韓菲，鄭德順，王昕，魏丹峰

（河南理工大學(xué) 資源環(huán)境學(xué)院，河南 焦作 454000）

0 引言

哥倫比亞超大陸拼合、增生和裂解過程是當(dāng)前全球前寒武紀(jì)研究的熱點(diǎn)問題［1-5］。華北克拉通在1.80 Ga之前作為哥倫比亞超大陸的重要組成部分，記錄了該超大陸聚合與裂解事件［6］，具有重要的研究?jī)r(jià)值。當(dāng)前，對(duì)哥倫比亞超大陸裂解動(dòng)力學(xué)的研究主要集中在太古宙—早元古代的變質(zhì)巖結(jié)晶基底和中—新元古代沉積蓋層上［7-8］。大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為華北克拉通約在1.85 Ga最終碰撞拼合成統(tǒng)一的結(jié)晶基底［9-11］，主要經(jīng)歷了2.5 Ga以前的克拉通化、2.5—2.3 Ga的構(gòu)造穩(wěn)定期、2.3—1.8 Ga的裂谷期和1.8～1.78 Ga的抬升期和1.78 Ga之后的伸展-裂解期，并發(fā)育了一系列火山和巖漿活動(dòng)［12］，在華北南緣形成了熊耳-中條拗拉裂谷，并在拗拉裂谷中廣泛發(fā)育了熊耳群火山巖［13-14］。熊耳群火山巖是華北克拉通基底形成后規(guī)模最大、發(fā)育規(guī)模最廣的火山巖地層，記錄了前寒武變質(zhì)巖基底到未變質(zhì)蓋層的重要地質(zhì)信息。趙太平等［15］將熊耳群自下而上分為大古石組（Pt1d）、許山組（Pt1x）、雞蛋坪組（Pt2j）和馬家河組（Pt2m），巖性以安山巖為主，沉積巖僅占總厚度的4.3%，主要分布于底部的大古石組和上部的馬家河組。前人對(duì)熊耳群火山巖做了大量的研究工作，但是在火山巖形成時(shí)間及構(gòu)造環(huán)境方面仍存在爭(zhēng)議，主要分為3種類型，即安第斯型活動(dòng)大陸邊緣火山巖建造［5］、被動(dòng)大陸邊緣裂谷型火山巖建造［16-17］和活動(dòng)大陸邊緣弧與裂谷［18］等，準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)熊耳群構(gòu)造環(huán)境及形成機(jī)制，對(duì)于華北克拉通南部及秦嶺造山帶在前寒武紀(jì)構(gòu)造體制研究具有重要意義［8］。

熊耳群底部大古石組（Pt1d）由河南區(qū)測(cè)隊(duì)1964年于濟(jì)源邵源鄉(xiāng)黃背角大古石村命名，是指一套含砂礫巖、砂巖、砂質(zhì)頁(yè)巖，局部夾少量安山巖的沉積地層。1981年河南省地質(zhì)二隊(duì)將其歸入中元古界熊耳群，屬于河流-湖泊相沉積［19］。大古石組碎屑巖是熊耳群火山巖下部的第一層沉積巖，其下與古元古界銀魚溝群雙房巖組變質(zhì)巖不整合接觸，上部與熊耳群許山組安山巖整合接觸，因此大古石組沉積記錄不僅反映了前寒武紀(jì)基底之上短暫的快速沉積事件，甚至是古元古代華北克拉通伸展-裂解事件起始的標(biāo)志［20］。區(qū)域上，熊耳群底部大古石組碎屑巖出露范圍較小，而且厚度變化大，目前研究基礎(chǔ)極為薄弱，雖然河南省地質(zhì)二隊(duì)厘定了大古石組的地層學(xué)特征并初步分析了沉積相［21］。趙太平等［22］指出熊耳群底部的大古石組沉積相直接反映了熊耳群初期噴發(fā)的地質(zhì)環(huán)境，然而目前并不清楚熊耳群火山噴發(fā)時(shí)的沉積環(huán)境究竟是以陸相為主，還是由陸相過渡到濱海-淺海相；徐勇航等［8］對(duì)濟(jì)源北部邵原鎮(zhèn)大古石組巖性及地球化學(xué)特征進(jìn)行了初步分析，認(rèn)為大古石組發(fā)育于被動(dòng)大陸邊緣環(huán)境，在元古代末華北克拉通伸展-裂解的背景下快速堆積形成，底部碎屑巖的巖性和地球化學(xué)特征指示其具有河流-湖泊相特征，但這似乎與前人研究得出的熊耳群火山巖形成于活動(dòng)陸臺(tái)邊緣淺?；?yàn)I淺海條件的結(jié)論相沖突［23-24］。從這個(gè)意義上看，對(duì)大古石組巖性和沉積環(huán)境的分析不僅涉及到熊耳群火山噴發(fā)環(huán)境的確定，而且更深層次地影響著華北南緣伸展-裂解事件的研究。基于此，以大古石組下段為研究對(duì)象，通過野外剖面實(shí)測(cè)和實(shí)驗(yàn)室分析，探討其古環(huán)境及變化特征，嘗試為華北克拉通裂解及演化過程提供新的證據(jù)和支撐。

1 地質(zhì)概況及剖面特征

1.1 研究區(qū)地質(zhì)概況

熊耳群火山巖廣泛發(fā)育于華北克拉通南部，其下部不整合于太古宙、古元古代的結(jié)晶基底，是華北克拉通結(jié)晶基底形成之后規(guī)模最大、涉及范圍最廣的巖漿巖產(chǎn)物［15］，標(biāo)志著華北克拉通南部蓋層發(fā)育的開始［21］。其上發(fā)育了一套中、新元古代陸源碎屑巖、碳酸鹽巖及冰磧巖蓋層，包括了熊耳群及之上的汝陽(yáng)群-洛峪口群、官道口群和欒川群［21，25-26］。熊耳群下部的大古石組在華北南緣出露較少，主要分布于豫西濟(jì)源市邵原鎮(zhèn)和洛陽(yáng)欒川縣一帶，在山西省垣曲縣東部和河南省洛寧縣、汝州市等地大古石組也有零星出露［8］，其典型剖面位于河南省濟(jì)源市邵原鎮(zhèn)內(nèi)，連續(xù)分布于黃背角—銅羅—小溝背一帶（圖1（a）和（b））。研究區(qū)內(nèi)出露豐富的地層信息，包括太古界林山群（Arln）、鐵山河群（Pt1ts）、雙房巖組（Pt1ts）、中元古界大古石組（Pt1d）、許山組（Pt1x）。其中，大古石組碎屑巖角度不整合于古元古界雙房巖黑云石英片巖之上，上部被許山組安山巖覆蓋（圖1（c）），雖然出露范圍較窄，但區(qū)域內(nèi)連續(xù)分布，構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，巖性特征和沉積構(gòu)造典型，這也是大古石組被發(fā)現(xiàn)和命名的標(biāo)準(zhǔn)剖面。因此，本文選擇以邵原鎮(zhèn)北部的黃角背剖面為研究對(duì)象，通過系統(tǒng)野外和實(shí)驗(yàn)室觀測(cè)探討其沉積環(huán)境。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖（據(jù)文獻(xiàn)［8］修改）Fig.1 Geological sketch map of the study area（modified by［8］）

1.2 剖面特征

所測(cè)剖面位于黃楝樹村黃背角，區(qū)域內(nèi)大古石組出露完整，巖層接觸關(guān)系清晰，沉積現(xiàn)象較為典型，該組主要為一套陸源碎屑巖沉積，具體描述如下

2 大古石組下段巖性特征分析

2.1 巖性特征

濟(jì)源黃背角地區(qū)大古石組沉積總厚度為133.2 m，其中下段厚度為32.1 m。下段巖性主要為灰綠色／灰白色砂巖、含礫砂巖和紫紅色中-細(xì)粒砂巖。自下而上，大古石組下段巖性呈現(xiàn)明顯的二元結(jié)構(gòu)，下部為灰綠色／灰白色厚-中厚層長(zhǎng)石石英砂巖，向上變細(xì)為紫紅色薄層中-細(xì)粒砂巖夾泥巖沉積，為典型河流相的發(fā)育特征（圖2）。以灰白色厚層中粒砂巖為界，可以將大古石組下段巖層分為兩部分：下段底部為中厚-厚層含礫砂巖，與下伏雙房巖組片巖呈不整合接觸，向上粒度變細(xì)，其上覆蓋灰白色中厚層中-細(xì)粒泥質(zhì)砂巖、灰黑色厚層中-細(xì)粒砂巖和中-細(xì)粒砂巖，多發(fā)育楔狀交錯(cuò)層理、槽狀交錯(cuò)層理和平行層理，整體厚度約18.4 m，占大古石組下段厚度的57%；上部以厚-巨厚層中粒砂巖為底界，其上多為白色薄層中-粗粒砂巖層、細(xì)粒砂巖與砂質(zhì)泥巖互層、中-粗粒砂巖層和中細(xì)粒砂巖與泥巖互層，厚度為13.7 m，垂向呈現(xiàn)正粒序，多發(fā)育大型交錯(cuò)層理、平行層理和水平層理。整體上，下部巖層以砂巖夾薄層砂質(zhì)泥巖為主，而上部多以鏡下薄片顯示，層內(nèi)砂巖礦物成分復(fù)雜，以長(zhǎng)石和石英為主，含大量巖屑，雜基支撐，硅質(zhì)膠結(jié)，長(zhǎng)石蝕變嚴(yán)重，云母在不同段內(nèi)含量變化較大，在中段和上段較下段含量高（圖3）。

圖2 大古石組下段巖性及沉積構(gòu)造柱狀圖Fig.2 Columnar diagram of lithology and sedimentary structure of the lower segment in Dagushi formation

圖3 大古石組下段砂巖礦物觀測(cè)及形態(tài)顯微鏡照片F(xiàn)ig.3 Observation and microscopic photos of sandstone in the lower segment of Dagushi Formation

2.2 粒度參數(shù)特征

沉積巖的粒度特征受搬運(yùn)和沉積過程控制和影響，是沉積環(huán)境的客觀反映［27］。由于對(duì)風(fēng)化物質(zhì)搬運(yùn)方式的不同，沉積物的運(yùn)移過程可分為推移、躍移和懸移3種，不同沉積環(huán)境中搬運(yùn)方式的作用比例不同，因此沉積物粒度粗細(xì)比例也不同?；诖?，沉積物粒度參數(shù)常被作為判別沉積巖形成時(shí)水動(dòng)力條件和沉積環(huán)境判別的良好指標(biāo)［7］。

對(duì)大古石組下段穩(wěn)定砂巖自下而上逐級(jí)取樣，共采集樣品15塊，選取其中的6塊進(jìn)行粒度特征和概率累計(jì)曲線分析，取樣位置如圖2所示。巖石的粒度分析依據(jù)《碎屑巖粒度分析方法》（SY／T 5434-1999）采用薄片法進(jìn)行，試驗(yàn)在河南省生物遺跡與成礦過程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。按照SY／T 5434-1999中圖像法的步驟，利用ZEISS偏光顯微鏡Axioskop 40選擇代表性區(qū)域進(jìn)行粒度測(cè)量，為減少操作誤差，每個(gè)薄片測(cè)定顆粒個(gè)數(shù)不少于500個(gè)，利用篩析校正方程校正后計(jì)算出（式中ΦS為校正后的顆粒直徑，Φ 值；Φb為顆粒的視覺長(zhǎng)直徑，Φ 值）平均粒徑（MZ）、分選系數(shù)（標(biāo)準(zhǔn)偏差σ1）、偏度（SK1）和峰度（KG）等粒度參數(shù)。計(jì)算結(jié)果如表1所示。

計(jì)算結(jié)果顯示，樣品的平均粒徑介于（1.22～2.49）Φ，自下而上粒度呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì)，說明水動(dòng)力在垂向上遞減。分選性介于（0.66～1.01）Φ，依據(jù)?？撕臀值拢?957）對(duì)沉積物程度分選性的劃分，除樣品DGS-05外，其余樣品均在較好和中等之間。結(jié)合GDS-01礫巖的沉積特性，大古石組下段巖性整體分選性在垂向上由較差向較好變化，可以細(xì)分為3個(gè)旋回，垂向上表現(xiàn)為較差-中等-較好、較差-較好、中等-較好等3個(gè)旋回，這與河流相呈現(xiàn)的二元結(jié)構(gòu)具有數(shù)據(jù)性上的一致性，表明縱向上水動(dòng)力條件逐漸穩(wěn)定，砂巖粒度逐漸減小。測(cè)試樣品偏度顯示1個(gè)負(fù)偏態(tài)（－0.3～－0.1），無正偏態(tài)（＋0.3～＋1），絕大部分偏度近于對(duì)稱（－0.1～＋0.1）（表1）。峰度多呈中等（正態(tài)）分布，DGS-03，DGS-05，DGS-07和DGS-10呈現(xiàn)雙峰（圖4）。樣品的偏度分布反映出沉積粒度，一般認(rèn)為，海灘和河流沉積多以對(duì)稱偏度為主，沉積物以細(xì)粒度為主時(shí)表現(xiàn)為負(fù)偏態(tài)，粗顆?？傮w占優(yōu)時(shí)表現(xiàn)為正偏態(tài)，若懸浮物總體占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)時(shí)曲線呈尖峰分布［7，28］。河道沉積因懸浮物被攜帶至下游，沉積物一般以粗粒為主，呈現(xiàn)正偏態(tài)，河流泛濫平原沉積物以懸浮物沉積為主，呈負(fù)偏態(tài)。大古石組下段砂巖總體以粗粒、中粗粒至細(xì)粒沉積的正粒序變化為主，所測(cè)得的巖石粒度參數(shù)顯示底部礫巖以負(fù)偏態(tài)為主，向上轉(zhuǎn)為正偏態(tài)，具有典型的向上變細(xì)層序；垂向上，砂巖的分選程度由中等變好，泥巖層和粉砂巖含量逐漸增高（表1和圖4）。

表1 大古石組下段巖石粒度特征Tab.1 Rock grain size characteristics of the lower segment in Dagushi Formation

2.3 概率累積曲線特征

G.S.Visher［29］經(jīng)過大量統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，沉積物中不同組分的顆粒都應(yīng)該符合正態(tài)分布，每個(gè)正態(tài)分布概率累積曲線都應(yīng)是一條直線，不同種類的沉積巖，其概率累計(jì)曲線的線段數(shù)目、線段間截點(diǎn)位置以及線段斜率的性質(zhì)各有差異，以此可以反映不同的沉積環(huán)境。眾多學(xué)者在世界范圍內(nèi)對(duì)此進(jìn)行了大量的實(shí)踐和運(yùn)用，逐漸證明其作為沉積環(huán)境判別參數(shù)的準(zhǔn)確性［7］。本文選擇典型砂巖樣品，自下而上共獲得7個(gè)樣品進(jìn)行概率累計(jì)曲線分析（圖4），與此同時(shí)下段頂部的紫紅色中-細(xì)粒砂巖也被對(duì)比，以此分析下部沉積段與上部沉積的連續(xù)過程。

圖4 巖石粒度分析曲線Fig.4 Rock grain size analysis curves

根據(jù)大古石組下段巖性變化，將其分為3個(gè)旋回，概率累計(jì)曲線在不同旋回段內(nèi)呈現(xiàn)特征不同：（1）底部旋回段以樣品DGS-02和GDS-03為代表，概率累計(jì)曲線的斜率均大于45°，由DGS-02的近直線型向GDS-03的三段式過度，有分段不明顯，滾動(dòng)、跳躍和懸浮，組分無明顯區(qū)分的粗顆粒沉積（DGS-02），向滾動(dòng)和跳躍為主，分選較差的中-細(xì)粒砂巖沉積發(fā)育（DGS-03），其中滾動(dòng)和跳躍比例超過80%，為典型河道沉積特征，垂向變化暗示出水動(dòng)力條件有逐漸減弱的趨勢(shì)；（2）中部旋回段以DGS-04和DGS-06為代表，均表現(xiàn)為兩段式，其中滾動(dòng)和懸浮的成分比例界限介于（2～3）Φ，但是概率累計(jì)曲線與Y軸的交截點(diǎn)大于下部旋回段。其中，DGS-04下部滾動(dòng)段曲線的總體斜率約為45°，與懸浮總體的交切點(diǎn)在2.5Φ，懸浮粒度范圍較寬；DGS-06中跳躍總體斜率約為35°，分選中等，與懸浮總體的交切點(diǎn)在3Φ，搬運(yùn)粒徑范圍寬廣，懸浮段斜率約為30°，分選較好，這一垂向變化表明沉積的分選性逐漸變好，細(xì)粒沉積物的寬度逐漸變小，水動(dòng)力條件逐漸變?nèi)?；?）上部旋回段以DGS-09為代表，累計(jì)概率曲線與下部旋回類似，同樣呈現(xiàn)為兩段式，其中滾動(dòng)總體斜率約為40°，比例超過80%，懸浮總體斜率接近0°，暗示出較差的分選性，并指示較短的搬運(yùn)距離。應(yīng)該注意的是，在大古石組下段頂部的DGS-10下段沉積有明顯的不同，下部滾動(dòng)曲線斜率均大于45°，但是滾動(dòng)總體和懸浮總體交切點(diǎn)在1.5Φ，跳躍搬運(yùn)的比例明顯增加并顯示出較高的粒度范圍，且具有比下部更好的分選性。

3 沉積相分析

結(jié)合野外剖面及實(shí)驗(yàn)室鏡下觀測(cè)和巖性巖相分析，認(rèn)為黃角背大古石組下段沉積相屬于曲流河相。

3.1 河床亞相

該沉積相分布在大古石組下段底部，不整合于雙房巖組變質(zhì)片巖之上，結(jié)合巖石特征及沉積構(gòu)造在河床亞相中進(jìn)一步識(shí)別出河床滯留沉積和邊灘沉積微相。

（1）河床滯留沉積微相。由于河流的選擇性搬運(yùn)過程，河流內(nèi)懸浮態(tài)顆粒容易被水流帶走，礫石及粗粒沉積物在河床滯留，這為判斷河床滯留沉積提供了證據(jù)。大古石組底部河床滯留相礫巖厚度較薄，約為0.5 m，主要以中粗礫巖為主，礫巖顆粒直徑為3～5 mm，成層分布，分選中等，磨圓度中等，圓度變化較大，主要呈現(xiàn)次棱角-次圓狀，礫巖成分較為復(fù)雜（圖4中DGS-02），混雜堆積，主要以石英礫為主，偶見礫石堆疊呈疊瓦狀分布。礫巖層單層厚度為5～10 mm（圖5（a）），自底部向上礫石粒徑逐漸變小，逐漸與粗砂巖-礫巖接近。

圖5 大古石組下段河床亞相野外照片F(xiàn)ig.5 Field photos of riverbed sedimentary subfacies of the lower segment in Dagushi formation

（2）邊灘沉積微相。邊灘是河流側(cè)向遷移和加積的結(jié)果，在大古石組下段識(shí)別出兩層邊灘沉積微相，主要分布在底部和頂部。大古石組下段底部的邊灘沉積微相巖性主要以中-粗粒砂巖為主，厚度約為7.0 m，巖石成分較為復(fù)雜，以石英、長(zhǎng)石為主，孔隙式膠結(jié)，磨圓度中等，沉積概率曲線顯示出多種搬運(yùn)方式（圖4中DGS-03）。垂向上呈正粒序，層內(nèi)大型砂巖透鏡體發(fā)育，在層內(nèi)可見的板狀交錯(cuò)層理（圖5（b））、沖刷面構(gòu)造（圖5（c））、槽狀交錯(cuò)層理（圖5（d），（e））和楔狀交錯(cuò)層理（圖5（（f））。大古石組下段頂部邊灘沉積主要分布在沙泥互層段頂部，厚度約為3.0 m，主要以灰白色，厚-巨厚層中粒砂巖為主，鏡下礦物成分以石英為主（約為60%），長(zhǎng)石（約為20%）和云母較少（約為10%），成分成熟度低（圖3（e）），孔隙式膠結(jié)，磨圓度中等；粒度參數(shù)顯示平均粒徑為1.73Φ，分選性中等，搬運(yùn)方式以滾動(dòng)為主，粒度范圍較寬（0～4Φ），懸移段粒度較為集中（圖4中DGS-09），垂向上同樣顯示出正粒序特征，層內(nèi)發(fā)育了大型交錯(cuò)層理（圖5（g））、平行層理（圖5（h））和板狀交錯(cuò)層理（圖5（i））。

3.2 堤岸亞相

大古石組下段堤岸亞相主要由天然堤沉積微相組成，主要疊置于下部的邊灘沉積微相之上。整體巖層以灰白色薄層砂巖夾泥巖形成的泥砂互層段為主（圖6（a）），泥巖層厚10～30 cm，砂巖厚20～40 cm。砂巖主要以細(xì)粒長(zhǎng)石石英砂巖為主，局部層長(zhǎng)石含量較高，砂巖直徑介于0.01～0.9 mm，其中小于0.6 mm的比例占90%，累積概率曲線顯示砂巖層滾動(dòng)和懸移截切于2.5Φ，暗示出較好的分選性（0.66Φ）（圖4中DGS-04、06和表1），層內(nèi)可見清晰的平行層理（圖6（b））和交錯(cuò)層理（圖6（c）～（e）），局部偶見沖刷構(gòu)造（圖6（f））。層內(nèi)砂巖層發(fā)育并不穩(wěn)定，可見變薄尖滅現(xiàn)象，砂巖頂部為灰白色薄層泥巖覆蓋，厚度約為25 cm。

3.3 河漫亞相

大古石組下段的河漫亞相以河漫灘沉積微相為主，分布在下段頂部，以薄-中層紫紅色中細(xì)粒砂巖和粉砂質(zhì)泥巖互層發(fā)育為標(biāo)志，下部巖層顏色灰綠色，上部巖層顏色紫紅色（圖7（a）和（b））。砂巖內(nèi)礦物以石英、長(zhǎng)石和巖屑為主，基底式膠結(jié)，下部分選較差，向上變好（0.71Φ），上部砂巖的累積概率曲線中滾動(dòng)和懸移截切于1.5Φ（圖4DGS-10），顯示出較窄的粒度搬運(yùn)范圍。砂巖厚度10～30 cm，并向上減薄，泥巖厚度30～40 cm，向上變厚。垂向上，巖石粒度逐漸變細(xì)，縱向剖面上砂巖體橫向延伸不遠(yuǎn)，肉眼可見尖滅，層內(nèi)可見水平層理和微小的交錯(cuò)紋層，紋層厚度小于0.5 cm，以上特征均反映出水動(dòng)力條件逐漸減弱的特征。

圖7 大古石組下段底部河漫亞相沉積相野外照片F(xiàn)ig.7 Field photos of the subfacies in the flood sediments of the lower segment in Dagushi Formation

4 沉積環(huán)境演化特征

徐勇航等［8］研究發(fā)現(xiàn)，熊耳群底部的大古石組碎屑巖形成于被動(dòng)大陸邊緣環(huán)境，自下而上發(fā)育了河流-湖泊-河流相沉積，與中元古代被動(dòng)大陸邊緣的裂谷環(huán)境形成有關(guān)。大古石組下段的河相沉積環(huán)境發(fā)育于克拉通裂解初期，是元古代華北克拉通伸展-裂解事件的開始。大古石組下段沉積主要以砂巖占主導(dǎo)，向上則變?yōu)樯澳嗷樱夷鄮r厚度不斷增加。結(jié)合野外和顯微鏡下巖性觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)大古石組下段具有下粗上細(xì)的巖石結(jié)構(gòu)特征，是典型河流沉積的“二元結(jié)構(gòu)”，這與前人的研究結(jié)論一致［8］。但進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，大古石組底部以河床亞相向上變化為堤岸亞相和河漫亞相，碎屑物由中-粗粒砂巖、中-細(xì)粒砂巖向細(xì)粒砂巖和泥巖轉(zhuǎn)變，磨圓度和分選性由差變好，巖石成分與基底巖性保持一致，沉積物則主要來源于太古宙林山群和古元古宙鐵山河群和雙房巖群。

華北克拉通在18 Ga至新元古代經(jīng)歷了多期、持續(xù)的裂谷發(fā)育［30］，華北克拉通南緣熊耳拗拉裂谷是發(fā)育在構(gòu)造伸展背景下的大陸伸展破裂事件，響應(yīng)了中元古代哥倫比亞超大陸的裂解過程。在此裂解過程中華北南緣的垣曲縣—濟(jì)源市和洛寧市—欒川縣—汝州市一帶率先發(fā)生沉降，接受了碎屑巖沉積，形成了大古石組，后期在全區(qū)域內(nèi)發(fā)生了大規(guī)模、連續(xù)的火山運(yùn)動(dòng)，繼而發(fā)育了巨厚的熊耳群火山巖，這與被動(dòng)大陸裂解初期形成的裂谷過程一致。在濟(jì)源大古石組下段的快速沉積過程中，初期形成曲流河相，發(fā)育以砂巖沉積為主的河床、邊灘沉積，形成下部厚層-中厚層的砂巖沉積；后期水動(dòng)力條件逐漸變?nèi)?，水體轉(zhuǎn)深并發(fā)育以砂泥交互層為主的堤岸和河漫灘沉積，向上轉(zhuǎn)化為泥巖為主的湖泊相沉積，這一垂向變化是地殼開始裂解并持續(xù)下沉的開始。趙太平等［31］指出熊耳群底部的大古石組、不整合覆蓋于熊耳群之上的高山河組和小溝背組都是礫巖和雜砂巖沉積，表明在熊耳火山巖噴發(fā)前后，華北南緣發(fā)生了多期區(qū)域性的構(gòu)造升降運(yùn)動(dòng)，而大古石組是則是古元古代以來發(fā)生的第一次區(qū)域降，并予以區(qū)分出下部古元古界雙房巖組的變質(zhì)巖基底和上部未變質(zhì)的中元古界熊耳群，是劃分華北克拉通結(jié)晶基底上最早期、未變質(zhì)的穩(wěn)定沉積的標(biāo)志，這也實(shí)際指示了古／中元古代的分界線，這一年齡可能在18—17.6 Ga［32］，這比國(guó)際上標(biāo)定的古／中元古代的分界年齡提早了2 Ga。

5 結(jié)論

（1）華北南緣濟(jì)源黃背角地區(qū)大古石組按巖性組合分為3個(gè)沉積旋回，底部以礫巖-粗砂巖為主，中部為砂泥互層段，頂部以紫紅色泥巖為主；大古石下段主要以曲流河相為主，并識(shí)別出河床亞相、堤岸亞相和河漫亞相等3個(gè)沉積亞相，發(fā)育了河床滯留沉積微相、邊灘沉積微相、天然堤沉積微相和河漫灘沉積微相等4個(gè)沉積微相。

（2）中元古界大古石組下段沉積特征是對(duì)華北克拉通伸展裂解過程的響應(yīng)。垂向上，大古石組下段砂巖比例遞減而泥巖逐漸增加的變化特征，揭示出水體逐漸變深并向湖相過渡的趨勢(shì)，是華北克拉通裂解程度持續(xù)增強(qiáng)的反映。

（3）大古石組是古元古代變質(zhì)巖基底之上的第一層碎屑巖沉積，是劃分華北克拉通結(jié)晶基底上最早期、未變質(zhì)的穩(wěn)定沉積的標(biāo)志，并可以作為古／中元古代之間的界限。