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云冈盆地晚白垩世助马堡组沉积相研究

时间:2022-12-10 12:40:09 来源:网友投稿


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摘 要:云冈盆地地处华北克拉通中北部,演化时期为早侏罗世晚期到晚白垩世,沉积较为连续。笔者对大同市新荣区助马堡村上白垩统助马堡组典型剖面进行了实测,并对沉积相进行了研究。研究表明,助马堡组由灰白-灰黄色砂砾岩与紫红色粉砂岩、泥岩旋回组成,为典型曲流河相沉积,并根据综合特征识别出河床、堤岸和河漫三个亚相,进而细分出河床滞留沉积、边滩沉积、天然堤沉积、泛滥平原沉积四个微相。

关键词:云冈盆地;助马堡组;晚白垩世;沉积相

中图分类号:P512.2 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2019)20-0148-02

1 区域地质背景

云冈盆地位于山西省北部,构造位置位于华北克拉通中北部,阴山-燕山造山带西段,呈NE-SW向展布,演化时期为早侏罗世晚期到晚白垩世,发育有下侏罗统永定庄组(J1y),中侏罗统大同组(J2d)、云冈组(J2yg),下白垩统左云组(K1z)及上白垩统助马堡组(K2z)。云冈盆地中生代地层分布及构造位置图如图1所示。

华北克拉通在早白垩世末-晚白垩世中期,受控于古太平洋向亚洲大陆俯冲作用,板块的边界应力场使华北克拉通整体处于弱挤压变形期[1,6]。云岗盆地助马堡组正是在这样的构造背景之下沉积的。

2 助马堡组地层特征

助马堡组典型剖面位于大同市新荣区助马堡村,总体上是由灰黄色、灰白色砂岩、砂砾岩与紫红色粉砂岩、泥岩组成的沉积旋回构成,每个旋回的下部单元为大段灰黄、灰白色中-细砂岩、砂砾岩,偶为砾岩,常夹有砂砾岩及砾岩透镜体,整体发育有非常丰富的大、中型槽状、板状、楔状交错层理,底面常见冲刷侵蚀构造,夹有泥砾,整体呈现下粗上细的正韵律;旋回上部单元的岩性则多为大段紫红色的细-粉砂岩、粉砂质泥岩,有时夹有多层灰黄色细-粉砂岩薄层,偶尔见薄层灰绿色粉砂质泥岩,整体沉积构造不多见,可见白色钙质结核,顶面可见虫迹。

3 助马堡组的岩相组合与沉积微相划分

助马堡组沉积表现出了明显的二元结构特征:旋回下部呈厚层-块状灰黄、灰白色中-细砂岩、砂砾岩,呈现下粗上细的正韵律,沉积构造非常丰富,常见大、中型槽状、板状、楔状交错层理,底面常见冲刷侵蚀构造,夹有泥砾,这些特征符合河流侧向加积特征;旋回上部为大段紫红色的细-粉砂岩、粉砂质泥岩,其沉积构造不多见,可见白色钙质结核,偶尔见薄层灰绿色粉砂质泥岩,顶面可见虫迹,这些特征符合河流相垂向加积特征。综上所述,助马堡组沉积相符合曲流河相特征[7,11]。

此次对左云地区的助马堡组沉积相的研究,可识别出河床亚相、堤岸亚相和河漫亚相,具体可细分为河床滞留沉积、边滩沉积、天然堤沉积、泛滥平原沉积四个微相。

3.1 河床亚相

河床是河谷中常年流水的部分,沉积物以砂岩为主,次为砾岩,碎屑粒度是河流相中最粗的,层理构造极其发育,是二元结构的下部沉积单元。助马堡组河床亚相岩性以灰黄、灰白色的中-粗砂岩、砂砾岩为主,下部常含有砾岩透镜体,砾石分选、磨圆均较差,结构成熟度低,整体上呈下粗上细的正韵律,发育有丰富的槽状、楔状、板状交错层理,底部常见冲刷-充填构造,局部可见下伏泥岩被冲刷形成的泥砾。

(1)河床滞留沉积微相。河床滞留沉积是由上游搬运来的,或就近侧向侵蚀形成的砾石等粗碎屑物质,滞留在河床底部而形成的,常见于河床亚相的底部。助马堡组的河床滞留沉积常呈中-薄层的透镜状砾岩沉积,断续分布在灰黄、灰白色的中-粗砂岩下部,砾石分选差,磨圆中-差,砾石成分多为石英、长石和花岗质,发育有丰富的中-大型槽状交错层理,或呈块状,具有下粗上细的正韵律,组成整个河流沉积中粒度最粗的部分(图2-a,b)。

(2)边滩沉积微相。边滩沉积又称点沙坝,是曲流河中的主要沉积单元,是河床侧向迁移和沉积物侧向加积的结果。助马堡组的边滩沉积为厚层的灰黄色、灰白色中-粗砂岩,发育有丰富的中-大型槽状、楔状、板状交错层理和平行层理,其中偶尔夹有砂砾岩透镜体,层理的底部多含有砾石或泥砾,构成下粗上细的正韵律,局部可见泄水构造(图2-c,d,e)。

3.2 堤岸亚相

堤岸亚相发育在河床沉积的上部,粒度较细,沉积物以细-粉砂岩为主,时常暴露出水面,构成二元结构的上部沉积单元。助马堡组的堤岸沉积为灰紫色粉砂岩和粉砂质泥岩,夹有薄层灰绿色粉砂质泥岩或中-薄层灰黄色细砂岩,可见小型交错层理和植物碎片。

天然堤微相:天然堤沉积是洪水期河流水位较高时,河水所携带的细粒物质溢出河道沿河床两岸堆积形成的沙堤。助马堡组的天然堤沉积为紫红色粉砂岩、粉砂质泥岩,与灰黄色细砂岩组成频繁的薄互层,局部夹灰绿色薄层,可见钙质结核、植物根痕,或黑色炭质夹层(图2-f,g),偶见生物扰动构造,沉积构造因风化难以识别。

3.3 河漫亚相

河漫沉积常发育在天然堤外侧,是曲流河中分布面积最广的部分,又称泛滥平原沉积。助马堡组的河漫沉积为紫红色块状粉砂、粉砂质泥岩,常为块状沉积,沉积构造不发育。

河漫滩微相:河漫滩沉积是河床外侧河谷底部较平坦的部分,是在洪泛期水漫出河床淹没谷底,由细粒悬浮沉积物垂向加积形成。助马堡组的河漫滩沉积岩性较为单一,为块状紫红色块状粉砂、粉砂质泥岩,沉积构造不常见(图2-h,i),偶见钙质结核。依照上述沉积亚相和微相特征,本文对此次助马堡組实测剖面进行了详细的沉积微相划分(图3)。

4 结语

助马堡组呈现出典型的曲流河相沉积特征。从整体上看,助马堡组的下部沉积具有明显的“泥包砂”特征,大段紫红色粉砂岩、粉砂质泥岩为主夹灰黄、灰白色砂岩、砂砾岩;过中部紫红色粉砂岩、泥岩的厚度开始不断减小,砂岩所占比例不断上升,整体“泥包沙”的特征不断减弱,所构成的旋回的厚度也开始小,重复的频率不断增加;上部紫红色粉砂岩部分所占比例已经明显下降,厚层灰黄色砂岩占主体。反映了该时期河流沉积过程中,物源供给不断增强,河流的下部沉积单元不断增厚的过程。

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