华北地区冶里-亮甲山期层序地层及其岩相古地理.pdf

第 33 卷第 2 期1998年4月地质科学SCIENTIA GEOLOGICA SINICAVol.33 No.2Apr.,1998*国家自然科学基金资助课题。马学平,男,1960 年 3 月生,副教授,古生物地层学、古生态学及沉积学专业。1997-01-31 收稿,1997-10-27 改回,沈丽璞编辑。华北地区冶里-亮甲山期层序地层及其岩相古地理*马学平(北京大学地质学系北京100871)韩作振(山东矿业学院泰安271019)王英华(北京大学地质学系北京100871)摘要华北地区的冶里-亮甲山期地层由两个层序组成,“冶里”层序包括冶里组和亮甲山组底部的地层,相当于牙形石 Utahconus beimadaoensis-Monocostodus sevierensis 带至 Scalp el-lodus tersus 带,“亮甲山”层序包括其余的亮甲山组地层,相当于 Serratognathus bilobatus 带至Paraserratognathus p altodif ormis带。由于海水由东北向南侵入,北部地区以海侵体系域及高位体系域发育为特征,主要属开阔海沉积,而南部及西部地区基本为高位体系域,主要属潮坪及局限海沉积,介于两者之间的曲阳-五台一带常以滩相为特征。这种体系域展布格局与生物地层相吻合。在晋南及豫北地区,常缺失海侵体系域的化石带,此外,由于每个层序结束时海退由南向北,因而南部地区又往往缺失高位期晚期或最晚期的地层。华北最北部,如河北平泉、秦皇岛一带,亮甲山组顶部见有一段在华北大部地区缺失的地层(Jumudontus gananda-Scolopodussunanensis带),它代表了下一层序低位期间的沉积。随着海水再次由北向南侵入,结果形成了下马家沟组底部由北向南的超覆,也就是说,南部的贾汪组可能相当于北部下马家沟组的中下部,而不是底部。关键词华北地区下古生界早奥陶世层序地层岩相古地理1引言华北地区的下古生界地层研究程度很高,包括生物地层方面,如安太庠等(1983);岩石学方面如王英华等(1988);岩相古地理方面如冯增昭(1990)。这些成果,尤其是生物地层工作的进展,为在华北地区开展层序地层学及其沉积体系域展布的研究奠定了坚实的基础。本文的研究范围北以大同至承德一线为界,南抵华北地台南缘秦岭褶皱带。西至吕梁山区,东以郯庐断裂为界。层序地层学的基本思想是通过识别由海平面升降变化的周期性所产生的物理及化学沉积特征来划分和对比地层,我国目前也已有许多学者着手于层序地层的研究工作。具体华北地区来说,有乔秀夫、高林志(1990)对北京西山寒武系层序地层的研究,马学平等(1995)对北京西山奥陶系层序地层的研究,陈杰等(1995)对徐州寒武系层序地层的研究。上述研究都是针对单剖面的层序分析,为搞清沉积体系的展布概况,实测了北京西山、山西恒山、山西中阳、河南嵩山、河北峰峰、江苏徐州、安徽淮南等 7 个下古生界剖面,详细观察或部分实测了河北唐山、秦皇岛、山西交城、洪洞、山东张夏等剖面,收集了 34条露头辅助剖面及分布于各个坳陷内的 40 余口钻井剖面。在此基础上,结合室内微相分析及古生物地层研究,对野外实测剖面进行了详细的层序地层分析,并探讨了其沉积体系的空间展布。本文着重讨论奥陶系冶里期-下马家沟期早期的体系域展布及岩相古地理。1华北地区早古生代海平面变化及层序特征1.1二级海平面变化旋回整个寒武纪时期,海水的进退规程基本上可分为南北两区。南部地区自以辛集组或猴家山组为代表的海侵开始之后,从总的海平面变化趋势看,在徐庄期张夏期海平面是最高的时期,之后,由于发生了“翘翘板”运动(孟祥化等,1993),南部的海水在崮山期开始变浅,例如,豫西地区基本是潮坪的沉积,到凤山期末,海水已从南华北(包括豫西地区、周口坳陷及淮南地区)退出,直到下马家沟期才又出现海相沉积。北部地区自府君山期海侵开始后,海域范围不断扩大,直到徐庄期,海水基本覆盖了整个华北地区,徐庄期崮山期,海平面基本保持了高水位。奥陶纪开始,华北地区的古地理格局明显表现为北低南高,即北部水深、南部水浅,甚至全部暴露;海侵方向基本是由东北向南,这种特征在奥陶纪早期的两个层序中非常明显。它们与原地层单位及生物带的关系如表 1 所示。总的来看,寒武纪时,辛集期(或府君山期)至徐庄期的海平面总的趋势是升高的,张夏期至崮山期海平面是高水位稳定时期,在此之后,海平面逐渐降低。奥陶纪的冶里期和亮甲山期时,海域范围已大大缩小,华北地区南部缺失冶里组和亮甲山组,这两期的海平面继续了寒武纪末期的变化趋势,即降低,最后到亮甲山期末,海水已从华北大部分地区退出,因此,从辛集期的海侵至亮甲山期末的海退构成了一个完整的二级旋回(超层序 A)。下马家沟期至峰峰期是华北地区另一个二级旋回(超层序 B),上马家沟期晚期是海平面的最高时期,峰峰期开始,海平面逐渐降低,最终海水完全退出华北地区。应该指出的是,在这种总的趋势下海平面变化还是比较频繁的,这就是和层序(三级旋回)的发育有关,每个层序高水位末期时,海平面都有不同程度的降低,即发生海退,例如,辛集期层序结束时,海水大面积的退出,使华北北部大部分地区暴露,并缺失馒头期层序的海侵体系域。1.2层序界面及标志1.2.1I 型层序界面在华北下古生界中有两个,一是寒武系与元古宙或太古宙之间的界面,另一个是亮甲1672期马学平等:华北地区冶里亮甲山期层序地层及其岩相古地理表 1华北地区奥陶纪早期层序划分与生物地层带的关系T able 1Sequence classification of the early Early Ordorvician and correlation with conodont biozones组牙形石化石带层序及体系域下马家沟组亮甲山组冶里组A urilobodus lep tosomatus-lox odus dissectus角砾岩段J umudontus ganalda-Scolop odus sunanensisParaserratognathusp altodif ormisSerratognathus ex tensusSerratognathus bilobatusScalp ellodus tersusGlyp toconus quadrap licatus-Scolop of us op imusCordylodus rotundatus-Rossodus manitouensisUtahconus beimadaoensis-Monocostodus sevierensis高位体系域海侵体系域低位体系域高位体系域海侵体系域晚期早期海侵体系域层序层序层序山组顶部的界面。华北地区下古生界 I 型层序界面以海水大面积退出和与之伴随的地表溶蚀及程度不同的侵蚀、风化为特征。例如在北京西山,景儿峪组与府君山组界线处为一35cm 厚的风化产物黄色泥灰岩,其上府君山组为含黑色硅质角砾、砾石的灰岩,再上则为巨厚层的豹皮状灰岩;在色树坟一带,亮甲山组顶部也受风化影响形成了土状的东西。向南至昔阳及其以南地区,亮甲山组顶面常见凹凸不平的冲刷剥蚀现象(图 1);上覆地层的底部普遍存在砾岩和石英砂岩层,砾石由下伏白云岩或燧石组成,常充填在下伏岩层凹坑和楔形壑中,局部尚存在角度不整合现象。图 1山西中南部下马家沟组(O1x)与亮甲山组(O1l)接触关系示意图Fig.1Sketch showing the erosional contact between the underlying Liangjiashan Fm(O1l)and the overlying Xia-majiagou Fm(O1x)in central-southern Shanxi Province1.2.2II 型层序界面华北地区下古生界的层序界面以型为主,也就是说在大多层序结束时,海水仅从部分地区退出,造成地层的缺失,这可从沉积上及生物地层上证实,大部分其它地区仍是整168地质科学1998 年合接触,例如,冶里期后期时,层序 I 的高位体系晚期的沉积(相当于冶里组 Glyptoconusquadraplicatus 带和亮甲山组底部的 Scolop odus opimus 带)在华北地区南部缺失,而在北部地区这些化石带则并无缺失,与上覆层序为连续沉积。1.3沉积体系域及其特征在华北地区,下古生界的层序基本由海侵体系域和高位体系域组成(图 2),一般缺失图 2北京西山奥陶纪早期层序划分及其岩性特征(马学平等,1995)T ST 海侵体系域;EHST 早期高位体系域;LHST 晚期高位体系域;SB 层序界面g.2Sequences and their lithologic features of lower Ordovician strata in the Western Hill area of BeijingI 型层序底部的低位体系域和 II 型层序底部的陆棚边缘体系域,其原因主要是由于当时华北陆表海古地理环境所决定,低位体系域和陆棚边缘体系域只出现于斜坡及陆棚边缘地带,而这些位置基本均已超出了目前研究区的范围,然而,在层序 III 的底部,在华北地区最北部如河北平泉地区则出现有低位体系域的沉积。1.3.1低位体系域1692期马学平等:华北地区冶里亮甲山期层序地层及其岩相古地理这种体系域仅见于下马家沟期峰峰期巨旋回的底部,分布于河北秦皇岛、平泉及其以北一带,在此以南地区,海水全部退出而处于风化剥蚀状态。在平泉地区,该套地层为亮甲山组顶部的地层,岩性为泥质白云岩或泥晶灰岩,属于低水位楔类型的沉积(图 11)。1.3.2 海侵体系域这种体系域的沉积在华北地区下古生界构成了各层序的下部,分布范围不等。副层序组的叠加方式一般为退积型(图 3-e),但在不同的相带下,其岩性组合多种多样(图 3)。图 3华北地区下古生界海侵体系域副层序发育特征(a)北京西山,下马家沟组底部(泻湖相);(b)北京西山,徐庄组下部(灰泥坪);(c)河北峰峰,崮山组底部(竹叶准滩);(d)北京西山,张夏组中下部(潮下带);(e)北京西山,亮甲山组中下部(潮下带)Fig.3Showing tyical parasequences in some major facies of thetransgressive system tracts潮上带及潮间带岩性组合包括(白云质)灰岩、准同生白云岩、紫色含粉砂质页岩等。在下马家沟期-峰峰期的各个层序中,海侵体系域的下部往往含有许多垮塌角砾岩,这是其中含有石膏沉积,后期溶解造成岩石垮塌所至。潮下带则以薄层状泥晶灰岩和中厚层状灰岩、豹皮状灰岩及各种颗粒灰岩等组合为特征。?山西省地层编表小组下古生界组,1975,山西省奥陶系与寒武系界线和奥陶系的划分与对比。见:华北奥陶系专题会议文献汇编。垮塌角砾岩主要出现于下马家沟组峰峰组的地层中,尤其是各地层单元的底部,广布于除华北最北部以外的地区,其底界往往为一风化剥蚀面与亮甲山组接触,在山西中南部及河北南部,该剥蚀面之上角砾岩之下常出现含砾砂岩,因此,这些角砾岩的原始含石膏夹层的岩层应该属于下一沉积旋回,这不同于 Rosales等(1994)的低位体系域的垮塌角砾岩,其原始岩层属于上一旋回的沉积,在下一或后期某一旋回的低水位期暴露遭到溶解所致。华北奥陶系层序 III 底部角砾岩的存在表明海侵早期海平面上升比较缓慢,这样在海岸边缘才能产生泻湖环境导致蒸发岩类的沉积,尔后石膏溶解造成岩层垮塌。垮塌角砾岩有两种主要类型:一种呈松散的土状或疙瘩状,其中含有一些灰质或白云质角砾,这种类型的角砾岩可能是由于石膏层在随之而来的海水溶解造成仍未固结的沉积物坍塌;另一种类型呈紧密堆积的角砾岩大块体,甚至成大套地层延伸一定的距离,可能是奥陶纪末华北成陆后在长期的淡水淋滤和地下水的作用下溶解垮塌所致。1.3.3 高位体系域这类沉积以加积-进积副层序组为特征,岩层常常为大套的厚层-块状,与海侵体系域有明显的区别。北京西山剖面为例,张夏组的下部主要为中薄层泥晶灰岩夹鲕粒灰岩170地质科学1998 年(海侵体系域),而上部则主要为厚层-块状的鲕状灰岩(高位体系域)。一般来说,高位体系域早期以灰色薄-厚层碳酸盐岩、豹皮状灰岩、颗粒灰岩为特征;晚期往往以潮坪相的沉积为特征,包括准同生白云岩、叠层石白云岩、灰岩及豹皮状灰岩等,往往见有泥裂等暴露构造,并见有少量的垮塌角砾岩,如北京西山亮甲山组顶部(图 2)。图 4华北地区奥陶系层序I海侵体系域(冶里期早期)岩相古地理图1.(泥晶)石灰岩;2.云质石灰岩;3.(含灰质)准同生白云岩;4.(含灰质)准同生后白云岩;5.白云岩;6.竹叶、砾屑;7.砂屑、粒;8.颗粒;9.角砾;10.云斑、豹皮状;11.叠层石;12.砂岩;13.粉砂岩;14.云泥质条带;15.泥质;16.钻井剖面点;17.主要露头剖面点;18.断层界线;19.相带界线;20.海侵方向Fig.4Lithofacies paleogeographic map of North China during the earliestTremadocian(transgressive system tracts of sequence I)2层序 I 及岩相古地理层序 I 相当于冶里期-亮甲山期最早期的地层,在牙形石生物地层上相当于 Utah-conus beimadaoensis-Monocostodus sevierensis 带至 Scalpellodus tersus 带,由海侵体系域及高位体系域构成。2.1海侵体系域为冶里期早期地层,相当于 Utahconus beimadaoensis-Monocostodus sevierensis 带。本体系域的分布范围限于山西蒲县、潞城、河北南缘,再沿黄河向东北至古 2 井一线以北地区(图 4)。至河南北部,如林县河顺白龙庙剖面,还未发现该化石带(裴放等,1987)。由北向南,厚度及岩性均呈现有规律性的变化(图 5):北部厚度大,为灰岩区;山西太原以南、临清坳陷及济阳坳陷为白云岩区,厚度小。在北部河北平泉、唐山、北京及河北易县一带,厚度为4560m。就岩性来看,平泉地区基本为竹叶状灰岩;在北京则为云泥质条带灰岩与竹叶状灰岩互层,这些竹叶状灰岩中的竹叶砾屑未见氧化圈,主要为原地岩石破碎形成的,代表了开阔浅潮下带的环境;在曲阳一带,基本为一个颗粒滩环境,包括生屑、砂屑灰岩,厚度为25m;在此以南为局限海的沉1712期马学平等:华北地区冶里亮甲山期层序地层及其岩相古地理图 5华北地区奥陶系层序 I 南北方向上的沉积体系发育示意图图例同图 4Fig.5A profile showing the development of sequence I in the north-south direction积,其岩性主要为泥质白云岩,在昔阳一带,厚度为 18m;到山西潞城及河北峰峰一 带,厚度 仅为5m,岩性为泥质白云岩及竹叶状白云岩,代表了潮上带云坪的沉积。在东西方向上岩相变化不明显。图 6华北地区奥陶系层序 I 高位体系域岩相古地理图图例同图4Fig.6Lithofacies paleogeographic map of North China during the middle-late Tremadocian(highstand system tracts of sequence I)2.2高位体系域包括冶里期的大部地层,在华北北部的剖面上,还包括了亮甲山组最下部的地层,相当于冶里组牙形石 Cordylodus rotundatus-Rossodus manitouensis 带至亮甲山组底部Scalpellodus tersus 带。本体系域的分布范围比海侵体系域时期略大,达山西南部、河南北部及徐州一带(图 6)。厚度及岩性变化趋势与海侵体系域时期类似,即北厚南薄,总体厚度上高位体系域比海侵体系域厚。岩性上基本上仍以石家庄附近为界分为南北两区:南部为白云岩区,代表了局限海和云坪的环境;北部为灰岩区,其中平泉地区以泥质灰岩及豹皮状灰岩为主,北京、唐山一带则以云泥质条带灰岩和竹叶状砾屑灰岩为主,曲阳附近在海侵体系域中发育的浅滩环境已明显减弱。高位体系域晚期(相当于冶里期末期)海域范围已开始缩小(图 6),使得本层序的上部地层由南到北出现不同程度的缺失,例如,在河南林县河顺,缺失了冶里组上部至亮甲山组下部的地层,相 当于牙 形石 Glyptoconus172地质科学1998 年quadraplicatus-Scolop odus opimus 带至 Scalp ellodus tersus 带的地层;在山西襄汾,缺失了 Scalpellodus tersus 带,向北至沁源南坪及以北地区,高位晚期的化石带均存在,包括Scolopodus op imus-S.quadrap licatus 带和Scalpellodus tersus 带?。这个时期,在北京、唐山及山西北部地区藻叠层丘十分发育,五台及曲阳又出现了浅滩环境。到本层序结束时,海水大致退到石家庄一线附近。3层序 II 及其岩相古地理本层序相当于亮甲山组的大部地层,在牙形石生物地层上相当于 Serratognathusbilobatus 带至 Paraserratognathus paltodif ormis 带,由海侵体系域及高位体系域组成,与下伏层序为 II 型层序界面接触。本层序的发育更具规律性,然而其分布范围无论是海侵体系域还是高位体系域,均比层序I 要小。3.1海侵体系域相当于牙形石 Serratognathus bilobatus 带和 S.ex tensus 带(图 7),这两个化石带在河南北部缺失(裴放等,1987),在晋中南如太原、昔阳等地区,化石组合与河南北部类似,即该两带地层也可能在晋中南缺失?。因此海侵体系域的分布范围大致沿山西偏关、太原、河北邯郸、向东至渤海一线以北地区(图 8),略小于层序 I 时的海侵体系域。在岩性及厚度上由北到南变化则十分明显。华北北部地区包括河北平泉、唐山、北京及易县等地区基本为(泥质)灰岩、云泥质条带灰岩、竹叶状灰岩及少量豹皮状灰岩,平泉至易县厚度由90m 到 50m,代表了开阔海的环境。曲阳地区仍以浅滩(砂屑滩)为特征,厚 30m 左右。昔阳一带为岩溶角砾岩,厚 10m 多,代表了潮上带石膏等蒸发岩类沉积后溶解垮塌所致。图 7华北地区下古生界层序II南北方向上的沉积体系发育示意图图例同图 4Fig.7 A profile showing the development of sequence II in the north-south direction3.2高位体系域为亮甲山组的上部地层,相当于牙形石 Paraserratognathus paltodif ormis 带。该带是亮甲山组分布最广的地层,山西中-南部、河北南部、河南北部及鲁西地层分区的亮甲山1732期马学平等:华北地区冶里亮甲山期层序地层及其岩相古地理?张放,1990,晋中南地区奥陶系牙形石生物地层,华北石油管理局勘探开发研究院。张放,1990,晋中南地区奥陶系牙形石生物地层,华北石油管理局勘探开发研究院。组基本上都属于该化石带的地层,例如在河南北部林县河顺,本组下部为灰、灰白色厚层含燧石团块白云岩,底部含砂砾;上部为灰白色中层含灰质泥晶白云岩,属云坪沉积。这套地层富含牙形石,属于 Paraserratognathus p altodif ormis 带,与下伏冶里组为平行不整合接触(冶里组上部至亮甲山组下部共缺失了 4个化石带);有些地区,该组顶部出现一层浅肉红色含砾石英砂岩,厚 3-5m,代表了高位晚期的沉积,与上覆下马家沟组灰黄色薄层含砂粒泥质粉晶白云岩为平行不整合接触(刘印环等,1991)。就厚度来看,由北向南厚度依次减小(图 7),从河北平泉至河北易县厚度 90-120m不等;河北曲阳至山西昔阳,70-75m;潞城地区为 40m。在河南北部,由北部的林县地区的 40m 厚向南到鹤壁大峪的 5.6m 厚,到辉县宋庄减至 1.3m 厚(刘印环等,1991)。图 8华北地区奥陶系层序II海侵体系域岩相古地理图图例同图4Fig.8Lithofacies paleogeographic map of North China during the earlyearly Arenigian(transgressive system tracts of sequence II)就岩性来看,该沉积体系域明显分为两区:灰岩区分布于河北平泉、秦皇岛及其以北地区,以泥质灰岩及灰岩为特征;白云岩区包括北京及其以南地区,其中南部地区以准同生白云岩为主,而北部如北京附近,本体系域的上部则出现较多的准同生白云岩,而下部则以准同生后白云岩为主。此外,在该体系域晚期,叠层石(丘)常见于恒山、北京及唐山等地区(图 9)。本体系域末期,由于受怀远运动的广泛影响,华北地区的海平面明显下降,海水由南向北依次退出,在熊耳伏牛古陆附近,如河南北部的某些地区出现了浅肉红色含砾石英砂岩,而其余大部分地区则以各种类型的白云岩发育为特征,但到河北平泉地区,则为一套泥晶灰岩夹泥质灰岩,仍然属于开阔海的沉积。此外,华北最北部地区,亮甲山组顶部还发育一套属于 Jumudontus gananda-Scolopodus sunanensis 牙形石带的地层,在唐山及其以南地区均未发现(安太庠等,1983),说明海水并未从华北最北部地区退出。从层序发育特征来看,这套地层代表了下一层序低位体系域的沉积。174地质科学1998 年图 9华北地区奥陶系层序 II 高位体系域岩相古地理图图例同图 4Fig.9Lithofacies paleogeographic map of North China during the late early Arenigian(highstand system tracts of sequence II)4层序 III 及其沉积体系展布随着华北地区在亮甲山期末期的广泛海退,绝大部分地区出现不同程度的剥蚀。此后,海水又大规模地覆盖在华北地台上,直到晚奥陶世才从鄂尔多斯地区退出,这就形成了超层序B,华北地区下马家沟组至峰峰组包括 5 个层序。这里仅对层序 III 进行讨论。层序III 约相当于下马家沟组的1-2 段,由低位体系域、海侵体系域及高位体系域组成,与下伏层序 II 为 I 型层序界面接触。4.1低位体系域相当于牙形石 Jumudontus gananda-Scolopodus sunanensis 带的地层,该体系域仅分布于华北地区最北部如河北平泉、秦皇岛一带,代表了亮甲山期末期海平面降至最低点时的沉积(图 10)。在河北平泉,该套地层为泥质白云岩,厚 70m 左右,层位上属于亮甲山组最上部的地层,代表云坪相的沉积。1752期马学平等:华北地区冶里亮甲山期层序地层及其岩相古地理4.2海侵体系域随着海侵由北部平泉一带向南发展,在华北地区形成了由北向南的地层超覆,依次沉积覆盖在亮甲山组、冶里组,甚至寒武系上统凤山组和崮山组上,反映了怀远运动所造成的影响。与层序I 及层序II 相比,本层序的海侵时限相对较长,范围也较大,一直到河南嵩山一带还出现了海侵体系域的地层,这可能预示着古海底地形由冶里-亮甲山期的北低南高到下马家沟期开始转变为较为均一的地形。图 10华北地区奥陶系层序 III 低位体系域岩相古地理图图例同图4Fig.10Lithofacies paleogeographic map of North China during the middleArenigian(lowstand system tracts of sequence III)就厚度情况来看,由北向南基本逐渐变薄(图 11);就岩性来看,海侵体系域的早期基本上可分为 3 种类型:北京以北到平泉一带为薄层状纹层状灰岩,代表开阔海潮下带的沉积;北京至曲阳一带为各种角砾状白云岩、角砾状灰岩、灰质云岩,偶尔有叠层石,代表了咸化泻湖内出现蒸发岩类的沉积,之后溶解垮塌形成角砾岩;昔阳至潞城一带为泥质白云岩,代表了潮上带云坪的沉积。海侵体系域的中晚期,上述相带又向南推进了一些,平泉至北京一带基本为灰岩区,曲阳至潞城一带为含石膏白云岩及盐溶角砾岩,代表了泻湖相的沉积,至晋城一带则为石英砂岩,代表了古陆边缘附近的陆源碎屑沉积。海侵体系域的末期,在河南嵩山才出现了潮上带的准同生白云岩及泥页岩沉积(“贾汪页岩”)。由上述分析可以看出,原来在华北北部所称的“贾汪页岩”与徐淮地区及豫西地层分区的“贾汪页岩”在层位上是不一致的,即南新北老,它们只是在岩相上可能类似,即基本上代表了潮间-潮上带的准同生白云岩、泥页岩及灰岩沉积。在北部有些地区的“贾汪页岩”从层序上看,其实是“亮甲山”层序高水位末期的潮上带沉积在海退暴露后风化所形成,而不是层序 III 的海侵产物,例如,在北京西山剖面,为一层土黄色的土状泥晶白云岩,风化程度由上向下逐渐减弱。176地质科学1998 年图 11华北地区下古生界层序 III 南北方向上的沉积体系发育示意图图例同图 4Fig.11A profile showing the development of sequence III in the north-south direction4.3高位体系域这个时期海域面积略有扩大,以开阔海环境为主,厚度由北向南也有变小的趋势。岩性总体上可分为两个大的岩类区。潞城及其以北为灰岩区,晋城及其以南为白云岩区。灰岩区内,北京以北至平泉一带为厚层豹皮状灰岩,代表了开阔海深潮下带的沉积;北京至潞城一带,岩性比较复杂,包括有泥晶灰岩、颗粒灰岩、云泥质条带灰岩、泥质灰岩等,局部有角砾岩。白云岩区内,晋城一带为准同生泥质白云岩;嵩山地区则为土状、疙瘩状盐溶角砾岩,代表了蒸发环境下的产物。在此之后,随着海平面的短暂下降,海域范围略有退缩,之后这就进入了下一层序。5结论华北下古生界由两个超层序组成,超层序 A 包括寒武系的辛集组至奥陶系的亮甲山组,超层序 B 包括下马家沟组至峰峰组的地层,两个超层序底部均为 I 型层序边界,而其它则为 II 型层序边界,各层序基本由海侵体系域和高位体系域组成,与I 型层序相伴随的低位体系域及与 II 型层序相伴随的陆棚边缘体系域可能出现于陆棚边缘或斜坡地带,超出了目前研究区的范围。超层序A 的各个层序结束过程中,海水都有不同程度的退出,而超层序 B 的各个层序除海平面有比较明显的变化外,海域范围并没有明显的变化。冶里期-亮甲山期时,海水基本由东北向南海侵,北部地区以海侵及高位体系域发育为特征,主要属开阔海环境,而南部及西部地区以高位体系域为主,主要属潮坪及局限海环境,这种格局与生物地层结果相吻合。在晋南及豫北地区常缺失海侵期的化石带。此外,由于海退是由南向北,南部地区又往往缺失高位期晚期的地层。例如河南北部林县白龙庙剖面,冶 里组的 Cordylodus rotundatus-Rossodus manitouensis 带其 上直 接为 亮甲 山组 的Paraserratognathus paltodif ormis 带,之间 缺 失 了 层 序 I 高 位 晚 期 的 Glyptoconusquadraplicatus-Scolop odus opimus 带和 Scalp ellodus tersus 带,另外还缺失了层序 II 海侵体系域地层,即 Serratognathus bilobatus 带和 Serratognathus extensus 带。在华北最北部如河北平泉、秦皇岛一带,亮甲山组顶部还有一段在华北大部地区缺失的地层,说明亮甲山期末期时,海水并未从这一地区退出,这段地层代表了超层序 B 开始时的低水位期间的沉积。随着海水由北向南侵入,结果形成了下马家沟组底部由北向南的超覆,南部的贾汪组可能相当于北部下马家沟组的下中部的某个位置,而不是底部。从下马家沟期开始,1772期马学平等:华北地区冶里亮甲山期层序地层及其岩相古地理华北海的海底地形基本上是坦平的,这明显区别于在此之前的南高北低的地形。反映在层序上,超层序 A 的各层序在横向上相带明显,结束时,海域范围变化较大;而超层序 B 的各层序相带均一,结束时,海域范围变化很小。致谢在野外工作中得到了田树刚、王绍鑫、刘印环等同志的帮助,徐兴、鲍志东教授以及刘波、余继峰、陈杰、丁干、谢华斌等同志参加了部分野外及室内工作,在此一并致谢。参考文献安太庠,张放,向维达,等.1983.华北及邻区牙形石.北京:科学出版社.1660.陈杰,韩作振.1995.徐州大北望寒武系层序地层分析.见:王英华等编.沉积学及岩相古地理学新进展.北京:石油工业出版社.342345.冯增昭,王英华,张吉森,等.1990.华北地台早古生代岩相古地理.北京:地质出版社.4981.刘印环,王建平,张海清,等.1991.河南的寒武系和奥陶系.北京:地质出版社.87108.马学平,白志强,丁干.1995.北京西山奥陶系层序地层及沉积体系特征.见:王英华等编.沉积学及岩相古地理学新进展.北京:石油工业出版社.340342.孟祥化等.1993.沉积盆地与建造层序.北京:地质出版社.237247.裴放,蔡淑华.1987.河南省奥陶系牙形石.武汉:武汉地质学院出版社.336.乔秀夫,高林志.1990.北京西山寒武系层序地层.中国地质科学院地质研究所所刊,(22):17.王英华,张秀莲,杨承运.1988.华北地台早古生代碳酸盐岩岩石学.北京:地震出版社.102132.Rosales I,Fernandez-Mendiola P A,Garcia-M ondejar J,1994.Carbonate depositional sequence development onactive fault blocks:the Albian in the Castro Urdiales area,northern Spain.Sedimentology,41:861882.THE TREMADOCIAN-EARLY ARENIGIAN(EARLY ORDOVICIAN)SEQUENCE STRATIGRAPHY AND LITHOFACIES PALEOGEOGRAPHYOF NORTH CHINAMa Xueping(Department of Geology,Peking University,beijing 100871)Han Zuozhen(Shangdong Mining Institute,Taian,271019)Wang Yinghua(Department of Geology,Peking University,Beijing 100871)AbstractDuring Early Paleozoic the North China platform experienced two marine transgres-sion-regression supercycles.The supercycle A represents a time span from Cambrianthrough early Arenigian of Early Ordovician.T he Xinji age(equivalent to the Canglang-pu age in the Chinese regional stratigraphic standard)through Xuzhuang age(EarlyCambrian through early Middle Cambrian)features a general sea level rise during which178地质科学1998 年marine transgression generally followed a south to north direction;the Zhangxiathrough Gushan ages represent a persistent high sea level period;from then on began agradual regressive phase(middle Upper Cambrian through early Arenigian),till the endof which the North China platform(except for the northernmost part)was basically ex-posed.The supercycle B represents a time span from late Arenigian to early Caradocian.In the supercycle A,marine transgression and regression cycles often lead to frequentflooding and exposure of the nearshore areas of the platform.In contrast,in the super-cycle B secondary sea level rise and fall cycles did not result in distinct flooding and ex-posure of the nearshore areas,instead,the sea level falls on the platform often producedlagoonal environments with widely distributed evaporite deposits.The Yeli and Liangjiashan Formations(Tremadocian-Early Arenigian)of the NorthChina platform are composed of two sequences.The Yeli sequence contains the YeliFormation and basal part of the Liangjiashan Formation,which corresponds to conodontUtahconusbeimadaoensis-Monocostodussevierensis Zone through Scalpellodus tersusZone.T he“Liangjiashan”sequence comprises the rest of the Liangjiashan Formation,whichcorrespondsto conodontSerratognathusbilobatusZone throughParaser-ratognathus p altodif ormis Zone.Because of southwestward marine transgression fromthe northeast,the northern part of the platform is characterized by the transgressivesystem tracts and highstand system tracts,basically consisting of open marine deposits,whereas the southern and western parts mainly consist of highstand system tracts indi-cated by tidal flat and restricted marine deposits,between which such as in the Quyang-Wutai area,th