豫西地区黄连垛组和董家组沉积环境分析

谷华昱　李雨

摘 要：华北克拉通中—新元古代沉积盆地的充填过程可提供关键性沉积—构造演化信息，本次研究选取下汤地区中—新元古代黄连垛组和董家组沉积剖面，进行粒度分析、沉积环境分析等研究。华北南缘中元古代长城系（1.8—1.6Ga）沉积后期，构造活动后发育黄连垛组。岩性以砾岩—砂岩和硅质条带白云岩为主，发育于局限盆地下的潮汐通道—潮间坪;黄连垛组沉积结束之后，再次发生构造抬升，沉积董家组长石石英砂岩，发育于局限海的滨海相。粒度参数特征显示董家组沉积时期水平面升降变化，沉积于前滨—近滨。地壳再次抬升，罗圈组冰湖沉积。而上覆早古生代碎屑岩代表的是显生宙华北地台最早期海侵记录之一。

关键词：黄连垛组;董家组;粒度分析;沉积环境分析

1 绪论

华北南缘广泛分布主要由陆源碎屑岩和碳酸盐岩组成中—新元古代沉积层序，其中华北南缘渑池—确山小区自下而上的中—上元古界沉积有小沟背组、汝阳群（云梦山组、白草坪组及北大尖组）、洛峪群（崔庄组、三教堂组及洛峪口组）、黄连垛组、董家组、罗圈组及东坡组[1]。黄连垛组和董家组作为华北克拉通中—新元古代沉积地层之间衔接的关键一环，对于该时期古地理空间分布、沉积环境及构造演化具有重要意义。前人认为黄连垛组可与官道口群对比，董家组可与栾川群对比，而黄连垛组碎屑锆石年龄峰值主要为1800Ma、2350Ma，董家组碎屑锆石峰值年龄为2450Ma[2-3]。但针对黄连垛组和董家组岩性详细分析、沉积微相分析仍存在不足。本次研究利用野外实测、粒度分析及沉积相分析，对豫西地区黄连垛组和董家组沉积学特征、沉积环境进行研究，旨在研究华北南缘中—上元古界黄连垛组和董家组沉积环境演化和华北南缘中—新元古代古地理格局。

黄连垛组与董家组主要出露于鲁山、叶县、方城等地区[4]。本次所测剖面位于河南省平顶山市鲁山县龙潭村附近（图1）。黄连垛组与下伏地层洛峪口组叠层石白云岩呈平行不整合接触，与上覆董家组呈平行不整合接触，而董家组与上覆新元古代冰碛岩呈平行不整合接触。该剖面总厚度13795m，其中黄连垛组厚度为66.1m，董家组剖面厚度为61.9m。

2 黄连垛组和董家组岩石学特征

黄连垛组分布于豫西南鲁山、叶县等地区，与下伏地层洛峪口组呈平行不整合接触，与上覆董家组呈平行不整合接触。下汤地区黄连垛组主要岩性自下而上为砾岩—砂岩—硅质条带白云岩（图2），下段砾岩岩层厚度约为9.94m，主要为含砾石英砂岩，淡黄色，分选差，磨圆差，棱角状—次滚圆状，砾石粒径0.2—8cm，平均粒径约2cm，砾石成分主要为燧石、石英岩等。中段砂岩厚约18.65m，主要为长石石英砂岩，淡黄色，垂向上粗砂岩—细砂岩—细砂岩夹泥巖，具平行层理、楔状交错层理，磨圆好，分选好，长石风化严重。上段硅质条带白云岩厚约39.48m，硅质条带垂向上为乳白色—黑色，成层性好，部分条带尖灭。

董家组与下伏黄连垛组呈平行不整合接触，与上覆罗圈组平行不整合接触。董家组主要岩性为石英砂岩和含长石石英砂岩。呈灰白色、淡黄色，分选较好，磨圆较好。剖面地层分成三个韵律层，粒径均以细粒—中粗粒—粗粒的规律分布（图2）。

3 沉积相分析

黄连垛组沉积相为潮坪相，可细分为潮汐通道、潮间云坪相;将董家组沉积相划分为滨海相，划分为近滨相与前滨相。

3.1 潮坪相

3.1.1 潮汐通道

黄连垛组下段底部岩石呈淡黄色，分选差，其中最大砾径25—35cm，最小砾径2—5mm，磨圆差，多呈棱角状，长轴方向具有定向排列现象（图3a）;下段中部为较粗粒砂岩沉积，淡黄色，分选中等，磨圆中等，颗粒多呈半滚圆状（图3b）。中部沉积粗砂岩，淡黄色，分选好，磨圆好，具平行层理（图3c）。

下段上部为中细粒砂岩夹泥砂岩互层组成的浅潮道沉积。砂岩呈褐黄色，分选好，磨圆好，具楔状交错层理（图3d）;泥砂岩呈灰绿色，分选极好，磨圆极好（图3e）。砂岩由中细粒渐变为细粒（图3f）。

3.1.2 潮间云坪相

潮间云坪沉积岩性主要以硅质条带白云岩岩性为主，呈灰白色，硅质条带自下而上由薄层条带渐变为条纹状成层性。硅质层呈波浪形，渐次尖灭（图4）。

3.2 滨海相

董家组为长石石英砂岩与石英砂岩，沉积与滨海相。董家组下部以石英砂岩为主，淡黄色或黄色，中—细粒结构，平均粒径0.3—1mm。分选较好，次圆状—圆状。董家组上部以长石石英砂岩为主，呈淡黄色或黄色，粒径0.5—2m。分选中—差，次棱角—次圆状。颗粒支撑，接触式胶结。董家组垂向上岩石粒径呈三段规律分布，底部粒径为细粒—中粗粒—粗粒;中部为细粒—中粗粒—粗粒;上部为细粒—中粗粒—粗粒。该时期可能海平面由高到低，再从低到高，再次从高降低。

4 粒度分析

本次共采集黄连垛组样品1块，董家组样品12块。采用薄片粒算方法与条带法统计，每个薄片粒径统计约500—600个，并换算φ值，得到了相应的粒度参数（见下表）。

4.1 粒度参数特征

董家组样品中值介于0.88—2.76之间，平均值介于2749—0.919之间整体上φ值呈现出由小变大、由小再变大的变化趋势，董家组沉积时期可能海平面水动力变化较大，水位从较深处下降又上升再下降。标准偏差σ1值介于0399—0.719之间，峰度KG于0.9—1.11之间，表示董家组颗粒分选较好，颗粒磨圆较好。偏度SK1分布于-0.034—0029之间，董家组偏度值属于负偏态，海滩沉积环境沉积砂岩颗粒值也属于负偏态。

4.2 概率累积曲线与C-M图

概率累积曲线斜率多在50°到60°之间，该区碎屑颗粒分选性较好而该区累计曲线都存在2到3个次总体，说明在下汤地区董家组概率累计曲线以跳跃组分为主存在两种或三种组分且碎屑颗粒分选性较好，与海滩或浅海沉积环境极为相似（图5a）。

C-M图（图5b）反映黄连垛组和董家组13个样品基本落在牵引流区，搬运方式以悬浮搬运为主、滚动搬运次之;颗粒在OP、PQ、QR三区均有分布。该区沉积环境最可能为浅海或滨海沉积。在滨海沉积中以牵引流为主的水动力特征影响最大，可能性最大为潮汐流。

5 沉积相演化分析

华北克拉通南缘在中元古代早期（约1800～1750Ma）发育了熊耳火山—沉积作用，之后沉积巨厚层中—新元古代沉积盖层（汝阳群—洛峪群）[5]。该套沉积盖层上部地层洛峪口组磷钇矿测得的最小年龄为1400Ma，凝灰岩夹层年龄约为1613Ma。

洛峪口组沉积之后，该区域可能发生地壳活动并发生构造抬升形成局限海盆，原沉积物接受剥蚀，沉积黄连垛组下部粗碎屑沉积物。黄连垛组沉积初期为河口湾—潮坪沉积环境[6]，沉积初期陆源碎屑供给充足在下汤地区发育底部含砾砂岩，下汤南东部叶县地区沉积滨海相砾岩;随海侵开始，陆源碎屑物质供给减弱在下汤地区沉积长石石英砂岩与泥质粉砂岩互层，叶县地区沉积潮间带泥晶白云岩;后期陆源碎屑物质消失，在下汤和叶县地区沉积潮下带泥晶白云岩与含硅质条带白云岩。

黄连垛组沉积之后可能再次发生地壳活动，使该局限盆地再次抬升，沉积董家组地层。董家组沉积初期为滨海沉积，陆源碎屑物质供给充分，在下汤和叶县地区沉积底部细砾岩及长石石英砂岩;海侵开始后，陆源碎屑物质供给减弱，在下汤地区沉积滨海相长石石英砂岩，在叶县地区沉积潮坪相具交错层理长石石英砂岩与泥质粉砂岩;后期陆源碎屑物质消失，在下汤地区沉积泥页岩，叶县地区沉积钙质泥岩，整体表现为碳酸盐岩台地相。

随后华北克拉通南缘再次发生构造抬升，发育罗圈組和东坡组冰碛物沉积，新元古代末期到早古生代，华北克拉通南缘受南部秦岭造山带活动影响发生抬升，缺失早古生代早期地层，之后在发生大规模海侵沉积早古生代辛集组碎屑岩沉积物。

6 结论

（1）下汤地区黄连垛组为潮坪相砾岩—砂岩相与硅质条带白云岩，由潮汐通道过渡到潮间云坪相;下汤地区董家组主要为滨海相长石石英砂岩，据砂岩粒度特征，认为董家组时期水平面存在升降变化，沉积相为前滨—近滨。

（2）洛峪口组沉积后期地壳抬升形成局限海盆，华北南缘黄连垛组整体为河口湾—潮坪沉积环境;之后再次发生地壳活动，发育董家组整体为滨海—碳酸盐岩台地沉积，随着华北南缘再次构造运动，沉积新元古代冰湖沉积。早古生代辛集组滨海碎屑岩是再次海侵的产物，这一系列沉积物可能均受到南部秦岭造山带的影响。

参考文献：

[1]河南省地质矿产局.河南省区域地质志[M].北京：地质出版社，1989.

[2]左鹏飞，李雨，刘思聪，郑德顺.华北克拉通南缘中—新元古代沉积演化：以豫西地区黄连垛组和董家组为例[J].2019，35（8）：2545-2572.

[3]郑伟.豫西鲁山地区震旦系岩相分析及沉积环境的演化[J].河南理工大学学报（自然科学版），2012（6）：669-673.

[4]潘泽成.豫西黄连垛组董家组的发现及其地层意义.见：王志宏.河南省地层古生物研究第一分册前寒武[M].郑州：黄河水利出版社，2008：94-115.

[5]翟明国，胡波，彭澎，赵太平.华北中—新元古代的岩浆作用与多期裂谷事件[J].地学前缘，2014，21（1）：100-119.

[6]胡国辉.华北克拉通南缘中—新元古代沉积地层对比研究及其地质意义[J].岩石学报，2013，29（7）：2491-2507.

作者简介：谷华昱（1992— ），女，汉族，河南焦作人，在读研究生，主要从事沉积相与地层学研究。