辽宁省本溪期-山西期沉积岩相古地理分析

辽宁省本溪期-山西期沉积岩相古地理分析
张永;曲洪祥;谭文刚;王志军
【摘要】辽宁省本溪期-山西期沉积地层主要分布于太子河地层小区,少量见于大连地层小区,零星出露于辽西锦州、朝阳、凌源和葫芦岛一带.根据其岩性组合、沉积构造、指相化石及沉积矿产等特征,对该期沉积环境进行较深入的研究,划分为三角洲相、障壁海岸相和海湾陆棚相3个沉积相,进而对本期岩相古地理特征进行分析研究.
【期刊名称】《地质与资源》
【年(卷),期】2014(023)003
【总页数】4页(P242-245)
【关键词】本溪期;山西期;岩相古地理;三角洲相;障壁海岸相;海湾陆棚相;辽宁省【作者】张永;曲洪祥;谭文刚;王志军
【作者单位】辽宁省地质勘查院,辽宁大连116100;辽宁省地质勘查院,辽宁大连116100;辽宁省地质勘查院,辽宁大连116100;辽宁省地质勘查院,辽宁大连116100
【正文语种】中文
【中图分类】P531
沉积相、岩相的概念由瑞士A·格雷斯利（1883）首先提出.国内岩相古地理研究始于上世纪50年代中叶，刘鸿允等以古生物地层学理论为指导，编制了我国第一部《中国古地理图》专著，意在分析沉积盆地及其成矿环境与区域构造演化之间的关
系.80年代以来，相继有聂振声［1］、丁杰［2-3］、王洪战［4］、范国清［5］等对辽宁省典型沉积盆地进行了岩相古地理研究，较系统的岩相古地理研究当属杨新德等编著的《辽宁省区域地质志》中的沉积岩及沉积作用部分［6］，为辽宁省岩相古地理研究奠定了坚实的基础.本文根据岩性组合、沉积构造、指相化石及沉
积矿产等特征，对辽宁省本溪期—山西期沉积环境进行研究，并进行沉积相划分，进而对区内该期岩相古地理特征进行分析和研究.
辽宁省本溪期—山西期沉积地层隶属华北地层区，横跨燕辽地层分区和辽东地层
分区.前者在辽宁省内部分称辽西地层小区，后者细分为大连地层小区和太子河地
层小区.太子河地层小区地层发育最全，自下而上发育本溪组、太原组和山西组［7］.大连地层小区地层发育次之，辽西地层小区以地层分布零星.
1.1 大连地层小区和太子河地层小区
本区地层发育较全，地层由下至上有石炭系本溪组、太原组和石炭系—二叠系山
西组.本溪组主要岩性为砂岩、页岩，夹煤层、铝土矿（黏土矿），底部产“山西
式铁矿”；太原组以分布海相灰岩为特征，主要岩性为页岩、砂岩夹灰岩，顶部偶夹煤层；山西组以产煤矿、铝土矿为特征，主要岩性为长石石英砂岩、粉砂岩、页岩.本溪组与下伏中奥陶统马家沟组为平行不整合接触关系.太子河地层小区内，山
西组整合于二叠系下石盒组之下；大连地层小区内山西组未见顶.
1.2 辽西地层小区
本区石炭纪本溪期—二叠纪山西期沉积地层不甚发育，尤其是海相地层出露甚少.
本溪组岩性为页岩夹细砂岩和铝土质页岩、砂岩；相当于太原期沉积的一套地层，主要为页岩夹泥灰岩、细砂岩及煤线（煤层）；山西组为含砾石英砂岩，上部为灰绿色页岩夹炭质页岩及煤线，偶夹菱铁矿结核.
辽宁省本溪期—山西期地层为一套陆源碎屑岩夹碳酸盐岩的混合沉积.沉积相主要
由三角洲相、障壁海岸相和海湾陆棚相组成，本溪期—山西期沉积地层沉积相特
征如图1.
2.1 障壁海岸相
隔壁海岸相可以进一步划分潮坪亚相、滨海沼泽亚相、潟湖亚相.
（1）潮坪亚相：古地貌是海岸相对平缓地带.发育于太原组上部，由泥岩和细陆源碎屑岩组成的一套浑水潮坪沉积.发育水平、波状和潮汐层理，潮渠处尚见上叠沙
纹和小型槽状层理.
（2）滨海沼泽亚相：为海岸沼泽发育区.发育于太原组上部，由泥岩、黏土岩、碳质（局部含煤）岩石组成.以发育水平层理为主，植物化石（特别是植物根）发育.
具有低能弱还原半咸水沉积物特征.在垂向剖面上，随海侵扩大可演化为潟湖亚相
或海湾陆棚相.
（3）潟湖亚相：位于海岸低洼地带.发育于太原组上部，由泥质、黏土质组成，显水平层理，其水体具低能弱动荡沉积环境.垂向相序有两类，一类由滨海沼泽演化
而来，不利于铝土矿形成；另一类为由氧化条件发展而成，为本区G层铝土矿的
主要成矿环境.
2.2 海湾陆棚相
海湾陆棚相仅见缓坡亚相，由陆源碎屑岩和碳酸盐岩沉积组成.发育于太原组上部，分布于大连地层小区和太子河地层小区，沉积厚度77～138 m.太原期海侵是本区最大的海泛事件，形成一套陆源碎屑岩和内源碳酸盐岩混合沉积.
（1）陆源碎屑岩沉积：由暗色泥岩、页岩、粉砂岩和砂岩组成.前者形成于深缓坡，具水平层理，少见动物化石，水介质显强还原环境；后者砂岩形成于浅缓坡，岩石中含海绿石矿物，结构、成分成熟度较高，波痕和沿岸流作用明显，发育大型板状、槽状、冲洗和波状层理.
（2）碳酸盐岩沉积：主要由泥晶灰岩、含燧石结核（条带）泥晶灰岩、白云质灰岩和含生物屑灰岩组成.可以识别出浅缓坡和深缓坡微相沉积.前者以薄层灰岩为主，
发育水平层理和块状层理，海相化石较丰富，但种类单调，个体较小，反映水体能量较低且闭塞的沉积环境；后者以产生物屑灰岩为特征，具冲刷充填构造、微波状层理，化石丰富，种类齐全，个体较大，特别是狭盐度生物繁盛，如类、珊瑚类、腕足类以及有孔虫化石，反映正常浅海沉积环境.
2.3 三角洲相
三角洲相进一步细分三角洲平原亚相、三角洲前缘亚相、前三角洲亚相.
（1）三角洲平原亚相：主要见于山西组.可划分为分支河道微相和分流间沼泽微相. 分支河道微相平面上呈带状分布，剖面上为透镜状并具正粒序结构层理.主要由砂
体构成，发育板状、楔状和槽状层理，局部见波痕.
分流间沼泽微相主要岩性为泥岩、黏土岩和碳质泥岩（页岩）及煤层组成，植物化石丰富.在区域上形成可对比的煤系，但由于分流河道的穿插和决口扇的影响，煤
层呈透镜状且多夹矸石.
（2）三角洲前缘亚相：主要分布于太原组下部和山西组上部层位.可划分为前缘席状砂坝微相、分流间湾微相.
前缘席状砂坝微相含河口砂坝和远端砂坝沉积，砂体中普遍含海绿石矿物，发育小型板状、槽状、波状和水平层理.
分流间湾微相位于分流河道间的低能洼地处，由暗色泥岩、黏土质岩和碳质岩石构成.其向陆一侧可形成沼泽聚煤环境，向海方向与海湾连通，并见动物化石.发育水
平层理和透镜状层理等沉积构造.
（3）前三角洲亚相：相当于本溪组下部层位，主要由暗色泥岩、粉砂质岩石构成，含有黄铁矿和菱铁质鲕粒，含少量的海相化石.发育水平层理.产山西式铁矿.
辽宁省于晚奥陶世—早石炭世时期，加里东构造运动致使地壳上升，地貌经过长
期风化夷平，地形总体上起伏不大，较为平坦.中石炭世发生海侵事件，沉积盆地
范围较奥陶纪时期萎缩，多为海相残留盆地.本期为一套巨厚的灰岩、页岩、泥岩、
粉砂岩及砂岩，砂岩中岩屑成分含量较高，显示了该期快速堆积的特点.该期海侵
方向由南西向北东，地貌中心和沉积中心位于本溪地区，也是水下拗陷区，沉积厚度大于600 m.辽宁省分为太子河沉积区、复州沉积区、辽西沉积区，辽宁北部和
辽东岫岩-丹东地区为陆源剥蚀区.岩相古地理特征如图2.
3.1 辽西沉积区
本区主要为三角洲平原沉积，以山西组最为发育，少量为本溪组、太原组.建昌、
葫芦岛一带是分流间沼泽沉积，前者沉积厚度较大，主要岩性为页岩、碳质页岩、砂岩，下部夹少量泥灰岩及钙质胶结的粗砂岩，向上全为细碎屑岩沉积，并常夹薄煤层；后者沉积厚度较薄，基本为细碎屑岩沉积.在建平、朝阳、锦州一带，距陆
源剥蚀区较近，为一套分支河道沉积，具曲流河沉积特征，由页岩、长石砂岩组成，无煤层出现，沉积较薄.
3.2 太子河沉积区
本区沉积环境发育较全，相当于半闭塞的海湾，可识别三角洲相、障壁海岸相、海湾陆棚相.古地理轮廓呈东西向带状展布，北部为铁岭-新宾剥蚀区，南为大石桥-
岫岩剥蚀区.本溪、桓仁一带为海湾陆棚相和障壁海岸相，前者为斜坡沉积，岩石
为页岩-砂岩组合，夹多层灰岩，其灰岩层总厚度居全省之首，灰岩中含丰富的珊
瑚类类及腕足类化石；后者为滨岸沼泽沉积，岩石为砂岩-页岩组合，夹煤层较厚.靠近古剥蚀区辽阳红阳-桓仁五里甸子一带，为三角洲相平原页岩-砂岩组合沉积，可识别分支河道沉积和分流间沼泽沉积，前者碎屑岩中粗粒级含量较高.本区零星
见及三角洲前缘沉积和前三角洲沉积.
3.3 复州沉积区
本区为一套三角洲相、海湾陆棚和障壁海岸相沉积.海湾陆棚相中内源岩石组分比
例较大，灰岩夹层最大者惯称三菱山灰岩，灰岩中产丰富的海百合类、腕足类类及珊瑚类化石，可见珊瑚礁体，灰岩内偶见燧石结核或燧石条带，燧石含量多时达燧
石岩.三角洲平原沉积为一套泥岩、粉砂岩、黏土岩及煤层.
（1）本溪期—山西期沉积期由障壁海岸相、海湾陆棚相、三角洲相组成.
（2）本溪期和山西期，全区为三角洲相沉积；太原期，大连地层小区、太子河地层小区为海湾陆棚沉积环境.
（3）山西式铁矿产于前三角洲亚相底部；煤矿主要产于三角洲前缘亚相河道间湾沉积；铝土矿产于湖亚相.
致谢：本文在撰写过程中，承蒙李典致、陈树良两位教授级高工的悉心指导和帮助，在此深表谢意！
【相关文献】
［1］聂振声.本溪太子河流域早寒武世馒头期岩相古地理特征与石膏普查［J］.辽宁地质学报,1984（1）:69—80.
［2］丁杰.辽西早寒武世老庄户期岩相古地理及其地球化学特征［J］.辽宁地质,1986（1）:23—34.
［3］丁杰，王洪战，范国清，等.太子河流域本溪期沉积相特征［J］.辽宁地质,1988（2）:136—146.
［4］王洪战，范国清，丁杰，等.辽东太子河流域石炭—二叠纪岩相古地理及铝土矿成矿地质条件［J］.辽宁地质,1991（1）:1—42.
［5］范国清.辽宁石炭纪海侵［J］.辽宁地质,1987（2）:132—145.
［6］辽宁省地质矿产局.辽宁省区域地质志［M］.北京：地质出版社,1989.
［7］辽宁省地质矿产勘查开发局.辽宁省岩石地层［M］.武汉：中国地质大学出版社,1997.。