內(nèi)蒙古扎蘭屯格根敖包組一段沉積巖層序地層特征

吳 桐，李 偉，司秋亮，唐 振，馬永非

1.吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，吉林長春130026；2.中國地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心（沈陽地質(zhì)礦產(chǎn)研究所），遼寧沈陽110034

內(nèi)蒙古扎蘭屯格根敖包組一段沉積巖層序地層特征

吳 桐1，2，李 偉2，司秋亮2，唐 振1，2，馬永非1，2

1.吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，吉林長春130026；2.中國地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)調(diào)查中心（沈陽地質(zhì)礦產(chǎn)研究所），遼寧沈陽110034

扎蘭屯哈拉口子北山上石炭統(tǒng)—下二疊統(tǒng)格根敖包組一段沉積巖非常發(fā)育，為一套正常陸源碎屑沉積巖組合.根據(jù)巖石組合特征、組構(gòu)、巖層垂向變化規(guī)律、沉積環(huán)境變化等分析，本區(qū)格根敖包組一段沉積巖自下而上可劃分為1個Ⅱ級層序，3個Ⅲ級層序及7個Ⅳ級層序.對其進行層序地層學(xué)等方面的研究，為大興安嶺地區(qū)晚古生代沉積盆地層序地層的研究提供一定的參考.

格根敖包組一段；層序地層；沉積地層；扎蘭屯；內(nèi)蒙古

近年來，層序地層學(xué)的研究［1-7］，特別是陸相紅色盆地層序地層的研究［8-12］，已由我國南方向北方逐漸展開，在海相地層研究中已取得了重大的進展，大興安嶺地區(qū)海陸交互相沉積盆地層序地層的研究也逐步深入.分布在內(nèi)蒙古扎蘭屯哈拉口子上石炭統(tǒng)—下二疊統(tǒng)格根敖包組沉積巖出露面積比較大，出露好，發(fā)育全.筆者在該地區(qū)進行1∶5萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查的同時，重點研究了格根敖包組層序地層的劃分及沉積環(huán)境特征.以哈拉口子北山PM217實測剖面為例，對該沉積地層進行了層序地層特征的分析，旨在為大興安嶺地區(qū)晚古生代層序地層的研究提供一定的研究思路.

1 地質(zhì)概況

哈拉口子北山沉積盆地位于扎蘭屯西南部，地層分區(qū)古生界為興安地層區(qū)東烏-呼瑪?shù)貙臃謪^(qū)［13］.區(qū)內(nèi)大面積發(fā)育晚古生代地層，格根敖包組一段沉積巖是其中重要的組成部分.總體上地層呈北北東向展布，地勢較平緩，長約10 km，寬2~5 km不等（圖1）.其上被早白堊世白音高老組火山巖噴發(fā)不整合覆蓋.

2 地層特征

格根敖包組由謝同倫1963年命名，內(nèi)蒙古地質(zhì)局第一區(qū)測隊（1972）正式引用.命名剖面位于內(nèi)蒙古東烏珠穆沁旗額吉卓爾蘇木格根敖包.1973年內(nèi)蒙古地質(zhì)局第一區(qū)測隊依據(jù)腕足類確定本組時代為早二疊世.1978年，內(nèi)蒙古自治區(qū)區(qū)域地層表編寫組將本組1～2安山段劃屬中、上石炭統(tǒng)，3～5巖性段屬下二疊統(tǒng)，改稱鹽池北山組.1991年《內(nèi)蒙古自治區(qū)區(qū)域地質(zhì)志》恢復(fù)了格根敖包組［14］.

格根敖包組一段（C2P1g1）地層層序剖面為哈拉口子北山PM217剖面（圖2），其地層層序如下：

圖1 扎蘭屯哈拉口子地質(zhì)略圖Fig.1 Geological sketch map of Zhalantun area

圖2 哈拉口子北山格根敖包組一段實測剖面（PM217）Fig.2 Geological profile（PM217）of the first member of Gergenaobao Formation at Halakouzi

該剖面格根敖包組下部地層由砂質(zhì)板巖、粉砂巖、粗砂巖及砂礫巖組成.含植物碎片化石，初步鑒定為蘆木.頂部被白音高老組不整合覆蓋，未見底.總體呈向上稍變粗后變細的退積—進積序列，代表了相對穩(wěn)定的沉積環(huán)境.

3 沉積巖巖石學(xué)特征

格根敖包組一段沉積巖的巖石類型主要有7種，以粉砂巖、細砂巖為主，夾少量泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)板巖、粗砂巖、砂礫巖及礫巖.其巖石特征如下.

1）淺褐色砂礫巖：風化面淺褐色，新鮮面灰色，礫狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造.礫石成分為安山巖，次圓—圓狀，磨圓較好，礫徑3~20 mm，含量50%；砂屑成分為安山巖、長石、石英等，次圓—圓狀，磨圓一般，大小0.2~1 mm，含量30%.充填物為粉砂和泥質(zhì)成分，含量20%.

2）黃褐色粗砂巖：灰綠色，粗粒砂狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，砂粒分選性較好，磨圓度次圓—次棱角狀.砂粒成分石英占60%，長石占25%，巖屑占10%；膠結(jié)物為硅質(zhì)-鐵質(zhì)等.

3）淺褐色礫巖：風化面淺褐色，新鮮面灰色，礫狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造.礫石成分為安山巖，次圓—圓狀，磨圓較好，礫徑3~20 mm，含量70%.充填物為粉砂和泥質(zhì)成分，含量30%.

4）深灰色細砂巖：灰綠色，細粒砂狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，砂粒分選性較好，磨圓度次圓—次棱角狀.砂粒成分石英占70%，長石占20%，巖屑占5%；膠結(jié)物為硅質(zhì)-鐵質(zhì)等.含植物化石碎片.

5）灰褐色泥質(zhì)粉砂巖：風化面灰褐色，新鮮面深灰色，泥質(zhì)粉砂結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造.由粉砂和泥質(zhì)組成，肉眼難以分辨特征.

6）黃綠色粉砂巖：黃綠色、淺灰綠色、灰色，粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造.鈣質(zhì)膠結(jié)，具體粉砂成分不可辨認.含植物化石碎片.

7）灰褐色粉砂質(zhì)板巖：風化面灰褐色，新鮮面灰綠色，變余粉砂結(jié)構(gòu)，板狀構(gòu)造，外表呈致密隱晶質(zhì)，礦物顆粒很細，肉眼難以鑒別.

格根敖包組一段的沉積巖是以粉砂巖為主的一套細碎屑巖，極少量出露礫巖及砂礫巖，代表了當時一種比較穩(wěn)定的構(gòu)造環(huán)境，沉積速率較緩慢.

4 層序地層劃分及特征

海相盆地沉積受區(qū)域構(gòu)造的控制［15-16］.對其層序界面的識別能有效地反映沉積物縱向變化的特點、盆地生成環(huán)境及演化規(guī)律，從而為正確建立盆地地層格架奠定基礎(chǔ)［17］.據(jù)陳祥云等的劃分原則，以本區(qū)發(fā)育較好的扎蘭屯哈拉口子北山格根敖包組一段實測剖面（PM217）為例，將本區(qū)格根敖包組一段沉積巖自下而上可劃分為1個Ⅱ級層序，3個Ⅲ級層序及7個Ⅳ級層序（圖3）.

格根敖包組一段沉積巖層序地層主要特征如下.

1）Ⅱ級層序：相當于格根敖包組全部的陸源碎屑巖沉積地層.代表了一個盆地從發(fā)生、發(fā)展到消亡的全部過程.

2）Ⅲ1級層序：相當于格根敖包組早期沉積地層.為河流相沉積環(huán)境，代表了格根敖包期湖盆發(fā)生—發(fā)展—消亡的早期沉積特征.其內(nèi)部又劃分為1個Ⅳ級層序.

Ⅳ1級層序：相當于剖面的1~2層，主要由薄層細砂巖及中厚層砂礫巖組成.構(gòu)成細砂巖—砂礫巖向上變粗型基本層序，反映了河流相自碎屑流—泥石流的能量逐漸增強的變化.

3）Ⅲ2級層序：相當于格根敖包組早期以后的沉積地層.為河流相－沖積扇相的沉積環(huán)境，代表了格根敖包期湖盆發(fā)生—發(fā)展—消亡的早期沉積特征.其內(nèi)部又大體劃分為2個Ⅳ級層序.

圖3 格根敖包組沉積巖層序地層特征Fig.3 Sequence stratigraphic features of Gegenaobao Formation

Ⅳ2~Ⅳ3級層序：相當于剖面的3~6層，主要由中厚層粉砂巖、薄層粗砂巖、中厚層含化石粉砂巖及中層礫巖組成.構(gòu)成粉砂巖—粗砂巖—粉砂巖—礫巖向上變粗型基本層序，反映了沖積扇自扇根—扇端由碎屑流—泥石流的能量先減弱后增強萎縮的盆地構(gòu)造，代表了一次小的海退，同時也說明了扇端快速沉積或者湖泛沉積的沉積環(huán)境.

4）Ⅲ3級層序：相當于格根敖包組中后期的沉積地層.為海相的沉積環(huán)境，代表了格根敖包期湖盆發(fā)展—穩(wěn)定的后期沉積特征.其內(nèi)部又大體劃分為3個Ⅳ級層序.

Ⅳ4級層序：相當于剖面的7~8層，主要由中厚層粉砂巖及薄層細砂巖組成，構(gòu)成粉砂巖－細砂巖向上變粗型基本層序.其中細砂巖中含蘆木化石.反映了海相沉積環(huán)境形成早期濱?！獮I淺?！獮I海海水總體變淺，能量相對穩(wěn)定的湖退沉積作用萎縮的盆地構(gòu)造.

Ⅳ5級層序：相當于剖面的9~11層，主要由厚層粉砂巖及中厚層泥質(zhì)粉砂巖組成.構(gòu)成粉砂巖—泥質(zhì)粉砂巖向上變細型基本層序，反映了濱?！獪\海海水總體變深，能量相對穩(wěn)定的陸—海侵沉積作用、擴張的盆地構(gòu)造.這個時期在粉砂巖中產(chǎn)蘆木等植物化石.

Ⅳ6級層序：相當于剖面的第12~19層，主要由巨厚層粉砂巖及少量粉砂質(zhì)板巖組成.這種基本層序沉積物顆粒較細，反映水動力條件非常穩(wěn)定的盆地構(gòu)造.

總之，剖面上共劃分6個基本層序.一類是向上變粗型基本層序，是湖平面震蕩降低及附屬河道-沖積扇形成的；另一類是向上總體先稍變粗后稍變細的基本層序，是湖平面的先稍升高后稍下降形成的.主要巖性為泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖及細砂巖.這些說明構(gòu)造環(huán)境非常穩(wěn)定，沉積速率相對較緩慢，盆地沉積環(huán)境較穩(wěn)定.

5 沉積環(huán)境探討

格根敖包組一段沉積巖主要為海陸交互相碎屑巖沉積，以粉砂巖為主，顯示了較深水沉積的環(huán)境特征.基本層序類型以向上變細型為主，反映了水動力較弱的遠岸沉積特點.下部為細砂巖、粗砂巖、砂礫巖的組合，巖石分選性較好，發(fā)育交錯層理、板狀交錯層理，代表該組底部河流-沖積扇較活躍的沉積環(huán)境.中上部以細砂巖、粉砂巖、泥巖組合為主，巖石的分選較好，發(fā)育有水平層理、平行層理、波狀層理以及各種顯微紋理，代表了一種水體較深、水動力較弱的沖積扇-濱海-淺海沉積環(huán)境.基本層序以二元結(jié)構(gòu)型向上變細型、向上變粗型、韻律型交替組合為主，顯示了沉積環(huán)境由濱?！獪\?！獮I海旋回式變化特點，說明該組經(jīng)歷了多次海侵向海退轉(zhuǎn)變后穩(wěn)定下來的旋回式沉積作用.該組內(nèi)粉砂巖中多層位含植物化石，主要有蘆木等植物化石.在接圖1∶5萬龍頭里幅中的格根敖包組沉積地層發(fā)現(xiàn)了海百合莖（張渝金，2012），充分顯示了其海相沉積的環(huán)境.

綜上，格根敖包組為一套海陸交互相沉積產(chǎn)物.

6 結(jié)論

1）扎蘭屯哈拉口子盆地格根敖包組沉積巖可劃分為河流相-沖積扇-海相的沉積環(huán)境.

2）根據(jù)巖石組合特征、組構(gòu)、巖層垂向變化規(guī)律、沉積環(huán)境變化等分析，本區(qū)格根敖包組沉積巖自下而上可劃分為1個Ⅱ級層序，3個Ⅲ級層序及7個Ⅳ級層序.

（3）格根敖包組沉積期哈拉口子沉積盆地經(jīng)歷了兩次收縮及一次擴張的過程，分別對應(yīng)了底部的河流相沉積及沖積扇沉積.

4）格根敖包組沉積后期構(gòu)造環(huán)境比較穩(wěn)定，沉積速率慢，盆地沉積作用非常平穩(wěn).

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SEQUENCE STRATIGRAPHY OF THE FIRST MEMBER OF GEGENAOBAO FORMATION IN ZHALANTUN AREA,INNER MONGOLIA

WU Tong1，2，LI Wei2，SI Qiu-liang2，TANG Zhen1，2，MA Yong-fei1，2
1.College of Earth Sciences，Jilin University，Changchun 130061，China；2.Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources，CGS，Shenyang 110034，China

A set of normal terrigenous clastic sedimentary rocks of the first member of Gegenaobao Formation,Upper Carboniferous-Lower Permian,is well developed in Zhalatun area,Inner Mongolia.Base on the analysis of the rock assemblage,composition,vertical variation of strata and sedimentary environment change,the sedimentary rocks of Gegenaobao Formation may be subdivided into one Grade II sequence,including three Grade III sequences and seven Grade IV sequences.Study on the sequence stratigraphy provides a valuable reference for the Late Paleozoic sedimentary basin formation in Daxinganling region.

first member of Gegenaobao Formation；sequence stratigraphy；sedimentary strata；Zhalantun；Inner Mongolia

1671-1947（2016）03-0218-05

P539.2

A

2015－12－30；

2016-03-31.編輯：張哲.

中國地質(zhì)調(diào)查局“內(nèi)蒙古1/5萬大呼勒氣溝等四幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查”（編號1212011120665）；“松遼外圍西部盆地群油氣基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查”（編號12120115001001）.

吳桐（1981—），男，工程師，吉林大學(xué)碩士研究生，現(xiàn)從事數(shù)字化區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作，通信地址遼寧省沈陽市皇姑區(qū)黃河北大街280號，E-mail//jesnet1981@sina.com.cn