辽东太子河地区寒武系中统层序地层划分及特征

吴子杰，潘玉，包洪伟，王海鹏，雷广新，程培起

辽宁省地质勘查院，辽宁大连 116100

辽东太子河地区寒武系中统层序地层划分及特征

辽宁省地质勘查院，辽宁大连 116100

辽东太子河地区中寒武世地层包括碱厂组和馒头组，属于陆表海沉积.根据岩性组合、沉积旋回、岩相等特征，将该套地层划分出3个三级层序，其中Ⅰ型层序1个，Ⅱ型层序2个，识别出30个副层序.本区凝缩段不发育，层序均由海侵体系域和高水位体系域组成.

寒武系；层序地层；海平面变化；体系域；辽宁省；太子河

0 引言

辽东太子河地区是我省乃至我国古生代寒武纪地层典型的发育区之一，其发育齐全，出露完整，实为罕见，是研究沉积岩石学、地层学的理想之地.因此，吸引众多的地层研究学者和部门来此进行科研工作.前人在岩石学、古生物学和岩石地层划分方面研究程度较高，而在层序地层学研究处于起步阶段.

本次研究区位于华北地台、胶辽台隆、太子河-浑江台陷的辽阳-本溪凹陷［1］，寒武系发育（图1）.

笔者通过地质填图、剖面测制，收集了大量的野外一手资料，为在该区顺利开展层序地层的研究奠定了坚实的基础.本文从寒武纪地层的岩石学特征入手，按照不同的属性进行岩石地层、年代地层的多重划分，在此基础上，根据三级海平面及沉积环境的周期性的变化，划分了层序地层单位，并对每个层序内部的组成、特点，逐一叙述，详细划分出四级旋回和五级旋回.这将提高区内地层的研究程度，也为区域地层的多重划分对比及全球海平面变化研究提供了依据.

1 岩石地层划分及主要岩性特征

本区仅讨论寒武系中统的碱厂组和馒头组.其中馒头组自下而上分为大后海段、石桥段、当十段，依据相关规范及生物地层等资料，馒头组大后海段和石桥段当属寒武系中统，而馒头组当十段属寒武系上统［2-3］，而本区层序地层顶底界面与岩石地层顶底界面一致，为考虑层序地层的完整性，本文馒头组当十段也做讨论.该套地层划分及岩性组合特征见表1.

图1 辽宁及周边地区寒武系主要露头分布区（据刘群等，有改动）Fig.1 Main outcrop distribution of Cambrian in Liaoning and surrounding areas（Modified from Liu et al.）

2 中寒武统碱厂组、馒头组层序地层划分及特征

本文以本溪市桥头镇金家堡子古生界寒武系碱厂组-馒头组剖面为代表剖面，从露头层序地层研究入手，在剖面露头上识别与分析3种不同级别的界面（层序界面、体系域界面和副层序界面），同时进行沉积相与相序分析．根据层序界面的性质、内部相序的组成、副层序的叠加形式、相对海平面变化以及沉积相标志等特征，将测区中寒武统碱厂组、馒头组划分出3个三级层序.

该层序为区内寒武系第一个层序，对应岩石地层单位为碱厂组中、下部，厚度为34.92 m.相序变化由陆源碎屑滩潮上带到台沟的潮下带，再到潮坪的潮上带，相对海平面变化曲线为近对称型，早期上升，晚期下降.

层序由海侵体系域和高水位体系域组成，海侵体系域由陆源碎屑滩的黄灰色厚—中厚层钙质胶结中细粒石英砂岩、潮坪环境的砾屑白云岩、浅灰色细纹状泥粉晶白云质灰岩、台盆环境的灰黑色厚—巨厚层沥青质砂屑灰岩、台沟环境的薄层泥晶灰岩组成.由3个副层序组成.底部发育冲刷面、斜层理等沉积构造，由下向上粒度逐渐变小，层厚变厚，反映海侵退积型地层结构和前滨高能的特点［4］，而碱厂组下部沥青质灰岩的沉积则反映出局部水较深，为半封闭的沉积环境.

高水位体系域为潮坪环境的砾屑砂屑灰岩与浅灰色薄层泥质条带灰岩旋回性互层，组成4个向上变薄变细颜色变浅的旋回，底部见冲刷面，上部发育纹层及泥裂构造，为海退进积型地层结构，反映出4个海进-海退的五级旋回并组成一个副层序组.

该层序凝缩段不发育，相对最大海泛面表现在台沟环境的深灰色薄层粉晶泥晶灰岩，发育水平纹层，反映出深水低能的稳定沉积环境.该层序为Ⅰ型层序，其底界为Ⅰ型界面.该界面所代表的时间较长，致使测区碱厂组与下伏青白口系南芬组，南华系康家组、桥头组等不同层位地层直接接触，构成了区域性上超［5］，呈平行不整合接触（图2）.

该层序相当于岩石地层的碱厂组上部和馒头组的大后海段，厚度为162.06 m.相序变化为潮坪环境的潮下带-潮间带-潮下带，相对海平面变化曲线为不对称型，早期快速上升，晚期缓慢下降（图3）.

层序由较薄的海侵体系域和较厚的高水位体系域组成.海侵体系域由4个副层序组成，其中灰色中厚层含砾屑砂屑泥晶灰岩与浅灰色薄层泥质条带灰岩组成的中厚层—薄层的灰岩旋回构成了本层序组的前2个1副层序，粒度变细厚度变薄，反映出高频的海进海退特点.每个副层序的底部和顶部分别发育冲刷面和泥裂构造，反映出海平面四级五级海退海进的特点.

表1 寒武系碱厂组、馒头组地层划分及岩石组合特征表Table 1 Stratigraphic division and rock association characteristics of Cambrian Jianchang and M antou formations

高水位体系域则由碱厂组的薄层泥晶灰岩厚层泥晶灰岩和大后海段的粉砂质页岩、粉晶白云岩以及砂屑灰岩组成.由13个副层序组成副层序组构成的高水位体系域厚度远大于海侵体系域，相序变化为潮上带-潮间带旋回变化，最后相变到潮上带［6］.

最大海泛面表现在泥晶灰岩之上的薄层瘤状泥晶粉晶灰岩.该层灰岩沉积很薄，但沉积时间较长，为净水低能环境的长时间沉积形成.该层序属于Ⅱ型层序，其底界为Ⅱ型界面.底部见有明显的冲刷面、见海侵砾屑，为地表短期暴露而形成的界面（图3）.

该层序相当于岩石地层馒头组石桥段和当十段，层序界面与岩石地层界面完全吻合，厚度为190.62 m.相序变化为潮上带-潮间带-潮上带，以潮间带为主，海平面变化曲线为对称型，早期上升，晚期下降.

层序由海侵体系域和高水位体系域组成.海侵体系域由浅潮上带的砖红色厚—中厚层含粉砂泥晶灰岩、粉砂质页岩构成的4个副层序组成，发育泥裂构造，反映了当时暴露特点.高水位体系域由暗紫色云母质粉砂质页岩、薄层粉砂岩组成，发育2个副层序.见有生物扰动、遗迹铸型化石等构造，反映了潮下潮湿的沉积环境.

该层序凝缩段不发育，最大海泛期出现在粉砂质页岩之上的含生物碎屑鲕粒灰岩，沉积较薄，为潮下鲕粒滩沉积环境.该组为Ⅱ型层序，其底界为Ⅱ型界面.其顶界Ⅱ型界面，与岩石地层界面完全吻合，详见图4.

3 与邻区层序地层对比

图3 中寒武统第二个层序（S2）划分及特征Fig.3 Stratigraphic division and characteristics of the second sequence of Middle Cambrian（S2）

图4 中寒武统第三个层序（S3）划分及特征Fig.4 Stratigraphic division and characteristics of the third sequence of Middle Cambrian（S3）

寒武系层序地层的研究，在国内均达到了很高的程度，尤其是国内“SSLC”研究集体大量成果陆续出现，使国内寒武系地层的研究程度空前提高，为本区层序划分提供大量可靠对比资料.本文与牛心台地区、华北地台东部地区、大连复州湾地区进行对比，详见表2.

由表2可知本区所划分的3个层序和4个层序界面与牛心台地区基本上吻合，由于本区缺少下寒武统地层，在与华北地台东部地区和大连复州湾地区进行对比时，不考虑下寒武统的SQ1、SQ2和葛屯、半岛A层序，在层序界面上也相吻合，且海平面变化具有良好的一致性，由此可以说明本区层序划分具有可靠性，三级海平面变化旋回具有全球性.

4 结论

1）太子河地区中寒武世的沉积环境为滨海陆源碎屑夹碳酸盐岩沉积和滨浅海相碳酸盐沉积，碱厂组属于潮坪-滩沉积环境，馒头组属于湖-潮坪沉积环境.

2）根据岩性、沉积环境及海平面变化等特征，共识别出4个层序界面（包括Ⅰ型、Ⅱ型）、3个三级层序（其中Ⅰ型1个、Ⅱ型2个）和30个副层序.

致谢：本文在拟题和编写过程中得到了辽宁省地质勘查院张国仁教授级高级工程师的指导与建议，论文所用主要资料来源于1∶5万桥头等四幅区调工作、1∶5万平顶山等四幅区调项目，为集体成果，在此一并表示感谢.

［1］辽宁省地质矿产勘查局.辽宁省区域地质志［M］.北京：地质出版社, 1989:127—128.

［2］杨欣德，李星云，等.全国地层多重划分对比研究（21）：辽宁省岩石地层［M］.武汉：中国地质大学出版社,1997:58—73.

［3］王泽九，黄枝高，姚建新，等.中国地层表及说明书的特点与主要进展［J］.地球学报,2014（3）:271—276.

［4］张国仁.山东沂水地区寒武纪层序地层学研究［D］.北京：中国地质大学,1996.

［5］单学东，姜东方.地层层序的形成过程及控制因素讨论——以辽东半岛南部新元古界—古生界层序地层为例［J］.科技资讯,2013（16）: 232—233.

［6］陈建强，周洪瑞，王训练.沉积学及古地理学教程［M］.北京：地质出版社,2011:144—193.

SEQUENCE STRATIGRAPHY AND CHARACTERISTICS OF MIDDLE CAMBRIAN IN TAIZIHE AREA,EASTERN LIAONING PROVINCE

WU Zi-jie,PAN Yu-qi,BAO Hong-wei,WANG Hai-peng,LEI Guang-xin,CHENG Pei-qi

Liaoning Institute of Geological Exploration,Dalian 116100,Liaoning Province,China

Middle Cambrian strata in Taizihe area of Eastern Liaoning Province,including Jianchang Formation and Mantou Formation,belongs to epicontinental deposit.According to the features such as lithological combination, sedimentary cycle and lithofacies,the Middle Cambrian stratum is divided into 3 third-order sequences,including 1 type-I and 2 type-II sequences,and 30 parasequences are identified.The condensed member is not developed and the sequences are all composed of transgressive system tract and high system tract.

Cambrian;sequence stratigraphy;sea level change;system tract;Taizihe area of Liaoning Province

表2 本区寒武系中统层序地层划分及区域对比表Table 2 Sequence stratigraphic division and regional correlation of M iddle Cambrian

1671-1947（2015）04-0295-06

P539.2

A

2014－09－20；

2015-03-28.编辑：李兰英．

中国地质调查局基础调查项目“辽宁1∶5万桥头幅（K51E017015）、本溪幅（K51E017016）、南芬幅（K51E018015）、铁山街幅（K51E018016）区调”（编号1212011120734）.

吴子杰（1987—），男，主要从事区域地质及化石资源调查研究，通信地址辽宁省大连市金州新区五一路10号，E-mail//midnight29@163.com