冀北承德盆地杏石口組沉積特征及時代討論

陳海燕，張運強，劉蓓蓓，彭芊芃

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

冀北承德盆地杏石口組沉積特征及時代討論

陳海燕，張運強，劉蓓蓓，彭芊芃

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

河北省杏石口組次層型的武廠剖面存在下部層位發(fā)育不齊全、構(gòu)造破壞嚴重且有后期脈巖侵入等諸多不利因素。為此，該文對承德縣上谷娘娘廟杏石口組地層剖面進行了重新觀測，將其進一步細分為兩個巖性段：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）。在系統(tǒng)總結(jié)古生物特征、孢粉組合及同位素年齡數(shù)據(jù)等資料基礎(chǔ)上，認為杏石口組的沉積時限為晚三疊世。

沉積特征；時代；杏石口組；承德盆地

0 引言

杏石口組為楊杰首次提出［1］，原意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，并隨后將其命名為杏石口亞統(tǒng)［2］，后經(jīng)北京礦業(yè)學院改稱杏石口組。河北區(qū)測隊在燕山地區(qū)進行1∶20萬區(qū)調(diào)時，對該套地層曾使用“寶珠洞組”一名。而后，河北區(qū)調(diào)二隊在研究燕山地區(qū)中生代地層時引入杏石口組一名，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［3］。在冀北主要分布于承德盆地的承德縣下板城—平泉圍場溝一帶，灤平大石棚和懷來縣下花園一帶亦有少量分布。長期以來，杏石口組以其在中生代構(gòu)造轉(zhuǎn)化、盆地演化等方面的重要地位，受到廣大地質(zhì)學者的關(guān)注，并取得了一系列成果。盡管前人對杏石口組的巖性組合類型、古生物、盆地演化歷史及充填序列等特征進行了研究，但對其沉積特征、時代歸屬一直存在不同看法，影響了該組的區(qū)域橫向?qū)Ρ龋瑫r也制約了本區(qū)大地構(gòu)造演化的進一步研究。筆者通過對承德縣上谷一帶杏石口組地層剖面的重新觀測，詳細描述了該剖面杏石口組的沉積特征；在系統(tǒng)總結(jié)分析杏石口組古生物化石、同位素測年資料的基礎(chǔ)上，提出了對其時代歸屬的綜合認識。

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［4-5］。其中三疊紀撓曲盆地的發(fā)育為承德盆地的早期發(fā)育階段，盆地呈近EW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—上谷平行不整合于奧陶紀地層之上，東部平泉楊樹嶺一帶則整合于晚二疊世石千峰組之上。三疊紀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，總體為一套陸相紅色碎屑巖建造。盡管受到強烈構(gòu)造破壞，局部地段原始輪廓的恢復較為困難，但承德盆地是發(fā)育和保存三疊紀地層最好的地區(qū)之一。而晚三疊世杏石口組的形成與區(qū)域上著名的“印支運動”密切相關(guān)，因此受到了廣大地質(zhì)學者的格外關(guān)注［6-8］。長期以來，由于受后期構(gòu)造破壞及地表露頭不連續(xù)等諸多不利因素影響，對承德盆地杏石口組的研究存在劃分標志不統(tǒng)一、橫向展布規(guī)律不清晰和缺乏沉積環(huán)境詳細分析等方面問題。本文在詳細的實測剖面與露頭觀察描述基礎(chǔ)上，將其細分為兩個巖性段（一段和二段），闡述了各自的巖性組合特征，進一步討論了承德盆地杏石口組的橫向展布規(guī)律。

圖1 承德縣一帶地質(zhì)簡圖（據(jù)1∶20萬平泉幅修編）Fig．1 Simplified geologicalmap of Chengde County（after 1∶200 000 Pingquan sheet）

2 沉積特征

2.1 代表性剖面

本區(qū)杏石口組以承德縣武廠—上谷一帶發(fā)育最為齊全，露頭連續(xù)。原作為本省次層型的武廠剖面存在構(gòu)造活動破壞、后期脈巖侵入、下部層位發(fā)育不齊全及底界不明確等諸多不利因素，故筆者選取并重新修測了承德上谷杏石口組剖面（圖2）。

圖2 承德盆地杏石口組柱狀對比圖Fig．2 Histogram of stratigraphic correlation for the Xingshikou Formation in Chengde basin

該剖面頂?shù)浊宄?，巖性標志明顯，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：

上覆南大嶺組黃綠色玄武安山巖

下伏地層：二馬營組灰紫色薄層細砂巖和紫紅色厚層含鈣質(zhì)結(jié)核泥巖組成韻律

上述剖面巖石組合特征表明，該剖面巖性出露齊全，巖性段劃分標識清楚。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），為河流相沉積。

2.2 橫向展布規(guī)律

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。東部平泉縣圍場溝一帶出露厚度最大達1 710 m，上谷娘娘廟一帶厚度為764 m，干溝門剖面厚度718 m，西部的武廠剖面厚610 m，而正北溝剖面僅厚448 m。另外，本區(qū)杏石口組上部的砂巖及粉砂巖等細碎屑沉積物亦顯示出自東向西逐漸減薄以至尖滅的變化特征，平泉圍場溝—干溝門一帶普遍發(fā)育河流相的細碎屑沉積，包含有1～2層煤線，而盆地西部的下板城—正北溝一帶缺失該層位沉積物（圖2）。

3 時代討論

自河北區(qū)調(diào)二隊［3］研究燕山地區(qū)中生界時引用“杏石口組”一名以來，冀北燕山地區(qū)杏石口組時代歸屬多參照北京西山該組古生物組合特征與煤系一起歸入早侏羅世、中侏羅世或早中侏羅世，后由于京西地區(qū)杏石口組先后采到以Danaeopsis—Cladophlebis為代表的植物真蕨類植物化石，將其時代重新界定為晚三疊世。長期以來，由于過多參照京西杏石口組時代歸屬，而忽視本區(qū)特有古生物化石組合特征，導致對本區(qū)杏石口組沉積時代的認識爭論不休?，F(xiàn)將古生物化石依據(jù)、同位素數(shù)據(jù)列述如下。

3.1 古生物化石依據(jù)

3.1.1 古植物化石

本區(qū)承德縣磨石溝門、高家溝北及平泉縣圍場溝等地采到豐富的植物化石［4］。其中主要分子含Cladophlebis cf.denticuiata、C.cf.williamsoni、C. sp.、Neocalamites cf.carrerei、N.sp.、Equisetites cf. sarrani、Podozamites lanceolatus、P.latior、P.sp.、Annulariopsis cf.A.inopinata、Asterothecaszeiana、Pityophyllum longifolium、Cycadocarpidium sp.、Swedenborgia cryptomerioides及Taeniopteris sp.，計有10屬15種，植物群落為燕遼-吉南混生植物小區(qū)的主要成員，以蕨類植物占優(yōu)勢，裸子植物次之；與延長植物群相同或可比較的較多，有7種首次見于本植物群，其中有不少分子諸如Asterothecaszeiana、Neocalamites cf.carrerei、N.sp.、Cladophlebis cf.williamsoni、C.denticuiata、C.sp.、Podozamites lanceolatus、P.latior及Swedenborgia cryptomerioides等僅限于或主要見于晚三疊世，因此本植物群的生存時代應為晚三疊世。此外，1∶25萬承德市幅修測在承德縣上谷娘娘廟剖面杏石口組下部產(chǎn)植物化石Neocalamites carrerei（Zeiller）、Cladophlebis denticulata Brongniart及Ginkgoites sp.，植物組合也顯示為晚三疊世面貌［9］。

3.1.2 孢粉組合

據(jù)米家榕等［7］在本區(qū)平泉縣圍場溝杏石口組上段（相當于上文的杏石口組二段）采到了大量的植物孢粉，該孢粉組合帶特征為裸子植物花粉含量略高于蕨類植物孢子，主要分子中蕨類植物孢子有Dictyophyllidites（11%）、Annulispora（10%）、Apiculatisporis（5. 2%）、Lycopodiacidites（4%）、Asseretospora（2.3%）及Osmundacidites（1.8%）屬，經(jīng)常出現(xiàn)的種有Dictyophyllidites harrisii、D.mortoni、Annulispora folliculasa、Apiculatisporis spiniger、A.parvispinosus、A.globosus及Lycopodiacidites cerebriformis；其次有Asseretospora（2.3%）、Osmundacidites（1.8%）、Marattisporites（3%）屬等。主要分子中裸子植物花粉有Cycadopites（21.5%）、Chasmatosporites、Huabeisporites、Verrumonocolpites、Protoconiferus、Piceites、Alisporites、Pinuspollenites、Podocarpidites、Taeniaesporites、Chordasporites、Succinctisporites、Accinctisporites、Microcachryidites及Psophosphaera等屬。上述孢粉組合中有不少是全球各地三疊紀、尤其是晚三疊世的重要分子。而且組合中占優(yōu)勢的蕨類植物孢子Dictyophyllidites harrisii、D.mortoni、Annulispora folliculasa及較多的Lycopodiacidites cerebriformis、Asseretospora gyrate、Apiculatisporis globosus、Marattisporites scabratus、Sterisporites perforates均為晚三疊世的重要分子，少量出現(xiàn)的Aratrisporites是三疊紀的標志屬，廣泛分布于全球三疊紀地層中。

3.1.3 動物化石

本區(qū)承德縣上谷一帶杏石口組及上覆南大嶺組產(chǎn)葉肢介，據(jù)米家榕等［7］及孫躍武等［6］在上谷剖面上曾連續(xù)采到葉肢介動物群化石，其中杏石口組發(fā)現(xiàn)了常見于晚三疊世諾利期的Euestheria minuta動物群的葉肢介化石；而其上覆地層南大嶺組沉凝灰?guī)r中則出現(xiàn)了早侏羅世葉肢介動物群的重要分子Palaeolimnadia baitianbaensis。上述兩個不同時代面貌的葉肢介動物群化石出現(xiàn)在同一剖面上，不僅為地層劃分提供了依據(jù)，而且也印證了杏石口組時代應為晚三疊世。此外承德縣上谷剖面杏石口組中產(chǎn)Ferganoconcha curta-Modiolusweiyuanensis雙殼類化石，其中Modiolusweiyuanensis具有晚三疊世化石的基本面貌特征。

3.2 同位素年齡數(shù)據(jù)

劉健等［8］通過對承德縣下板城一帶杏石口組一段底部礫石之間的中粗粒砂質(zhì)充填物的碎屑鋯石測年結(jié)果統(tǒng)計分析表明：其中最年輕的2顆碎屑鋯石的加權(quán)平均年齡為（197±6）Ma，認為其沉積時代應為早侏羅世。

綜上所述，冀北地區(qū)承德盆地杏石口組含有豐富的以蕨類植物占優(yōu)勢的晚三疊世植物群落，孢粉組合特征也顯示了晚三疊世的面貌，葉肢介與雙殼類動物化石也具有明顯的晚三疊世動物群落特征；雖然來自2顆最年輕碎屑鋯石的加權(quán)平均年齡屬于早侏羅世，但由于碎屑鋯石的統(tǒng)計數(shù)據(jù)存在多解性，所以筆者認為用極少量的早侏羅世碎屑鋯石年齡來限定杏石口組沉積時代下限的途徑還需重新審視。而且在整個地質(zhì)歷史中，古生物的演化具有不可逆的特點，因此古生物化石在界定地層沉積時代方面具有更高的可信度。綜上所述，本文認為杏石口組的沉積時代應屬晚三疊世。

4 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，巖性段劃分標識清楚，代表了區(qū)域上杏石口組的典型巖性特征。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），為河流相沉積。綜合古植物化石、孢粉組合、古動物化石及最新的同位素年齡數(shù)據(jù)等資料依據(jù)，認為本區(qū)杏石口組的沉積時限置于晚三疊世為宜。

［1］ 楊杰.北平西山幾個地質(zhì)系統(tǒng)的年代［J］.地質(zhì)論評，1947，12（3-4）：197-204.

［2］ 楊杰.北京西山髫髻山統(tǒng)以前的酸性火山巖［J］.地質(zhì)論評，1957，17（2）：161-179.

［3］ 河北省地質(zhì)局第二區(qū)域地質(zhì)測量大隊.華北中生代地層和近期玄武巖專題會議地質(zhì)資料匯編（上冊）［M］.石家莊：河北省地質(zhì)局，1975.

［4］ 河北省地質(zhì)礦產(chǎn)局.河北省北京市天津市區(qū)域地質(zhì)志［M］.北京：地質(zhì)出版社，1989：186-187.

［5］ 河北省地質(zhì)礦產(chǎn)局.河北省巖石地層［M］.武漢：中國地質(zhì)大學出版社，1996：76-77.

［6］ 孫躍武，劉鵬舉，馮君.河北承德上谷早侏羅世南大嶺組植物化石［J］.長春地質(zhì)學院學報，1996，26（1）：9-16.

［7］ 米家榕，張川波，孫春林，等.中國環(huán)太平洋帶北段晚三疊世地層古生物及古地理［M］.北京：科學出版社，1993.

［8］ 劉健，趙越，柳小明，等.燕山褶斷帶下板城盆地杏石口組沉積特征及其構(gòu)造意義［J］.巖石學報，2007，23（3）：639-654.

［9］ 河北省地質(zhì)調(diào)查院.1∶25 000承德市幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告［R］.石家莊：河北省地質(zhì)調(diào)查院，2000.

Sedimentary Characteristics and Stratigraphic Age of Xingshikou Formation in Chengde Basin of Northern Hebei

CHEN Hai-yan，ZHANG Yun-qiang，LIU Bei-bei，PENG Qian-peng（Hebei Institute of Regional Geology and Mineral Resources Survey，Langfang 065000，China）

TheWuchang section is used as a hypostratotype for the Xingshikou Formation in Hebeiprovincewithin the limits of discontinuous stratigraphic sequence，complicated structure，and dyke intrusion of later stage.To reevaluate the Xingshifou Formation，the Niangniangmiao section which can be divided into two lithologic members in Shanggu town of Chengde County is surveyed.The lowermember is coarse clastic sedimentwith gravel and interbedded sandstone lens，and the uppermember is fine clastic sedimentwith sandstone，siltstone，siltymudstone and occasional one or two layer coal seams.The stratigraphic age of the Xingshikou Formationmight be formed in Late Triassic according to paleontology assemblages，pollen assemblages and isotopic data.

sedimentary characteristic；age；Xingshikou Formation；Chengde basin

P534.51

：A

：2095-8706（2015）08-0031-04

（責任編輯：常艷）

2015-09-11；

2015-10-31。

中國地質(zhì)調(diào)查局“河北省1∶5萬新杖子、承德幅區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查（編號：1212011220486）”項目資助。

陳海燕（1983—），女，碩士，工程師，主要從事區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查與研究工作。Email：chenhaiyanok＠163.com。