豫西焦作中奥陶统马家沟组沉积构造及其环境解析

豫西焦作中奥陶统马家沟组沉积构造及其环境解析

Ξ2009年第16期 内蒙古石油化工 37 豫西焦作中奥陶统马家沟组沉积结构与环境解释 刘顺喜、王娟（河南工业大学资源与环境学院，河南焦作） 摘要：焦作西部河南省沉积构造以公园内中奥陶统马家沟组灰岩最为发育。按其来源可分为物理型、生物型和化学型三种。不同的沉积环境发育不同的沉积构造，特殊的沉积构造更能代表特定的沉积环境。例如，正常波底以下的风暴沉积物中出现丘状交错层理，代表湍流的高能环境；生物遗迹扰动结构常出现在缺氧等极端环境中。关键词：中奥陶统;马家沟组；沉积构造；丘状交错层理 1 引言 沉积构造是一种地质实体。是指沉积物内部的宏观特征，沉积物内部或沉积物与流体的界面处，在沉积时期或沉积后，通过物理、化学、生物等作用而形成的结构[1]～[3] 。近年来，通过各种模拟实验[4]和对现代沉积环境的研究，在解释沉积岩构造的形成机制方面取得了很大进展[5]，有助于利用原生沉积构造来恢复古代沉积环境，如古代水流的水深。 、流速、流向等[6]～[8]。 2 地质背景 图 1 焦作煤层山公园大地构造位置图 煤层山针公园位于河南省西部焦作市北山中部，西临群英河，东临翁剑河，影视南临大道，北与巍峨的太行山融为一体。占地40公顷。

焦作北山位于华北大陆块中南部、河南省西北部、太行山南段东麓。主要是一套由古生代地层组成、大致呈南-东南方向倾斜的单斜构造（图1）。雄山针公园属山前冲积平原，地质构造复杂，以断层为主，轻微褶皱为辅。褶皱构造主要表现为走向方向的挤压现象，呈单斜地垒构造，中部有正断层。地势由西北向东南倾斜；主要发育中奥陶统马家沟组，局部发育上石炭统本溪组和太原组。 3. 测量地层。本区奥陶系灰岩共八层。每层都有不同的厚度和特性。由于怀远运动和加里东运动的地壳隆升造成的古老侵蚀，整个华北地区没有完整的奥陶系沉积。由于地形和植被覆盖范围的限制，本次对马家沟组岩层进行了一小段测量。岩性以灰白色、绿灰色、灰黑色灰岩为主；灰黄色、土黄色和紫红色泥灰岩。该地层剖面简述如下： 上覆地层：早石炭世本溪组平行不整合接触面7。灰色、灰白色厚层灰岩，节理、裂隙中可见次生方解石脉，遇盐酸剧烈冒泡。添加滴水。水分层。 6.15平方米。灰黄色薄层状泥质灰岩。它具有水平层理和藻类生长结构。 1.85平方米。灰黑色厚层状泥晶灰岩和泥晶方解石。 1.85平方米。土黄色、紫红色的薄层泥质灰岩，局部发育藻灰岩，丘陵交错层理和水平层理。 3.9立方米。蓝灰色厚层石灰岩。岩层中可见缝合线结构，并发育波浪状层理。

3.65平方米。薄层泥岩。 0.2平方米。灰色和灰白色厚层状石灰岩。下部有水平层Ξ。收稿日期:2009-05-21 基金项目:河南科技大学博士基金项目(B2009-93) 38 内蒙古石油化学工业2009年第16期 上部发育微量化石和块状层理。 8.45m 无底 4 沉积构造类型及解释 焦作煤层山针公园中奥陶统马家沟组岩性主要为一套厚层灰岩夹薄层泥灰岩。发育的沉积构造根据因素可分为：物理成因水平层理（板块IA）、丘状交错层理（板块ID）、块状层理（板块IG）、波状层理（板块IB）；生物起源的堆叠结构（图IB）。板 IC) 和生物扰动结构 (板 IF)；化学来源的缝合结构（Plate IE）。 4.1 水平层理 () 纹层呈线状且相互平行且与层理平行。一般认为，这种层理是物质在相对稳定的水动力条件下从悬浮液或溶液中沉淀出来而形成的。层理的出现是由于进入沉积物的物质发生变化，如颗粒大小的变化、不透明矿物的分布、云母片和碳质碎片的层理排列等。水平层理分布广泛，多出现在细粒粉砂中和泥。常见于海洋和湖泊的深水区、封闭的海湾、泻湖、沼泽和牛轭湖。该遗址的水平层理表明，当时焦作北山的沉积环境是较深的浅海环境。

4.2 丘形交错层理（-）由一些宽阔且平缓的波浪层组成。顶面呈圆顶状，叶片向周围倾斜。层系上部被侵蚀，纹层几乎与层系底界平行。中部呈发散-收敛状，叶片倾角较小但变化较大。与之相对应的是凹陷状纹层，具有相似的特征。不同之处在于，前者以凸状丘陵地层为特征，后者以凹陷状波状地层为特征。这些层理的产出是风暴沉积的主要标志，主要发生在近岸区和正常波底以下的风暴波振荡环境中。 4.3 块状层理（）又称均匀层理或无层理，是层内物质均匀，成分和结构无差异，即使用仪器也无法识别其结构或内部物质排列的沉积构造。其形成原因大致有以下三种： A、由未分选的沉积物颗粒杂乱分布而形成，无明显沉积结构； B、由沉积物极快速沉积或高密度悬浮物质快速沉积而形成。 C.原始层理受到强烈的生物扰动、成岩压实、排水或重结晶交代作用的破坏。块状层理常见于泥岩或粗碎屑岩的厚层中，并且存在于浊积岩和洪水沉积环境中。 4.4 波状层理 () 纹层呈对称或不对称波状，但总方向与层理平行。这种层理主要是由沉积介质的波浪振荡运动造成的，其次是单向水流的向前运动造成的。

前者主要形成对称的波状层理，后者则形成非对称的波状层理，且重叠层的相位错开。波状层理形成于水介质稍浅的沉积环境中，如海洋、湖泊、河漫滩的浅水淤泥和泥交替沉积带。在海湾、泻湖和其他地区也能看到它。这些地区有大量泥沙供给，当沉积速度大于侵蚀速度时，在波浪和水流的作用下，沙波显着向上迁移生长，可保存连续的波状层理。 4.5 缝合线构造（re）是碳酸盐岩中常见的断裂构造，在石英砂岩、硅质岩和蒸发岩中也有发现。在岩层的切割面上，呈现出锯齿状的曲线，看起来像头骨的缝，称为缝合线；在平面上，也就是沿着这条裂纹的断口表面上，显得凹凸不平、起伏不平。表面，这是缝合面；从三维角度来看，这些不同大小的凹或凸的圆柱体被称为缝合柱。这三种表现中，以缝合最为常见。缝合结构的尺寸差异很大。结构的形状也有很大差异。有的具有尖锐的锯齿状起伏，有的则相对平坦，甚至随着层次的变化逐渐消失。缝线结构有的与层平行，甚至与层一致，有的跨层，或者可以多组相交，形成网状。关于缝线产生的原因主要有两种观点：主要学说和次要学说。

主要理论家认为缝合线是在沉积过程中产生的。他们的证据包括：缝合线被结构裂缝或方解石脉切断；缝合线面与层理层平行，或者缝合线面是层理层或沉积间断面等。二级理论家采用的观点是，缝合线的形成受构造裂缝控制，缝合线切割构造裂缝或方解石脉，缝合线切割化石和鲕粒，等，并认为缝合线是在成岩作用或表观发育阶段产生的，是次生的。的。目前多数人认为缝线结构是由于压力溶解（主要是溶解）而形成的。界山公园缝合线结构具有与岩层平行发育的缝合面，是沉积过程中形成的。 4. 6 生物结构（b ）是主要由蓝绿藻形成的层状结构和生物扰动结构。层状结构是由席状生长的蓝绿藻丝及其粘液粘附并捕获细粒沉积物组成，形成明暗层交替的结构，具有近平行的微波状起伏或反方向的穹顶状隆起。重力。生物扰动结构是生物体在其生活和觅食过程中扰动沉积物，破坏或改变原有沉积结构而留下的扰动痕迹。缝山针公园马家沟组藻层状构造发育于土黄色泥质灰岩中。平面上多为相连的半球形或球穹状隆起，多形成于潮间带环境；生物扰动结构主要由造迹生物形成的遗迹化石组成。这些化石是在深灰色石灰岩中发育的。尺寸较小，分枝级数一般为2级，分枝角度为30°～40°，直径多在1mm左右。这表明了一种缺陷。氧气环境[10]。

5 沉积环境及演化 沉积环境是一个具有独特物理、化学和生物特征的自然地理单元。通过分析焦作中奥陶统马家沟组沉积结构及环境解释，焦作，2009年第16期，刘顺喜等。 3940内蒙古石化工业，2009年第16期，沉积构造、岩性及沉积构造、岩性等通过分析并结合整个华北盆地这一时期的基本情况，认为中奥陶统马家沟组主要为浅海陆棚相和潮坪相。奥陶纪时期，整个华北地区总体呈现北厚南薄的趋势，岩性较为均匀。华北盆地中奥陶世遭受了较为广泛的海侵[9]。此次海侵可能主要与全球海平面上升有关，沉积中心和沉降中心倾向于向东南方向迁移。缝山针公园中奥陶统马家沟组碳酸盐岩沉积环境为极浅陆海。慢相带宽的潮间坪和潮上坪是主要相。沉积物常裸露于地表，陆源物质很少。沉降速度慢，不利于水生生物的生长，也不利于其遗骸的保存。这是有机质丰度低的根本原因。马家沟时期，由于海平面升降而发生海退和海侵，形成两个三级旋回，沉积环境由外海发展到潮滩再到外海演化。早期沉积在外海，形成厚厚的灰白色石灰岩层。主要沉积构造为水平层理，表明水体较深；局部出现了具有缺氧迹象的ES生物扰动层，表明在公海发生了闭塞区的沉积；随后发生海退，沉积环境转变为潮上平坦沉积，形成紫红色薄层泥质灰岩，具有水平层理和波状层理。

丘陵交错层理代表湍流环境中的风暴沉积，通常出现在潮下坪。局部可能受地形影响，产生单一岩性快速堆积，形成块状层理；藻类生长结构的出现，预示着接下来出现了海侵系统，水体稍微加深，演化为公海。 6 结论 6. 1 豫西焦作中奥陶统马家沟组灰岩发育4 类物理成因沉积构造、2 类生物成因沉积构造和1 类化学成因沉积构造。 6. 2 通过沉积构造分析可知，马家沟组沉积演化经历了公海、潮坪、外海3个阶段。 [参考文献] [1] Selly R C. An to sed im en to log gy [M]．伦敦：学术出版社，1976，208 - 209。 [2] 冯增钊。沉积岩石学(第二版)[M]．北京：石油工业出版社，1993，108-131． [3]方业森，任雷夫．沉积岩石学教程[M]．北京：地质出版社，1987，74． [4]V.M，王启胜．沉积构造水力解释研究进展[J]．江汉石油学院资料，1992，1：1-9。 [5]王庆春，鲍志东，何平。内波沉积定向沉积构造的形成机制[J].沉积学报, 2005, 23(2): 255 - 259. [6] 郑伟，齐永安，刘顺喜，张周。河南云台山世界