吳子杰，潘玉，包洪偉，王海鵬，雷廣新，程培起

遼寧省地質(zhì)勘查院，遼寧大連 116100

遼東太子河地區(qū)寒武系中統(tǒng)層序地層劃分及特征

遼寧省地質(zhì)勘查院，遼寧大連 116100

遼東太子河地區(qū)中寒武世地層包括堿廠組和饅頭組，屬于陸表海沉積.根據(jù)巖性組合、沉積旋回、巖相等特征，將該套地層劃分出3個(gè)三級(jí)層序，其中Ⅰ型層序1個(gè)，Ⅱ型層序2個(gè)，識(shí)別出30個(gè)副層序.本區(qū)凝縮段不發(fā)育，層序均由海侵體系域和高水位體系域組成.

寒武系；層序地層；海平面變化；體系域；遼寧??；太子河

0 引言

遼東太子河地區(qū)是我省乃至我國(guó)古生代寒武紀(jì)地層典型的發(fā)育區(qū)之一，其發(fā)育齊全，出露完整，實(shí)為罕見(jiàn)，是研究沉積巖石學(xué)、地層學(xué)的理想之地.因此，吸引眾多的地層研究學(xué)者和部門(mén)來(lái)此進(jìn)行科研工作.前人在巖石學(xué)、古生物學(xué)和巖石地層劃分方面研究程度較高，而在層序地層學(xué)研究處于起步階段.

本次研究區(qū)位于華北地臺(tái)、膠遼臺(tái)隆、太子河-渾江臺(tái)陷的遼陽(yáng)-本溪凹陷［1］，寒武系發(fā)育（圖1）.

筆者通過(guò)地質(zhì)填圖、剖面測(cè)制，收集了大量的野外一手資料，為在該區(qū)順利開(kāi)展層序地層的研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).本文從寒武紀(jì)地層的巖石學(xué)特征入手，按照不同的屬性進(jìn)行巖石地層、年代地層的多重劃分，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)三級(jí)海平面及沉積環(huán)境的周期性的變化，劃分了層序地層單位，并對(duì)每個(gè)層序內(nèi)部的組成、特點(diǎn)，逐一敘述，詳細(xì)劃分出四級(jí)旋回和五級(jí)旋回.這將提高區(qū)內(nèi)地層的研究程度，也為區(qū)域地層的多重劃分對(duì)比及全球海平面變化研究提供了依據(jù).

1 巖石地層劃分及主要巖性特征

本區(qū)僅討論寒武系中統(tǒng)的堿廠組和饅頭組.其中饅頭組自下而上分為大后海段、石橋段、當(dāng)十段，依據(jù)相關(guān)規(guī)范及生物地層等資料，饅頭組大后海段和石橋段當(dāng)屬寒武系中統(tǒng)，而饅頭組當(dāng)十段屬寒武系上統(tǒng)［2-3］，而本區(qū)層序地層頂?shù)捉缑媾c巖石地層頂?shù)捉缑嬉恢?，為考慮層序地層的完整性，本文饅頭組當(dāng)十段也做討論.該套地層劃分及巖性組合特征見(jiàn)表1.

圖1 遼寧及周邊地區(qū)寒武系主要露頭分布區(qū)（據(jù)劉群等，有改動(dòng)）Fig.1 Main outcrop distribution of Cambrian in Liaoning and surrounding areas（Modified from Liu et al.）

2 中寒武統(tǒng)堿廠組、饅頭組層序地層劃分及特征

本文以本溪市橋頭鎮(zhèn)金家堡子古生界寒武系堿廠組-饅頭組剖面為代表剖面，從露頭層序地層研究入手，在剖面露頭上識(shí)別與分析3種不同級(jí)別的界面（層序界面、體系域界面和副層序界面），同時(shí)進(jìn)行沉積相與相序分析．根據(jù)層序界面的性質(zhì)、內(nèi)部相序的組成、副層序的疊加形式、相對(duì)海平面變化以及沉積相標(biāo)志等特征，將測(cè)區(qū)中寒武統(tǒng)堿廠組、饅頭組劃分出3個(gè)三級(jí)層序.

該層序?yàn)閰^(qū)內(nèi)寒武系第一個(gè)層序，對(duì)應(yīng)巖石地層單位為堿廠組中、下部，厚度為34.92 m.相序變化由陸源碎屑灘潮上帶到臺(tái)溝的潮下帶，再到潮坪的潮上帶，相對(duì)海平面變化曲線為近對(duì)稱(chēng)型，早期上升，晚期下降.

層序由海侵體系域和高水位體系域組成，海侵體系域由陸源碎屑灘的黃灰色厚—中厚層鈣質(zhì)膠結(jié)中細(xì)粒石英砂巖、潮坪環(huán)境的礫屑白云巖、淺灰色細(xì)紋狀泥粉晶白云質(zhì)灰?guī)r、臺(tái)盆環(huán)境的灰黑色厚—巨厚層瀝青質(zhì)砂屑灰?guī)r、臺(tái)溝環(huán)境的薄層泥晶灰?guī)r組成.由3個(gè)副層序組成.底部發(fā)育沖刷面、斜層理等沉積構(gòu)造，由下向上粒度逐漸變小，層厚變厚，反映海侵退積型地層結(jié)構(gòu)和前濱高能的特點(diǎn)［4］，而堿廠組下部瀝青質(zhì)灰?guī)r的沉積則反映出局部水較深，為半封閉的沉積環(huán)境.

高水位體系域?yàn)槌逼涵h(huán)境的礫屑砂屑灰?guī)r與淺灰色薄層泥質(zhì)條帶灰?guī)r旋回性互層，組成4個(gè)向上變薄變細(xì)顏色變淺的旋回，底部見(jiàn)沖刷面，上部發(fā)育紋層及泥裂構(gòu)造，為海退進(jìn)積型地層結(jié)構(gòu)，反映出4個(gè)海進(jìn)-海退的五級(jí)旋回并組成一個(gè)副層序組.

該層序凝縮段不發(fā)育，相對(duì)最大海泛面表現(xiàn)在臺(tái)溝環(huán)境的深灰色薄層粉晶泥晶灰?guī)r，發(fā)育水平紋層，反映出深水低能的穩(wěn)定沉積環(huán)境.該層序?yàn)棰裥蛯有?，其底界為Ⅰ型界?該界面所代表的時(shí)間較長(zhǎng)，致使測(cè)區(qū)堿廠組與下伏青白口系南芬組，南華系康家組、橋頭組等不同層位地層直接接觸，構(gòu)成了區(qū)域性上超［5］，呈平行不整合接觸（圖2）.

該層序相當(dāng)于巖石地層的堿廠組上部和饅頭組的大后海段，厚度為162.06 m.相序變化為潮坪環(huán)境的潮下帶-潮間帶-潮下帶，相對(duì)海平面變化曲線為不對(duì)稱(chēng)型，早期快速上升，晚期緩慢下降（圖3）.

層序由較薄的海侵體系域和較厚的高水位體系域組成.海侵體系域由4個(gè)副層序組成，其中灰色中厚層含礫屑砂屑泥晶灰?guī)r與淺灰色薄層泥質(zhì)條帶灰?guī)r組成的中厚層—薄層的灰?guī)r旋回構(gòu)成了本層序組的前2個(gè)1副層序，粒度變細(xì)厚度變薄，反映出高頻的海進(jìn)海退特點(diǎn).每個(gè)副層序的底部和頂部分別發(fā)育沖刷面和泥裂構(gòu)造，反映出海平面四級(jí)五級(jí)海退海進(jìn)的特點(diǎn).

表1 寒武系堿廠組、饅頭組地層劃分及巖石組合特征表Table 1 Stratigraphic division and rock association characteristics of Cambrian Jianchang and M antou formations

高水位體系域則由堿廠組的薄層泥晶灰?guī)r厚層泥晶灰?guī)r和大后海段的粉砂質(zhì)頁(yè)巖、粉晶白云巖以及砂屑灰?guī)r組成.由13個(gè)副層序組成副層序組構(gòu)成的高水位體系域厚度遠(yuǎn)大于海侵體系域，相序變化為潮上帶-潮間帶旋回變化，最后相變到潮上帶［6］.

最大海泛面表現(xiàn)在泥晶灰?guī)r之上的薄層瘤狀泥晶粉晶灰?guī)r.該層灰?guī)r沉積很薄，但沉積時(shí)間較長(zhǎng)，為凈水低能環(huán)境的長(zhǎng)時(shí)間沉積形成.該層序?qū)儆冖蛐蛯有?，其底界為Ⅱ型界?底部見(jiàn)有明顯的沖刷面、見(jiàn)海侵礫屑，為地表短期暴露而形成的界面（圖3）.

該層序相當(dāng)于巖石地層饅頭組石橋段和當(dāng)十段，層序界面與巖石地層界面完全吻合，厚度為190.62 m.相序變化為潮上帶-潮間帶-潮上帶，以潮間帶為主，海平面變化曲線為對(duì)稱(chēng)型，早期上升，晚期下降.

層序由海侵體系域和高水位體系域組成.海侵體系域由淺潮上帶的磚紅色厚—中厚層含粉砂泥晶灰?guī)r、粉砂質(zhì)頁(yè)巖構(gòu)成的4個(gè)副層序組成，發(fā)育泥裂構(gòu)造，反映了當(dāng)時(shí)暴露特點(diǎn).高水位體系域由暗紫色云母質(zhì)粉砂質(zhì)頁(yè)巖、薄層粉砂巖組成，發(fā)育2個(gè)副層序.見(jiàn)有生物擾動(dòng)、遺跡鑄型化石等構(gòu)造，反映了潮下潮濕的沉積環(huán)境.

該層序凝縮段不發(fā)育，最大海泛期出現(xiàn)在粉砂質(zhì)頁(yè)巖之上的含生物碎屑鮞粒灰?guī)r，沉積較薄，為潮下鮞粒灘沉積環(huán)境.該組為Ⅱ型層序，其底界為Ⅱ型界面.其頂界Ⅱ型界面，與巖石地層界面完全吻合，詳見(jiàn)圖4.

3 與鄰區(qū)層序地層對(duì)比

圖3 中寒武統(tǒng)第二個(gè)層序（S2）劃分及特征Fig.3 Stratigraphic division and characteristics of the second sequence of Middle Cambrian（S2）

圖4 中寒武統(tǒng)第三個(gè)層序（S3）劃分及特征Fig.4 Stratigraphic division and characteristics of the third sequence of Middle Cambrian（S3）

寒武系層序地層的研究，在國(guó)內(nèi)均達(dá)到了很高的程度，尤其是國(guó)內(nèi)“SSLC”研究集體大量成果陸續(xù)出現(xiàn)，使國(guó)內(nèi)寒武系地層的研究程度空前提高，為本區(qū)層序劃分提供大量可靠對(duì)比資料.本文與牛心臺(tái)地區(qū)、華北地臺(tái)東部地區(qū)、大連復(fù)州灣地區(qū)進(jìn)行對(duì)比，詳見(jiàn)表2.

由表2可知本區(qū)所劃分的3個(gè)層序和4個(gè)層序界面與牛心臺(tái)地區(qū)基本上吻合，由于本區(qū)缺少下寒武統(tǒng)地層，在與華北地臺(tái)東部地區(qū)和大連復(fù)州灣地區(qū)進(jìn)行對(duì)比時(shí)，不考慮下寒武統(tǒng)的SQ1、SQ2和葛屯、半島A層序，在層序界面上也相吻合，且海平面變化具有良好的一致性，由此可以說(shuō)明本區(qū)層序劃分具有可靠性，三級(jí)海平面變化旋回具有全球性.

4 結(jié)論

1）太子河地區(qū)中寒武世的沉積環(huán)境為濱海陸源碎屑夾碳酸鹽巖沉積和濱淺海相碳酸鹽沉積，堿廠組屬于潮坪-灘沉積環(huán)境，饅頭組屬于湖-潮坪沉積環(huán)境.

2）根據(jù)巖性、沉積環(huán)境及海平面變化等特征，共識(shí)別出4個(gè)層序界面（包括Ⅰ型、Ⅱ型）、3個(gè)三級(jí)層序（其中Ⅰ型1個(gè)、Ⅱ型2個(gè)）和30個(gè)副層序.

致謝：本文在擬題和編寫(xiě)過(guò)程中得到了遼寧省地質(zhì)勘查院張國(guó)仁教授級(jí)高級(jí)工程師的指導(dǎo)與建議，論文所用主要資料來(lái)源于1∶5萬(wàn)橋頭等四幅區(qū)調(diào)工作、1∶5萬(wàn)平頂山等四幅區(qū)調(diào)項(xiàng)目，為集體成果，在此一并表示感謝.

［1］遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局.遼寧省區(qū)域地質(zhì)志［M］.北京：地質(zhì)出版社, 1989:127—128.

［2］楊欣德，李星云，等.全國(guó)地層多重劃分對(duì)比研究（21）：遼寧省巖石地層［M］.武漢：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社,1997:58—73.

［3］王澤九，黃枝高，姚建新，等.中國(guó)地層表及說(shuō)明書(shū)的特點(diǎn)與主要進(jìn)展［J］.地球?qū)W報(bào),2014（3）:271—276.

［4］張國(guó)仁.山東沂水地區(qū)寒武紀(jì)層序地層學(xué)研究［D］.北京：中國(guó)地質(zhì)大學(xué),1996.

［5］單學(xué)東，姜東方.地層層序的形成過(guò)程及控制因素討論——以遼東半島南部新元古界—古生界層序地層為例［J］.科技資訊,2013（16）: 232—233.

［6］陳建強(qiáng)，周洪瑞，王訓(xùn)練.沉積學(xué)及古地理學(xué)教程［M］.北京：地質(zhì)出版社,2011:144—193.

SEQUENCE STRATIGRAPHY AND CHARACTERISTICS OF MIDDLE CAMBRIAN IN TAIZIHE AREA,EASTERN LIAONING PROVINCE

WU Zi-jie,PAN Yu-qi,BAO Hong-wei,WANG Hai-peng,LEI Guang-xin,CHENG Pei-qi

Liaoning Institute of Geological Exploration,Dalian 116100,Liaoning Province,China

Middle Cambrian strata in Taizihe area of Eastern Liaoning Province,including Jianchang Formation and Mantou Formation,belongs to epicontinental deposit.According to the features such as lithological combination, sedimentary cycle and lithofacies,the Middle Cambrian stratum is divided into 3 third-order sequences,including 1 type-I and 2 type-II sequences,and 30 parasequences are identified.The condensed member is not developed and the sequences are all composed of transgressive system tract and high system tract.

Cambrian;sequence stratigraphy;sea level change;system tract;Taizihe area of Liaoning Province

表2 本區(qū)寒武系中統(tǒng)層序地層劃分及區(qū)域?qū)Ρ缺鞹able 2 Sequence stratigraphic division and regional correlation of M iddle Cambrian

1671-1947（2015）04-0295-06

P539.2

A

2014－09－20；

2015-03-28.編輯：李蘭英．

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局基礎(chǔ)調(diào)查項(xiàng)目“遼寧1∶5萬(wàn)橋頭幅（K51E017015）、本溪幅（K51E017016）、南芬幅（K51E018015）、鐵山街幅（K51E018016）區(qū)調(diào)”（編號(hào)1212011120734）.

吳子杰（1987—），男，主要從事區(qū)域地質(zhì)及化石資源調(diào)查研究，通信地址遼寧省大連市金州新區(qū)五一路10號(hào)，E-mail//midnight29@163.com