第卷第期年月沉积学报一个陆表海的潮坪沉积模式赵震地质矿产部天津地质矿产 研究所内容提要本文从三个方面探讨了晚前寒武纪陆表海碳酸盐岩潮坪的清水沉积环境,并归纳 出了中元古宙雾迷山组于该环境中的沉积模式岩石类型,基本上是由沉积 白云岩组成,厚达三千余米,伴生有硅岩及微量陆源碎屑,显示了浅水及潮坪沉积环境的叠层石组合及其它各种沉积 形相,旋韵律性组合,在纵向层序中可以见到多级次套叠的旋韵律性沉积,每一部段都寓示着若干赋存于各有既定层位的信息,即它的沉积物、古生物及沉积形相大致上是经常固定的组合。通过上述资料分析,综合归纳出了雾迷山组的陆表海潮坪沉积模式,它是在进积的背景上经历了海侵一海退的演化。主题词碳酸盐岩陆表海潮坪沉积模式海侵一海退中元古宙蓟县纪蓟县作者简介赵震男岁副研究员沉积学及岩相古地理学天津市蓟县是我国上前寒武系最为发育地区之一,也是我国晚元古宙层 型 所在地,位处燕 山中部天津市北缘图。该区此套地层以沉积碳酸盐岩为最。在蓟县厚近的剖面内,它几可占,而又 以富镁碳酸盐岩居绝对优势。这一巨厚的层状钙镁碳酸盐岩堆积,显示了与陆地毗连的陆表海“沉积 环境,多属滨海区产物。本文所论述的雾迷山组,即为此套中元古宇中的一个组图,基本上为碳酸盐的沉积物,厚三千余米,几达蓟县剖面整个上前寒武系碳酸盐岩地层厚度的一半。从岩石类型、组构特征、沉积构造及藻类生物等清楚地显示出了潮汐作用 的特色,受到宽广平坦的台地所制约,岩石垂向序列上具有明显 的旋律、韵律性”,并形成了确著地潮坪环境的沉积相模式,兹论述如下。一、岩石类型及组构特征蓟县雾迷山组岩石类型以原生白云岩最发育,并常伴生形态繁多的硅岩,碎屑岩也时有出露。据作者年野外实测剖面计算,总厚度达,此诸岩石组成的百分比是碳酸盐岩,硅岩,碎屑岩,泥质岩微量工时代年限士子一王邻之石百万年之间,期赵震一个陆表海的潮坪沉积模式下 寒武系景 七峪组卜马岭组铁岭组洪 水庄组者自门系前雾迷 山组杨庄组高于庄 组大红 峪组团山子 组之石灰岩姗,。岩其它沉积岩太古宁辽西群图蓟县上元古宇岩性柱状图及地理位置略图一碎屑岩以为 白云质石英砂岩,厚层状构造,颗粒支撑结构。陆源碎屑是石英砂夹泥晶含灰云岩,杂基粉屑泥 晶含灰云岩、石英粉砂及泥质胶结物系亮晶状的白云石。石英粒圆度中等,粒度一,含量左右。亮晶 白云石较为干净透明,粒度,孔隙式胶结。这是一种高能离岸浅滩环境下堆积的沉积物当杂基混有较多泥晶含灰云岩时,则是形成于具有似障壁的低能局限水盆地内,为滩后环境。本类岩石只见于雾迷山组上部,处于潮坪上的海退序列地层中,呈断续的透镜体状。二硅岩是与碳酸盐岩密切共生的一种岩石,形态多种多样,但其分布范围则远逊于它。矿物组成以隐晶质的玉髓为主,构成隧石岩,具有浅灰、灰白等色,常与泥晶云岩组成厚左右的韵律层,二者具不同程度的混杂。在雾迷山组地层的基本韵律层详见下述“相模式”内,硅岩于不同部位呈现的沉积学报卷形态各异。宏观上在基本韵律层的下部为断续波状的隧石条纹、条带,上部则呈规整平直连续的健石条纹、条带,均顺层理分布,缝石内含有大量的藻丝体。至基本韵律层 的顶部是为断续的健石层状体成壤作用造成硅胶稳定持续沉积而成或健石结核,颜色呈灰黑,与碳酸盐砾混生。上述硅岩主要是一种滨海开阔潮坪的产物,岩石中常见流水波痕及干裂。三碳酸盐岩原生沉积 白云岩为主,灰岩少量,依其成分、组构、产状,最主要的有机械碎屑云岩球粒状云岩这是剖面中较发育的一种白云岩,常含粉砂,见之于雾迷山组的不同层位,处于基本韵律层 的最下部。宏观灰 白色、少量紫红色,页片状的纹层理,富含陆源泥、砂。偏光镜下是灰色泥晶鲡球粒相聚积,粒径。一,一般。一。鲡球粒甲心往往为石英砂粒,隐见模糊状的二、三圈包壳纹及很稀疏的幅射纹。有时此诸泥晶鲡球粒围绕石英砂屑组成了上下的复鲡球粒,也有无石英砂者,仅只泥晶球粒呈复合颗粒状,也可经由聚积作用使复合颗粒组成团块,胶结物为细晶白云石。本类岩石是在海洋波浪及水流弱动荡环境中所堆积,赋存于潮间带至潮上带能量不高处,多见流水小波痕。内碎屑云岩剖面中不 同的层位内断续见到,各具不 同的产状。其组成以盆内碳酸盐岩砾屑为主,砂屑、粉屑次之。主要见于基本韵律层顶、底部位,而上、下部 位次之,组分上稍显差异。位于顶层者与灰黑色硅岩相伴生,为含石英砂圆度高角砾状泥 晶云岩,位于底层者为泥砂次棱角状质砾屑泥晶云岩位于上层及下层者为板砾状硅质砾屑泥晶云岩。顶、底层位的岩石系潮间、潮上破碎的产物上、下层位的板砾状云岩是强波浪风暴环境中形成的准同生浅水碳酸盐风暴岩,显示出水动力较强的底冲刷环境,当属一种同生砾图版,。陆源砂屑云岩这是本区碳酸盐岩中比较特殊者,见于雾迷山组上部海退序列中,在基本韵律层的底部层位。它是由下伏杨庄组紫红色泥晶云岩的剥离、搬运、磨削、堆积而成,当滨岸抬升侵蚀的结果,具有底部为粗粒屑的特征,偶见干裂、岩盐假晶图版,。生物云岩本组中的真核、原核藻类生物曾已多次作过报道“、,由藻类生物参予所成的碳酸盐岩,微观可见到藻类遗体,宏观则具有不 同样式的叠层或其变态,它几乎占了全组厚度的一半多,依据藻类集合体沉积构造样式及充填物等的特征“、”、。可划分为叠层云岩广泛见于基本韵律层上、下层,叠层石有层纹状、波 纹状、弯状、柱状、锥状等,前三者形成于潮间一潮上带,后者见于潮间一潮上带的沼泽小柱状、小杯状叠层石图版,或潮间一潮下带的高能环境大型锥状、柱状叠 层 石图版,。岩层内波痕、雨痕、干裂等常见。刘宝翻,重力流、风暴流、等深流及其沉积,地质学术讲演汇编,地质矿产部成都地质矿产研究期赵震一个陆表海的潮坪沉积模式弥散粒云岩这是雾迷山组生物云岩中一种独特的类型,岩石坚硬抗风化力强,出现于基本韵律层的中层,少量 见于上层在大的海退序列层位中。岩石块层状,可见 到富含有机质的 白云石聚积成似粒状体,大小、形态不一,在基质中若隐若现,边界常呈模糊状,与胶结物存在着不同程度的过渡,故称弥散粒云岩。它主要是一种与藻类直接、间接作用有关而成的层礁状藻类生物岩或成锥、柱状叠层石基本层的填积物,此时弥散粒长轴平行层面优选分布。弥散粒直 径一,一般是一,近卵圆形。另外,也可见到由蓝藻作用凝结成外形轮廓不规则的复合颗粒,习称藻团块或凝块石,大小不一,不显内部构造。本类岩石前者一般产于潮下带至潮间带的高能区,后者形成于潮下带动能不强的场所。藻鲡云岩及核形石云岩是由生物作用而形成的包粒状云岩,多见于基本韵律层的上层。它们都是一些 浅潮下的产物,尤其是区域性海退层序 中更为常见。化学云岩以化学作用为主的产物,即一般习见的泥晶云岩、鲡粒云岩、硅质云岩等,见于基本韵律层 的下层、上层及其顶层,形成环境除鲡粒云岩见于浅滩、潮渠具人字形交错层理,图版,外,余均为较稳定场所 的产物,见有流水波痕、偶见干裂、岩盐假晶、雨痕图版,。综上述,碳酸盐岩的组成均较纯净,而碎屑岩、硅岩也是少量并与之相伴生。故从雾迷山组岩石特征看,基本上是一套与生物作用密切相关的层状碳酸盐岩,侧向稳定,厚度均匀,旋韵律性清楚。此中的水下流动及水上暴露标志流水波痕、人字形交错层理、雨痕、干裂、岩盐假晶等极为清晰。反映了沉积场所既开阔无垠、没有什么障壁存在,又表征了水体浅而清彻、潮汐波动明显,呈现着一种地势广裹坦荡,陆表海性质的潮坪沉积面貌。二、相模式燕山地区的雾迷山组是一套与陆地毗连的、以潮汐作用为主、向上变浅的台地型沉积。此中波浪、水流强度一般,但生物活动明显,化学作用也较强,其中尤以蓟县的近岸海侵型沉积更是突出。根据微观特征及宏观产状并考虑到陆表海的潮汐作用,本组海侵型沉积可以划分成三个具有不 同特色的沉积相带,赋存有相应的标志。一潮上带这是开阔坪台中的潮上环境。沉积物主要为含有陆源颗粒的砂屑碳酸盐岩及砾屑碳酸盐岩,组合成了前者在上后者在下或相反的沉 积序 列。粒屑一灰泥 比率一般是或粒屑更多些。主要岩石类型泥晶砾 屑云岩、泥晶球粒状云岩,均含少量陆源碎屑,以石英砂为主。主要沉积构造及层理泥晶球粒状云岩宏观为纹层至页片状薄层,微观鲡球粒状构造。泥晶砾屑云岩宏观是灰色块层状,具有干裂等构造。有的显紫红色,表征了蚀源区祝积物中富含铁质。沉积学报卷总体寓示着陆表海近岸相,为潮汐坪台上部环境,系水动力条件较为动荡的情况下沉积所成,有时它也包含了台地边缘的浅滩环境。二潮间带是前述潮上带坪台向海延伸部分的沉积部位。沉积物主要是含有硅质及藻类产物的细粒碳酸盐物质。粒屑一灰泥比率一般接近左右,见有岩盐假晶图版,。主要岩石类型硅质条纹一条带的细晶一中晶叠层云岩、白云质石英砂岩、泥晶鲡粒云岩及少量风暴产物砾屑泥晶云岩。主要沉积构造及层理浪成,流水及干涉波痕常见,也见再造面,潮汐层理。浅滩上鲡粒泥晶云岩呈似层状,而潮渠中鲡粒亮晶云岩以人字形构造图版,最醒目。生物是由蓝绿藻活动所形成的各种叠层遗迹。总体展现了陆表海近岸相潮汐坪台的环境,系水动力条件较强的情况下沉积所成。三潮下带它既有一种比较开阔的高能带为主的水下坪台沉积场所,又存在着坪台上较高能带的斜坡拗陷区。粒屑一灰泥 比率多数是或粒屑量更高些。主要岩石为 弥 散粒云岩主要沉积构造以生物搅动构造、大的锥一柱状叠层构造及弥散粒状构造最特征,形成了块层状及厚层状层理,具浪成砂纹。蓝绿藻生物极为发育,形成了多种多样的弥散粒及叠层沉积构造,构成了生物礁。前者略显优选方位的排列着,后者垂直地层层面生长。总体表征为陆表海近岸相潮汐坪台下部的环境。蓟县雾迷山组岩石地层基本上是上述三种沉积环境的产物。在随着时间推进而伴生的潮汐涨落过程中,岩石地层在垂向序列上就组合成了螺旋式的重叠性堆积。宏观上可表飞林迷山组荟本的律层摸式斌存特征海住型,五边主岩石特 征一厚厌颜 色岩性单层厚断口层理沉积形相藻类沉积构造。、沉积相带一竺退二丰共 一牛书斗州一一一斗,月二兰牛一 顶层灰黑售烹抚宫 里 望陆薄层参差恤状翠 罄彭碧晶、鹭誉产硅一潮 上一潮间声曰杯产门材一一尹、,“认一们、尹】 万层黑灰盒磨叠奎竺条带,层贝壳,势整盛波煌罄譬、彗状叠。 。一词,、,下,一一一扁斗一早竺二上科一斗一斗一 ,。,中、粗 晶弥散粒、,。,弥散 粒状云。二二 气,产拭谧下夕、二巴卫呈弓入沪 写留,之已凡刁月嘴民声 石、护毛 、】去。,甘口 一一一一卜共竺一一一一卜召一斗,一一一斗生尸一 ,富含沥青硅质条。二 ,栩。水 流波痕、雨痕层 纹、波、夸。 。,川。一产二召、加翻仕翻】,日二二卫主一 沪 砚了二吕侧性一凡、日盛翻弓七、卜壬瑞刀亡、书月肠匀二二 卫 。 甘节勺 一布葬衬币花布布期赵震一个陆表海的潮坪沉积模式分析出岩石 地层组合内最小、最基本的单元,特称之为基本韵律层图版,分海侵型及海退型。一个海侵型,综合性的基本韵律层理想垂 直层序剖面结构及相关的沉积环境如表所示,其厚度大致代表了当时的潮差。海退型基本韵律层垂直层序的剖面结构以雾迷山组上部最发育,它与海侵型最突 出的区别是顶层及上层部位的岩石为竹叶状砾屑云岩。从基本韵律层 的整体组成来看也有差异,下部层位虽然还是以具陆源沉积为特征,但中、上部层位碳酸盐内碎屑 沉积由下而上则是从原地盆内沉积逐渐变为异 地盆内沉积,随之陆源灰砂组分显著增加。上述由潮汐作用所成的基本韵律层只是岩石地层组合的最小单元,它还表现 出由基本韵律层三级组成了高一级次者二级、个,再套叠成个一级韵律层,这些均是潮汐作用中由物理、化学、生物等诸因素影响所造成的局部环境产物,当进一步研究时,又可看到在垂向序列上尚能组合成三个更高级次的岩石地层单元,相当雾迷山组三个岩石地层 的“段”,可称之为旋律层三级,进而可归并为较高级次的二级旋律层,对应于雾迷山组,它是蓟县层型整体沉积一级旋律层 的次级组合“,这些旋律层的变化基 因已不同于韵律层,而是沉积构造盆地整体运动的结果,兹以旋 律柱 状图图示之。总之,雾迷山组沉积环境主要是濒临于古陆的滨海区,水浅而清,没有大的河流注入,因之陆源混入物少,潮汐引起的波浪和水流作用明显,