內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.吉林大學地球科學學院，吉林長春130026；2.中國地質調查局沈陽地質調查中心（沈陽地質礦產研究所），遼寧沈陽110034

內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.吉林大學地球科學學院，吉林長春130026；2.中國地質調查局沈陽地質調查中心（沈陽地質礦產研究所），遼寧沈陽110034

扎蘭屯哈拉口子北山上石炭統—下二疊統格根敖包組一段沉積巖非常發育，為一套正常陸源碎屑沉積巖組合.根據巖石組合特征、組構、巖層垂向變化規律、沉積環境變化等分析，本區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等方面的研究，為大興安嶺地區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；內蒙古

近年來，層序地層學的研究［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.分布在內蒙古扎蘭屯哈拉口子上石炭統—下二疊統格根敖包組沉積巖出露面積比較大，出露好，發育全.筆者在該地區進行1∶5萬區域地質調查的同時，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晚古生代層序地層的研究提供一定的研究思路.

1 地質概況

哈拉口子北山沉積盆地位于扎蘭屯西南部，地層分區古生界為興安地層區東烏-呼瑪地層分區［13］.區內大面積發育晚古生代地層，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不整合覆蓋.

2 地層特征

格根敖包組由謝同倫1963年命名，內蒙古地質局第一區測隊（1972）正式引用.命名剖面位于內蒙古東烏珠穆沁旗額吉卓爾蘇木格根敖包.1973年內蒙古地質局第一區測隊依據腕足類確定本組時代為早二疊世.1978年，內蒙古自治區區域地層表編寫組將本組1～2安山段劃屬中、上石炭統，3～5巖性段屬下二疊統，改稱鹽池北山組.1991年《內蒙古自治區區域地質志》恢復了格根敖包組［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，代表了相對穩定的沉積環境.

3 沉積巖巖石學特征

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，夾少量泥質粉砂巖、粉砂質板巖、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，礫狀結構，塊狀構造.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成分，含量20%.

2）黃褐色粗砂巖：灰綠色，粗粒砂狀結構，塊狀構造，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%；膠結物為硅質-鐵質等.

3）淺褐色礫巖：風化面淺褐色，新鮮面灰色，礫狀結構，塊狀構造.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成分，含量30%.

4）深灰色細砂巖：灰綠色，細粒砂狀結構，塊狀構造，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%；膠結物為硅質-鐵質等.含植物化石碎片.

5）灰褐色泥質粉砂巖：風化面灰褐色，新鮮面深灰色，泥質粉砂結構，塊狀構造.由粉砂和泥質組成，肉眼難以分辨特征.

6）黃綠色粉砂巖：黃綠色、淺灰綠色、灰色，粉砂質結構，層狀構造.鈣質膠結，具體粉砂成分不可辨認.含植物化石碎片.

7）灰褐色粉砂質板巖：風化面灰褐色，新鮮面灰綠色，變余粉砂結構，板狀構造，外表呈致密隱晶質，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定的構造環境，沉積速率較緩慢.

4 層序地層劃分及特征

海相盆地沉積受區域構造的控制［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、盆地生成環境及演化規律，從而為正確建立盆地地層格架奠定基礎［17］.據陳祥云等的劃分原則，以本區發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生、發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.為河流相沉積環境，代表了格根敖包期湖盆發生—發展—消亡的早期沉積特征.其內部又劃分為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－沖積扇相的沉積環境，代表了格根敖包期湖盆發生—發展—消亡的早期沉積特征.其內部又大體劃分為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.為海相的沉積環境，代表了格根敖包期湖盆發展—穩定的后期沉積特征.其內部又大體劃分為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.反映了海相沉積環境形成早期濱海—濱淺海—濱海海水總體變淺，能量相對穩定的湖退沉積作用萎縮的盆地構造.

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粉砂巖組成.構成粉砂巖—泥質粉砂巖向上變細型基本層序，反映了濱海—淺海海水總體變深，能量相對穩定的陸—海侵沉積作用、擴張的盆地構造.這個時期在粉砂巖中產蘆木等植物化石.

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定的盆地構造.

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.主要巖性為泥質粉砂巖、粉砂巖及細砂巖.這些說明構造環境非常穩定，沉積速率相對較緩慢，盆地沉積環境較穩定.

5 沉積環境探討

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-淺海沉積環境.基本層序以二元結構型向上變細型、向上變粗型、韻律型交替組合為主，顯示了沉積環境由濱海—淺海—濱海旋回式變化特點，說明該組經歷了多次海侵向海退轉變后穩定下來的旋回式沉積作用.該組內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現了海百合莖（張渝金，2012），充分顯示了其海相沉積的環境.

綜上，格根敖包組為一套海陸交互相沉積產物.

6 結論

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-海相的沉積環境.

2）根據巖石組合特征、組構、巖層垂向變化規律、沉積環境變化等分析，本區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歷了兩次收縮及一次擴張的過程，分別對應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造環境比較穩定，沉積速率慢，盆地沉積作用非常平穩.

［1］徐強，姜燁，董偉良，等.中國層序地層研究現狀和發展方向［J］.沉積學報，2003，21（1）：155－167.

［2］郭了萍，李登偉，彭軍，等.我國層序地層學研究的發展趨勢［J］.河南石油，2005，19（6）：1－6.

［3］賈振遠，蔡忠賢.成巖地層學與層序地層學［J］.地球科學，1997，22（5）：538－543.

［4］郭東曉，羅嘯泉.層序地層學研究在國內的進展［J］.四川地質學報，1997，17（2）：92－95.

［5］肖傳桃，劉莉，陳志勇.層序地層學的研究狀況及有關理論問題探討［J］.石油天然氣學報，2006，28（6）：1－8.

［6］侯明才，陳洪德，田景春.層序地層學的研究進展［J］.礦物巖石，2001，85（3）：128－134.

［7］劉鵬舉，王成文，孫躍武.層序的成因及層序地層格架［J］.長春科技大學學報，2001，31（1）：8－13.

［8］胡斌，張利偉，齊永安.國內陸相層序地層學研究進展［J］.焦作工學院學報，2004，23（3）：176－182.

［9］劉立，王東坡.陸相地層的層序地層學：層序的特征與模式［J］.巖相古地理，1996，16（5）：47－53.

［10］王嗣敏，劉招君，董清水，等.陸相盆地層序地層形成機制分析［J］.長春科技大學學報，2000，30（2）：139－144.

［11］岳文浙，丁保良，魏乃頤.陸盆層序地層研究的思路［J］.地質論評，2000，46（4）：347－354.

［12］許效松.層序地層學研究進展［J］.巖相古地理，1994，14（1）：34－28.

［13］內蒙古自治區地質礦產局.內蒙古自治區巖石地層［M］.武漢：中國地質大學出版社，1996.

［14］內蒙古自治區地質礦產局.內蒙古自治區區域地質志［M］.北京：地質出版社，1991.

［15］邢德和，張立東，郭勝哲，等.遼西金嶺寺-羊山盆地北部土城子組層序地層特征及盆地演化［J］.中國地質，2001，28（12）：5－12.

［16］邢德和，孫春林，孫躍武，等.遼西金-羊盆地土城子組層序地層學［J］.地質與資源，2006，15（3）：167－175.

［17］陳祥云，劉幫秀，魏源，等.陸相紅色盆地1∶5萬填圖的一種新方法——構造-巖性-巖相填圖法［J］.中國區域地質，1997，16（1）：75－80.

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.

中國地質調查局“內蒙古1/5萬大呼勒氣溝等四幅區域地質調查”（編號1212011120665）；“松遼外圍西部盆地群油氣基礎地質調查”（編號12120115001001）.

吳桐（1981—），男，工程師，吉林大學碩士研究生，現從事數字化區域地質調查工作，通信地址遼寧省沈陽市皇姑區黃河北大街280號，E-mail//jesnet1981@sina.com.cn