华北地区冶里-亮甲山期层序地层及其岩相古地理
第33卷　第2期1998年4月SCIEN T I A G EO LO GI CA SIN ICA Vo l.33N o.2A pr.,1998
*国家自然科学基金资助课题。
马学平，男,1960年3月生，副教授，古生物地层学、古生态学及沉积学专业。
1997-01-31收稿,1997-10-27改回，沈丽璞编辑。
华北地区冶里-亮甲山期层序地层
及其岩相古地理
*马学平
(北京大学地质学系　北京　100871)
韩作振
(山东矿业学院　泰安　271019)　王英华(北京大学地质学系　北京　100871)
摘　要　华北地区的冶里-亮甲山期地层由两个层序组成,“冶里”层序包括冶里组和亮甲
山组底部的地层，相当于牙形石Utahconus beimadaoensis -M onocos todus sevierensis 带至S calp el -lod us tersus 带,“亮甲山”层序包括其余的亮甲山组地层，相当于Serr atognathus bilobatus 带至
Paraserr atognathus p altod if or mis 带。梦见好多坟
由于海水由东北向南侵入，北部地区以海侵体系域及高位体系域发育为特征，主要属开阔海沉积，而南部及西部地区基本为高位体系域，主要属潮坪及局限海沉积，介于两者之间的曲阳-五台一带常以滩相为特征。这种体系域展布格局与生物地层相吻合。在晋南及豫北地区，常缺失海侵体系域的化石带，此外，由于每个层序结束时海退由南向北，因而南部地区又往往缺失高位期晚期或最晚期的地层。华北最北部，如河北平泉、秦皇岛一带，亮甲山组顶部见有一段在华北大部地区缺失的地层(J umudontus gananda -Scolop odus
sunanensis 带)，它代表了下一层序低位期间的沉积。
随着海水再次由北向南侵入，结果形成了下马家沟组底部由北向南的超覆，也就是说，南部的贾汪组可能相当于北部下马家沟组的中下部，而不是底部。
关键词　华北地区　下古生界　早奥陶世　层序地层　岩相古地理
1　引言
华北地区的下古生界地层研究程度很高，包括生物地层方面，如安太庠等(1983)；岩石学方面如王英华等(1988)；岩相古地理方面如冯增昭(1990)。这些成果，尤其是生物地层工作的进展，为在华北地区开展层序地层学及其沉积体系域展布的研究奠定了坚实的基础。本文的研究范围北以大同至承德一线为界，南抵华北地台南缘秦岭褶皱带。西至吕梁山区，东以郯庐断裂为界。
层序地层学的基本思想是通过识别由海平面升降变化的周期性所产生的物理及化学
沉积特征来划分和对比地层，我国目前也已有许多学者着手于层序地层的研究工作。具体华北地区来说，有乔秀夫、高林志(1990)对北京西山寒武系层序地层的研究，马学平等(1995)对北京西山奥陶系层序地层的研究，陈杰等(1995)对徐州寒武系层序地层的研究。上述研究都是针对单剖面的层序分析，为搞清沉积体系的展布概况，实测了北京西山、山西恒山、山西中阳、河南嵩山、河北峰峰、江苏徐州、安徽淮南等7个下古生界剖面，详细观察或部分实测了河北唐山、秦皇岛、山西交城、洪洞、山东张夏等剖面，收集了34条露头辅助剖面及分布于各个坳陷内的40余口钻井剖面。在此基础上，结合室内微相分析及古生物地层研究，对野外实测剖面进行了详细的层序地层分析，并探讨了其沉积体系的空间展布。本文着重讨论奥陶系冶里期-下马家沟期早期的体系域展布及岩相古地理。1　华北地区早古生代海平面变化及层序特征
1.1　二级海平面变化旋回
学校安全工作自查报告整个寒武纪时期，海水的进退规程基本上可分为南北两区。南部地区自以辛集组或猴家山组为代表的海侵开始之后，从总的海平面变化趋势看，在徐庄期—张夏期海平面是最高的时期，之后，由于发生了“翘翘板”运动(孟祥化等,1993)，南部的海水在崮山期开始变浅，例如，豫西地区基本是潮坪的沉积，到凤山期末，海水已从南华北(包括豫西地区、周口坳陷及淮南地区)退出，直到下马家沟期才又出现海相沉积。北部地区自府君山期海侵开始后，海域范围不断扩大，直到徐庄期，海水基本覆盖了整个华北地区，徐庄期—崮山期，海平面基本保持了高水位。
奥陶纪开始，华北地区的古地理格局明显表现为北低南高，即北部水深、南部水浅，甚至全部暴露；海侵方向基本是由东北向南，这种特征在奥陶纪早期的两个层序中非常明显。它们与原地层单位及生物带的关系如表1所示。总的来看，寒武纪时，辛集期(或府君山期)至徐庄期的海平面总的趋势是升高的，张夏期至崮山期海平面是高水位稳定时期，在此之后，海平面逐渐降低。奥陶纪的冶里期和亮甲山期时，海域范围已大大缩小，华北地区南部缺失冶里组和亮甲山组，这两期的海平面继续了寒武纪末期的变化趋势，即降低，最后到亮甲山期末，海水已从华北大部分地区退出，因此，从辛集期的海侵至亮甲山期末的海退构成了一个完整的二级旋回(超层序A )。下马家沟期至峰峰期是华北地区另一个二级旋回(超层序B)，上马家沟期晚期是海平面的最高时期，峰峰期开始，海平面逐渐降低，最终海水完全退出华北地区。
应该指出的是，在这种总的趋势下海平面变化还是比较频繁的，这就是和层序(三级旋回)的发育有关，
每个层序高水位末期时，海平面都有不同程度的降低，即发生海退，例如，辛集期层序结束时，海水大面积的退出，使华北北部大部分地区暴露，并缺失馒头期层序的海侵体系域。
1.2　层序界面及标志
1.2.1　I 型层序界面
  在华北下古生界中有两个，一是寒武系与元古宙或太古宙之间的界面，另一个是亮甲167　2期马学平等：华北地区冶里—亮甲山期层序地层及其岩相古地理
表1　华北地区奥陶纪早期层序划分与生物地层带的关系T able 1　Sequence clas sification of th e early Early Or dor vician and correlation w ith conodont biozones 组牙形石化石带
层序及体系域下马家沟组亮甲山组冶里组
A urilobod us le p tosomatus -
lox od us d issec tus
角　砾　岩　段
华北地区包括
J umud ontus g anald a -
S colo p odus sunanensis
Paraser ratognathus
p altod if or mis
S er ratognathus ex tensus
S er ratognathus bilobatus
Sc alp ellod us te rsus
G lyp toconu s quadr ap licatus -
S colo p of us o p imus
Cordylod us rotund atus -
Rossod us manitouensis Utahconus beimadaoensis -
M onocostodus sev ierensis 高位体系域海侵体系域低位体系域高位体系域海侵体系域晚期早期海侵体系域层序Ⅲ层序Ⅱ层序Ⅰ山组顶部的界面。华北地区下古生界I 型层序界面以海水大面积退出和与之伴随的地表溶蚀及程度不同的侵蚀、风化为特征。例如在北京西山，景儿峪组与府君山组界线处为一3—5cm 厚的风化产物——黄泥灰岩，其上府君山组为含黑硅质角砾、砾石的灰岩，再上则为巨厚层的豹皮状灰岩；在树坟一带，亮甲山组顶部也受风化影响形成了土状的东西。向南至昔阳及其以南地区，亮甲山组顶面常见凹凸不平的冲刷剥蚀现象(图1)；上覆地层的底部普遍存在砾岩和石英砂岩层，砾石由下伏白云岩或燧石组成，常充填在下伏岩层凹坑和楔形壑中，局部尚存在角度不整合现象。
图1　山西中南部下马家沟组(O 1x )与亮甲山组(O 1l )接触关系示意图
Fig.1　Sketch show ing the erosional contact betw een the un derlyin g Liangjiashan Fm (O 1l)and the overlyin g Xia-
majiagou Fm (O 1x )in central -southern Sh anx i Province
1.2.2　II 型层序界面
华北地区下古生界的层序界面以Ⅱ型为主，也就是说在大多层序结束时，海水仅从部分地区退出，造成地层的缺失，这可从沉积上及生物地层上证实，大部分其它地区仍是整168地　质　科　学
清明寄语英烈
1998年
合接触，例如，冶里期后期时，层序I 的高位体系晚期的沉积(相当于冶里组Glyp toconus quadrap licatus 带和亮甲山组底部的S colop odus op imus 带)在华北地区南部缺失，而在北部地区这些化石带则并无缺失，与上覆层序为连续沉积。
1.3　沉积体系域及其特征
在华北地区，下古生界的层序基本由海侵体系域和高位体系域组成(图2),
一般缺失
图2　北京西山奥陶纪早期层序划分及其岩性特征
(马学平等,1995)
T ST ——海侵体系域;E HST ——早期高位体系域;LHS T ——晚期高位体系域;SB ——层序界面
g.2　Sequen ces and th eir lithologic features of lower Ordovician strata in th e Western Hill area of Beijing I 型层序底部的低位体系域和II 型层序底部的陆棚边缘体系域，其原因主要是由于当时华北陆表海古地理环境所决定，低位体系域和陆棚边缘体系域只出现于斜坡及陆棚边缘地带，而这些位置基本均已超出了目前研究区的范围，然而，在层序III 的底部，在华北地区最北部如河北平泉地区则出现有低位体系域的沉积。
1.3.1　低位体系域
169　2期马学平等：华北地区冶里—亮甲山期层序地层及其岩相古地理
这种体系域仅见于下马家沟期～峰峰期巨旋回的底部，分布于河北秦皇岛、平泉及其以北一带，在此以南地区，海水全部退出而处于风化剥蚀状态。在平泉地区，该套地层为亮甲山组顶部的地层，岩性为泥质白云岩或泥晶灰岩，属于低水位楔类型的沉积(图11)。
1.3.2海侵体系域
这种体系域的沉积在华北地区下古生界构成了各层序的下部，分布范围不等。副层序组的叠加方式一般为退积型(图3-e )，但在不同的相带下，其岩性组合多种多样(图3)。
图3　华北地区下古生界海侵体系域副层序发育特征
(a)北京西山，下马家沟组底部(泻湖相);(b)北京西山，徐庄组下部(灰泥
坪);(c )河北峰峰，崮山组底部(竹叶准滩);(d )北京西山，张夏组中下部
(潮下带);(e)北京西山，亮甲山组中下部(潮下带)Fig.3　Show ing tyical parasequences in some major facies of the transgr essive system tracts
潮上带及潮间带岩性组合
包括(白云质)灰岩、准同生白
云岩、紫含粉砂质页岩等。在
下马家沟期-峰峰期的各个层杜甫诗三首教案
序中，海侵体系域的下部往往
含有许多垮塌角砾岩，这是其
中含有石膏沉积，后期溶解造
成岩石垮塌所至。潮下带则以
薄层状泥晶灰岩和中厚层状灰
岩、豹皮状灰岩及各种颗粒灰岩等组合为特征。  山西省地层编表小组下古生界组,1975，山西省奥陶系与寒武系界线和奥陶系的划分与对比。见：华北奥陶系
专题会议文献汇编。  垮塌角砾岩主要出现于下马家沟组～峰峰组的地层中,
尤其是各地层单元的底部，广
布于除华北最北部以外的地
区，其底界往往为一风化剥蚀面与亮甲山组接触，在山西中南部及河北南部，该剥蚀面之上角砾岩之下常出现含砾砂岩，因此，这些角砾岩的原始含石膏夹层的岩层应该属于下一沉积旋回，这不同于Ro
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sales 等(1994)的低位体系域的垮塌角砾岩，其原始岩层属于上一旋回的沉积，在下一或后期某一旋回的低水位期暴露遭到溶解所致。华北奥陶系层序III 底部角砾岩的存在表明海侵早期海平面上升比较缓慢，这样在海岸边缘才能产生泻湖环境导致蒸发岩类的沉积，尔后石膏溶解造成岩层垮塌。垮塌角砾岩有两种主要类型：一种呈松散的土状或疙瘩状，其中含有一些灰质或白云质角砾，这种类型的角砾岩可能是由于石膏层在随之而来的海水溶解造成仍未固结的沉积物坍塌；另一种类型呈紧密堆积的角砾岩大块体，甚至成大套地层延伸一定的距离，可能是奥陶纪末华北成陆后在长期的淡水淋滤和地下水的作用下溶解垮塌所致。
1.3.3高位体系域
这类沉积以加积-进积副层序组为特征，岩层常常为大套的厚层-块状，与海侵体系域有明显的区别。北京西山剖面为例，张夏组的下部主要为中薄层泥晶灰岩夹鲕粒灰岩
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