河南潭头盆地中新生代地层沉积相特征

郑小明+毛志芳

摘 要： 通过对河南豫西地区潭头盆地典型剖面测量，结合古生物化石和孢粉特征及室内对比研究，认为潭头盆地中新生代含恐龙化石地层由于受构造、古气候和物质来源的影响发育了典型的冲积扇—扇三角洲—湖泊的相的粗粒—细粒沉积。

关键词： 潭头盆地； 中新生代； 沉积相

河南潭头盆地为含恐龙蛋及恐龙化石的中新生代陆相地层。前人对该含恐龙蛋化石层位的地层特征及时代进行了研究[1]，认为该层位属于白垩世晚期的地层，古气候属于热带干旱半干旱的气候。也有人就白垩系与古近系界限问题对该区的地层的时代进行过厘定[2]，尚未得出结论。汝阳盆地中汝阳恐龙化石群的发现对原来地层时代的划分进行了否定[3]。笔者在实测地层剖面分析样品的基础上，对两盆地中沉积特征及古环境演化并进行对比，这对该区追踪晚中生代—新生代生物演化规律、探讨全球古气候变化特征具有重要的意义。

1. 构造背景

1.1 地质背景

研究区大地构造位于秦岭造山带和华北板块南缘的接触部位，至中新生代演化为山间断陷盆地。潭头盆地受北东和南西向两组断裂的控制，形态呈弓形。总体呈现向南东倾斜的掀斜式单向断陷盆地。区内断层发育，共同组成断块状构造，具体表现为盆地、古隆起相间排列的盆岭地貌景观。

1.2 地层特征

潭头盆地中晚白垩系—古近系地层，以紫红色粉砂质泥岩为主局部间夹少量粗砂岩、砂砾岩、砾岩的河湖相沉积。自上而下有石台街组、潭头组、大章组、高峪沟组①。两条典型的露头剖面分别位于栾川县潭头乡马窑村西北至张村西的山坡上和栾川县秋扒乡雁坎村西北至大松垛村南的山坡上。两条剖面只包含高峪沟组（上下段）和大章组。

通过笔者对两条典型露头剖面的研究及以往的区域调查研究表明，高峪沟组发育的古气候条件为强氧化的干燥炎热气候，在区域震荡抬升过程中形成的山麓—扇三角洲—河湖相沉积。该组角度不整合于熊耳群之上，分为上下两段。

下段：红紫色中—薄层粉砂质泥岩夹砾岩透镜体，底部为红紫色块状砾岩。

上段：紫红色粉砂岩，粉砂质泥岩夹透镜状砾岩，顶部偶夹钙质砂岩、含粉砂微晶灰岩。

综合已有资料，孢粉组合以藜科粉、蒿粉、拟桦粉等古近系和新近系被子植物花粉以及古近系典型的蕨类植物孢子组合为特征。仅在潭头马窑—张村剖面第六层凤尾蕨孢在数量上占优势有晚白垩系特征。遗迹化石丰富且保存完好，该组下段有恐龙化石群，栾川霸王龙就是该组下段典型的恐龙化石。高峪沟组上段有中兽类（）、阶齿兽（）等古新世标准哺乳动物化石②。大章组发育湖泊相沉积。岩性为浅灰色厚层砾岩、砂质砾岩，顶部为浅灰色中—厚层灰岩，为典型的湖泊相沉积。

2. 沉积特征

由于受构造条件及物质来源的影响，潭头盆地主要发育冲积扇—扇三角洲—河湖相沉积，根据沉积序列特点的差异并结合室内薄片分析鉴定结果，潭头盆地的沉积相和沉积环境特征如下：

2.1 冲积扇相

潭头盆地的高峪沟组下段发育冲积扇沉积。总体以分选磨圆较差的红紫色含砾砂岩、砾岩为主。砾岩和砂岩间粒度不连续。砾岩中砾径变化大，分选较差。砂岩以细砂级为主，分选较好。剖面中巨厚层砾岩常与中厚层细粉砂岩、泥岩直接接触。砂岩中见重力流成因的块状层理。从物源区向湖方向，沉积物呈现粒径变细，厚度减薄的变化。

研究区冲积扇分扇根、扇中两种亚相，又为片流沉积、河道沉积、泥石流沉积三个微相。

片流（漫流）沉积：主要是辫状河流沉积的泥岩层和砂岩透镜体。见粒序层理，以块状层理为主。片流沉积在冲积扇的中下部最为发育。

河道沉积：河道沉积中砾石呈叠瓦状，分选差。分布于冲积扇的上部。砾石由下向上逐渐变细，底部具有明显的凹槽状突变接触关系，水道充填沉积层厚变化大，在剖面上常呈透镜状。冲积扇上的水道经常迁移改道，先期沉积的水道充填物常被后期的片流沉积物改造，水道沉积相常向上变为片流沉積相，构成向上变细的旋回。

泥石流沉积：高峪沟组下部发育杂基支撑的由块状复成分砾岩组成的扇根亚相，砾径大小混杂，可达数厘米至数十厘米，分选磨圆差。砾石的主要成分为中性火山岩及凝灰岩。发育块状层理，泥石流沉积分布较广，厚度较大。

2.2 扇三角洲相

扇三角洲是三角洲的一种特殊类型，最初定义为“由邻近高地推进到海、湖等稳定水体中的冲积扇” [4]。后来国外学者对扇三角洲的概念进行了重新定义，认为其是冲积扇进入稳定的水体后形成扇三角洲，因此，其形成过程在一定程度上受到水流和波浪的作用。

研究区潭头马窑—张村剖面和秋扒雁坎剖面高峪沟组下段发育有扇三角洲相。由于扇三角洲紧邻物源区，沉积物较为混杂且泥质含量高，另外由于载体流程短，所以沉积物分选性和磨圆度较差，成分成熟度较低。其进一步划分为前扇三角洲，扇三角洲前缘、扇三角洲平原三个亚相。

前扇三角洲亚相

前扇三角洲沉积为扇三角洲相向湖泊相过渡的部分，形成不规则分布的粉砂质泥岩透镜体以及砂岩及砂砾岩透镜体，剖面上表现为透镜状层理的特点。

扇三角洲前缘亚相

扇三角洲前缘表现为水下分流河道、分流间湾的沉积特征。水下分流河道是水上辫状河进入水体后形成的，其特征与砂质辫状河道相似，不同之处在于水动力条件较弱，粒度略细。水下分流河道是扇三角洲前缘的主体沉积，岩性表现为颗粒支撑的砾岩，砾石分选磨圆性较好，横断面为透镜状。下粗上细是其显著沉积特征，且发育大—中型交错层理。

扇三角洲平原亚相

扇三角洲平原的上部发育辫状河道沉积，岩性由砾岩、含砾粗砂岩、含砾粉砂岩、泥岩构成，表现为从下向上逐渐变细的沉积特征，分选一般。成分成熟度高于冲积扇体系中的辫状河道沉积，在河道间同样可形成一些粒度较细的细砂—粉砂级沉积。

2.3 湖泊相

研究区湖泊相发育在大章组及高峪沟组的上段。横向上湖泊相沉积形成的岩层稳定，岩性、岩相变化不明显。沉积特征上研究区的湖泊相可划分为滨湖亚相、浅湖亚相、碳酸盐浅湖亚相。各亚相的主要特征如下：

滨湖亚相

由于湖浪作用滨湖区水介质能量较高。沉积物以砂和粉砂为主，一般磨圆度和分选性较好，交错层理比较发育。

浅湖亚相

由于浅湖区水体能量较低，沉积物以粉砂和泥为主，局部夹有细砂透镜体。岩性以细砂—粉砂岩为主，岩石颗粒分选较好，在此层发现有较完整的生物化石。沉积构造以不规则的水平层理为主，局部见小型交错层理。

碳酸盐浅湖亚相

仅见于潭头盆地的大章组。由于离物源较远且水动力条件不足，沉积物极少含陆源碎屑物质，且以碳酸盐为主，形成层状泥晶灰岩。

3. 沉积平面展布和填充演化

中生代时期，华北板块南缘抬升遭受剥蚀，燕山运动大规模的岩浆活动导致华北板块南缘构造活动强烈，东西向的断裂复活，表现为张性及张扭性的特征，配套产生了一系列北东向压扭性断裂。

白垩纪晚期，北东向的马超营断裂的再度复活，初步形成断陷盆地和熊耳山、外方山断隆。

喜马拉雅早期，地壳抬升与地壳沉降相继持续发展，北东向断裂活动明显加强，沉降中心由东西往北东向转移，沉积中心也由秋扒一带，向潭头—嵩县自西向北东发展。喜马拉雅晚期，断陷盆地逐步闭合然后抬升，在南北向的挤压作用下，晚白垩统—下第三系地层发生倾斜、褶皱和断裂。

工作区紧靠盆地边缘的活动断裂带，相对高差大，地形陡、气候干热，是冲积扇—扇三角洲发育的有利条件。根据典型露头的沉积特征和盆地演化特征，笔者认为：白垩世晚期古气候干旱炎热，另外受马超营断裂带的影响，在断陷盆地边缘发育强氧化环境下的冲积扇沉积，随着沉积作用的不断进行，从古新世开始气候变得较为湿润，断陷湖盆开始处于扩大阶段，冲积扇直接进入浅湖区形成靠山型扇三角洲。虽然砂砾岩体是在陡坡带但其沉积过程中，湖盆逐渐扩大，盆地可容空间增长率大于沉积物供给速率而形成了砂砾岩沉积体向盆地边缘源区方向退积的沉积过程，垂向上显示出下粗上细的退积型沉积层序。平面上自岸向湖可分为冲积扇及扇三角洲平原、扇三角洲前缘亚相以及滨浅湖亚相。

结语

综上所述潭头盆地沉积物以中粗粒的陆源碎屑为主，岩性上表现为砾岩、砂砾岩、砾状砂岩、粗砂岩夹薄层细砂岩及厚层状泥岩的特征，岩性接触关系上表现为砾岩与砂岩直接接触，之间不存在过渡粒级，总体构成向上变细的正旋回沉积序列。砾岩表现为分选差的颗粒支撑特征，总体具重力流的特征，为典型冲积扇—扇三角洲—滨浅湖沉积。

参考文献：

[1] 周世全， 冯祖杰. 河南恐龍蛋化石层位及其上、下界限问题[J]. 资源调查与环境， 2002， 23（1）：68-76.

[2] 周世全， 冯祖杰. 河南恐龙蛋化石层位及其上、下界限问题[J]. 资源调查与环境， 2002， 23（1）：68-76.

[3] 吕君昌， 徐莉， 贾松海，等. 河南汝阳地区-巨型蜥脚类恐龙股骨化石的发现及其地层学意义[J]. 地质通报， 2006， 25（11）：1299-1302.

[4] A. Holmes. Principles of physical geology[J]. Journal of Geology， 1965， 73（1）：115-116.

[5] 吴珍汉. 中华人民共和国区域地质调查报告： 比例尺1：250000[M]. 中国地质大学出版社有限责任公司， 2012.

[6] 徐莉. 河南省恐龙化石科学特征及保护研究[D]. 中国地质大学（北京）， 2007.

[7] 武慧珍， 范亚丽， 王晓娇，等. 内蒙古河套地区第四纪地球化学研究[J]. 西部资源， 2016（2）：137-140.

[8] 于平， 王莉. 孔南地区孔二段沉积相类型[J]. 西部资源， 2016（5）：23-24.