冀中饶阳凹陷第四纪沉积环境演化

贺 萍，王青春，危宇宁，刘汝敏

（1．石家庄经济学院，河北石家庄，050031；2．中国石油辽河油田公司；3．中海石油油田服务股份有限公司）

1 区域地质特征

冀中坳陷地理位置处于华北平原北部，构造分区位于渤海湾裂谷盆地西部［1－3］。作为冀中坳陷的一个次级构造单元，饶阳凹陷位于冀中坳陷中部，北为霸县凹陷，南临新河凸起，东临献县凸起，西到高阳低凸起，面积约5 600 km2。饶阳凹陷是一个东断西超的单断箕状凹陷。主要构造特点是：具有多个构造层和多个沉积间断，发育了多组断裂体系、多种断裂类型和多个构造系统，形成了东西分带、南北分区，隆洼相间的构造格局（图1）［4－6］。

饶阳凹陷的发生和发展始终受基岩块体的相对运动控制，燕山期时的左旋挤压断裂已经形成了本区的断裂格局，古近系开始的伸展断裂活动使其中的一些断裂开始活动，形成控凹断层。在其活动的控制下，全区东断西超，中部相对隆起，形成隆洼相间的格局，新近系及第四系全区整体下沉，随着边界断裂的缓慢活动以形成大量的次级断裂。但是断层的活动并不是同时进行的，断裂活动的顺序性和多期性形成多期拉张伸展断裂，同时也形成不同时期的沉积中心。

2 沉积相类型

从中生代末期开始，饶阳凹陷的形成和演化经历了五个阶段：中生代末期基底断块格局形成时期、构造反转－各自成洼时期（Ek－Es4）、凹陷整体断陷时期（Es3－Ed）、坳陷时期（Ng－Nm）和整体沉降时期（Qp）［7－9］。到第四系整体沉降时，凹陷内断层基本上已经完全停止活动了，受西侧太行山断裂的影响，全区整体下降，沉积了厚度较为均匀的第四系冲洪积物［10］。

图1 构造单元分区（据华北油田）

通过岩心观察及薄片鉴定、沉积构造、岩石组构、古生物标志、测井相分析、地震相分析及野外露头等资料，饶阳凹陷第四纪共识别出4种沉积相类型，分别为冲（洪）积扇相、河流相、（扇）三角洲相、湖泊相。

3 沉积相演化特征

3．1 沉积背景

古近纪初期，饶阳凹陷山高谷深、气候干热，经过多次沉降运动后，凹陷接受了巨厚的沉积物，到东营组沉积时期，饶阳凹陷主要为河流及洪泛平原沉积环境。新近纪河流作用进一步加强，形成了厚度巨大、面积广泛的河道堆积体。第四纪平原化作用加强，饶阳凹陷的沉积环境演变为河流冲刷作用为主，从沉积物中砂岩厚度和红色泥岩的平面分布特点及粗粒碎屑物质的变化趋势可见，饶阳凹陷具有多物源、多沉积中心的特点。河流分别从南、西、北三个方向流入该区域。南部河流主要为古滏阳河，西部主要为古滹沱河、古唐河、古漕河，北部主要为古白沟河。不同地质时期，河流发育状况各异，随着河流的演化，河道不断迁移，河道间广泛发育洪泛平原、滨浅湖－沼泽环境等［7－12］。

3．2 沉积相平面展布特征

通过岩心和露头观察，根据砂岩、泥岩及地层厚度分布特征，以单井沉积相分析为基础，以连井沉积相分析为格架，结合地震相平面分布特征，参考前人研究成果，饶阳凹陷第四纪的沉积环境演化［9］具有如下特点。

3．2．1 早更新世早期

新近纪末期第四纪初期，中国大陆发生了规模巨大的升降运动，形成了自西向东阶梯状下降的地貌特征。

在区域大地构造背景控制下，饶阳凹陷早更新世早期气候寒冷，进入第Ⅰ冰期。在寒冷气候的影响下，冰水散流汇集成冰水河流，加之研究区古地形比较低洼，形成了广泛的河流－湖泊相沉积环境。河流有古滦河、古拒马河、古滹沱河等。沉积物主要来自东北和西南两个方向，东北方向发育（扇）三角洲沉积；西南方向发育河流相，河道和洪泛平原为主；中间地带主要为浅湖沉积，仅在中部和东南角局部地区发育深湖沉积（图2A）。

3．2．2 早更新世晚期沉积体系平面展布

饶阳凹陷早更新世晚期气候转变为温暖湿润，进入第一间冰期。随着冰川逐渐消失，风化作用及河流的地质作用加强，河流从山区搬运来的大量碎屑物质加速了古平原的形成。

古地理环境仍然受构造运动的控制，研究区主要是湖泊相为主的河湖沉积环境，河流主要流向为西南－东北方向，北部和东北角也有沉积物注入。随着气候变化，研究区水体越来越深，深水湖泊变大，整个研究区都逐渐被浅水覆盖，深湖周围为富含螺类、贝壳和植物化石的粘土、细砂等滨浅湖－沼泽沉积环境（图2B）。

3．2．3 中更新世早期沉积体系平面展布

中更新世早期饶阳凹陷进入第Ⅱ冰期，主要为河道冲积－湖泊沉积环境。

随着气候变冷，古湖泊面积减小，水体也逐渐变浅，湖泊水体有自西向东、自北向南退缩的趋势。河流水动力条件也逐渐减弱，仅仅发育在研究区北端和南端，古河道之间交替出现洪泛平原堆积物。湖泊以浅水为主（图2C）。

3．2．4 中更新世晚期沉积体系平面展布

饶阳凹陷中更新世晚期气候温暖，进入第二间冰期，同时还发生了幅度较大的升降运动，局部地区伴随着水平运动，海侵可能没有影响到研究区，但对于古地理环境具有较为明显的间接作用，沉积作用以洪积作用－河流作用－湖泊作用为主。

古湖泊由南向北、自西向东退缩，主要控制着研究区的东北部，向东北方向水体变深。沉积物主要从西、西南方向通过洪积作用和河流地质作用进入研究区。末期，由于海侵作用的再次影响，整个研究区水体连为一体，属于弱海性的海陆过渡环境（图2D）。

3．2．5 晚更新世早期沉积体系平面展布

晚更新世早期饶阳凹陷进入第III冰期，但规模远比第I、II冰期时小。研究区此时为正常流水沉积区，发育冲积－洪积成因的砂砾卵石夹粘土沉积以及河流、湖泊成因的砂质、泥质沉积体。

河流形成的冲积环境逐步扩展，覆盖了研究区西部的绝大部分地区，沉积物主要搬运方向自西向东，形成古地势日趋平坦的冲积平原，河道摆动形成带状分布的中细砂、粉砂及粘土沉积，河道间发育洪积－洪泛沼泽－滨浅湖环境。古湖泊向东北方向退缩，深湖相缩小，垂向上自下而上呈滨湖相－滨湖沼泽相－河流冲积相的交替变化，说明此时研究区处于湖进、湖退的古湖泊边缘，环境变迁频繁（图2E）。

3．2．6 晚更新世中期沉积体系平面展布

饶阳凹陷晚更新世中期进入到第三间冰期，古气候变得温暖干燥。新构造运动继续以上升为主，研究区以河流冲刷和风化剥蚀为主，发育河流冲积－沼泽－湖泊等沉积体。此时全球洋面的上升，使得海侵作用对于研究区产生了一定的影响。

图2 饶阳凹陷第四纪沉积相平面分布

饶阳凹陷沉积物的主要物源方向依然是西部，沉积物自西向东搬运，发育冲（洪）积扇相和河流相。湖泊沉积主要发育在东部较小范围内，深水环境面积较前期有所增加（图2F）。

3．2．7 晚更新世晚期沉积体系平面展布

晚更新世晚期饶阳凹陷进入第IV冰期，古气候经历两次冰阶、一次间冰阶，对岩相古地理变化影响较大。

由于本期冰川活动规模较前三次小，故冰川融水对河流给予了充足的补给，河道沉积贯穿研究区，形成了由西向东微倾斜、地势较平坦的冲积－湖积环境，湖泊面积扩大，但水体较浅。在进入间冰阶时湖水面积缩小，发生海侵，对研究区产生一定影响（图2G）。

3．2．8 全新世沉积体系平面展布

进入全新世，初期气候温凉而潮湿，湖沼极为发育；中期是全新世气候最温暖、雨量最充沛的时期；后期气候与现代相近。

河流－洪泛冲积相－湖泊－沼泽相发育，沉积物主要来源依然为西部和西南方向。随着海水东退，古湖泊也随之退缩，进一步发生沼泽化，演化为洼地或干湖（图2H）。

4 结论

（1）饶阳凹陷第四纪沉积物源主要来自西部，其次为西北、西南和东北方向，西部的古滹沱河、古唐河、古漕河是沉积物的主要搬运介质。

（2）饶阳凹陷第四纪沉积环境演化具有继承性，古近纪和新近纪发育的河流－湖泊沉积体系依然控制着整个研究区，主要发育四种沉积相类型，分别为：冲（洪）积扇相、河流相、（扇）三角洲相和湖泊相。

（3）饶阳凹陷第四纪沉积环境的演化受构造运动、气候变化（冰期的演化）、海平面升降等因素的共同制约。

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