区域地层分区及沉积建造

辽东地区的地层有太古宙鞍山群、古元古代辽河群、榆树砬子群以及新元古代—古生代的盖层沉积，中生代、新生代的火山岩等。
太古宙鞍山群岩性为角闪斜长片麻岩、黑云角闪斜长片麻岩、变粒岩、斜长角闪岩和磁铁石英岩，是一套经历了角闪岩相-麻粒岩相变质作用的片麻岩系，厚度＞14000 m。主要分布于鞍山、本溪、清原、抚顺等地，该地发现有3.8 Ga古陆壳（刘敦一，1991）。曹国权等（1994）根据侵入清原的鞍山下亚岩群中云英闪长岩的2.88 Ga U-Pb等时年龄和黑云母的2.9 Ga K-Ar年龄，将其归属于中-古太古代；茨沟岩组为弓长岭二长（钾质）混合花岗岩（2.5 ± Ga）所侵入，并形成边缘混合岩化带，将其归属于新太古代早期。它们构成辽河群裂谷盆地的基底（曹国权等，1994）。
辽河群底部（浪子山组），有一层分布较稳定的（含砾）石英岩，与下伏太古宇鞍山群呈角度不整合接触，其上以（含石榴子石）二云片岩、绿泥绢云石英片岩、千枚岩为主，夹含石墨石榴子石十字石二云片岩及大理岩，厚度244～1278 m；下部（里尔峪组-高家峪组）以变质凝灰岩、二云（石英）片岩、浅粒岩、变粒岩为主，夹大理岩、斜长角闪岩及大型硼矿层，简称“含硼岩系”，是硼矿的矿源层和赋矿层位，厚308～2637 m；中部（大石桥组）以大理岩及厚层菱镁矿层、二云片岩为主，夹透辉透闪岩，厚100～2948 m；上部（盖县组）主要为二云片岩、浅粒岩、黑云变粒岩、绿泥绢云片岩、千枚岩，夹变质砂岩、板岩、大理岩，厚1500～4969 m。辽河群的原岩为碎屑岩、粘土岩、镁质碳酸盐岩，夹中酸性（富碱性钠质）火山岩、火山碎屑岩，属滨海相陆源碎屑、粘土、碳酸盐岩沉积建造，夹含硼、铁硅质的中酸性火山沉积建造。榆树砬子群：主要分布在辽东庄河、许屯一带，面积较小，与下伏辽河群、上覆新元古代永宁组呈不整合接触。主要岩性为石英岩夹千枚岩、绢云石英片岩、变质石英砂岩，厚度215～4084 m。其原岩为滨海-浅海相陆源粘土-碎屑沉积建造（表3-1）（曹国权等，1994）。

表3-1 辽河群地层划分及其岩性简表

（据陈荣度，1984；吴昌华，1996，综合）
辽河群同位素年龄有：高家峪组上部变粒岩的Rb-Sr等时线年龄为1.892 Ga。里尔峪组Rb-Sr等时线年龄为2.39 ± 0.1 Ga，Pb-Pb等时线年龄为2.11 ± 0.06 Ga，Sm-Nd等时线年龄为2.31 ± 0.1 Ga。花岗岩中锆石U-Pb上交点年龄达2.142 ± 0.005 Ga，斜长角闪岩的钕亏损地幔模式年龄（TDM）为 2.46～2.75 Ga，花岗岩的钕亏损地幔模式年龄（TDM）为2.36～2.53 Ga（王集源等，1984；张秋生，1988；孙敏等，1996）。数据反映了由下而上自2.3～1.9 Ga的递减序列，它们基本可以代表辽河群的沉积年龄，其中有的数据也可能反映早期埋深条件下发生的变质重结晶年龄。
从新元古代开始，伴随地壳的升降运动，在广大地区接受了震旦纪、寒武纪、奥陶纪、石炭纪和二叠纪的沉积物，它们之间多为整合或平行不整合接触，产状较为平缓，为稳定的地台型盖层沉积。中生界包括侏罗系和白垩系，主要为盆地火山沉积岩，其岩性为安山质玄武岩、安山岩、英安岩、凝灰岩、凝灰质碎屑沉积岩、泥质粉砂岩和砂质页岩（陈荣度，1984；贾大成，1995）。

一、区域地层特征
北祁连地区奥陶纪地层为一套中基性火山喷出岩-碳酸盐岩-碎屑岩建造，为洋陆转化过程的不同发展阶段(洋盆拉伸阶段—俯冲碰撞(沟弧盆体系)阶段—汇聚增生阶段)的产物。根据其岩性、岩相及古生物特征，自老而新划分出阴沟群、中堡群、妖魔山组、南石门子组和扣门子组等五个正式地层单位。
1.分布范围
分布在敦煌-阿拉善古陆以南的广阔地区;大雪山、托来南山以北的北祁连山地区;野马南山以南的南祁连山地区。
2.岩性岩相特征
1)阴沟群:可分为a、b、c三组。
a组:基性火山岩夹变砂岩、硅质岩及少量安山质火山岩。
b组:安山质、英安质、流纹质火山角砾岩、角砾熔岩、凝灰岩夹凝灰质板岩、板岩、变细砂岩、灰岩。
c组:灰—灰绿色变砾岩、变砂岩、板岩夹凝灰质板岩及中酸性火山岩。
2)中堡群:变砂岩、板岩加灰岩、中性火山岩、凝灰岩。
3)妖魔山组:灰岩、下部少量夹板岩或页岩。
4)南石门子组:深灰—灰黑色板岩夹变粉砂岩、变细砂岩、灰岩、泥灰岩。
5)扣门子组:安山质、英安质熔岩、凝灰岩、集块岩为主夹玄武岩、灰岩、砂岩、板岩。
3.沉积相、沉积环境和沉积过程
1)阴沟群底部属陆源类复理石碎屑建造，以暗色砂岩、粉砂岩为主夹有石灰岩及菱铁矿、粘土等。普遍含硅质，属还原条件下的沉积，生物以底栖三叶虫为主;其上为海相中基性火山岩建造，以钙-碱系列为主偶有拉斑质岩石，局部为细碧岩，厚可达600m以上，含铁碧玉岩多是在溢流式火山喷发的间隙中形成;最顶部则为浅海碳酸盐岩-碎屑岩建造。
2)中堡群的下部是巨厚的细碧质的火山岩建造，其中夹有多层燧石岩或含铁碧玉岩，东部略偏酸性，所夹的砂岩、板岩中普遍含有黄铁矿晶粒，灰岩多呈透镜体出现，生物群以飘浮生活的笔石为主及少量的底栖三叶虫及腕足类，是在还原条件下由于大量海底火山作用形成富H2S的环境中的沉积，海水振荡甚频繁。中堡群上部岩相西部仅见浅海闭塞环境下的碎屑岩建造，所夹灰岩呈似层状或扁豆状，有丰富的笔石及小型的三叶虫。在苏优河及其以东地区以中心式喷发的海相火山岩极为发育，永登一带出现偏碱系列的岩石，仍沉积大量的砂岩、板岩及板层的灰岩，生物群仍以笔石为主，有少量的底栖生活的三叶虫、腹足及腕足类。
3)妖魔山组及古浪组是在北祁连山区相对稳定条件下的沉积。以浅海相巨厚层的碳酸盐岩建造为特征，局部有零星的中心式火山喷发。成层稳定，大量底栖和固着生物发育，三叶虫、腕足类、珊瑚、头足类聚居在一起，局部构成介壳灰岩，表明当时海水很浅，阳光充足，具氧化环境，其底部可能属滨海相沉积。
南石门子组属浅海碎屑岩或碳酸盐岩建造，邻近主沉陷区局部有海相火山喷发岩，可构成细碧-石英角斑岩系列，生物以珊瑚及笔石为主，其厚度可达1600m以上。
二、研究区地层特征
1.分布范围
在研究区主要出露有阴沟群a组，分布在丰乐河的石鸡河一带，面积不大，与区域地层方向一致，呈条带状沿NW-SE向展布(原来1∶20区域地质调查和1∶25万区域遥感地质调查认为是志留系的肮脏沟组(Sa)区域);阴沟群b组，主要分布在两个区域:在金佛寺岩体的北西段，呈条带状沿近EW向展部;在东沟一带，呈条带状沿NW-SE向展布。
2.阴沟群a组(OYa)
(1)岩石组合特征
岩石组合以火山熔岩和火山碎屑岩为主。岩性为钠长玄武岩(细碧岩)和凝灰质板岩。
(2)遥感影像特征
在遥感影像图上呈蓝灰色、亮土黄色较均匀浅色调，斑杂状影纹，宏观斑块状影纹图案，局部具鸡爪状纹形。粗糙程度低，以具蓝灰色色调、微地貌、沟谷形态为特征解译标志，总体可解译程度较高。
3.阴沟群b组(OYb)
(1)阴沟群b组岩石组合特征
阴沟群b组上部为火山角砾岩、角砾熔岩、凝灰岩夹凝灰质板岩;下部为硅质板岩夹凝灰质板岩。
(2)遥感影像特征
其遥感影像特征由东向西为:东段(黑山梁南):呈暗绿色、深蓝灰色、砖红色斑杂色调，斑条状、斑点状影纹，较暗色条带发育(判译为中酸性岩脉)，粗糙程度中等。中段(大青羊):砖红色、斑点状灰蓝色、浅黄绿色斑杂色调，以碎斑状影纹出现为标志，粗糙程度增强，平行树枝状水系。西段(阳凹大泉北):褐红色(为主)、褐灰色(局部地段为主)斑点状深色调，没有典型影纹出现，粗糙程度中等。
4.阴沟群沉积建造
奥陶纪是北祁连地区海相火山岩的重要发展时期，阴沟群地层的火山-沉积建造，则是这一时期火山强烈活动的真实记录。在不同构造单元、不同环境和部位，形成不同建造(火山岩、火山碎屑岩和沉积岩)(图2-1)。

图2-1 祁连西段阴沟群构造-沉积环境示意图

(1)阴沟群a组沉积建造及洋脊环境的确定
阴沟群a组的火山沉积建造，细碧岩是在火山爆发期后溢流阶段形成的火山熔岩;喷发晚期形成安山玄武质角砾凝灰岩和碧玉岩、硅质岩等，并有火山热液的加入。
沉积建造和序列特征反映出阴沟群a组形成于靠近洋脊岛弧环境，其沉积建造特点既不同于岛弧，又有别于大洋中脊。
(2)阴沟群b组沉积建造及岛弧环境
阴沟群b组沉积建造主要为火山岩建造、火山碎屑岩沉积建造和正常沉积岩建造，代表大洋岛弧环境的一套火山岩-沉积组合。

河南省地层发育齐全,从太古宇到新生界均有出露。以栾川-确山-固始深大断裂为界,分为华北和秦岭两个地层区。综合层序特征、沉积类型和沉积建造,同时考虑到地层间构造界面的分布特征以及与构造运动有关的岩浆活动和变质作用等,河南省综合地层区划在两个地层区的基础上,可以分为7个地层分区和10个地层小区(图2.1)(河南省地质矿产局,1990;林德超等,1998)。其中河南铝土矿主要产于豫西分区的渑池-确山小区、嵩箕小区,以及山西分区的太行山小区。

(1)华北地层区的基本特征

该区基底地层为新太古界登封群、太华群和古元古界嵩山群,盖层为中元古界汝阳群或官道口群至中生界三叠系。介于基底与盖层之间的中元古界熊耳群,在沉积建造组合上具有地槽型的特点,在构造变形上则介于基底褶皱和盖层褶皱之间,在变质特征方面又与盖层地层相同。因此,可将其看做基底与盖层之间的过渡层。三叠纪以后的地层属于后地台阶段山间盆地或断(坳)陷盆地的沉积产物,归为另一构造发展阶段的沉积。在华北地层区的地层层序中,有4个重要的构造界面,对地层及沉积类型的划分有重要的意义。这4个界面是:登封群与嵩山群、嵩山群与熊耳群、熊耳群与汝阳群或官道口群之间的不整合面及奥陶系与石炭系的假整合面。前两个界面具有造山运动的性质,表明准地台基底的基本形成;第三个界面具有构造过渡的性质,地台基底最终形成;而第四个界面则代表地台发展过程中区域性的地壳升降运动,造成区内缺失晚奥陶世至早石炭世的沉积,并由此转为海陆交互相沉积而最终过渡为陆相沉积。

在华北地层区的基底地层中,登封群和太华群属地壳全面活动时期优地槽的沉积产物,其原岩为火山岩-沉积岩组合,是本区最古老的地层。嵩山群属冒地槽的沉积产物,原岩为陆源碎屑岩-碳酸盐岩组合。熊耳群过渡层属古陆边缘活动带断陷地槽的沉积产物,为中(基)性-酸性火山岩组合。在盖层中,汝阳群或官道口群至中奥陶统主要为地台型沉积,属海相陆源碎屑岩和碳酸盐岩的复合组合;上石炭统为海陆交互相铁铝质岩(铝土矿含矿岩系)、碳酸盐岩及含煤碎屑岩组合;二叠系-三叠系主要为陆相含煤碎屑岩和红色碎屑岩组合。后地台阶段的侏罗系-新近系主要为内陆含煤碎屑岩、含膏盐石油碎屑岩组合,局部有火山岩-沉积岩组合。区内盖层各时代地层的岩相及厚度稳定,层序清楚,古生物化石丰富,古生物群演化规律明显。中元古代以后的地层褶皱微弱,一般均为燕山旋回褶皱形成的开阔背斜、向斜,地层基本未受区域变质。中元古代中期至古生代时期,岩浆活动极微弱。在后地台发展阶段的中生代中、晚期(即燕山期)至新生代,地壳活动加剧,在边缘活动带或深断裂附近,有强烈的中酸性岩浆的侵入活动和局部的火山活动,有些地段有基性-超基性岩浆的侵入和喷发。

图2.1 河南省综合地层区划图

(2)秦岭地层区的基本特征

该区与华北地层区不同,是个长期活动带,迄今未见真正的盖层沉积,因此不具双层结构。区内最古老的地层为大别群,分布于东南边缘,其总的沉积类型和建造组合(或建造序列)与登封群、太华群极为相似,可能同属一个地壳旋回的产物。古元古界秦岭群、苏家河群和陡岭群,为原始秦岭地槽沉积产物,其原岩为中基性-中酸性火山岩、碎屑岩和碳酸盐岩的复杂组合,地层强烈褶皱,岩石普遍发生中深变质和混合岩化作用。在大别山地区,苏家河群与大别群呈不整合接触;在信阳董家河尖山一带秦岭群被信阳群不整合覆盖;在淅川西部地区陡岭群被毛堂群不整合覆盖。中元古界信阳群属断陷地槽沉积,原岩为陆源碎屑岩、浊积复理石,夹碳酸盐岩和火山岩组合,地层呈线型褶皱,岩石遭受浅—中深变质,但无混合岩化作用。在信阳董家河地区被二郎坪群不整合覆盖,在商城观庙地区被石炭系不整合覆盖。分布于北秦岭地层分区的下古生界二郎坪群,属断陷地槽沉积,为细碧-石英角斑岩组合,地层呈线型褶皱,岩石浅变质,在罗山凉亭及光山塔耳岗—百步岗一带被石炭系不整合覆盖。分布于南秦岭地层分区的新元古界毛堂群,属地槽型细碧-石英角斑岩组合,地层呈线型褶皱,岩石浅变质,其上被上震旦统陡山沱组不整合覆盖。分布于北秦岭地层分区北缘西段的震且系,属断陷盆地镁质碳酸盐岩组合,与下伏陶湾群及栾川群为不整合接触。分布于南秦岭地层分区的震旦系—石炭系属冒地槽沉积,为碎屑岩、碳酸盐岩夹基性火山岩的复合组合,其中有3个假整合面,地层呈线型褶皱,岩石局部轻微变质,古生物群具东南型与北方型过渡型特点。分布于北秦岭地层分区东段的石炭系,属断陷盆地沉积,为含煤磨拉石建造组合,地层发生中等褶皱,微受变质,古生物也具南北方过渡色彩。该地层分区西段的古生界呈断块出露,为碳酸盐岩,目前尚难确切分析。秦岭地层区内,中生代地层均沿断陷盆地分布,其建造组合复杂,主要为含煤碎屑岩、红色磨拉石、含膏盐石油碎屑岩及碎屑岩的复合组合。总之,在秦岭地层区内,主要为活动型沉积建造组合和次稳定型沉积建造组合,各时代地层均有沉积厚度大、相变快、沉积建造组合复杂、火山岩较为发育等特点,反映了该区长期活动和多旋回发展的性质。该区岩浆活动强烈,几乎各地质时代均有岩浆的侵入或喷发活动,其中尤以古生代和中生代岩浆侵入活动最强烈,往往形成巨大的构造岩浆岩带。该区变质作用广泛,大多数地层均遭受不同程度的区域变质,甚至三叠系局部也受到了变质作用的影响。但是,除了大别群、秦岭群、苏家河群和陡岭群及信阳群为中压区域变质作用外,其他变质地层主要属于区域动力变质作用类型。秦岭地层区断裂发育,特别是长期活动的深断裂十分发育,对各地质时期的沉积作用、岩浆活动和变质作用都有十分重要的控制作用。