河南宜阳二叠系孙家沟组沉积环境分析 - 图文

题目：河南宜阳二叠系孙家沟组沉积环境分析

本科毕业设计（论文）

河南理工大学

毕业设计（论文）任务书 专业班级 学生姓名 一、题目 二、起止日期 年 月 日至 年 月 日 三、主要任务与要求

指导教师 职称

学院领导 签字（盖章）

年 月 日

河南理工大学

毕业设计（论文）评阅人评语 题目

评 阅 人 职称

工作单位

年 月 日

河南理工大学

毕业设计（论文）评定书 题目

指导教师 职称

年 月 日

河南理工大学

毕业设计（论文）答辩许可证 答辩前向毕业设计答辩委员会（小组）提交了如下资料：

1、设计（论文）说明 共 页 2、图纸 共 张 3、指导教师意见 共 页 4、评阅人意见 共 页

经审查， 专业 班 同学所提交的毕业设计（论文），符合学校本科生毕业设计（论文）的相关规定，达到毕业设计（论文）任务书的要求，根据学校教学管理的有关规定，同意参加毕业设计（论文）答辩。

指导教师 签字（盖章）

年 月 日

根据审查，准予参加答辩。

答辩委员会主席（组长） 签字（盖章）

年 月 日

河南理工大学

毕业设计（论文）答辩委员会（小组）决议 学院 专业 班 同学的毕业设计（论文）于 年 月 日进行了答辩。

根据学生所提供的毕业设计（论文）材料、指导教师和评阅人意见以及在答辩过程中学生回答问题的情况，毕业设计（论文）答辩委员会（小组）做出如下决议。

一、毕业设计（论文）的总评语

二、毕业设计（论文）的总评成绩： 三、答辩组组长签名：

答辩组成员签名：

答辩委员会主席： 签字（盖章）

年 月 日

河南理工大学本科毕业论文 摘要

摘要

研究区位于河南宜阳李沟煤矿一带，该区在晚二叠世的石千峰期是华北区海水退出，南部隆起，并转变为内陆湖盆的时期。豫西地区在未完全摆脱海水影响的古地理背景下，形成以陆缘近海湖相为主的沉积环境，并且时而受到海水侵入的影响。整体为向北东方向倾斜的斜坡环境，地层厚度由西到东、由南到北增厚。盆地水体以淡水为主，而局部时期又具有咸水—半咸水的性质。

研究区得到的李沟煤矿地层剖面资料与所获诸方面资料综合对比分析研究后认为，宜阳地区孙家沟组整体属于陆缘近海湖泊沉积环境。

关键词：河南宜阳；晚二叠世；石千峰期；孙家沟组；湖泊沉积

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河南理工大学本科毕业论文 Abstract

Abstract

The study area is located in the Henan yiyangLi ditch coal mine area, the area during the late Permian Shi qianfeng is the head of the water of the sea exit, the southern uplift, and go into a period of inland lake basin. In the western of Henan region is not completely out of seawater influence paleogeographic background, form the given priority to with epicontinental offshore lacustrine depositional environment, and from time to time under the influence of seawater intrusion. North east for the overall direction of the slope environment, formation thickness from west to east and from south to north thickening. Basin water is given priority to with fresh water, and partial period has the nature of salt water, brackish water.

Lee ditch coal mine in the study area to get stratigraphic profile data and the obtained data comprehensive comparison and analysis of research thought, yiyang region saying groove group belongs to epicontinental offshore lakes sedimentary environment as a whole.

Keywords：Henan yiyang；Late Permian；Shiqianfeng Period；Sunjiagou Formation；lacustrine deposit

II

河南理工大学本科毕业论文 目录

目录

1前言................................................................... 1 1.1研究内容 .............................................................. 1 1.2研究目的 .............................................................. 1 1.3目前国内对孙家沟组的研究现状 .......................................... 1 1.4研究方法 .............................................................. 3 2宜阳地区区域地质概况 ................................................... 5 2.1宜阳地区自然地理特点 .................................................. 5

2.1.1宜阳县交通位置 ................................................................. 5 2.1.2宜阳县地形地貌 ................................................................. 5 2.1.3宜阳县水文条件 ................................................................. 5 2.1.4宜阳县气象条件 ................................................................. 6 2.1.5宜阳县社会概况 ................................................................. 6

2.2区域地层 .............................................................. 6 2.3区域构造特征 .......................................................... 6 2.3.1区域构造特征 ........................................................ 6 2.3.2实习区构造特征 ...................................................... 7 3剖面描述 ............................................................... 9 4研究区出现的地质现象 .................................................. 13 4.1平行层理 ............................................................. 13 4.2楔状交错层理 ......................................................... 13 4.3钙质结核 ............................................................. 14 4.4倾覆褶皱 ............................................................. 15 5研究区沉积环境分析 .................................................... 17 5.1研究区古构造格局、沉积环境分析 ....................................... 17

5.1.1地层厚度及其反应的古构造格局 .................................................. 17 5.1.2砂岩分布特征及其反映的古构造环境 .............................................. 17 5.1.3古流向分析 .................................................................... 18 5.1.4原盆地环境格局分析 ............................................................ 19

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河南理工大学本科毕业论文 目录

5.2本研究区沉积环境分析 ................................................. 19 6结论.................................................................. 23 致谢 ................................................................... 25 参考文献 ............................................................... 27

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河南理工大学本科毕业论文 前言

1前言

河南省西部的洛阳宜阳地区是晚古生代地层发育齐全、出露较好的地区。通过宜阳地区的地质实习获得该区域残留晚古生代－早中生代地层，并在对该地区石千峰组综合分析的基础上，重点对宜阳地区的晚石炭世－二叠纪孙家沟组地层进行了划分对比，并对其沉积体系和岩相古地理进行了分析，为宜阳地区孙家沟组的古地理沉积环境分析提供了重要依据。

1.1研究内容

本论文研究的主要内容包括：

1．通过对露头区和文献综合研究，分析宜阳地区上二叠系孙家沟组的岩性特征、沉积序列，研究二叠系孙家沟组的发育及分布状况。

2．通过分析野外典型地质剖面、沉积构造、粒度分析，综合划分研究区二叠系孙家沟组各典型地质剖面的沉积相，并进行横向对比。

3．在沉积相研究基础上，结合环境判识指标，对宜阳地区孙家沟组岩相古地理进行恢复，从而得出该区沉积环境。

1.2研究目的

通过研究宜阳地区露头区二叠纪沉积地层中典型剖面的岩性特征、空间分布、沉积环境演化和古地理变迁，可为该地区孙家沟组沉积环境分析提供依据。

1.3目前国内对孙家沟组的研究现状

张翔等（2009）完成的《鄂尔多斯盆地上二叠统石千峰组岩相古地理及时空演化》中以鄂尔多斯盆地石千峰组为研究对象，通过对盆地西线11条野外剖面和东线12条野外剖面的详细观测，并对盆内钻井岩心进行了详细的观察和描述，以沉积学为理论基础，探讨鄂尔多斯盆地石千峰组沉积体系类型、古地理展布规律和时空化特征。文章中指出，石盒子晚期，鄂尔多斯盆地气候较为干燥，植被减少，以紫红色、黄绿色沉积物为特征。进入石千峰组沉积期，秦岭海槽向北的俯冲消减，北缘兴蒙海槽因西伯利亚板与华北板块对接而消亡，华北地台整体抬升，海水撤出华北地区，鄂尔多斯盆地演变为内陆湖盆，沉积环境完全转化为陆相，以发育河流、三角洲和湖泊沉积体系为特征。该时期较石盒子期气候变得更为干燥，从而形成了一套紫红色沉积建造。张翔等认为：古地理特征和沉积相的展布及演化特征是一致的，均表现为物源来自北部阴山古陆形成于北高南低的环境中。但是，早期受构造抬升的影响表现为三角洲体系明显进积作用，随着湖盆面积

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河南理工大学本科毕业论文 前言

的扩大，三角洲前缘向北迁移，三角洲平原收缩，千3期湖泊面积最大，相应出现最大湖泛沉积。后期 湖泊逐渐萎缩，三角洲平原和三角洲前缘逐渐向南推进。由此可见，千5期到千1期的古地理演化过程，不仅体现了相带的展布特征，同时也体现了一个完整的湖平面上升和下降的过程。

阳伟等（2009）完成的《河南登封地区上二叠统石千峰组风暴沉积特征》中认为：河南登封地区晚二叠世石千峰沉积期，湖泊水面广阔，地形平缓，总体水体较浅，易产生风暴回流物质，形成湖泊风暴沉积。根据野外观察认为研究区发育丰富的浅湖风暴沉积；主要有冲刷面、丘状交错层理、粒序层理等典型的风暴成因构造。研究区风暴岩理想的沉积序列从下至上可概括为“似鲍马序列”：块状层理段(Sa)，平行层理段(Sb)，丘状交错层理和波状层理段(Sc)，水平层理段(Sd)，块状泥岩段(Se)。在平面上，风暴岩被非风暴岩所包围；向陆、向浅水方向一般为三角洲、滨湖砂坝沉积体，向盆地方向变浅湖砂坝、浅湖-半深湖泥页岩。

张士、李国胜（1989）完成的《河南义马石千峰组沉积环境探讨》中认为：通过对义马石千峰组的岩性、原始沉积构造、古生曲化石、地球化学数据等进行的综合分析，初步认为该组中段为温热气候条件下的河流沉积，上段为干旱一半干旱气候条件下的微咸瑚泊沉积。

王仁农（1981）完成的《河南永城及其邻相地区的“石千峰组”》中指出：历来认为华北“石千峰组”(包括孙家沟组、刘家沟组、和尚沟组)为气侯干燥的陆相沉积，“平顶山砂岩”从岩性及上覆与下伏岩层的古生物、岩性、岩相、电测物性曲线等资料对比后，认为该套厚砂岩,沿秦岭东西构造带,从豫西平顶山到豫东永城,再经安徽肖县至江苏徐州潘家庵、铜山郑集等地广泛分布,很难说该类砂体的成因为陆相的河床相或河漫相的沉积。结合上、下岩系的相序看、冀南、豫西、豫东等地亦发现有濒临滨海的泻湖、湖泊相沉积。因此，“平顶山砂岩”很可能是一个晚二叠晚期，平行于当初古秦岭海岸的扬子海侵所塑造的一个滨 海相砂体。

从南、北方的沉积环境看,晚二叠晚期石千峰组(狭义的)的沉积初期,在沿着秦岭古构造的东西向,存在着濒临滨海的过渡相沉积环境。这同当初 南方海侵活动达到高潮的地史背景相吻合。在紧接平顶山砂岩段的滨海砂体沉积后，气候较为温和而湿润,宜于生物生长的环境,局部地区可能有 海水人侵的海相沉积。但广大地区却是些平行秦岭古构造带作东西方向延伸,断续分布的海湾相沉积及临近滨海的淡水湖泊相沉积,其中富含介形类、鱼类、叶肢介等动物化石。甚至在该套地层中，发现有贵州盘县一带的介形类panxiania属,及活动于扬子海槽的浙江长兴、江苏南京一带的扁体鱼(Platysomus)等化石。

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河南理工大学本科毕业论文 前言

白斌等（2006）完成的《南华北上二叠统石千峰组物源与沉积环境分析》中认为：石千峰组整体属于近山的海陆过渡相陆缘近海湖环境。向东，北的两淮一徐州一带水体变深，推测海水是从本区东南部时而侵漫到本区的。其碎屑沉积物为侧向供给，物源区分别在平顶山的西南方向和渑池的西北方向。因此，石千峰组的沉积物质主要来源于南部的秦岭古隆起，这两个古陆当时不仅存在，而且向华北南部盆地提供了大量的陆源碎屑物质。

张翔等（2004）完成的《汝箕沟盆地上二叠统石千峰组沉积环境分析》中认为：汝箕沟盆地石千峰组主要为一套紫红色砂岩和泥岩沉积物，系炎热的古气候条件下的河湖沉积。其中第一岩性组为河流相沉积，第二岩性组为三角洲相沉积，第三岩性组为湖泊相沉积。该区石千峰组沉积经历了退积(河流一三角洲一湖泊)的演化过程。

王惠勇（2006）完成的学位论文《豫西洛阳－伊川地区晚古生代、早中生代沉积体系与岩相古地理恢复》中认为：晚二叠世石千峰组属于近山的海陆过渡相陆缘近海湖环境且向东、向北水体变深。推测海水是从本区东、南部时而侵漫到本区的。碎屑沉积物为侧向供给，物源区分别在西南方向和西北方向。另外石千峰组平顶山砂岩中的交错层理资料计算得到古流向大体为 SN 向，也证明了西南部的伏牛古陆石千峰期是主要物源区。晚二叠世的石千峰期是华北区海水退出，南部隆起，并转变为内陆湖盆的时期。西地区在未完全摆脱海水影响的古地理背景下，形成以陆缘近海湖相为主的沉积环境，时而受到海水侵入的影响。主要发育滨浅湖和深湖、半深湖相沉积。巩义－偃师－登封－禹州北一线以西靠近伏牛古陆一带，其岩性主要为灰白色细砾岩，含砾砂岩和砂岩，偶夹 1—2 层紫红色或灰绿色泥岩、粉砂岩薄层，具大型板状、槽状、收敛状交错层理和冲洗交错层理，层面具流水波痕，在渑池、登封等地具有较多的植物茎干化石主要属陆缘近海湖滩相为主的滨浅湖亚相沉积。巩义—偃师—登封—禹州北一线以东，岩性以厚层泥岩夹薄层泥灰岩为主，岩性单调，主要属深湖、半深湖沉积。

1.4研究方法

①在全面、系统收集、整理和综合分析研究区现有的地质资料基础上，针对本研究区存在的重点问题，把露头区的区域野外地质研究和覆盖区的盆地地质研究密切结合，抓住重点，突破难点，实施综合研究。

②在露头区地层划分对比和构造层序划分的基础上，重点研究孙家沟组沉积环境分析。

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河南理工大学本科毕业论文 宜阳地区区域地质概况

2宜阳地区区域地质概况

2.1宜阳地区自然地理特点

2.1.1宜阳县交通位置

实习区位于河南省洛阳市宜阳县李沟一带，行政区划隶属宜阳县城关镇管辖，北侧与宜阳县城相邻，西至头道沟水库，东至宜阳采石场，南至葛家崖断层，面积约36 km2。

区内有简易公路通往县城，县城距洛阳市28 km，有柏油路面相连，并有洛阳—宜阳铁路相通，实习区东距焦枝铁路26 km，交通便利。（图2-1-1）

图2-1-1宜阳县交通位置

2.1.2宜阳县地形地貌

宜阳县地处豫西浅山丘陵区，地貌特征为“三山六陵一分川，南山北岭中为滩”，洛河东宜阳地质实习及野外地质工作方法“东西全境穿”。地理区划大致可分为洛河川区、宜北丘陵区、宜南丘陵区、白杨和赵保盆地、宜西南山区五大区域。宜北属秦岭余脉，宜南属熊耳山系，境内有花果山、灵山、锦屏山等22座知名山峰。花果山主峰海拔1831.8 m，为全县最高峰。

实习区属南低山丘陵区，总地势为西北高，东南低。最高点位于兰家门北侧山头，海拔555.2 m，最低点为李沟河北端，海拔233.7 m，相对高差为321.5 m，一般海拔高380～450 m；剥蚀夷平面约为海拔400 m。 2.1.3宜阳县水文条件

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河南理工大学本科毕业论文 宜阳地区区域地质概况

区域水系属黄河水系，洛河支流。主要河流北侧有洛河，其支系李沟河、十字河源于实习区。李沟河为区内主要河流，常年流水不断，李沟河自南向北流入洛河；十字河为李沟河支流，属季节性河流，自东南向西北流经实习区西部汇入洛河，洛河经宜阳县城自西向东经实习区北侧外围穿过，水资源丰富。李沟河河床两侧多有第四系冲积层，见下降泉。

2.1.4宜阳县气象条件

本区属暖温带大陆性季风气候，最高气温43.7 ℃，最低气温-18.4 ℃，年平均气温14.5℃，年平均降雨量694.9 mm，年平均蒸发量2106.9 mm，平均绝对湿度11.9 mbar，全年日照在1847.1～2313.6小时，日照率为47%，全年无霜期平均228天，最大冻土深度18 cm，年平均气压977.8 mbar，最大风速为18 m/s，最多风向为西及西北风。 2.1.5宜阳县社会概况

宜阳县位于河南省西部，东西长67.8 km，南北宽47.5 km，总面积1670 km2，全县平均海拔360 m，县城海拔195 m。宜阳县属洛阳市管辖，下辖城关镇、锦屏镇、丰李镇、白杨镇、寻村镇、柳泉镇、韩城镇、三乡镇等8镇和樊村乡、赵保乡、董王庄乡、上观乡、莲庄乡、张午乡、穆册乡、盐镇乡、高村乡等9乡和1个工矿区办事处，369个行政村。2008年末全县共有户籍人口73.1万人，非农业户口9.8万人，城镇化率24.4%，劳动力资源富足。

2.2区域地层

区域地层区划属华北地层区豫西地层分区陕渑地层小区。区域地层除缺失寒武系上统长山组至石炭系下统及侏罗系、白垩系外，自元古界熊耳群至新生界第四系均有出露（中间有缺失地层）。元古界地层主要分布于陈宅沟断层以西；寒武系地层主要出露于煤田北部及李沟向斜的西翼，南部高山矿区亦有零星分布；石炭、二叠系主要出露于宜洛矿区和高山矿区诸井田之内；三叠系则大面积分布于李沟向斜轴部及殷桥断层以东；古近系、新近系及第四系广布煤田的中部和南部。

2.3区域构造特征

2.3.1区域构造特征

实习区位于华北板块南部的近边缘地带，隶属华熊构造区的西北部。构造运动集中发育于燕山期，构造格架以北西和北东向两组断层为主，并发育了受北西向断层制约、

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河南理工大学本科毕业论文 宜阳地区区域地质概况

轴向近北西的背、向斜。矿区划分以葛家崖断层为界，分为北部的宜洛矿区（宜洛区）和南部的高山矿区（高山区）。

宜洛矿区由于李沟向斜和沙坡背斜的发育，使近东西向的地层褶皱成反“S”型，总体南倾，倾角20°～45°。高山矿区地层总走向近东西，南倾，倾角22°～35°。 2.3.2实习区构造特征

实习区位于华北板块南部的近边缘地带，隶属华熊构造区的西北部。构造运动集中发育于燕山期，构造格架以北西和北东向两组断层为主，并发育了受北西断层制约、轴向近北西的背、向斜。实习区构造形态基本为一不对称向斜构造，地层总体走向81°~179°，倾向179°~89°，倾角25°~45°。区内发育褶曲和断裂构造，总体构造复杂程度为中等。（图2-3-2）

图2-3-2实习区特征

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河南理工大学本科毕业论文 剖面描述

3剖面描述

二叠系孙家沟组下自平顶山砂岩之底，上至三叠系下统刘家沟组砂岩之底，厚176.81m。根据其岩性组合特征分为平顶山段（P2sh1）和土门段（P2sh2）。与下伏上石盒子组地层整合接触。

孙家沟组在宜阳出露较好，剖面描述如下：

上覆地层 刘家沟组（T1l） 中细粒石英砂岩夹薄层泥岩、砂质泥岩局部含砾.

整 合 孙家沟组（P2s） 总厚176.81m

土门段（p2sh2） 厚88.16m 16粉砂与泥岩旋回，底部有紫红色细粒砂岩和泥岩互层，节理发育 顶部有一层50cm层状泥质粉砂岩，具压扁层理 14.3m 15褐色厚层状泥岩夹灰绿色薄层粉砂岩 5.57m 14灰绿色细粒石英砂岩，发育剪节理，含有泥质结核 2.09m 13褐红色厚层状泥灰岩并夹有薄层砂岩 10.09m 12褐红色泥岩，与10类似，但非厚层状 0.35m 11黄色石英砂岩，细粒结构，含砾粒 0.7m 10褐红色泥岩，泥质结构，块状，厚层状 1.39m 9泥质粉砂岩，具楔状交错层理 2.09m 8第四系黄土覆盖 3.48m 7灰白、灰绿、褐色、褐红色泥灰岩依次出现，具水平层理，褐色、 褐红色泥灰岩中夹有钙质淋滤层，由粘土和钙质胶结而成 13.92m 6细砂岩粉砂岩互层，整体颜色为灰黄色 8.29m 5灰绿色厚层状细砂岩，夹有两层薄层粉砂岩 10.03m 4灰白色粉砂岩，平行层理，风化严重 0.7m 3细粒石英砂岩，具有大型板状槽状交错层理。部分夹灰白色粉砂岩 1.92m 2粉砂岩与细粒砂岩互层 13.26m 平顶山段（P2sh1） 厚88.64m

整 合 1灰黄色中-粗粒石英砂岩，平行层理，节理发育 88.64m 下伏地层 上石盒子组（P2sh） 灰白色中粒长石石英砂岩

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河南理工大学本科毕业论文 剖面描述

图3-1孙家沟组内出现的特征岩层

1.平顶山砂岩段中粗粒石英砂岩 2.平顶山砂岩段垂直裂隙发育 3.土门段细砂岩与粉砂岩互层

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河南理工大学本科毕业论文 剖面描述

通过对宜阳地区李沟煤矿附近实测剖面、岩性分析得出的相关资料，画出李沟煤矿

实测剖面柱状图（图3-2）:

17080图 例16070比例尺 1:200灰黄色中粗粒石英砂岩褐色粉砂岩细砂岩互层黄色细粒石英砂岩灰白色细粒粉砂岩灰绿色厚层细砂岩1506014050灰黄色细砂粉砂岩互层褐红色泥灰岩黄土13040灰黄色泥质粉砂岩褐红色泥岩12030黄色含砾细粒石英砂岩灰绿色含泥粒细粒石英砂岩褐色厚层状泥岩11020灰绿色薄层粉砂岩紫红色细粒砂岩泥岩互层10010864290

图3-2李沟煤矿实测剖面柱状图

从得到的李沟煤矿实测剖面柱状图可以清晰的看到，下部平顶山砂岩段主要为灰黄色中粗粒石英砂岩，上部土门段主要岩性也为砂岩，但粒度变细，变为细砂岩、粉砂岩，和泥岩。其中在土门段出现砂泥岩互层（图3-3）。

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河南理工大学本科毕业论文 剖面描述

图3-3土门段砂泥岩互层

在孙家沟组土门段发现有砂泥岩互层，灰白、灰绿、褐色、褐红色泥灰岩依次出现，具水平层理，褐色、褐红色泥灰岩中夹有钙质淋滤层，由粘土和钙质胶结而成。

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河南理工大学本科毕业论文 研究区出现的地质现象

4研究区出现的地质现象

孙家沟组沉积构造的时空分布和演化特征对古环境具有重要的指示作用。孙家沟组出现的沉积构造有平行层理、钙质结核、交错层理、倾伏褶皱。

4.1平行层理

平行层理主要产于砂岩中，在外貌上与水平层理极为相似，是在较强的水动力条件下，高流态中由平坦的床沙迁移，床面上连续滚动的沙粒产生粗细分离而显出的水平细层。平行层理一般出现在急流及能量高的环境中，如河道、湖岸、海滩等环境中。

在孙家沟组平顶山砂岩段发育完好的平行层理，其厚度为厚88.602m。孙家沟组平顶山砂岩段发现的构造：

图4-1 平顶山砂岩段平行层理

4.2楔状交错层理

交错层理是最常见的一种层理。在层的内部由一组倾斜的细层与层面或层系界面相交，所以又叫斜层理。在孙家沟组砂岩中出现了楔状交错层理。其构造描述如下：

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河南理工大学本科毕业论文 研究区出现的地质现象

图4-2门段楔状交错层理

4.3钙质结核

结核是岩石中自生矿物的集合体。这种集合体在成分、结构、颜色等方面与围岩有显著不同，常成球状、椭球状及不规则的团块状，从几毫米到几十厘米，分布较广。

在孙家沟土门段出现了极为丰富的钙质结核。结核多为扁平状，一般5—10cm，成层分布。结核与围岩界线明显，部分切穿层理，有些为层理所环绕，个别还保留与围岩一致的层理构造。显然为早期成岩结核，表示了湖水中盐分较高的特征。其构造描述如下：

图4-3土门段钙质结核

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河南理工大学本科毕业论文 研究区出现的地质现象

4.4倾覆褶皱

褶皱是岩石或岩层受力而发生的弯曲变形，是地壳中一种最基本的构造型式。在平顶山砂岩层中出现了这种构造现象，说明当时这里发生了很剧烈的构造运动，受到强烈的外力挤压而造成这些现象。在宜阳平顶山砂岩段岩层中发现有两处倾覆褶皱，一大一小，大的厚70cm,灰黄色泥岩。小的长20cm,厚15cm，岩性也为灰黄色泥岩。其构造描述如下：

图4-4平顶山砂岩中的倾覆

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河南理工大学本科毕业论文 研究区沉积环境分析

5研究区沉积环境分析

5.1研究区古构造格局、沉积环境分析

南华北晚二叠世石千峰组属于近山的海陆过渡相陆缘近海湖环境且向东、向北水体变深。推测海水是从本区东、南部时而侵漫到豫西地区的。碎屑沉积物为侧向供给，物源区分别在西南方向和西北方向。另外据石千峰组平顶山砂岩中的交错层理资料计算得到古流向大体为 SN 向，也证明了西南部的伏牛古陆石千峰期是主要物源区（王仁农，1981）。晚二叠世的石千峰期是华北区海水退出，南部隆起，并转变为内陆湖盆的时期。豫西地区在未完全摆脱海水影响的古地理背景下，形成以陆缘近海湖相为主的沉积环境，时而受到海水侵入的影响。在豫西地区，石千峰组沉积环境的垂向演化具有二层结构。下部低水位体系域以进积为主，形成了一套以平顶山砂岩及其相当层位为代表的粗碎屑沉积。中部水进体系域以退积为主，沉积物以粉砂、泥岩为主，并夹有薄层淡水灰岩和钙质同生砾岩，反映湖盆的水进过程（白斌等，2006）。 5.1.1地层厚度及其反应的古构造格局

在《南华北上二叠统石千峰组物源与沉积环境分析》（白斌等，2006）这篇文献中提到：豫西地质资料及野外地质剖面测制与观察，结合地层厚度图的编制，可见石千峰组地层厚度变化规律明显( 见图5-1）。在河南南部的舞阳、漯河地区地层厚160～180m，至中部的禹州地区变为290m，北部的荥阳、郑州地区地层厚度基本在300m以上，兰考地区达380m。由此可见，石千峰组沉积时河南地区自南西向北东呈现依次增厚的趋势，整体呈向北东倾斜的宽缓斜坡环境。据豫西资料分析，石千峰组沉积期，盆地的沉降中心在郑州一兰考一商丘一淮北一徐州一带，厚300～380m，由豫西地区向北、向南地层厚度依次减小，特别是接近古陆边缘地区厚度锐减。因此，豫西地区整体属晚二叠世华北统一大克拉通拗陷型盆地的南部宽缓斜坡环境。研究区地层厚度220m，砂岩百分比为60。由此可以推测研究区在古地理位于宽缓斜坡环境。 5.1.2砂岩分布特征及其反映的古构造环境

在石千峰组砂岩百分含量图(见图5-1-1）上，砂岩含量由南向北依次呈递减趋势，在伊川一汝州一平顶山一带砂岩含量超过65％，而在郑州一扶沟一柘城以北地区砂岩含量低于25％。砂岩含量的分布特征，指示物源来自南部隆起区和沉积中心在豫西以北地区（白斌等，2006）。根据实习所得实测剖面图分析，宜阳地区孙家沟组砂岩含量在60％左右，在伊川一汝州一平顶山砂岩带上。

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图5-1-1华北南部上二叠统石千峰组地层厚度等值线（砂岩含量百分比）图（白斌等，2006）

5.1.3古流向分析

通过华北南部各地区广泛分布的平顶山砂岩交错层理测量数据校正分析，得出华北南部地区石千峰组古流向图(见图5-3-3)。从图中可看出：在南北方向上古水流向从方城向禹州、郑州方向流动，即由南向北；在东西方向上古水流向从渑池、宜阳、济源向巩义、登封方向流动，即由西向东。由此可看出，石千峰组沉积时的古水流趋势是由南西向北东方向流动（白斌等，2006）。

图5-3-3豫西地区石千峰组古流向图（白斌等，2006）

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5.1.4原盆地环境格局分析

在华北南部区域，石千峰组沉积环境的垂向演化具有3层结构。下部低水位体系域以进积为主，形成了一套以平顶山砂岩及其相当层位为代表的粗碎屑沉积。中部水进体系域以退积为主，沉积物以泥岩为主，并夹有薄层淡水灰岩和钙质同生砾岩，反映湖盆的水进过程。上部高水位体系域以加积为主，堆积了细碎屑沉积物，随着沉积物的堆积，湖盆逐渐淤浅、萎缩(见图5-4-4) 。河南省煤田地质公司(1991)通过对石千峰组宏观和微观相标志的系统研究 也认为石千峰组可能属于陆缘近海湖沉积环境（白斌等，2006）。

图5-4-4豫西地区石千峰组沉积环境图（据河南煤田公司修改）（白斌等，2006）

5.2本研究区沉积环境分析

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石千峰沉积期华北南部分为3个相区：近岸相区(主要包括冲积河道相和陆缘近海湖滩相)，分布于宜阳一汝州一襄城一上蔡一线以南地区，平行于古隆起分布；滨湖相区，分布于禹县、登封 、渑池、济源一带；浅湖相区，分布于豫中、豫东和皖北地区。3个相区自南西向北东依次有序地分布(见图5-2)。

图5-2华北南部晚二叠世石千峰组沉积相图

在研究区平顶山砂岩段中，岩性主要为灰白色、灰黄色巨厚层状中—粗粒石英砂岩、含砾石英砂岩。碎屑成分以石英、钾长石为主。碎屑颗粒所占比例较大，岩屑含量低，杂基含量少(<5％)或无。硅质胶结为主，砂岩的结构以中一粗粒为主，有时含砾，颗粒次棱角圆状，分选中等。由中粗粒石英砂岩组成，纹理通过颜色和粒度表现出来，反映水动力条件较强，该层理多在湖泊环境中出现。由此可以推断，平顶山砂岩段沉积环境可能属于陆缘近海湖滩沉积。

由表5-2可看出南华北区域自南向北剖面(A—E)、自西到东剖面( F—H)：平顶山砂岩段厚度整体呈南厚北薄的趋势，砂岩含量也具南西高、北东低的规律；砂岩碎屑分选磨圆自南西向北东变好，砂岩粒度由南部平顶山剖面的中一粗粒变为北边济源剖面的细粒；古水流也指向北东向。综合沉积相特征可以看出，平顶山砂岩段物源自南西流向北东 ，沉积相环境为河道、滩沉积相（白斌等，2006）。

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表5-2南华北平顶山砂岩剖面

土门段砂岩中，其下部为粉砂岩与细粒砂岩互层,共计12层。砂岩层呈部分厚层状（155cm），大部分厚度在20cm左右。表面颜色褐色，新鲜面灰绿色。细粒砂岩厚度略大于粉砂岩，平均厚度在35-45cm。其中部为粉砂岩与细砂岩互层，颜色为灰黄色。上部为灰红色薄层状粉砂岩与紫红色薄层泥岩互层，厚约40m。并且含有厚约10cm的钙质结核。其砂岩粒度逐渐变细，含砂率减少，碎屑分选磨圆度变好的趋势。土门段岩层出露岩层为平行层理。由此可以推断，土门段岩层沉积时水体较静、水动力较弱，该现象多在湖泊相沉积中出现。

宜阳南天门剖面砂泥岩段厚约55.23m，包括暗紫色黏土岩和中一厚层细砂岩夹灰绿色粉砂岩，含植物化石和叶肢介化石。灰白色厚层中细粒石英砂岩具正粒序，有水平纹层，为滨湖相沉积环境。

渑池县仁村砂泥岩段为厚约40m的中、细粒砂岩和泥岩组成，具正粒序特征，发育大型板状交错层理，层面具流水波痕，古流向为340 °。砂岩薄片碎屑磨圆度差，为次棱角状。这与平顶山砂岩发映的古流方向基本一致，指向近北。

登封市王堂剖面该段厚度减薄为30m，古流向仍为北西向流动。该砂泥岩段厚30～100m，一般厚40～ 60m，厚度向东北有变薄的趋势。其中，砂岩中碎屑具有和平顶山砂岩相同的规律，自西向东、自南向北有厚度逐渐减小，粒度逐渐变细，含砂率减少，碎屑分选磨圆度变好的趋势（白斌等，2006）。

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综上所述，研究区其沉积相在纵向上自下而上大致分为 ：平顶山砂岩段的湖滩沉积相；土门段的滨湖三角洲相，整体属于陆缘近海湖泊沉积环境，是淡水湖泊受海侵影响的湖泊类型，属于海陆过渡相。

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6结论

研究区平顶山砂岩段中，岩性主要为灰白色、灰黄色巨厚层状中—粗粒石英砂岩、含砾石英砂岩。碎屑成分以石英、长石为主。碎屑颗粒所占比例较大，岩屑含量低，杂基含量少(<5％)或无。硅质胶结为主，砂岩的结构以中一粗粒为主，有时含砾，颗粒次棱角圆状，分选中等。由中粗粒石英砂岩组成，纹理通过颜色和粒度表现出来，反映水动力条件较强，该层理多在湖泊环境中出现。由此可以推断，平顶山砂岩段沉积环境可能属于陆缘近海湖滩沉积。土门段砂岩中，其下部为粉砂岩与细粒砂岩互层,共计12层。砂岩层呈部分厚层状（155cm），大部分厚度在20cm左右。表面颜色褐色，新鲜面灰绿色。细粒砂岩厚度略大于粉砂岩，平均厚度在35-45cm。其中部为粉砂岩与细砂岩互层，颜色为灰黄色。上部为灰红色薄层状粉砂岩与紫红色薄层泥岩互层，厚约40m。并且含有厚约10cm的钙质结核。其砂岩粒度逐渐变细，含砂率减少，碎屑分选磨圆度变好的趋势。土门段岩层出露岩层为平行层理。由此可以推断，土门段岩层沉积时水体较静、水动力较弱，该现象多在湖泊相沉积中出现。

综上所述，研究区在晚二叠世的石千峰期是华北区海水退出，南部隆起，并转变为内陆湖盆的时期。研究区在未完全摆脱海水影响的古地理背景下，形成以陆缘近海湖相为主的沉积环境，并且时而受到海水侵入的影响。整体为向北东方向倾斜的斜坡环境，地层厚度由西到东、由南到北增厚。盆地水体以淡水为主，而局部时期又具有咸水—半咸水的性质。研究区主要由陆缘近海湖滩、滨湖三角洲组成。特别是平顶山砂岩之上地层的沉积环境为时而受到海水漫侵影响的陆缘近海湖。

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致谢

本文有幸得到邢智峰邢老师的指导和帮助才能够顺利完成。邢老师为人和蔼可亲、平易近人，老师治学严谨，工作勤勉认真，在我写论文时给予我细心的指导，耐心讲解。在此，谨向邢老师表示诚挚的谢意。同时感谢杜少东、周虎、张俊波、马腾、朱昊、李祥河同学和学姐，感谢他们在实习时给我的帮助。最后，谨向百忙之中审阅论文的各位老师致以诚挚的谢意。

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河南理工大学本科毕业论文 参考文献

参考文献

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