàn)，大部分發(fā)育在粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖英與泥巖、粉砂質(zhì)泥巖互層的地層中，主要形成于潮間帶及其附近。

圖4 常州溝組平行層理砂巖相

圖5 常州溝組魚(yú)骨狀層理砂巖相

圖6 常州溝組透鏡狀層理砂巖相

3.1.2.5 韻律層理砂巖

常州溝組韻律層理砂巖相主要部分發(fā)育在研究區(qū)Ⅰ段，其主要特征是可見(jiàn)礦物顆粒粒度在垂向上有變化：由下到上逐漸變細(xì)，由細(xì)礫巖到中粒石英砂巖，再到粉砂質(zhì)泥巖（圖7）。

圖7 常州溝組韻律層理砂巖相

3.2 粉砂巖相

研究區(qū)常州溝組粉砂巖分布較少，在Ⅱ段有所出現(xiàn)，夾有薄層中粒石英砂巖。根據(jù)粉砂巖層理及沉積構(gòu)造，可將粉砂巖歸為水平層理粉砂巖相；根據(jù)礦物成分，將其歸為石英粉砂巖，夾有中粒石英砂巖。粉砂巖是經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)距離搬運(yùn)，在穩(wěn)定水動(dòng)力條件下緩慢沉降形成的。它的出現(xiàn)表明此處是砂巖向泥巖過(guò)渡的水流緩慢地帶，可出現(xiàn)于淺海、淺湖等。

3.3 黏土巖相

研究區(qū)常州溝組黏土巖相分布較少，在Ⅲ段出現(xiàn)。黏土巖類(lèi)呈青綠色、黑褐色，部分與砂巖互層或少量夾于砂巖之中。它的出現(xiàn)表明水動(dòng)力條件進(jìn)一步減弱。

4 常州溝組沉積體系及沉積相特征

通過(guò)對(duì)研究區(qū)常州溝組巖系野外露頭剖面、巖石手標(biāo)本及微觀顯微結(jié)構(gòu)特征研究，根據(jù)各類(lèi)巖相在垂向上的組合關(guān)系及在平面上的分布特征，總結(jié)識(shí)別出該區(qū)為潮坪沉積體系［5］。經(jīng)研究，將潮坪沉積體系分成3種沉積相和多種沉積類(lèi)型［6］（表1）。

表1 興城常州溝組巖系沉積體系、沉積相及沉積亞相

在薊縣經(jīng)典剖面上，常州溝組由潮下坪含礫粗砂巖（a）、潮間坪含泥粗砂細(xì)礫巖（b）、潮上坪泥質(zhì)砂巖（c）所構(gòu)成的相序所組成。梅冥相（1998）稱(chēng)之為潮汐動(dòng)力型碎屑巖米級(jí)旋回層序：在相a中發(fā)育交錯(cuò)層理及沖刷面，沖刷面之上富集細(xì)礫石透鏡體；在相b中，以中細(xì)礫石為主，含泥，且多發(fā)育在沖刷面之上，構(gòu)成潮道滯流沉積的特點(diǎn)；相c中，偶見(jiàn)透鏡狀潮汶層理［6］。

研究區(qū)全段的潮坪沉積體系與薊縣剖面不矛盾，但有區(qū)別。在研究區(qū)Ⅰ段，沉積相主要為潮道沉積，通常為塊狀砂巖，粒度較粗，有滯留物，發(fā)育人字型層理、魚(yú)骨狀層理；Ⅱ段的沉積相為潮間坪，少見(jiàn)細(xì)礫石，多為中—細(xì)粒砂巖，含有泥巖、頁(yè)巖，發(fā)育人字型層理；Ⅲ段，沉積相為潮上坪，通常為粉砂巖、泥巖和細(xì)粒砂巖互層。通過(guò)分析各段巖性及沉積構(gòu)造特征，總結(jié)得出興城夾山剖面常州溝組沉積相與層序地層（圖8）。

圖8 遼寧興城夾山剖面常州溝組沉積相與層序地層綜合柱狀圖

現(xiàn)在根據(jù)野外地質(zhì)研究，對(duì)該研究地區(qū)沉積特征分述如下所示。

4.1 潮下坪

潮下坪位于潮坪沉積體系的Ⅰ段，其特點(diǎn)是發(fā)育含礫粗砂巖，夾有薄層頁(yè)巖，頁(yè)巖發(fā)育有頁(yè)理構(gòu)造；在沉積構(gòu)造上，研究區(qū)一段靠后巖石夾細(xì)礫巖透鏡體，在一段剛開(kāi)始處，巖石發(fā)育魚(yú)骨狀層理，細(xì)礫巖底部有沖刷面，砂巖中發(fā)育有平行層理。這些觀察到的宏觀及微觀現(xiàn)象代表潮道沉積亞相［7］。

4.2 潮間坪

潮中坪位于潮坪沉積體系的Ⅱ段，其特點(diǎn)是巖石粒度逐漸變細(xì)，向潮上坪過(guò)渡，巖石粒度多為細(xì)粒—極細(xì)粒，含粉砂質(zhì)泥巖，偶與粗粒石英砂巖互層，礦物顆粒有石英，巖屑含量相對(duì)于Ⅰ段明顯增多；在沉積構(gòu)造上，研究區(qū)中段發(fā)育大量水平層理，緩波狀層理，偶見(jiàn)塊狀構(gòu)造。值得一提的是，該區(qū)段發(fā)育有潮汐流強(qiáng)弱變化形成的泥砂薄互層潮汐韻律層理。所觀察到的宏觀及微觀現(xiàn)象表面該區(qū)段為潮間沙坪及混合坪亞相［7］。

4.3 潮上坪

潮上坪位于潮坪沉積體系Ⅲ段，其特點(diǎn)是巖石粒度又漸變細(xì)，巖石由砂巖逐漸變成粉砂質(zhì)泥巖、頁(yè)巖，可見(jiàn)炭質(zhì)泥巖，偶見(jiàn)含細(xì)礫中—粗砂巖；在沉積構(gòu)造上，研究區(qū)段中發(fā)育細(xì)小的平行紋層或頁(yè)理［6］。

5 小結(jié)

1）研究表明，遼寧省興城夾山地區(qū)常州溝組巖系主要為一套灰色、紫灰色海陸過(guò)渡相碎屑巖沉積，共識(shí)別出砂巖相、粉砂巖相、黏土巖相3種巖相和10種巖相類(lèi)型。

2）遼寧省興城夾山地區(qū)常州溝組砂巖類(lèi)型主要有含細(xì)礫中—粗粒石英砂巖、含細(xì)礫中—粗粒長(zhǎng)石石英砂巖、含細(xì)礫中—粗粒巖屑質(zhì)石英砂巖、中—細(xì)粒石英砂巖、中—粗粒石英雜砂巖、細(xì)粒石英砂巖、細(xì)礫石英雜砂巖等。膠結(jié)類(lèi)型以鑲嵌式和孔隙式為主，可見(jiàn)接觸式和基底式，膠結(jié)物以黏土礦物為主。

3）經(jīng)研究，識(shí)別出研究區(qū)常州溝組為潮坪沉積體系，又分出潮下坪、潮間坪、潮上坪3種沉積相；潮道沉積、混合坪沉積、砂坪沉積、泥坪沉積4種沉積亞相。

致謝：本文在成文的過(guò)程中，得到劉寧強(qiáng)老師的教益和啟示，在此特別感謝劉老師對(duì)本文及作者的悉心指導(dǎo)和熱心幫助。

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