环渤海湾西部石炭系—二叠系古地理演化

石炭系—三叠系~

在新的《中国区域年代地层（地质年代）表》（2001）中，石炭系—二叠系的划分有了较大的变化，石炭系传统三分，现改为二分（范炳恒，1998）：下石炭统（早石炭世）、上石炭统（晚石炭世）；二叠系由传统的二分改为三分：下二叠统（早二叠世）、中二叠统（中二叠世）、上二叠统（晚二叠世）。
遵循上述新的年代地层划分原则，按照中国区域年代地层（地质年代）表（Ⅱ）（陆相）的划分方案，同时兼顾传统和便于成果应用，岩石地层的内涵和划分仍沿用已有方案。岩石地层组的界限则依据具有相对等时意义的标志层，建立年代地层和岩石地层的关系（表1-3-9）。根据上述思路，在已有工作的基础上（汪曾荫，1996），建立了渤海湾盆地石炭系—二叠系地层系统（图1-3-40）。
石炭系—二叠系沉积后的晚海西构造运动，使部分地区抬升剥蚀，产生平行不整合，但多数地区与三叠系呈连续沉积关系，所以本项目将下中三叠统与石炭系—二叠系划归同一构造层研究。
（一）岩石地层特征
岩石地层单位不考虑时间、成因、气候环境或事件等因素的影响，重点考虑岩石特征的一致性（蒋飞虎，2004）。在覆盖区的钻孔资料中除根据岩性组合特征外，还辅以自然伽马测井曲线、电阻率曲线（孤北古2井）进行划分对比。
石炭系—二叠系自老到新可以划分为本溪组、太原组、山西组、下石盒子组、上石盒子组、石千峰组（孙家沟组）。三叠系分布局限，仅在临清坳陷等少数地区保留有下、中三叠统，自下而上可划分为刘家沟组、和尚沟组、二马营组。

表1-3-9 华北地台石炭系—二叠系划分对比沿革表


图1-3-40 渤海湾盆地石炭系—二叠系地层系统

1.石炭系—二叠系
（1）本溪组
主要由一套页岩、砂岩夹薄层海相灰岩组成，部分地区夹有煤线。以不含可采煤层和中、细粒石英砂岩为主要特征。本溪组下部多属于灰岩台地相沉积，地震特征为强振高连低频平行反射（图1-341，图1-3-42），多表现为2～3个连续性很好的强反射同相轴。其底部有一段含铁紫色页岩，为鸡窝状不规则铁矿层（山西式铁矿）和铝土质页岩或铝土矿层（G层铝土矿层）。
本溪组与上覆太原组一般为整合接触，以稳定的中、细粒石英砂岩之底作为本溪组的顶界；与下伏奥陶系灰岩地层呈平行不整合接触，底部以山西式铁矿和G层铝土矿层之底或奥陶系石灰岩剥蚀面之顶作为本溪组的底界标志。
自然电位呈中低幅微波状，下部幅度变化小，上部呈明显偏正异常。电阻率由下而上逐渐增大，曲线形态特征为漏斗形＋齿化箱形＋指状组合。

图1-3-41 济阳坳陷82—90测线石炭系—二叠系地震反射特征


图1-3-42 济阳坳陷568测线石炭系—二叠系地震反射特征

（2）太原组
为一套海陆交互相含煤沉积建造，主要由砂岩、页岩、砂质页岩、粉砂岩、石灰岩、煤层所组成，一般含有4层左右的石灰岩、3层左右石英砂岩，以及厚薄不等的多层煤层。与上覆山西组整合接触。
该组以含重要的可采煤层（一般位于下部）及多层石灰岩和中、细粒石英砂岩为主要特征而区别于上覆和下伏地层。以石炭纪—二叠纪过渡期形成的海相石灰岩之上，第1层中—细粒石英砂岩之底，作为太原组的顶界。
自然电位曲线成微波状起伏，下部呈多个齿状钟形组合，上部呈对称微波状＋箱形＋齿状漏斗形组合，上部为箱形＋漏斗形组合，整体表现为多个沉积旋回特征。电阻率曲线变化宽缓，下部中高阻齿状钟形，上部变为多个中低阻箱形＋漏斗形组合。
（3）山西组
主要由陆相沉积的砂岩、页岩、黏土岩组成，夹有多层近海泥炭沼泽所形成的煤层。总体而言，山西组岩层颜色较深，多呈灰色、暗色、灰绿色，未见紫色泥岩和石灰岩，含重要的可采煤层，与上覆下石盒子组呈整合接触关系。
自然电位曲线呈微波状，下部中低幅正异常，呈齿化箱形＋钟形＋漏斗形组合特征，上部低幅微波状，幅度变化小。上部和下部构成2个旋回。电阻率曲线呈中高阻齿化箱形＋漏斗形组合特征。
（4）下石盒子组
为一套黄绿色、灰绿色砂岩、页岩、粉砂岩、砂质泥岩互层的陆相碎屑岩沉积，夹有不可采煤层。顶部出现含锰铁质、铝土质的紫色泥岩层，即“桃花泥岩”。在东北、辽吉以及河北燕山南麓称为“A层铝土岩”、山东淄博称为“B层铝土岩”、两淮称“紫斑铝质泥岩”。与上覆上石盒子组为整合接触关系。
自然电位曲线垂向上变化小，呈对称微波状，电阻率曲线表现为下部高阻犬牙状，上部呈低阻齿状＋指状＋钟形组合。
（5）上石盒子组
为一套黄绿色、紫红色砂岩、粉砂岩、砂砾岩、泥岩互层的碎屑岩沉积，一般不含煤层。但在淮南、淮北以及河南禹州、平顶山一带含有可采煤层，紫红色岩系较少，一般为灰色、黄绿色粉砂岩、砂岩、泥岩等。
下部自然电位曲线表现为多个漏斗形＋钟形组合，电阻率曲线为多个中高阻齿化箱形＋钟形＋指状＋齿化漏斗形组合。中部自然电位曲线表现为钟形＋漏斗形＋齿化箱形组合，电阻率曲线阻值逐渐变低，下部变化宽缓，上部呈中高阻齿状。上部自然电位曲线形态为对称低幅微波状，整体幅度变化小，电阻率曲线呈低阻齿状，反映了水动力条件较弱的沉积环境。
以上特征反映了华北陆块在海退期，从北到南、从西到东、从陆相到海陆相，逐渐过渡到海湾 湖相的古地理格局。本组与上覆孙家沟组为整合接触关系。以燧石层（硅质层）之上的砂岩（平顶山砂岩）之底作为上石盒子组的顶界。
（6）石千峰组（孙家沟组）
为紫红色、灰紫色泥岩、砂岩、淡水泥灰岩（淡水灰岩）和少量石膏的河流、湖泊相沉积，淡水灰岩（泥灰岩）和石膏是本组的重要标志层。本组与上覆刘家沟组为整合接触关系。以泥灰岩之上的石膏钙核层之顶作为石千峰组之顶界。
2.三叠系
地层分布局限，仅在临清坳陷、冀中坳陷、黄骅坳陷的少数地区保留有下、中三叠统。辽河坳陷、渤中坳陷、济阳坳陷整体缺失三叠系。
临清坳陷下、中三叠统保存完整，自下而上可划分为刘家沟组、和尚沟组和二马营组。
（1）刘家沟组
以致密的红色泥岩和砂岩互层为特点，与下伏石炭系整合接触。在测井响应上，视电阻率曲线呈掌状—块状特高阻，从下往上呈升高的趋势。自然电位曲线平直或呈低幅齿形—钟形负异常，从下往上起伏加大。
（2）和尚沟组
主要岩性为紫色、棕色、浅灰色细、粉砂岩、粉砂岩、钙质砂岩、夹紫色、紫红色泥岩。从南到北岩性渐粗。视电阻率曲线呈箱状高阻，具有从下往上缓慢降低趋势；自然电位曲线下部呈钟形负异常，底界处负异常明显，上部较平直。
（3）二马营组
主要为紫红色泥岩与棕色、深灰色细、粉砂岩，呈不等厚互层，局部夹含砾不等粒砂岩。视电阻率曲线下高上低，整体上较下伏地层低，起伏较下伏地层大；底界处自然电位负异常明显。
冀中坳陷以红、棕色粉、细砂岩为主，夹有紫色薄层泥岩的陆相碎屑沉积，可与华北下、中三叠统的刘家沟组—二马营组进行对比；黄骅坳陷下、中三叠统分布较广，岩性特征表现为紫红色砂岩、粉砂岩，与泥岩不等厚互层；东濮凹陷“高阻红”地层为一套电阻率高、岩性致密的陆相红色碎屑岩沉积，其下为二叠系顶部的石千峰组，其上被古近系—新近系不同层位的地层超覆，本书暂将其归属于下、中三叠统。
（二）生物地层划分
1.石炭系—二叠系生物组合特征
通过系统研究，建立了牙形石、 类、小有孔虫、孢粉、古植物、腕足生物组合带（表1310）。

表1-3-10 华北地区石炭系—二叠系生物组合特征表

2.石炭系—二叠系短时限年代地层的化石标定
短时限年代地层是指比传统的本溪期、太原期、山西期等年代地层时限还要短的年代地层单位，为阶或亚阶，如 、 、 等。
（相当于本溪组）：以植物Lepidodendron—Conchophyllum组合带为标志。]] （相当于本溪组下部）：以 类Profusulinella parva延限带作为标志，以Profusulinella parva的首现为底界标志，以Profusulinella的消失作为上限。]] （相当于本溪组上部）：以 类Fusulina—Fusulinella组合带的出现作为标志，以Fusulina,Fusulinella,Beedenia等属的分子的首次出现作为底界，以它们的消失作为顶界。]] （相当于太原组下部）：以 类Triticites paromontiparus—Montiparus montiparus组合带中的Montiparus 及原始的Triticites 的大量出现为底界，以Montiparus 和Triticites 发育高峰为标志。]] （相当于太原组下部）— （相当于太原组上部）：以植物Neuropteris ovata—Lepidodendron posthumii组合带的出现为标志，或以腕足类Dictyoclostus taiyuanfuensis—Eomarginifera pusilla—Choristites norni 组合带为标志。]] （相当于太原组上部）：以 带Psudoschwagerina—Sphaeroschwagerina组合为标志。以Pseudofusulina firma—Pseudoschwagerina huabeiensis亚带为二叠系最底部的 带，以Pseudofusulina或Pseudoschwagerina或Sphaeroschwagerina的分子首次出现作为二叠系的底界。]] （相当于山西组）：以植物Empletopteris triangulais—Empletopteridium alatum—Lobatannularis sinensis组合带作为标志。]] （相当于山西组下部）：以 Staffella带作为标志，其中以Staffella丰富种群的首次出现作为其下限。]] （相当于山西组上部）：以 Schwagerina anderesensis—S.grandensis组合带作为标志，并以Schwagerina 的顶峰及大个体的Schwagerina anderesensis，S.grandensis 大量出现作为底界。]] （相当于下石盒子组）：以植物Emplectopteris triangularis—Tingia carbonica—Cathaysiopteris whitei组合带为标志，其中单网羊齿的出现标志着华夏植物群的新发展，可作为标定特征。]] （相当于上石盒子组下部）：以植物Lobatanulariaensifolia—Gigantonoclealagrelii—Fascipteis hallei组合带为标志，属华夏植物群第一次繁盛发展期，各种类型都得到发展、属种繁盛、分异度高为本组合带主要特征。]] （相当于上石盒子组上部）：以植物Lobatanularia heianensis—Gigantonoclea hallei—Psygmophyllum mltipartitum组合带为标志，属华夏植物群第二次繁盛时期，苏铁纲明显衰退、银杏纲及分类位置不明，植物较为发育是本组合的重要标志。]] （相当于石千峰组）：以植物Ullmannia bronnii—Yuania magnifolia组合带为标志，华夏植物群严重衰退，裸子植物占绝对优势，并出现了中生代分子。]] （本溪组）， （太原组下部）， （太原组上部）， （山西组）， （下石盒子组）， （上石盒子组下部）， （上石盒子组上部）， （石千峰组）。现将其展布规律分述如下：
1）石炭世早期（ ）（本溪组）：残留厚度变化较大，变化范围为1（渤2井）～147m（本溪牛毛岭）。最厚的区域为东北部辽宁太子河流域的本溪、复州湾地区，厚度一般超过100m。最薄的区域位于研究区的边缘地区：如东北部的渤海湾地区渤2井（1m）、西部边缘晋州市东南晋古2井（3m）和东南边缘的垦利东部的垦东3井（3m）。本溪组从东北向西南有逐渐变薄的趋势。
2）晚石炭世晚期（ ）（太原组下部）：地层残留厚度变化较大。最厚处位于济阳坳陷惠民凹陷区的判参1井附近，厚98m。最薄处多位于研究地区的边缘部分，如利津南部乐特1井附近，仅存10.0m；秦皇岛附近为10.8m。
3）早二叠世早期（ ）（太原组上部）：残留厚度变化较大。最厚处位于黄骅市东北的庄古2井附近，为192m，最薄处位于沾化凹陷孤北潜山带的义155井一带。
4）早二叠世晚期（ ）（山西组）：地层残留厚度变化较大，最厚处位于天津以南的增2井一带，残留厚度在300m左右，自此向四周地区逐渐减薄，但在各坳陷中的厚度分布并不均匀。最薄处位于馆陶县西北侧的馆深1井一带，残留厚度为30m。总体来看，研究区山西组残留厚度大多集中在51～110m之间。
5）中二叠世早期（ ）（下石盒子组）：地层残留厚度变化范围较大，最厚为519.9m，位于研究区西侧大城县东南的大3井一带。自此向周围地区虽有逐渐变薄的趋势，但在各坳陷中，其残留厚度仍存在厚薄不均衡的现象。但从总体看，残留厚度大多在101～200m之间变化。
6）中二叠世晚期（ ）（上石盒子组下部）：最大残留厚度位于沧州市以南的官古1井一带，为176m。自此处向北、东、南周边地区残留厚度渐薄，向东至埕东凸起西部的埕东2井一带减为最小，为16m。
7）晚二叠世早期（ ）（上石盒子组上部）：最大残留厚度位于沧州市以南的官古1井一带，为342m。以此为中心向东及周围地区逐渐减小，至济阳坳陷东缘垦利县以东的垦古12井，残留厚度仅为20m。
8）晚二叠世晚期（ ）（石千峰组）：绝大部分地区缺失石千峰组，仅在局部分布。残留厚度最大处位于大城县东南部的大3井一带，厚度为463m。以此为中心向四周递减，如秦皇岛一带厚30m，南缘的高参1井厚30m。
从全区范围看，石炭系—二叠系残留厚度的展布有以下规律：
石炭系—二叠系最厚处位于冀中坳陷大3井一带（残留厚度为1615.5m），向周边地区有减薄的趋势。

图1-3-43 渤海湾盆地石炭系—二叠系地层划分对比图（1）


图1-3-44 渤海湾盆地石炭系—二叠系地层划分对比图（2）

在唐山东南地区残留厚度稍有增加，厚度超过600m；向东逐渐减小，在庄古2井减为200m左右，至黄骅-济阳坳陷北区，残留厚度变化较大，由东向西厚薄相间，个别地区厚度可达到800m。
向东南延伸至南皮凹陷南缘，厚度为918m（东古1井）。至惠民凹陷，由东向西厚薄相间分布，一般厚度200～400m，个别地区残留厚度可超过800m（曲古2井），垦东3井一带厚28m，为全区最薄处。
向西南延伸至隆尧县东南一带，残留厚度为996.5m（巨2井），向南逐渐减为200m左右。至临清坳陷东区，向东增厚，堂古1井可达1000m。东濮凹陷残留厚度的变化范围由200m到826m不等。
辽河坳陷的石炭系—二叠系呈条带状、北东向展布，南段位于辽阳西部，最厚处可达780m左右；北段位于沈阳地区，最厚处可达600m左右。
在渤中坳陷，石炭系—二叠系呈北东向展布，西南段范围大，残留厚度较大，最厚处可达1400m左右；东北段较薄，范围较小，条带状展布，最厚处在600m左右。
以上特征表明，地层残留厚度除受原始沉积背景的影响之外，另受到后期构造作用的改造明显，从凸起到缓坡，地层依此变新，范围逐渐减小。
2.三叠系
从地层接触关系来看，华北地区（如北京-承德、燕山地区、临清坳陷、济源盆地、鄂尔多斯盆地等）下、中三叠统与下伏石千峰组之间均表现为整合接触或平行不整合接触。这表明，发生于二叠纪末期的海西运动在华北地区并没有引起剧烈的沉积格局变化（陈洪德等，1999），早、中三叠世继承了晚海西以来的北西高、南东低的构造格局，属于大型陆内坳陷盆地，同时延续了晚二叠世的干热气候，陆相红色碎屑沉积发育。地震资料（图1-3-45）显示其原始沉积的分布与晚古生代沉积相似，呈毯式覆盖（王同和等，1999；漆家福等，1995；漆家福等，2003）。现今下、中三叠统的残留厚度差异性是后期削蚀作用造成的结果。

图1-3-45 临清坳陷JL—78—314.5地震剖面图

在华北板块内部，下、中三叠统的残留地层呈现出西部连片、东部零星分布的特点（图1-3-46）。
西部鄂尔多斯盆地内，下、中三叠统厚度由东北向西南逐渐增大，西南部环县、庆阳一带厚度可达1100m左右。沁水盆地钻井与地震资料揭示盆地内下、中三叠统总厚度可达1200m。豫西济源—伊川—洛阳一带，下、中三叠统碎屑岩最大厚度超过2500m，向四周逐渐减薄至100m左右。豫东周口坳陷最大厚度也近1000m。
东部渤海湾盆地，下、中三叠统在冀中、黄骅、东濮、临清等坳陷及一些凸起上均有分布，一般沉积厚度在100m左右，在临清坳陷可达1000m。此外，盆地周边的淄博、章丘、冀北下花园、承德、北京西山等地也零星分布有下、中三叠统（漆家福等，2003）。

图1-3-46 华北地区古生界、三叠系横向对比图

下、中三叠统为一套河湖相紫红色泥、砂岩，最大厚度位于临清坳陷的莘县凹陷、冠县凹陷及邱县凹陷等地，厚度可达到2000m，整体表现为自西向东变薄（图1-3-47）、自南向北变薄、东部整体缺失的特点。

图1-3-47 渤海湾盆地下、中三叠统残留厚度等值线图

上三叠统在渤海湾盆地的渤海湾盆地整体缺失，而华北西部的鄂尔多斯、沁水盆地及济源盆地等地则较发育。
综上所述，研究区内地层残留厚度的分布是不均衡的，在各主要坳陷中残留厚度变化相对较大，缺失现象普遍。造成这种现象的主要原因是原始沉积时期，基底地形地貌特征复杂，后期受地质构造运动和气候等多因素的影响，造成了明显的地区性差异，形成了目前的残留厚度展布格局。
（四）沉积建造特征
经过晚奥陶世—早石炭世的沉积间断，中晚石炭世地壳下降，沉积了石炭系—二叠系海陆交互相含煤建造。
本溪组沉积时期，研究区从西向东地层厚度及碳酸盐岩含量均呈现增加的趋势。本溪组超覆在中奥陶世峰峰组或马家沟组之上，主要由一套页岩、砂岩夹薄层海相灰岩所组成，或夹有煤线。
太原组沉积时期，渤海湾盆地形成了一套海陆交互相含煤沉积，主要由砂岩、页岩、砂质页岩、粉砂岩、石灰岩、煤层所组成。
山西组—下石盒子组沉积时期，形成了一套滨海碎屑岩地层。其中，山西组主要由陆相沉积的砂岩、页岩、黏土岩组成，夹有多层近海泥炭沼泽所组成的煤层，是华北盆地重要的成煤期；下石盒子组为一套黄绿色、灰绿色砂岩、页岩、粉砂岩、砂质泥岩互层，夹有不可采煤层的、以陆相为主的碎屑岩沉积。
上石盒子组—石千峰组沉积时期，从北向南，岩性逐渐变细，从含砾砂岩和粗砂岩为主过渡为泥岩、粉砂岩和中细砂岩为主。上石盒子组为一套黄绿色、紫红色砂岩、粉砂岩、砂砾岩、泥岩互层的碎屑岩沉积，煤层主要出现在南部淮南地区；石千峰组为一套含有紫红色、灰紫色泥岩、砂岩、淡水泥灰岩（淡水灰岩）和少量石膏的河流湖泊相沉积，全区基本不含煤层。
早中三叠世部分地区抬升剥蚀，但研究区基本延续了晚古生代的构造性质和古地理轮廓，海水从南东方向完全退出。主要发育陆相沉积，呈现出西部分布连片、东部分布零星的特点。中、下三叠统主要分布于西南部的临清、东濮凹陷及西北侧的冀中、黄骅坳陷，为一套河湖相紫红色泥、砂岩。
晚三叠世，印支运动造成渤海湾盆地缺失上三叠统。

图1-3-48 石炭系—二叠系演化示意图（年代地层格架）

年代地层剖面（图1-3-48）反映出，石炭纪中后期，在经过长时间的剥蚀后，华北再一次沉降并接受沉积，海侵首次出现在徐淮地区和辽东-唐山地区，在这些地区沉积了最早的本溪组。后随着海侵的扩大，逐步扩展到华北南部、北部和东部。太原组、山西组、石盒子组的顶、底界线，总的趋势是由北向南、由东向西逐渐抬高，时代由老渐新。其中的标志层及煤层等，也同步穿时变化。
上述穿时特征反映出，本溪组沉积时期海侵最先在渤海湾盆地开始，此后向西部、南部扩展，反映了盆地基底呈向东开口的箕状形态，继承了早古生代晚期的盆地基底形态。太原组开始，盆地南部成为海侵发源地和归宿处，盆地基底呈南倾态式。

华北地区中生代地质演化过程复杂，经历了多期挤压和拉伸改造。根据残留地层分布、岩性组合、生物面貌等特征，结合地质构造背景，可以大致恢复各时期沉积古地理格局。
中生代以来，构造对华北盆地的沉积充填过程具有明显的控制作用，构造与岩相关系非常密切。早—中三叠世继承晚二叠世以来碰撞型克拉通构造格局，主要充填了一套红色碎屑岩建造；中—晚三叠世渤海湾盆地以隆升剥蚀为主；早—中侏罗世陆内盆地和山间凹陷较为发育，主要为一套河流—沼泽相碎屑岩建造；晚侏罗世—早白垩世盆、山构造格局十分复杂，单个盆地规模小，分割性强，沉积环境多变，火山岩发育。根据盆地性质及沉积充填特征，建立了不同时期构造-岩相模式。
1.早—中三叠世
根据残留地层所呈现的西部连片、东部零星、边缘相缺失等特征，考虑到生物面貌的一致性以及与石炭系—二叠系的整合或平行不整合接触关系，可以推断：早—中三叠世原型盆地比现今残留面积大，继承晚海西以来的北西高、南东低的构造格局，气候干热，红色碎屑沉积发育，属大型陆内坳陷盆地（图3-5-4）。靠近内蒙古造山带，为河流—冲积相，粒度粗、厚度大。向南过渡为河流—浅湖相（延安—开封以北）。南部主要为浅湖-平原相沉积。

图3-5-4 华北东部早中三叠世沉积格局

早—中三叠世晚期，湖水向东南退缩，河流相沉积占主导地位（图3-5-5，图3-5-6），局部发育扇三角洲。
根据沉积相纵向、横向演化特点，建立了如下沉积模式（图3-5-7），该模式显示储层相对发育，而烃源岩不发育。
2.晚三叠世
晚三叠世的印支运动期间，华北地区全面抬升，西部抬升幅度小，东部抬升幅度大，盆地范围向西部退缩，华北西南部仍为统一的大型沉积盆地。渤海湾盆地地势较高，地貌复杂，以隆升剥蚀为主，局部地区可能出现山间盆地等小型沉积区（图3-5-8）。

图3-5-5 黄骅—济源中—下三叠统沉积剖面（南北向）


图3-5-6 渤海湾盆地中—下三叠统沉积剖面（东西向）


图3-5-7 华北地区中—下三叠统剖面沉积模式图

上—东西向；下—南北向

图3-5-8 华北东部晚三叠世沉积格局

3.早—中侏罗世
早—中侏罗世属早燕山旋回期，中国东部进入由古亚洲域向滨太平洋域演化的过渡阶段。
渤海湾盆地下—中侏罗统残留地层分布局限、分散，但各种迹象表明其原始沉积格局应为一个较大型沉积盆地。太行山隆升区将华北地区分割为东、西2个大盆地。东部早期为河流—冲积相，晚期除在山前持续发育河流—冲积相外，大部分地区为沼泽—浅湖相（图3-5-9～图3-5-11）。
根据沉积相纵向、横向演化特点建立了如下沉积模式（图3-5-12）。华北地区下侏罗统普遍见暗色泥岩及煤岩，证实具备一定的生烃能力。据济阳坳陷勘探实践证明（王秉海等，1992），煤系地层之上的砂岩为较好储层。
4.晚侏罗世—早白垩世
晚侏罗世—早白垩世，华北地区被兴蒙造山带、秦岭-大别造山带、贺兰山、太行山等包围、分割。西部为统一的鄂尔多斯盆地，东部出现中、小型断陷湖盆与中、低山系相间分布的格局。盆地性质受盆缘断层控制，主要发育冲积扇和湖泊相，另分布有火山岩相。
根据控盆断层性质及其对沉积充填特征的影响，将晚侏罗世—早白垩世断陷盆地细分为4种（图3-5-13）：①拆离型断陷；②拉张型断陷；③反转型断陷；④走滑型断陷。分别建立不同性质盆地的沉积模式如下（图3-5-14～图3-5-17）。
（1）拆离型断陷沉积模式
受太行山东断裂的拆离活动控制，沿太行山东麓呈串珠状排列，包括北京凹陷、保定凹陷、石家庄凹陷等现今残留的中生界盆地。盆地形态表现为西断东超的箕状凹陷，长轴方向呈北北东向。西部陡坡带主要表现为火山岩-冲积扇-扇三角洲的岩相组合，东部缓坡带为三角洲-滨浅湖的岩相组合。烃源岩主要发育于卢沟桥组上部和丰台组，暗色泥岩累计厚度可达400～1000m，但有机质类型多为Ⅲ型。
该类盆地的沉积厚度大、水体较浅，沉积物供给主要来自陡坡侧，属紧邻物源区的补偿性沉积盆地。以石家庄凹陷为例，建立了构造-岩相模式（图3-5-14）。
（2）拉张型断陷沉积模式
包括现今残留的辽河西部、辽东湾西部、霸州、板桥、沧东、南皮、德州、临清等中生代凹陷。盆地受拉张断裂控制，表现为东断西超的箕状凹陷。长轴呈北北东向展布，陡坡带窄。沉积厚度、水深受拉张强度控制。水深变化（由深至浅）：辽西、辽东地区—临清地区—黄骅等地。火山岩出露于盆地下部。东部陡坡带主要为扇三角洲相。西部缓坡带为三角洲—滨浅湖相组合。盆地中心属湖相沉积。就烃源岩而言，北部的辽西、辽东湾地区暗色泥岩厚、类型好（Ⅱ型）、丰度高；中部（如霸州、板桥、沧东、南皮等凹陷）暗色泥岩不发育；南部临清地区以灰色泥岩为主，丰度较低，类型较差（Ⅲ型）。

图3-5-9 华北东部早—中侏罗世沉积格局


图3-5-10 华北东部中—下侏罗统沉积剖面（南北向）


图3-5-11 华北东部中—下侏罗统沉积剖面（东西向）


图3-5-12 华北地区早—中侏罗世剖面沉积模式图


图3-5-13 渤海湾盆地晚侏罗世—早白垩世不同区域断陷类型与成因模式


图3-5-14 拆离型断陷构造-岩相模式

以辽河西部凹陷为例，建立了沉积模式（图3-5-15）。该区受拉张正断层控制，形成东断西超的箕状凹陷。物源主要来自缓坡一侧。陡坡带较窄，沉积厚度受拉张强度控制。中北部属欠补偿盆地，烃源岩发育，为Ⅱ1型干酪根。南部属补偿盆地，多见砂包泥组合。

图3-5-15 拉张型断陷构造-岩相模式

（3）反转型断陷沉积模式
夹持于盐山-歧口-兰聊断裂与郯庐断裂带之间，受郯庐左旋走滑影响，使得早三叠世时期发育的北西向逆推断层发生构造反转，自北向南形成渤海、济阳、鲁西3个北西向断陷系。盆地形态为北东断、西南超的箕状凹陷，长轴方向呈北北西向。渤海断陷系水深大于济阳、鲁西断陷系。单个湖盆面积小，狭长展布，边缘相带发育，以冲积-河流-三角洲相组合为主，湖相沉积少，烃源岩整体不发育。
以济阳坳陷区为例，建立了沉积模式（图3-5-16）。受左旋走滑影响，北西向逆推断层反转，形成了北东断、西南超的箕状断陷。盆、山相间，盆小水浅，砂多泥少，属补偿—过补偿沉积盆地。烃源岩发育程度较拉张断陷型差，但向东北方向烃源岩相对发育。
（4）走滑型断陷沉积模式
发育于郯庐断裂带内部，属走滑拉分断陷型。盆地基底沉降快，经历了多期次火山活动-河湖相沉积旋回。以辽河坳陷东部凹陷为例，建立了沉积模式（图3-5-17）。盆地形态为双断型，长轴方向呈北北东向。郯庐断裂带的东、西分支是其控盆边界断层。梨树沟组在火山活动间歇期发育了深湖相暗色泥页岩、油页岩沉积。

图3-5-16 反转型断陷构造-岩相模式


图3-5-17 走滑型断陷构造-岩相模式

5.晚白垩世
晚白垩世，郯庐断裂带以西的华北广大地区整体处于隆升剥蚀状态，仅在河南信阳盆地及冀中、临清、黄骅坳陷等少数低洼地区接受沉积，多以红色河、湖相粗碎屑沉积为主。

晚石炭世，即复合层序Ⅰ沉积期（本溪组和太原组下段），盆地整体沉降，在经历了长期风化夷平的中奥陶世石灰岩顶面上，接受了来自北东方向的海侵，开始陆表海的演化历史；当时古地形北高南低，北面阴山古陆呈高耸的山地或高原，为当时主要物源区。研究区为地形坡度很小的潟湖，垂向演化规律较明显，其中滨外碳酸盐岩陆棚相和潟湖相构成了该期岩相古地理沉积格架，局部发育潮汐砂坝相。从旋回发育情况看，河北省中部开平、井径及燕山南麓一带一般发育5个旋回，向南至石家庄以南仅发育了4个旋回，至邢台一带一般仅有3个旋回，峰峰一带多数为2个不完整旋回，滨外碳酸盐岩陆棚相基本不发育，说明本期海侵方向主要来自东北方向。

早二叠世早期，即复合层序Ⅱ沉积期（太原组中、上段），在太原组底部的下架灰岩沉积之后，海侵方向改变为南东向，并且发生了大规模的海侵，在峰峰邢台一带石灰岩发育最好，多达4～5层，向北层数减少，渐变为海相泥岩，为沼泽—滨外碳酸盐岩陆棚—障壁砂坝—潟湖相的多次次一级的海水进退旋回演化序列，沉积环境垂向演化总的规律是陆表海清水沉积与浑水沉积交替出现，构成滨外碳酸盐岩陆棚—障壁砂坝—潟湖潮坪的岩相古地理格局。

早二叠世晚期，即复合层序Ⅲ（山西组）沉积期，随着华北板块不断向北仰冲，继续海退。当时的古地理景观总体为三角洲—潮坪沉积，古地理单元有上三角洲平原、下三角洲平原、边缘潮汐平原等。沉积相类型主要有边缘潮汐平原的潮汐砂坝（河口坝、远砂坝）和潮坪、下三角洲平原的分流河道和分流间湾、上三角洲平原的分流河道和分流间区（分流间泛滥盆地）等。有利于烃源岩发育的泥炭沼泽相主要发育于下三角洲平原。

中二叠世早期，即复合层序Ⅳ（下石盒子组）沉积期，海水大面积向南退缩，广大地区都已演化成河流—三角洲平原环境，当时发育的古地理单元有冲积平原、上三角洲平原、下三角洲平原及水下三角洲（即三角洲前缘和前三角洲），为早二叠世中期古地理的继续发展，但各单元之间的界线已经大幅度的向南移动，水下三角洲仅在研究区南部边缘发育。该期下三角洲平原分流间湾有时可局部沼泽化，形成局部分布的煤线和炭质泥岩。

中二叠世晚期，即复合层序Ⅴ（上石盒子组一段）沉积期，随着海岸线的向南迁移，区内岩相古地理进一步演化，除邯郸—临清—无棣一线以南为三角洲环境外，该线以北广大地区被河流体系沉积所占据。总体呈现出北高南低河流广布的冲积平原面貌。随着海退的发展，区内古地理格局分化程度也越来越小，垂向演化规律性明显，自下而上由河流边滩沉积，演变为泛滥盆地，代表河流体系的一个完整沉积旋回，构成了该期环境垂向演化的全部内容。由于研究区气候在这一时期已经变得炎热干燥，不适合泥炭沼泽发育，所以煤和炭质泥岩（烃源岩）在层序Ⅴ中缺乏。

晚二叠世，即复合层序Ⅵ（上石盒子组中上二至四段）和复合层序Ⅶ（石千峰组）沉积期，整个华北地区已经大规模抬升，海水已经全部退出华北地区。研究区峰峰、邢台一带主要为河流、湖泊并存的古地理景观。在研究区东南侧，海水偶尔可涌进沿海三角洲平原地区，将正常海相生物带进陆地、并在地形低洼处形成薄层含海绵骨针的硅质泥岩，其层位为上石盒子组三段顶部，成为本区地层对比的良好标志层。峰峰地区的石千峰组湖泊沉积中有薄层淡水石灰岩或泥灰岩沉积，表明该期湖泊范围较大，且气候较为干燥。

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环渤海湾西部石炭系—二叠系古地理演化视频