新元古代古地理特征及其演化发展

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通过对华北块体南缘的地层划分与对比研究，可以看出本区新元古代大体划分为4个主要的演化阶段，不同阶段具有各自特有的古地理格局和面貌。现将其沉积演化特征及古地理面貌分阶段叙述如下。

1.汝阳期阶段

其相应地层为汝阳群，包括小沟背组（兵马沟组）、云梦山组、白草坪组及北大尖组。自中元古代熊耳群沉积后，经历了相当长时期的间断和剥蚀，因此，当新元古界开始沉积时，基底地形亦相当复杂。故沉积之初多处地区发育具深切谷特征的砾岩及砂砾岩沉积，如垣曲地区的小沟背组，嵩山以西的兵马沟组等。在深切谷以外地区，随着海水的到达，沉积了以滨海碎屑岩潮坪及海滩相的砾岩与石英砂岩为主的云梦山组。随后，海平面不断升高，海水加深，沉积了白草坪组和北大尖组等以碎屑岩潮坪的潮下带－潮上带及前滨－临滨相的沉积。北大尖组后期由于剥蚀区不断夷平，物源供应减少，该组顶部普遍出现碳酸盐岩沉积。在接近盆地边缘的地区山西永济、河南渑池等仍有少量钙质石英砂岩或砂质白云岩，而接近洋区的南部地区如鲁山周围则为泥晶或细晶白云岩，发育有碳酸盐岩潮坪沉积（图1-10A）。应当指出的是，汝阳期嵩山周围环境极为特殊，该区汝阳群的相当地层是兵马沟组和马鞍山组（广义）。兵马沟组为深切谷砾岩与石英砂岩，上部仍以砂岩为主但夹粉砂岩及紫色页岩。显然该地区汝阳期沉积基底为一东西向隆起地带。将华北块体南缘的东部沉积区分割为以鲁山九女洞及渑池麦尽为中心的两个沉积区（图1-11）。

这两个沉积中心区，汝阳群地层发育完全，各组无缺失而且厚度很大。南部沉积区向西至山西永济水幽地区缺失云梦山组，地层出露不全。该地区的白草坪组和北大尖组是以砂岩为主的障壁海湾碎屑岩潮坪相（潮间－潮上带为主）沉积，短期可能出现潮下环境。

华北块体南缘的南部沉积区包括从陕西洛南至河南卢氏、灵宝南部及栾川一线，即沿秦岭洋北侧的华北块体南缘。该沉积区在洛南－卢氏地区称高山河群，在栾川地区称下栾川群。陕西洛南地区高山河群由碎屑岩海滩的前滨－下临滨碎屑岩及碳酸盐岩潮坪相的白云岩和砂质白云岩组成。而下栾川群则主要由厚层亮晶白云岩、泥晶白云岩、同生角砾白云岩及硅质条带白云岩所组成，总之反映了该沉积区自北西向南东的物源供应特征。

图1-10 华北块体南缘新元古界沉积演化示意图

2.洛峪期阶段

该时期华北块体南缘总体沉积特征是海水范围的相对扩大和周围及盆内陆地的不断夷平，成为该区最大的海泛期。洛峪期内包括两个沉积旋回。

（1）由崔庄组构成的第一旋回

图1-11 华北块体南缘新元古界汝阳群沉积时期古地理略图

这个旋回的底部除在盆地边缘可见到与下伏地层平行不整合接触外，其他地区均为由结构和成分转换面所构成的“整合”接触。除嵩山地区外，各处岩性均一，基本以泥质和粉砂质沉积为主，仅见少量极薄层的砂岩夹层，但出现向上或近顶部砂岩夹层增多的现象，表明向上海平面下降、海水变浅的特征。唯鲁山九女洞地区崔庄组顶部出现极薄层含铁碳酸盐岩夹层。总之，它们代表了泥砂坪的潮下低能带和潟湖环境的产物。嵩山地区，崔庄组的相应地层称葡峪组，该组砂岩较多，以岩屑砂岩和页岩互层为特征，表明有较丰富的陆源碎屑供应，且较快速地沉积，仍然继承基底隆起的地形特征（图1-10B）。

（2）由三教堂组和洛峪口组组成的第二旋回

三教堂组为障壁碎屑岩海滩潮坪相的前滨－临滨环境沉积石英砂岩，胶结物中多含铁质，所以大部地区砂岩呈肉红色，仅嵩山及其以北地区为灰白色，并由钙质胶结。洛峪口组大部分地区为含泥质紫红色中－厚层富含叠层石白云岩，该组底部见杂色页岩，代表了随剥蚀区进一步夷平、陆源物质供应减少并转化为碳酸盐岩潮坪（以潮间带为主）的盆内沉积。

河南嵩山地区洛峪群第二个旋回由骆驼畔组和何家窑组组成。骆驼畔组钙质胶结含砾石英砂岩及石英砂岩，厚度极小，仅26m。何家窑组下部为灰色、灰白色薄层泥质白云岩和泥晶白云岩，富含叠层石并见有大量液化脉及变形层理。上部泥质、粉砂质页岩增多，由碳酸盐岩与页岩互层渐变为页岩夹碳酸盐岩。三教堂组与洛峪口组的分布范围远小于崔庄组。该旋回总的特征是向北尖灭，河南渑池石庙后两个组总厚度不足20m，在北部则未沉积。山西永济水幽沟剖面三教堂组缺失。洛峪口组时期，该组虽仅存10余米（图1-10C），但依然显示了沿盆地北缘向西超覆的特征。

华北块体南缘的南部沉积区洛峪期地层在洛南地区称为龙家园组和巡检司组，主要由一套碳酸盐岩和少量砂页岩组成，代表了碳酸盐岩台地环境。在栾川地区由上栾川群的煤窑沟组及其以下地层组成；其下部为石英砂岩，中部以泥质沉积为主，仅上部煤窑沟组为富含叠层石的细晶和泥晶白云岩，代表了碎屑岩潮坪－浅海－碳酸盐岩潮坪环境的变迁（图1-12）。

图1-12 华北块体南缘新元古代洛峪群沉积时期古地理略图

显然，南部沉积区无法确认两个旋回的存在，而图1-12中该组的分布表明南部沉积区与东部沉积区具有不同的沉积环境和演化经历。

3.黄连垛期阶段

自洛峪期末华北块体有明显抬升，所以黄连垛期的沉积在华北块体南缘的分布也极为局限；在东部沉积区仅永济水幽地区和鲁山九女洞－叶县常村一线有所分布，称为黄连垛组。该组由含大量硅质条带及团块白云岩、厚层含内碎屑白云岩及藻纹层白云岩组成，代表了局限海湾潮坪相的潮间带沉积（图1-10D）。

南部沉积区黄连垛期的地层在洛南－卢氏地区为杜关组和冯家湾组。两组均由中厚层含叠层石的硅质条带白云岩及藻白云岩组成，显然继续保持了碳酸盐岩潮坪的潮间－潮下带的沉积（图1-13）。

关于黄连垛期地层的时代归属问题，前人曾将其划分为修订前的震旦系（关保德等，1988；周洪瑞等，1999），但鉴于肖书海等人的δ¹³C研究成果（Xiao et al.,1997），表明δ¹³C含量多为负值的存在以及结合沉积相分析，笔者认为应将黄连垛组归属于南华系较为适宜。该组中大量的硅质岩可能与寒冷环境有关。

图1-13 华北块体南缘新元古代黄连垛组沉积时期（南华系？）古地理略图

4.震旦纪阶段

华北块体南缘的震旦系在东部沉积区由董家组、罗圈组和东坡组组成。南部沉积区（陕西洛南）则包括石北沟组、罗圈组及张家湾组（原定义的罗圈组上部），其中罗圈组分布最为广泛（图1-14）。

董家组和石北沟组仅分布于各自沉积区的南部，即东部的鲁山九女洞至叶县常村一线和南部的陕西洛南地区桑坪以南的石北沟、大庄头附近。向北该组均告缺失。两组的底界均为一间断面，表明南华系末期华北块体南缘大范围抬升后再次开始局部地区接受沉积。董家组由碎屑岩潮坪过渡到碳酸盐岩潮坪沉积（图2-10E）。石北沟组则为具障壁的混合坪并以潮下带沉积为特征。因此，石北沟组中含大量黑色页岩及硅质页岩。

罗圈组是华北块体南缘震旦系中分布最为广泛的地层，是华北块体断续抬升出现的最大面积的陆相和海陆交互相冰成沉积的时期。有关罗圈组杂砾岩的成因不能以“冰碛岩”一言而蔽之。张玲华（1994）及周洪瑞等（1999）先后对其成因进行过系统研究，并提出华北块体南缘的罗圈组可以划分出3种成因类型。

（1）典型的陆内冰川沉积（冰碛岩）类型：东部沉积区主要分布于临汝以北及嵩山周围，特点是大规模迅速超覆于太古宇－新元古界的不同层位之上。下伏地层顶部在不同地区常可见到不同方向的冰川擦痕。在南部沉积区，此类冰川沉积出露范围较小，仅见于洛南上张湾以北小秦岭南侧豫陕交界的灵宝朱阳王家村周围。此类冰碛岩除具上述特征外，还有一个共同特征是下部缺失董家组和石北沟组，上部无东坡组和上张家湾组。即下与前震旦系直接接触，上部又不整合于寒武系之下，这也是过去常有人将其看作为寒武系冰碛岩的原因之一。

图1-14 华北块体南缘新元古代震旦系古地理略图

（2）冰湖及冰水成因型：相当于张玲华所划分的Ⅱ、Ⅲ沉积序列。其特征为具似层状杂砾岩，砾石有时具有落石构造，砾岩内常具砂岩、粉砂岩及泥岩夹层，夹层中具不清晰的层理及纹泥，部分层位砾岩略具定向性。显然，这套砾岩是冰碛岩或受流水改造或被搬运或本身就形成于接近平原或海岸的沉积物，随后被湖泊或海水改造。这类成因的砾岩主要分布于东部沉积区的临汝罗圈村以南及其广大地区。鲁山以北无下伏的董家组，甚至无黄连垛组，但有上覆的东坡组存在。鲁山、方城及叶县以南，震旦系3个组均有沉积，表明越往南冰碛岩剥蚀能力越弱，而以沉积砾岩为主，同时下伏地层保存更为完全。

（3）受海水改造成因的冰成沉积类型：此类型主要分布于崤山南坡，包括洛南上张湾以南至卢氏、栾川地区。其主要特征是罗圈组砾岩的胶结物为碳酸盐岩，显然是处于陆棚环境，而冰成岩被海水淹没、改造，为钙、镁胶结而形成的砾岩。南部沉积区震旦系的分布亦是自北而南逐渐完备。上张湾—桑坪一线罗圈组之上见有上张湾组沉积。自桑坪往南震旦系3组均有沉积。

华北块体南部罗圈冰碛岩之后可分为两个沉积区。东部沉积区罗圈组之上的地层沉积称东坡组，为碎屑岩潮坪的下临滨－远滨相沉积（图1-10F）；而以陕西洛南秦岭地区为代表的南部沉积区，上张湾组则代表了局限海湾的混合坪－浅海沉积。

根据华北块体南部震旦系古地理的变化以及δ¹³C 含量变化曲线形态，可以看出，本区经历了从冰退－冰进－冰退，直至寒武纪早期，整个华北寒武系超覆可能是再次出现冰进演化的结果。

当然，至今为止寒武系底部的冰成沉积，仅在我国青海全吉地区发现；但众多地质学家多次分析该层位的δ¹³C结果，均发现在震旦系顶部的δ¹³C 含量都会出现变轻和曲线多有负值的趋势。这确实是一个值得注意的现象，尚待深入研究。

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