Question

上白垩统—古近系成因地层分析

Answer 1

从总体上看，华北南部地区的上白垩统—古近系的厚度大、边缘相和湖相都很发育，表现出快速沉降、快速堆积的小型裂陷盆地的显著特征。

1.华北南部地区上白垩统的分布概况

上白垩统在华北南部的大部分地区缺失，仅在开封坳陷、周口坳陷的某些凹陷和合肥坳陷，以及郯庐断裂带内部及东侧有分布。其中，在合肥坳陷的保存较好。

豫西南李官桥、南阳、平氏地区上白垩统称为胡岗组、寺沟组、夏馆组与朱阳关组（周世全等，2001），岩性主要为砖红色或暗红色砂砾岩、中至巨砾岩、各类砂岩及少量砂质泥岩和砂质泥灰岩，含钙质结核，局部含石膏、琥珀；豫西潭头、洛阳与洛宁、嵩县地区上白垩统秋扒组主要为棕红色砾岩、含砾砂岩、砂质泥岩及泥岩，厚70～200m。在秋扒一带该组上部产Tyrannosaurus luanchuanensis和少量恐龙蛋皮化石。豫西北灵宝、三门峡、卢氏等地发育上白垩统红层。童永生等（1980）在灵宝盆地五亩、南朝村等地发现大量瑶屯巨型蛋Macroolithus yaotunensis化石，遂将其下部从项城群中分出，命名为南朝组，时代归晚白垩世。岩性为砖红色砂质泥岩、砾岩、砂岩夹粉砂质泥岩，厚约700m。三门峡盆地门里、岳家庄一带的红层，统称门里组，该组下部为砖红色砂砾岩、各类砂岩夹粉砂质泥灰岩、泥岩，厚约267m。

位于北淮阳地区的豫南信阳、潢川一带上白垩统周家湾组，广布于信阳、罗山、平昌关、潢川及固始等地。下部为紫红色巨砾岩、砂砾岩，夹粉砂岩、含砾粗砂岩、粉砂质泥岩；上部为砖红色或红褐色砾岩、含砾粗砂岩、粉或细砂岩、粉砂质泥岩，总厚约1300m，不整合在陈棚组之上。在信阳、平桥、平昌关等地，该组上、中部见较多恐龙蛋化石，有Elongatoolithus,Paraspheroolithus等（周世全等，1983），在光1井、潢l井、固3井中，见介形类化石Cypridea sp.,Darwinula contracta,Lycopterocypris sp.，该组时代无疑属晚白垩世。

淮南断褶带北部的固镇盆地上白垩统王氏组，主要为沿NNE向的固镇－淮南断裂和褶皱发育河湖相沉积（韩树芬等，1994）。郯庐断裂带内部走向NNE的嘉山盆地，自晚侏罗世或早白垩世至古近纪始新世连续发育，沉积有上白垩统张桥组/丘庄组的河湖相沉积。

在北淮阳地区的金寨—六安一带，所见到的上白垩统戚家桥组为河流－冲积扇相砂砾岩。此外，在宣南及滁州一带所见到的赤山组，为砂岩、粉砂岩夹泥岩，属滨湖相沉积。赤山组中产丰富的介形类和恐龙蛋等化石，故将其时代定为晚白垩世。

2.合肥坳陷上白垩统—古近系沉积特征

在上白垩统响导铺组沉积期间，合肥坳陷基本上继承了早白垩世的沉积格局。沉积中心位于坳陷的东北部合深6井和合浅2井一带。但是由于受到同沉积期和准同沉积期的大规模逆冲推覆作用改造，上白垩统（响导铺组、张桥组）仅分布在大桥－定远凹陷内，沉积范围有限，最厚达3000m 左右（图3-27）。坳陷东部的张八岭隆起在晚白垩世迅速隆起，成为重要的物源区。

从沉积物的岩相、沉积相和分布状况看，在晚白垩世响导铺组沉积期间，合肥坳陷的沉积水体经历了一个由浅变深、范围由小而大的过程，造成沉积物粒度在整体上出现了逐步变细、分布面积逐步增大的变化。到响导铺组沉积晚期，合肥坳陷出现了浅－半深湖环境。

进入古近纪，合肥坳陷转为伸展背景，各主干逆冲断裂发生负（逆）反转，变为张性正断层，沿主要断层堆积了古近系一套近源粗碎屑岩建造，在地震剖面上表现为受大断裂控制的箕状或楔状断陷沉积体。有证据表明，郯庐断裂带也在此期发生明显的伸展性活动，在其西侧形成NE向展布的箕状断陷，沉积物由东向西进积（图3-31、图3-32）。

古近系主要发育于坳陷内部的定远凹陷、大桥凹陷、颍上凹陷、丁集凹陷、肥东凹陷及舒城凹陷内（图3-33）。主要岩性为棕红色砂岩、泥岩不等厚互层，底部为砂砾岩，以湖相沉积为主。其中、上部常夹有数量不等的暗色泥岩。这种暗色泥岩及膏盐层在定远凹陷较为发育，属封闭环境下咸水－半咸水浅湖沼泽相沉积。舒城凹陷合深2井中、上部夹有少量深灰绿色、棕褐色泥（页）岩，含石膏，反映为微咸水、弱还原环境下的浅湖－半深湖相沉积。合深5井于古近系中、上部为滨浅湖沉积。

图3-31 合肥坳陷（K₂）等厚（m）图

图3-32 合肥坳陷（K₂—E）等厚（m）图

图3-33 合肥坳陷古近系（E）沉积相图

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总的看来，古近系沉积分割性比较强。这可能与坳陷内基底东西大断裂的活动有关。在紧靠大断裂一侧厚度较大；远离大断裂则厚度较小，呈现北断南超的楔状分布特点。在露头上，古近系岩层明显地向大断裂方向倾斜，说明古近系沉积时，该断裂一直在活动。从地震剖面上看，古近系上方遭受不同程度的剥蚀，推测古近系沉积后，该坳陷曾经发生大面积抬升并遭受剥蚀，其原始沉积范围可能要大得多。古近系的地震相主要表现为一套中低频、弱振幅、连续性中等的反射，与下伏地层多呈不整合接触，连续追踪对比可靠，是坳陷内较好的反射层。

3.周口坳陷古近系沉积特征

在经历了早白垩世晚期—晚白垩世早期的抬升剥蚀之后，周口坳陷于原有凹陷的基础上，形成了一系列古近纪新凹陷。以舞阳、襄城、谭庄3个凹陷为代表，自下而上发育玉皇顶组、大仓房组、核桃园组和廖庄组，厚度大于5000m。大致以东经114°30＇为界，周口坳陷出现东西分异，东部主要分布玉皇顶组和大仓房组，西部主要分布大仓房组和核桃园组。

中古新统—下始新统玉皇顶组 为棕、灰白色砂岩，紫、灰色泥岩，厚约428～1762m。岩性横向变化较大，组成3个次级旋回。该组在鹿邑、倪丘集、沈丘凹陷分别不整合于下白垩统、中－下三叠统和二叠系之上。分布广泛，但多为玉皇顶组一段和二段，仅在沈丘凹陷东端的周22井和倪丘集凹陷发现玉皇顶组三段。该组分布的总趋势是东厚西薄、东老西新。

中始新统大仓房组 由棕红色泥岩，棕红、灰白色砂岩，杂色含砾砂岩组成。含化石稀少。厚108～1103m。与玉皇顶组为平行不整合接触，其分布与玉皇顶组相似，但沉积中心向西偏移。

上始新统—中下渐新统核桃园组 主要由暗色砂泥岩夹膏盐层组成，厚约861～3669m。可分为3段，并构成一完整沉积旋回。核三段下部为旋回的初期沉积，核三段上部至核一段下部为旋回的中期沉积，核一段上部为旋回的晚期沉积。核桃园组与大仓房组及廖庄组为连续沉积。核二段与核一段之间有一超覆关系。核桃园组主要分布在谭庄凹陷、舞阳凹陷和襄城凹陷中。诸凹陷在南北方向上沉积中心靠大断层一侧，东西方向上在襄城、谭庄凹陷为东厚西薄，舞阳凹陷有两个沉积中心。

中、上渐新统廖庄组 灰白色、黄色含砂砾岩，紫红色泥岩。产楝粉－芸香粉－麻黄粉－凤尾蕨孢粉组合，轮藻和介形类与核一段相同。厚72～869m。各凹陷均为西厚东薄。

周口坳陷古近系成因地层格架受边缘断层控制。舞阳、襄城、谭庄3个凹陷都是以一侧断裂下沉，两端掀起形成的长贝状凹陷，湖盆较长流程的水系来自东西两端或一端，襄城凹陷水系来自西端，谭庄凹陷水系来自东端，舞阳凹陷水系来自东西两端。这些流程较长的水系则形成三角洲体系，在南或北陡岸一侧，河流流程短，形成小型的水下冲积锥体。在缓岸一侧则发育一些小型三角洲，位于各沉积体系之间的是湖湾区和浅水—较深水沉积区和盐类沉积区（图3-34）。

图3-34 周口坳陷舞阳、襄城凹陷古近系核桃园组二段沉积相图

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核桃园沉积期的湖泊属盐湖型，但各凹陷成盐时期和盐的类型不同。其中，襄城凹陷自核三段顶部沉积时开始湖水咸化，核二段沉积期为主要盐湖期，至核一段沉积时转为淡化。舞阳凹陷从核二段沉积开始成为盐湖，核一段沉积期为主要盐湖期，到廖庄组沉积期才转为淡化。一般地说，湖盆闭塞程度不同，湖水咸化的差异程度也不同。襄城凹陷的湖盆封闭条件较差，仅沉积了膏盐岩；舞阳凹陷封闭条件良好，则沉积了钠盐类。盐类沉积的分布通常受到湖盆周边水系的发育程度和湖盆内部的古地理格局控制。在凹陷的两端，由于水系较发育，输入的碎屑物质较多，河水的大量注入将降低湖水的含盐度，故很少见到盐类沉积。在凹陷的中心，则往往由于流通性差而致使湖水含盐度高，形成封闭沉积区，盐类沉积较厚。在干旱气候条件下，由盆地边缘至中央，沉积相带通常依次为三角洲前缘砂体－前三角洲泥－盐类沉积区。在干旱和温湿气候相互交替变化的条件下，砂体发育与盐类发育通常互为消长；处于温湿淡化期，湖盆大部分地区将为稳定的泥页岩所覆盖，湖水浓缩与淡化交替进行，往往形成多个含盐的沉积韵律。

4.济源凹陷古近系沉积特征

济源凹陷在古近纪自下而上沉积有孔店组、张庄组、月庄组、泽峪组、南姚组和丁庄组。孔店组最厚处位于靠近北部边界断层处，最大厚度达1200m 以上；张庄组和月庄组最厚处位于金城次凹东部，最厚达3500m 以上；泽峪组、南姚组、丁庄组最厚处在南北两侧边界断层附近，厚达4000m 以上。从张庄组至南姚组，主要沉积相为冲积扇相（Ⅰb,En—zh）和泛滥盆地相（Ⅱe,En—zh、河道－泛滥平原相（Ⅱd,En—zh。其中冲积扇相位于凹陷北部的西承留、柏香北、博爱及武陟一带，泛滥盆地相位于凹陷中部偏东地区的黄庄、徐堡至武德镇一带，河道－泛滥平原相广布于凹陷各处（图3-35）。

图3-35 济源凹陷古近系南姚组—张庄组沉积相图

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5.中牟凹陷古近系沉积特征

中牟凹陷古近纪自下而上发育了孔店组和沙河街组四、三、二、一段。其中，孔店组大面积为河道－泛滥平原相（Ⅱd,Ek），开深4井和开参1井之间为泛滥盆地相（Ⅱe,Ek；图3-36）；沙河街组四段冲积扇相发育于杜营次凹西南部及东北部，泛滥盆地相发育于东吴次凹和杜营次凹中部，滨浅湖相位于杜营次凹中心靠近边界断层一侧，河道－泛滥平原相发育于其余大部地区；沙河街组三段沉积相类型最为齐全，冲积扇相（Ⅰb,Es₃）仅发育于杜营次凹的东北部，半深湖相（Ⅲe,Es₄）位于东吴次凹东部陡倾带、西部深凹陷陡倾带、荆隆宫次凹北部陡倾带以及杜营次凹北部陡倾带，滨浅湖相（Ⅲb,Es₄）发育于东吴次凹东部、西部及杜营次凹中部靠杨庄断裂附近，另外东吴次凹东部、西部发育5个小型三角洲（Ⅰf,Es₄），杜营次凹杨庄断裂附近发育一个小型扇三角洲（Id,Es₄）（图3-36）；沙河街组二段冲积扇相位于东吴次凹东部南北两侧，滨浅湖仅发育于杜营次凹中心部位，东吴次凹东南部和荆隆宫次凹北部发育泛滥盆地相，其余大部地区为河道－泛滥平原相。

图3-36 中牟凹陷古近系孔店组、沙河街组三段沉积相图

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6.黄口凹陷古近系沉积特征

黄口凹陷古近纪沉积自下而上分别为孔店组及沙河街组四、三、二段。钻孔揭示，孔店组下部为棕红、浅棕、灰色细砂岩，含砾不等粒砂岩夹少量棕、棕红、棕灰色泥岩和砂质泥岩，底部冲刷现象明显，砂岩以泥灰质胶结为主，较深色泥质岩中含灰绿色粉砂质团斑。上部为浅棕色厚层细砂岩夹棕红或棕褐色泥岩、粉砂质泥岩，泥质岩中含灰质团斑。

根据成因地层学研究成果，孔店组主要发育冲积扇相（Ⅰb,Ek）、河道－泛滥平原相（Ⅱd,Ek）、泛滥盆地相（Ⅱe,Ek；图3-33），冲积扇相分布于丰沛断裂NE向展布段的东南侧，河道－泛滥平原相分布于道口集、姜马庄至宋楼一带，泛滥盆地相位于刘集至刘堤圈一带及李寨至范楼一带；沙河街组四、三段沉积相类型为冲积扇相（Ⅰb,Es_3～4）、河道－泛滥平原相（Ⅱd,Es_3～4）、泛滥盆地相（Ⅱe,Es_3-4；图3-37），冲积扇相分布于丰沛断裂NE向展布段的东南侧，较孔店期范围稍大一些，河道－泛滥平原相分布于道口集、姜马庄北至范楼一带，泛滥盆地相位于凹陷中部的刘集至姜马庄一带；沙河街组二段基本分为扇三角洲（Ⅰd,Es₂）、浅湖相（Ⅲc,Es₂）、半深湖相（Ⅲe,Es₂），扇三角洲位于丰沛断裂NE向展布段的东南侧，较早期的扇三角洲范围向南拓展，浅湖相发育在凹陷东部丰参1井至范楼一带，半深湖相则位于凹陷中西部道口集至姜马庄一带。

钻孔揭示，沙河街三段至四段下部为棕褐、紫红色厚层状泥岩，粉砂质泥岩间夹少量杂色泥质粉砂岩，泥质岩中含灰绿色灰质团斑，属于泛滥盆地相。上部浅灰色棕褐色泥岩夹浅灰、浅棕色粉砂岩薄层，泥岩含粉砂不均匀，富含介形类、腹足类化石以及植物碎屑，为浅湖相沉积环境。

图3-37 黄口凹陷古近系沉积相图

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