河南潭頭盆地中新生代地層沉積相特征

鄭小明+毛志芳

摘 要： 通過對河南豫西地區(qū)潭頭盆地典型剖面測量，結(jié)合古生物化石和孢粉特征及室內(nèi)對比研究，認(rèn)為潭頭盆地中新生代含恐龍化石地層由于受構(gòu)造、古氣候和物質(zhì)來源的影響發(fā)育了典型的沖積扇—扇三角洲—湖泊的相的粗粒—細(xì)粒沉積。

關(guān)鍵詞： 潭頭盆地； 中新生代； 沉積相

河南潭頭盆地為含恐龍蛋及恐龍化石的中新生代陸相地層。前人對該含恐龍蛋化石層位的地層特征及時代進(jìn)行了研究[1]，認(rèn)為該層位屬于白堊世晚期的地層，古氣候?qū)儆跓釒Ц珊蛋敫珊档臍夂颉Ｒ灿腥司桶讏紫蹬c古近系界限問題對該區(qū)的地層的時代進(jìn)行過厘定[2]，尚未得出結(jié)論。汝陽盆地中汝陽恐龍化石群的發(fā)現(xiàn)對原來地層時代的劃分進(jìn)行了否定[3]。筆者在實測地層剖面分析樣品的基礎(chǔ)上，對兩盆地中沉積特征及古環(huán)境演化并進(jìn)行對比，這對該區(qū)追蹤晚中生代—新生代生物演化規(guī)律、探討全球古氣候變化特征具有重要的意義。

1. 構(gòu)造背景

1.1 地質(zhì)背景

研究區(qū)大地構(gòu)造位于秦嶺造山帶和華北板塊南緣的接觸部位，至中新生代演化為山間斷陷盆地。潭頭盆地受北東和南西向兩組斷裂的控制，形態(tài)呈弓形。總體呈現(xiàn)向南東傾斜的掀斜式單向斷陷盆地。區(qū)內(nèi)斷層發(fā)育，共同組成斷塊狀構(gòu)造，具體表現(xiàn)為盆地、古隆起相間排列的盆嶺地貌景觀。

1.2 地層特征

潭頭盆地中晚白堊系—古近系地層，以紫紅色粉砂質(zhì)泥巖為主局部間夾少量粗砂巖、砂礫巖、礫巖的河湖相沉積。自上而下有石臺街組、潭頭組、大章組、高峪溝組①。兩條典型的露頭剖面分別位于欒川縣潭頭鄉(xiāng)馬窯村西北至張村西的山坡上和欒川縣秋扒鄉(xiāng)雁坎村西北至大松垛村南的山坡上。兩條剖面只包含高峪溝組（上下段）和大章組。

通過筆者對兩條典型露頭剖面的研究及以往的區(qū)域調(diào)查研究表明，高峪溝組發(fā)育的古氣候條件為強氧化的干燥炎熱氣候，在區(qū)域震蕩抬升過程中形成的山麓—扇三角洲—河湖相沉積。該組角度不整合于熊耳群之上，分為上下兩段。

下段：紅紫色中—薄層粉砂質(zhì)泥巖夾礫巖透鏡體，底部為紅紫色塊狀礫巖。

上段：紫紅色粉砂巖，粉砂質(zhì)泥巖夾透鏡狀礫巖，頂部偶夾鈣質(zhì)砂巖、含粉砂微晶灰?guī)r。

綜合已有資料，孢粉組合以藜科粉、蒿粉、擬樺粉等古近系和新近系被子植物花粉以及古近系典型的蕨類植物孢子組合為特征。僅在潭頭馬窯—張村剖面第六層鳳尾蕨孢在數(shù)量上占優(yōu)勢有晚白堊系特征。遺跡化石豐富且保存完好，該組下段有恐龍化石群，欒川霸王龍就是該組下段典型的恐龍化石。高峪溝組上段有中獸類（）、階齒獸（）等古新世標(biāo)準(zhǔn)哺乳動物化石②。大章組發(fā)育湖泊相沉積。巖性為淺灰色厚層礫巖、砂質(zhì)礫巖，頂部為淺灰色中—厚層灰?guī)r，為典型的湖泊相沉積。

2. 沉積特征

由于受構(gòu)造條件及物質(zhì)來源的影響，潭頭盆地主要發(fā)育沖積扇—扇三角洲—河湖相沉積，根據(jù)沉積序列特點的差異并結(jié)合室內(nèi)薄片分析鑒定結(jié)果，潭頭盆地的沉積相和沉積環(huán)境特征如下：

2.1 沖積扇相

潭頭盆地的高峪溝組下段發(fā)育沖積扇沉積。總體以分選磨圓較差的紅紫色含礫砂巖、礫巖為主。礫巖和砂巖間粒度不連續(xù)。礫巖中礫徑變化大，分選較差。砂巖以細(xì)砂級為主，分選較好。剖面中巨厚層礫巖常與中厚層細(xì)粉砂巖、泥巖直接接觸。砂巖中見重力流成因的塊狀層理。從物源區(qū)向湖方向，沉積物呈現(xiàn)粒徑變細(xì)，厚度減薄的變化。

研究區(qū)沖積扇分扇根、扇中兩種亞相，又為片流沉積、河道沉積、泥石流沉積三個微相。

片流（漫流）沉積：主要是辮狀河流沉積的泥巖層和砂巖透鏡體。見粒序?qū)永恚詨K狀層理為主。片流沉積在沖積扇的中下部最為發(fā)育。

河道沉積：河道沉積中礫石呈疊瓦狀，分選差。分布于沖積扇的上部。礫石由下向上逐漸變細(xì)，底部具有明顯的凹槽狀突變接觸關(guān)系，水道充填沉積層厚變化大，在剖面上常呈透鏡狀。沖積扇上的水道經(jīng)常遷移改道，先期沉積的水道充填物常被后期的片流沉積物改造，水道沉積相常向上變?yōu)槠鞒练e相，構(gòu)成向上變細(xì)的旋回。

泥石流沉積：高峪溝組下部發(fā)育雜基支撐的由塊狀復(fù)成分礫巖組成的扇根亞相，礫徑大小混雜，可達(dá)數(shù)厘米至數(shù)十厘米，分選磨圓差。礫石的主要成分為中性火山巖及凝灰?guī)r。發(fā)育塊狀層理，泥石流沉積分布較廣，厚度較大。

2.2 扇三角洲相

扇三角洲是三角洲的一種特殊類型，最初定義為“由鄰近高地推進(jìn)到海、湖等穩(wěn)定水體中的沖積扇” [4]。后來國外學(xué)者對扇三角洲的概念進(jìn)行了重新定義，認(rèn)為其是沖積扇進(jìn)入穩(wěn)定的水體后形成扇三角洲，因此，其形成過程在一定程度上受到水流和波浪的作用。

研究區(qū)潭頭馬窯—張村剖面和秋扒雁坎剖面高峪溝組下段發(fā)育有扇三角洲相。由于扇三角洲緊鄰物源區(qū)，沉積物較為混雜且泥質(zhì)含量高，另外由于載體流程短，所以沉積物分選性和磨圓度較差，成分成熟度較低。其進(jìn)一步劃分為前扇三角洲，扇三角洲前緣、扇三角洲平原三個亞相。

前扇三角洲亞相

前扇三角洲沉積為扇三角洲相向湖泊相過渡的部分，形成不規(guī)則分布的粉砂質(zhì)泥巖透鏡體以及砂巖及砂礫巖透鏡體，剖面上表現(xiàn)為透鏡狀層理的特點。

扇三角洲前緣亞相

扇三角洲前緣表現(xiàn)為水下分流河道、分流間灣的沉積特征。水下分流河道是水上辮狀河進(jìn)入水體后形成的，其特征與砂質(zhì)辮狀河道相似，不同之處在于水動力條件較弱，粒度略細(xì)。水下分流河道是扇三角洲前緣的主體沉積，巖性表現(xiàn)為顆粒支撐的礫巖，礫石分選磨圓性較好，橫斷面為透鏡狀。下粗上細(xì)是其顯著沉積特征，且發(fā)育大—中型交錯層理。

扇三角洲平原亞相

扇三角洲平原的上部發(fā)育辮狀河道沉積，巖性由礫巖、含礫粗砂巖、含礫粉砂巖、泥巖構(gòu)成，表現(xiàn)為從下向上逐漸變細(xì)的沉積特征，分選一般。成分成熟度高于沖積扇體系中的辮狀河道沉積，在河道間同樣可形成一些粒度較細(xì)的細(xì)砂—粉砂級沉積。

2.3 湖泊相

研究區(qū)湖泊相發(fā)育在大章組及高峪溝組的上段。橫向上湖泊相沉積形成的巖層穩(wěn)定，巖性、巖相變化不明顯。沉積特征上研究區(qū)的湖泊相可劃分為濱湖亞相、淺湖亞相、碳酸鹽淺湖亞相。各亞相的主要特征如下：

濱湖亞相

由于湖浪作用濱湖區(qū)水介質(zhì)能量較高。沉積物以砂和粉砂為主，一般磨圓度和分選性較好，交錯層理比較發(fā)育。

淺湖亞相

由于淺湖區(qū)水體能量較低，沉積物以粉砂和泥為主，局部夾有細(xì)砂透鏡體。巖性以細(xì)砂—粉砂巖為主，巖石顆粒分選較好，在此層發(fā)現(xiàn)有較完整的生物化石。沉積構(gòu)造以不規(guī)則的水平層理為主，局部見小型交錯層理。

碳酸鹽淺湖亞相

僅見于潭頭盆地的大章組。由于離物源較遠(yuǎn)且水動力條件不足，沉積物極少含陸源碎屑物質(zhì)，且以碳酸鹽為主，形成層狀泥晶灰?guī)r。

3. 沉積平面展布和填充演化

中生代時期，華北板塊南緣抬升遭受剝蝕，燕山運動大規(guī)模的巖漿活動導(dǎo)致華北板塊南緣構(gòu)造活動強烈，東西向的斷裂復(fù)活，表現(xiàn)為張性及張扭性的特征，配套產(chǎn)生了一系列北東向壓扭性斷裂。

白堊紀(jì)晚期，北東向的馬超營斷裂的再度復(fù)活，初步形成斷陷盆地和熊耳山、外方山斷隆。

喜馬拉雅早期，地殼抬升與地殼沉降相繼持續(xù)發(fā)展，北東向斷裂活動明顯加強，沉降中心由東西往北東向轉(zhuǎn)移，沉積中心也由秋扒一帶，向潭頭—嵩縣自西向北東發(fā)展。喜馬拉雅晚期，斷陷盆地逐步閉合然后抬升，在南北向的擠壓作用下，晚白堊統(tǒng)—下第三系地層發(fā)生傾斜、褶皺和斷裂。

工作區(qū)緊靠盆地邊緣的活動斷裂帶，相對高差大，地形陡、氣候干熱，是沖積扇—扇三角洲發(fā)育的有利條件。根據(jù)典型露頭的沉積特征和盆地演化特征，筆者認(rèn)為：白堊世晚期古氣候干旱炎熱，另外受馬超營斷裂帶的影響，在斷陷盆地邊緣發(fā)育強氧化環(huán)境下的沖積扇沉積，隨著沉積作用的不斷進(jìn)行，從古新世開始?xì)夂蜃兊幂^為濕潤，斷陷湖盆開始處于擴大階段，沖積扇直接進(jìn)入淺湖區(qū)形成靠山型扇三角洲。雖然砂礫巖體是在陡坡帶但其沉積過程中，湖盆逐漸擴大，盆地可容空間增長率大于沉積物供給速率而形成了砂礫巖沉積體向盆地邊緣源區(qū)方向退積的沉積過程，垂向上顯示出下粗上細(xì)的退積型沉積層序。平面上自岸向湖可分為沖積扇及扇三角洲平原、扇三角洲前緣亞相以及濱淺湖亞相。

結(jié)語

綜上所述潭頭盆地沉積物以中粗粒的陸源碎屑為主，巖性上表現(xiàn)為礫巖、砂礫巖、礫狀砂巖、粗砂巖夾薄層細(xì)砂巖及厚層狀泥巖的特征，巖性接觸關(guān)系上表現(xiàn)為礫巖與砂巖直接接觸，之間不存在過渡粒級，總體構(gòu)成向上變細(xì)的正旋回沉積序列。礫巖表現(xiàn)為分選差的顆粒支撐特征，總體具重力流的特征，為典型沖積扇—扇三角洲—濱淺湖沉積。

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