第三章沉积岩及其成因分析

1、第三章 沉积岩及成因分析张河湾地区出露的岩石类型齐全，包括了沉积岩、变质岩及火成岩的部分岩石类型，主要分布在太古代、早元古代、中元古代和古生代。第一节 岩石类型沉积物来源是沉积岩全部历史的物质基础。由于沉积物来源不同，其成分和性质亦不同，搬运和沉积方式以及其成岩后生作用的方式和趋势也会有所不同，所形成的岩石的结构与构造以及其它性质都会有所差异。因此，这里我们采用了按照物质来源进行沉积岩分类的观点。本区的岩石类型丰富多样，包括陆源沉积岩、内源沉积岩及火山碎屑岩，其中以火山碎屑岩最为发育。一、陆源沉积岩一）一般特征陆源沉积岩是指由母岩经物理风化作用所形成的碎屑物质，经过机械搬运和沉积，并进一步压实

2、胶结而形成的沉积岩类。它包含四种基本组成部分，即碎屑颗粒、杂基、胶结物和孔隙。碎屑颗粒是陆源碎屑岩的最主要组分，如砂岩中的砂，它占整个岩石组成的50以上，并决定了岩石的基本特征。杂基是指与砂、砾等碎屑一起由机械作用沉积下来的较细粒物质，主要为粘土物质；还有细粉砂和碳酸盐灰泥等。胶结物是成岩作用过程中新生的对碎屑颗粒起胶结作用的化学沉淀物，如碳酸盐、氧化硅、氧化铁、硫酸盐及海绿石等自生矿物。杂基和胶结物合称为填隙物，孔隙是指岩石中未被固体物质所占据的部分，它可以是在原始沉积时就保留下来的原生孔隙，也可以为成岩后生阶段的淋滤溶解作用所形成的次生孔隙；碎屑颗粒、杂基和胶结物间的组合关系，往往能反映岩

3、石形成的古水体介质的流动性质和沉积环境的某些特征，以及岩石本身的一些物理性质。一般说来，碎屑颗粒的大小是以颗粒的直径来计算的，按照粒径的大小，可以把陆源沉积岩进一步划分为：砾岩、角砾岩（粒径2mm） 巨砾岩，粒径256mm 粗砾岩，粒径256一64mm 中砾岩，粒径64一4mm 细砾岩，粒径4一2mm砂岩（粒径2一0.0625mm 粗砂岩，粒径2一0.5mm 中砂岩，粒径0.5一0.25mm 细砂岩，粒径0.25一0.0625mm粉砂岩（粒径0.0625一0.0039mm）泥质岩（粒径0.0039mm）.陆源沉积岩主要分布在下元古界滹沱系、中元古界长城系，以砂岩为主，砾岩和粉砂岩只有少量。值得

4、指出的是，下元古界滹沱系的碎屑岩均遭受低级变质，因变质程度较低，故仍放入沉积岩类之中描述。二）岩石类型1、角砾岩、砾岩类砾岩和角砾岩是粒度2mm的陆源碎屑物含量大于30%的沉积岩。角砾岩为砾石中棱角状和次棱角状的碎屑含量大于50%的粗碎屑岩；砾岩为砾石中圆状和次圆状的碎屑含量大于50%的粗碎屑岩；砾岩和角砾岩主要分布在下元古界滹沱系、中元古界长城系，按其特征可分为五类。（1）复成分粗砾岩在大玉帮沟水流沟村东石英砂岩采石场以北可见。在此处可明显观察到馒头组一段与下伏高于庄组的含燧石团块和条带白云岩呈微角度不整合接触，砾石分布在不整合面之上，故称为底砾岩。砾石成分主要为石英砂岩和叠层石白云岩。砾石

5、大小不一，最大可达30cm，砾石呈次棱角-次圆状。填隙物为砂级碎屑。分布于张河湾水库北岸-六庙底一带，产于中元古界赵家庄组的底部，即为底砾岩。按其成因，属河流沉积。岩石呈褐灰-红褐色，厚层状。砾石成分为脉石英、石英砂岩、变质安山岩、板岩、粉砂岩、泥岩和白云质砂岩，含量为50-80%之间，粒径一般在6-10cm，最大可达30cm，砾石大小不等，分选差，一般呈次圆状及次棱角状。填隙物主要为砂质和泥质，成分复杂，为石英、长石和各种与砾石成分相近的岩屑，含量在20-50%。杂基含量较低，以细粉砂和泥为主。基底式、孔隙式胶结，胶结较疏松。砾岩层间夹有砂岩层，即透镜体，砾石向上含量减少，粒度变小为中砾岩。

6、（3）中砾岩赵家庄组砾岩在苍岩山宾馆的后院山坡和徐汉北沟出露较好，为标准的中砾岩，在其它处以含砾粗砂岩出现，这些岩石类型实际是复成分粗砾岩的横向变化。砾石成分以变质砂砾岩和石英岩为主，亦有少量片岩的砾石。砾石分选极差，最大砾石可达35cm，一般在57cm。砾石呈次棱角-次圆状，略具定向排列。填隙物以砂级碎屑为主。砾岩厚度变化大，一般厚约2m左右。在上述两地，可明显观察到它角度不整合于甘陶河群不同层位之上，故为底砾岩。（4）变质细砾岩变质细砾岩广泛分布于滹沱群封龙山组的下部，岩石具轻微变质称为变质砾岩。砾石成分主要为石英岩、石英、长石和燧石，偶见花岗岩和片麻岩的砾石，砾石含量30-70%，分选差

7、，粒径一般在1-2cm，最大砾石可达10-20cm，砾石呈次圆状-次棱角状。填隙物主要为泥质杂基或泥砂混合物，其中泥质杂基均以变质为绢云母或白云母。颗粒支撑或杂基支撑，孔隙式或基底式胶结，具变余砾状结构和鳞片变晶结构。砾石具定向排列或具斜层理，细层可由自形或它形的磁铁矿颗粒组成。在剖面中，细砾岩与含砾砂岩、砂岩和千枚状泥岩组成小层序。在封龙山组中常见变质细砾岩、变质砂质细砾岩和变质泥质细砾岩等岩石类型。当砾石含量小于30%时，可过渡为变质含砾粗砂岩。2、砂岩砂岩主要产出于长城系和寒武系。根据成分-成因分类方案，用三角图解法对砂岩进行分类、首先按基质含量将砂岩分为净砂岩和杂砂岩两大类，前者基质含

8、量15，后者基质含量15。在砂岩和杂砂岩中，按照三角图解中三个端元组分石英（Q）、长石（F）及岩屑（R）的相对含量划分岩石类型（图3-1），三个端元所代表的碎屑物质组分为：石英（Q）端元：石英，燧石、石英岩和其它硅质岩岩屑。长石（F）端元、长石以及花岗岩、花岗片麻岩类岩屑；岩屑（R）端元：除石英、长石端元中的岩屑以外的其它岩屑（火山岩及其变化产物、板岩、千枚岩、结晶片岩）等浅变质岩，粉砂岩及泥质岩、砂岩碳酸盐岩等沉积岩，以及碎屑云母和绿泥石等。砂岩是碎屑岩中所占比例最大的一种岩类，广泛出露于区内的常州沟组，主要为矿物成熟度高的石英砂岩。根据石英砂岩胶结物的成分、结构及石英砂岩中含有的特殊自生矿

9、物和沉积构造等特征，可分为以下几种类型。（1）海绿石石英砂岩该岩石呈夹层分布在常州沟组二段，岩石呈紫红色或灰白色，风化面呈褐红色，中层或薄层状，具细粒砂状结构，碎屑成分由石英和海绿石组成，石英碎屑约占80-95，海绿石含量约占10左右，局部可达30%以上，石英颗粒具有氧化环，磨圆度较好，为圆状、次圆状，粒度较细时可有少量为次棱角状。分选较好，大小颗粒随机分布，颗粒支撑，孔隙式胶结，填隙物为硅质、铁质，具次生加大现象，含自生钾长石，海绿石呈团块状，并在层序上向上增高，可呈透镜体或组成斜层理的细层。岩层中可夹有少量的粉砂岩，具微波状层理和平行层理。系由波浪作用搬运的风成砂丘物质向下移，并受沿岸流作

10、用沉积，形成于潮下近滨环境。（2）粘土质石英砂岩该岩石分布在常州沟组，岩石新鲜面呈淡红色，细、中粒砂状结构。岩石碎屑主要由石英组成，含量98，燧石碎屑含量小于2，碎屑分选中等，圆度中等，石英碎屑颗粒一般为0.1-0.5mm，约占90。胶结物为粘土，已重晶为绢云母，围绕石英碎屑周围分布。少量铁质沿交错层理分布。构成红色条纹，十分醒目。（3）铁质石英砂岩该岩石呈夹层分布在常州沟组，岩石新鲜面呈紫红色、暗紫色，中细粒结构和中粗粒结构居多，碎屑成分基本一致。主要由石英组成，含量98，含极少量的锆石。石英颗粒形状以圆状或次圆状为主，分选中等。胶结物为铁质及硅质，以铁质为主。铁质围绕石英颗粒周围分布，硅质

11、大部分结晶为石英碎屑的次生加大边、该岩石分布在常州沟组一段和二段，岩石风化表面常具褐铁斑点，波痕和小型斜层理（4）石英岩状砂岩该岩石广泛分布在常州沟组，岩石新鲜面呈灰白色，呈中-厚层状，细粒砂状结构或中粒砂状结构。碎屑成分几乎全由石英组成。碎屑形状为次圆状，分选中等。部分石英被溶蚀成港湾状，波状消光。胶结物为硅质，并形成碎屑石英的次生加大边，使石英颗粒呈紧密相嵌接触。该岩石分布在常州沟组一段，普遍发育大型板状交错层理。（5）斑点石英砂岩岩石分布于常州沟组三段下部。岩石风化面上稀疏的孔洞十分发育，貌似蜂窝，故亦称为蜂窝状石英砂岩。岩石呈灰色、中层状，含有褐红色斑点，岩石主要由石英组成，含量为93

12、以上，可有5左右的长石，具细粒砂状结构，粒度为0.164mm，分选和磨圆度均较好、颗粒支撑，孔隙式胶结，填隙物为硅质及铁质，硅质均重结晶成为次生加大边，铁质呈凝块状胶结，手标本上表现为斑点，风化后形成近球形孔洞或呈蜂窝状，在沉积序列中，底部斑点为lmm左右，分布均匀，下部直径增大2-4cm，但数量较少，并可呈球状，上部直径增大，数量增多，最大10cm，并含较小的斑点，最小3mm，并发育有斜层理和平行层理等沉积构造。关于斑点状石英砂岩的成因尚有不同的认识。高永丰等（1993）认为：这些团块应该属于内碎屑成因。由于这些内碎屑富铁泥质，易于被风化淋滤，在露头上形成孔洞或只残留下结构疏松的石英砂。同样

13、，在风化淋滤过程中，内碎屑中的铁质以被淋滤，渗人到其周围的主岩中，形成了红色的晕圈。宋天锐（1987）认为是砂岩中由海浪作用形成的残余气泡被后期褐铁矿填充而成。我们通过剖面及区域上观察，结合薄片研究后发现，斑点成分为铁质石英砂岩，与周围的石英岩状砂岩的结构完全相同，只是在填隙物的成分上的差异，斑点的分布受层位控制，有时大小混杂，毫无分选，所以我们认为它是陆地带来的铁质胶团或质点与石英同时沉积，脱胶后扩散胶结石英颗粒，形成斑点状，其中斑点含量增高可能与温暖潮湿气候有关，斑点的大小与能量成正比，能量低时，形成较小的斑点，能量高时出现斜层理，形成较大的均一的斑点。出现平行层理时形成大小混合的斑点，形

14、成于升浪带高能环境。（6）具冲洗层理石英砂岩该岩石分布在常州沟组，岩石呈粉白色，中薄层状，主要由石英组成，可含3的长石，磨圆度较好，颗粒呈圆状、次圆状，分选好，具双众数，较大的粒径为0.5-0.75mm，较小的粒径为0.15mm左右，颗粒支撑，孔隙式胶结，填隙物为硅质，及少量重结晶伊利石，具次生加大胶结，冲洗层理的细层由粗、细颗粒组成，它形成于前滨冲洗带沉积环境。（7）白云质石英砂岩分布于高于庄组底部，岩石呈灰白色中层状，底部可见冲刷面，横向稳定，具砂状结构，颗粒含量61左右，岩石由石英（含量70左右），白云岩砂屑（含量15左右），藻屑白云岩（10），长石（5左右）等组成，石英磨圆度为次圆状，

15、较细的为次棱角状，白云岩砂屑为圆状，藻屑白云岩为棱角状，板状，石英颗粒较白云岩颗粒细。粒度为0.42mm以下，白云岩颗粒为粗砂级或细砾级，岩石呈基底式胶结，杂基支撑，局部为颗粒支撑，填隙物为白云质粉屑，含量39左右。并见有石英溶蚀现象。砂体呈透镜状，层理不明显，具正粒序。系由风暴潮引起的液化沉积物流在潮下低能带沉积。（8）长石石英砂岩或长石砂岩广泛分布于常洲沟组一段上部，岩石呈灰白色，中层、厚层状，主要由石英及长石组成，石英含量76-95左右，长石含量5-20，当长石较多时过渡为长石石英砂岩及长石砂岩，具磨蚀现象，含少量电气石、锆石及榍石等重矿物。岩石粒径为0.35-0.53mm，局部粒度较粗

16、为0.75mm以上。分选好，磨圆度较好为圆状、次圆状，孔隙式胶结，填隙物为硅质，少量铁质，具次生加大边，及铁质的凝块状胶结，具平行层理及低角度斜层理，细层由中粒及细粒砂组成。该岩石系由多次改造冲刷的潮下砂坝沉积环境。长石砂岩，钾长石碎屑一般含量可达40左右，石英碎屑仅35-40，胶结物占20左右，为硅质和泥质杂基，它们多分别围绕石英、长石碎屑呈再生长结构。长石石英砂岩，长石含量一般20左右，石英含量一般75-80，胶结物10-15，多为硅质和泥质杂基，颜色发红、发紫者，胶结物中均含一定量的铁质。（9）变质含砾粗粒长石石英砂岩岩石颜色呈灰色，变余砂状结构。碎屑成分以石英为主，含量70-80，可见

17、石英被压扁拉长，表面有裂纹，定向分布，波状消光，石英一般粒度为0.5-lmm：最大可达2-3mm。长石以微斜长石为主，含量10-15，分布不均匀。石英颗粒周围有新生细粒石英集合体分布，胶结物为重结晶绢云母，呈鳞片状围绕长英矿物颗粒分布或定向分布。少量磁铁矿呈立方体或它形粒状沿交错层理分布，形成的黑色磁铁矿纹层十分明显。（10）变质含砾粗粒长石砂岩岩石颜色呈肉红色，变余砂状结构。岩石碎屑主要由长石和石英组成，胶结物为重结晶绢云母。长石和石英颗粒呈次圆状、棱角状，具双众数。粒度0.5mm左右的占60-65，粒度在2.5-5mm左右的占20-25，石英大部分被压扁拉长定向分布，波状消光，含量40-5

18、0。长石含量40左右，有斜长石和钾长石，斜长石的钠长石双晶清晰，并有扭曲及折断现象，钾长石为微斜长石，格子状双晶有扭曲现象。绢云母呈鳞片状围绕粒状矿物分布或定向分布。3、粉砂岩粉砂岩中一般含泥质较多，大部分与泥质岩成互层，以紫红色和灰白色粉砂岩常见，井细有微细水平层迎，镜下观察灰白色粉砂岩，岩石的碎屑成分以石英为主，仅有极少量的长石碎屑。碎屑粒度一般为0.04-0.05mm，部分碎屑为0.02mm，两者相同分布，构成微细层理。碎屑分选较好，颗粒磨圆度以棱角状为主。胶结物为泥质，少量自云母成片状零星分布。在长城系和寒武系下统地层中有少量粉砂岩分布。二、泥质岩类本区泥质岩类主要分布在寒武系馒头组、

19、。长城系也有少量分布。岩石结构为隐晶泥状结构、含粉砂泥质结构及粉砂质结构。新鲜面多呈纸片状页岩，风化后易破坏成小碎片。现将泥质岩类的主要分布层位及其特点列表如下（表3-1）：分布于馒头组一、三段，岩石类型包括：泥岩、粉砂质泥岩、页岩、含云母页岩、粉砂岩。岩石呈砖红色，紫红色，厚层或薄层状，具水平层理、波状层理、块状层理、泥裂、雨痕、对称波痕等沉积构造，镜下主要为粘土矿物和铁质组成，并与粉屑白云岩互层，其化学成分如下（表3-2）。形成于潮坪环境。馒头组二段页岩中含有10%左右的粉砂，由棱角状石英及云母组成，白云母平行纹理分布，石英杂乱分布，当粉砂含量高时可向粉砂岩过渡。笔石页岩发育在三山子白云岩

20、，岩石呈灰绿色、深灰色，薄层状。页岩中有Dictiyencena sp.；Dendrograptus sp.及大量的笔石碎片。岩石与灰黑色厚层状粗晶白云岩互层。表3-1 泥质岩类岩石类型及特征地点层位岩石名称主要特征特殊夹层形成环境井陉三山子组灰绿色页岩黄绿色、灰绿色。含笔石化石及碎屑。局限盆地七狮村崮山组黄绿色页岩具水平层理。夹砾屑灰岩透镜体。潮坪灰紫色页岩罗峪馒头组灰绿色页岩局部含有红色斑点。夹粉砂岩、细砂岩。潮下带紫红色页岩纸片状、水平层理和页理。潮坪钙质泥岩可呈鲜红色，偶见稀疏的水平层理。含石盐假晶，夹泥质白云岩。蒸发潮坪砖红色泥岩水流沟村团山子组钙质页岩砖红色，水平层理。与粉砂岩共生

21、。潮间带串岭沟组灰绿色页岩纸片状。夹含海绿石砂岩。潮下带灰黑色页岩纸片状。与薄层细砂岩互层。紫红色粉砂质页岩水平层理夹鲕状赤铁矿、薄层细砂岩。局限盆地张河湾赵家庄组紫红色页岩纸片状、易碎。夹叠层石白云岩及石英砂岩、粉砂岩。潮坪环境灰绿色页岩少量，偶见。表3-2 馒头组一段化学成分特征（%）成分SiO2Al2O3CaOMgOFe2O3FeONa2OK2OP2O5含量56.3017.190.142.6510.481.580.106.50.0092三、内源沉积岩一）一般特征内源沉积岩系指组成岩石的沉积物在沉积盆地中通过机械作用、生物沉积作用和化学沉积作用而形成的。其最原始的物质则主要来自陆源溶解物质

22、和生物源，还有少部分来自深源（气热液和深部卤水）。按沉积作用方式可分为机械、生物、化学和生物化学作用形成的碳酸盐岩、硅质岩、铝质岩、铁质岩、锰质岩和磷质岩；主要由化学作用形成的蒸发岩和主要由生物作用形成的可燃有机岩。区内主要出露碳酸盐岩类和少量的磷质岩类的含磷沉积岩，下面主要介绍碳酸盐岩类。碳酸盐岩是主要由沉积的方解石和白云石等碳酸盐矿物组成的沉积岩碳酸盐岩主要由颗粒、泥晶基质、亮晶胶结物及孔隙等四种结构组分构成。碳酸盐岩中的颗粒，按其是否在沉积盆地中生成，可分盆内颗粒和盆外颗粒两大类。盆内颗粒是主要的，盆外颗粒是次要的。盆内颗粒是指在沉积盆地以内形成的各种碳酸盐成分的颗粒。这些颗粒可以是机械

23、破碎作用成因的，也可以是化学凝聚作用成因的，还可以是生物成因的，或者是这些作用的综合产物。在碳酸盐岩中，常见的颗粒类型有内碎屑、生物碎屑、鲕粒、球粒及藻粒等。内碎屑系指沉积盆地中沉积不久的、半固结或固结的碳酸盐沉积物，受波浪或水流作用破碎、搬运、磨蚀、再沉积而成的颗粒。内碎屑的粒级划分和命名，根据其颗粒直径的大小，划分为砾屑、砂屑、粉屑和泥屑四个级别，通常我们所说的内碎屑一般指的是前三者。泥晶，又称灰泥，是与颗粒相对应的另一种结构组分，指泥级的碳酸盐质点，它与碎屑岩中的泥是相当的。许多石灰岩常具有泥晶杂基或者完全由泥晶组成。一般认为，泥晶是由化学沉淀作用、机械破碎作用或生物作用生成的。亮晶胶结

24、物主要是指充填于颗粒之间的结晶方解石或其它矿物，它与砂岩中的胶结物很相似。这种亮晶方解石胶结物是在颗粒沉积以后，由颗粒之间的粒间水以化学沉淀的方式生成的，其晶粒一般都比泥晶的晶粒粗大，由于其晶体较清洁明亮，故称为亮晶方解石。碳酸盐岩按其中的矿物成分可分为石灰岩和白云岩两种基本类型。值得指出的是，下元古界滹沱系的碳酸盐岩均遭受低级变质，因变质程度较低，故仍放入沉积岩类之中描述。二）岩石类型1、石灰岩类结合张河湾地区的实际情况，按结构-成因分类的观点，将区内石灰岩归纳为如下类型。（1）泥晶灰岩分布于张夏组一段及炒米店组，包括泥晶灰岩、微晶灰岩，粉屑灰岩等岩石类型。岩石呈浅灰色薄层状，具水平层理，波

25、状层理，小型浪成层理，不对称波痕，生物潜穴，三叶虫爬迹，潜穴多为水平、个别垂直分布，生物扰动强烈时可使岩石呈斑点状。有时见鸟眼构造，底面可见显微冲刷面，镜下主要由方解石组成，可含少量的生物碎屑、海绿石等，生物碎屑具磨圆现象，具自云岩化。形成于潮下低能环境。（2）柱状叠层石灰岩分布于张夏组，岩石呈灰白色，叠层石形态为柱状，不分叉，个别顶部分叉，柱体宽4-10cm左右，柱体高度与岩层厚度呈正相关，可穿过岩层，柱体之间充填有鲕粒、生物碎屑及砾屑。显微镜下主要由暗带、亮带相间组成，暗带由灌丝藻，斑点藻等组成，亮带由粉屑、微屑方解石组成。柱状叠层石灰岩常呈层状或层状礁体，礁体呈球柱状，礁体间充填有砾屑，

26、生物碎屑及鲕粒。礁体最高可达3.4m，宽2.5-10多米。系形成于潮下带上部沉积环境。（3）生物丘灰岩分布于张夏组二段及炒米店组中部，岩石呈灰白色，巨厚层，底部较平坦，常呈丘状，高可达0.5-1.5m、宽窄不定，显微镜下主要为三叶虫、腕足、古杯、海绵骨针、棘皮类等生物碎屑，形态较完整，没有磨蚀现象，具不同程度的泥晶化现象，含量50左右，葡萄石含量30左右，粒径1-3mm。藻屑主要为凝块石，较粗大时具叠层构造，含量20左右。有时见海绿石自生矿物。填隙物为少量的泥晶方解石，大部分为藻丝体粘结。形成干潮下带下部斜坡环境。（4）泥晶球粒灰岩分布于张夏组第一段、炒米店组，岩石类型主要为泥晶球粒灰岩，球粒

27、粉屑灰岩。岩石呈青灰色，薄层-中层状，球粒一般为0.2-0.1mm，最小为0.02mm，成群分布，分选较好，含量可达60左右，可含有少量的砾屑、凝块石、生物碎屑及海绿石，岩石呈基底式-孔隙式胶结，填隙物为泥晶方解石，局部可重结晶成假亮晶。关于球粒的成因，大量的资料认为是生物的粪便。Mckee（1969年）提出了球状粒（peloid）这个述语用以描述包括隐晶碳酸盐集合体组成的所有颗粒，不管其成因。球粒一般形成于局限海和潮坪环境。（5）泥晶鲕粒灰岩分布于张夏组，岩石呈青灰色，中层状，底面波状起伏。具斜层理，含少量的砾屑及生物碎屑，显微镜下鲕粒含量80左右，主要为多晶鲕、单晶鲕，真鲕，假鲕及放射鲕，

28、可见有韵律层，由较细的（0.1mm）鲕粒、较粗的鲕粒（0.4mm以上）及三叶虫碎屑组成。颗粒支撑，填隙物为泥晶方解石，在剖面上部样品具亮晶栉壳胶结。岩石白云岩化强烈，主要交代鲕粒，可见生物钻孔。形成于潮下浅滩边缘环境。（6）泥晶砂屑灰岩分布于张夏组及炒米店组之中，包括泥晶生物碎屑灰岩、泥晶砂屑灰岩。岩石呈青灰色、厚层状，主要由砂屑组成，含有砾屑、鲕粒及生物碎屑。砂屑由泥晶方解石组成，圆状或次棱角状、无定向排列，可成群分布，含量40以上。砾屑由鲕粒灰岩，球粒灰岩组成，含量20左右。鲕粒多为放射缅，多晶鲕，核心由生物碎屑及砂屑组成，含量10左右。生物碎屑主要海百合、腕足、三叶虫等，具泥晶化边及很薄

29、的包壳，含量小于10，填隙物为泥晶及假亮晶，颗粒支撑或杂基支撑。具白云岩化作用。形成于潮下浅滩边缘沉积环境。（7）核形石灰岩分布于张夏组第二段，呈青灰色，中-薄层，核形石呈黑色，圆状、椭圆状，粒度为0.8-1.0cm，分散于鲕粒灰岩之中，局部较集中。镜下特征：包壳由半透明的暗色富藻层组成，不规则、瘤状、波状，核心为粉屑或细小的砂屑组成，含量可达40，基底式胶结，由鲕粒或生物碎屑充填，胶结物为泥晶方解石，局部为亮晶方解石，具逆粒序，形成于潮下中能环境。（8）亮晶鲕粒灰岩分布于张夏组，岩石呈青灰色，中厚层状，具有板状斜层理及双向斜层理，波状层理，鲕粒为单晶鲕、多晶鲕，放射鲕及真鲕、假鲕，真鲕包壳可

30、达8-12层，分选好，含量80。可见5以下生物碎屑。颗粒支撑，填隙物为亮晶方解石，栉壳状，可见二个世代，可见有渗滤砂结构，局部重结晶强烈、并破坏原生构造，形成于潮下高能浅滩环境。（9）亮晶砂屑生物碎屑灰岩分布于张夏组及炒米店组之中，包括：亮晶生物碎屑砂屑灰岩，亮晶砂屑灰岩，亮晶生物碎屑灰岩及亮晶砂屑生物碎屑灰岩，岩石呈青灰色，中层状，颗粒由砂屑，生物碎屑组成，含量80以上，生物碎屑主要为三叶虫、腕足、棘皮、软体、介形虫等，保存完整，稍有磨蚀，体腔中填有砂屑及泥晶，具泥晶化边。含量50左右，砂屑粒径0.5-0.2mm，多已重结晶，少量为微晶组成，具泥晶包壳。含量30左右。可见少量的团块状海绿石，

31、颗粒支撑，填隙物为亮晶方解石，可具有二个世代，由柱状与粒状方解石组成。形成于潮下高能沉积环境。（10）角砾状灰岩分布于崮山组，岩石呈黄褐色，厚层状，角砾成分主要为泥晶鲕粒灰岩，少量粉屑灰岩，大小不等，最大为18cm，最小为3cm，分选很差，杂乱分布，较粗的角砾呈漂砾状被较细的颗粒支撑，基底式胶结，填隙物为鲕粒，泥晶方解石。顶上为含海绿石的泥晶鲕粒灰岩，具中型斜层理、平行层理，顶面呈波状起伏，底而具冲刷，形成于碎屑流沉积。（11）亮晶海绿石生物碎屑灰岩分布于炒米店组底部，岩呈紫红色、灰褐色，厚层状，横向上稳定，具有不明显的相变、向北厚度增大，生物碎屑含量增高。具波状层理，细层由铁质、白云质条带组

32、成。可见有少量砾屑及铁质结核，化石丰富，常见三叶虫及腕足，显微镜下以生物碎屑为主。含量可高达80，主要由三叶虫，腕足，介形虫，腹足，头足，牙形石等，海百合及海胆被磨蚀较强，呈球形、次圆状。生物碎屑均具有非常强烈的泥晶化边及藻钻孔，还见有钙球，凝块石及海松藻、海绿石常呈混圆状，很新鲜，含量10左右。具不明显的成层分布。颗粒支撑，孔隙式胶结，由亮晶方解石胶结，具等轴结构及连生结构。可见二个世代，由柱状及粒状方解石组成。可见少量泥晶基质，多与藻屑共生。系为风暴缩聚层沉积。（12）正常砾屑灰岩分布于崮山组，岩石呈紫红色，薄层，似薄层或透镜状。顶底面平直，有时底部有冲刷现象。砾屑常小于5cm，呈扁平圆状

33、，磨圆度极好，分选较好，具有清楚而厚的氧化环。成分单一，由泥晶灰岩组成，砾屑平行层面排列。可见低角度叠瓦状排列。颗粒支撑，孔隙式胶结。孔隙中可见有砂屑、生物碎屑等充填。亮晶胶结物由较干净的亮晶方解石组成。形成于潮间高能沉积环境。（13）原地砾屑灰岩分布于炒米店组，岩石呈青灰色，中、厚层状，底部具冲刷掀起现象，砾屑的成分、厚度取决于下伏地层的岩石类型，砾屑几乎没有磨圆，棱角状或撕裂状边缘，砾屑排列形态呈扇片状，无分选。砾屑较粗（5一15cm左右），砾屑及填隙物均为青灰色，砾屑没有氧化环及泥晶化现象，主要为颗粒支撑，或块状掀起错位呈现的似叠瓦状排列，之上可出现直立，菊花状排列的砾屑，系形成于潮下带

34、风暴作用沉积。（14）异地砾屑灰岩分布于炒米店组及张夏组一段，岩石类型包括：杂色泥晶砾屑灰岩，紫红色泥晶砾屑灰岩，青灰色泥晶砾屑灰岩。所谓杂色常呈三种组合形式：砾屑的颜色及成分不一致；砾屑的颜色单一，但与填隙物不一致；砾屑或填隙物的颜色混杂。岩石呈菊花状，倒小字型，直立，单向或双向叠瓦状排列，砾屑大小不定，从0.5-10cm不等，砾屑可以具氧化环，但较薄。镜下观察砾屑成分非常复杂，可以为来自浅水区的泥晶灰岩，再搬运的正常砾屑；虫孔灰岩及来自深水区的球粒灰岩、核形石灰岩、凝块石灰岩、含海绿石生物碎屑灰岩，生物丘灰岩，生物碎屑球粒泥晶灰岩及生物碎屑泥晶灰岩。杂基支撑，基底式胶结，填隙物为生物碎屑、

35、砂屑、粉屑及泥晶方解石，最高含量可达50，填隙物有时具白云岩化现象，可有向上变细的正粒序，或呈块状。系形成于潮下带风暴流沉积。2、白云岩类白云岩是由白云石组成的沉积碳酸盐岩，主要是由碳酸钙沉积物或石灰岩被白云石交代而成的。通常认为，沉积物形成后的准同生交代和固结过程中交代以及固结以后交代作用所形成，由此划分出白云岩主要的成因类型。白云岩和石灰岩一样，也是由颗粒、泥晶基质、亮晶胶结物及孔隙四种结构组分构成。因此，石灰岩的结构-成因分类系统和命名原则基本上适用于白云岩。另外结晶程度较强时可按结晶程度划分。张河湾地区的白云岩主要产于滹沱系、长城系和寒武-奥陶系，主要岩石类型有藻白云岩和结晶白云岩。（

36、1）泥晶白云岩分布于馒头组第一段，岩石类型为泥晶白云岩，纹层状白云岩，含石盐假晶白云岩，含石膏假晶白云岩，泥云岩及微晶白云岩，岩石呈灰白色，浅褐色，以薄层为主，具有水平层理，波状层理及鸟眼，层状晶洞等沉积构造。显微镜下由白云石及少量的铁、泥质组成，见有粉屑与晶粒组成的纹理，粉屑纹层内可见有下粗上细的结构韵律，见有板状石膏假晶，并被石英或方解石交代。石盐假晶丰富，最粗1.2cm，一般5-8mm，较小的石盐晶核只见于显微镜下，被白云石交代。形成于潮上萨巴哈环境。（2）微晶自云岩岩石颜色呈淡红色，主要由微晶白云石组成，并含有少量的方解石晶粒及细粒石英集合体。方解石晶粒较粗大，最大可达1mm，在方解石

37、晶粒周围有垂直生长的碳酸盐细粒晶体，部分细晶石英集合体围绕方解石晶粒分布。受变质作用的影响，岩石蚀变强烈，主要为硅化、碳酸盐化及重晶石化，常见有方解石、石英和重晶石呈小细脉充填于岩石中。该岩石见于南寺组第三段。（3）细晶白云岩分布于馒头组第二段，岩石呈浅灰色，薄层状，具有水平层理，方解石晶洞（直径1-2cm）。见有铁质结核，镜下白云石呈细晶结构，晶粒稍粗者呈自形，表面干净，较细的晶粒呈半自形-它形，表面较脏，中心常泥质残余，含有少量的、成层分布的方解石。含有层状晶洞及鸟眼构造，形成于潮间下部低能环境，经多期白云岩化作用而成。（4）砂屑白云岩分布于馒头组第二段，包括砾屑白云岩，砾屑砂屑白云岩及砂

38、屑白云岩，岩石呈浅灰色，中厚层，见有铁质结核，具小型斜层理，镜下砂屑由白云石晶粒组成。砂屑粒径为0.5-0.3mm。填隙物由0.01-0.02mln的它形粒状自云石组成。形成于潮间下部、潮下上部中能环境。（5）层纹石白云岩分布于馒头组第二段，包括层纹石白云岩，核形石白云岩，及半球状叠层石白云岩，岩石呈灰白色，浅灰色，中一薄层，由灰白色富藻纹层与浅灰色富屑纹层组成。富藻纹层厚约0.3-0.1cm左右，在露头上风化呈白色，极为醒目，单层呈彼状或上拱半球状，顶面具同心圆状，宽窄不一。相当于W.Logan（1964）的形态分类中的LLH型，岩层可见有鸟眼构造，形成于潮间上部及潮上带。在横向上可相变为核

39、形石白云岩，核形石大小不一，最大1.2cm，呈圆状，椭圆状，具同心层，相当于w.Logatl分类中的SS型。孔隙式胶结，粉晶白云石充填，具水平晶洞，为潮下浅水沉积环境、准同生后白云岩化而成。（6）白云岩角砾岩分布于馒头组第二段顶部，岩石呈灰白色，中-薄层，角砾均由层纹石白云岩组成，棱角状或长条板状，最长达8cm，宽小于1.5cm，最小为5mm左右，杂乱分布，填隙物为砂屑，粉屑白云石，基底式胶结，可见鸟眼构造，形成于潮间、潮下浅水环境。（7）含燧石结核微晶白云岩分布于高干庄组一段、四段。岩石呈浅灰色，薄层状，燧石结核大小不一，沿层面分布，一般为5-8cm，最大25cm，具水平层理，镜下由微晶白云

40、石组成，可有少量粉砂，由棱角状石英组成，在不同的细层中均匀分布，个别呈透镜体。形成于潮下低能环境。（8）硅化锥状叠层石白云岩分布于高于庄组一段中下部，岩石呈灰白色，中层状，叠层石由富藻与富屑纹层呈锥状向上套覆生长而成，形成锥状的叠层构造，叠层石纹层大部分被硅质交代形成黑色燧石圆椎体，镜下为石英交代白云石并残余有黑色富有机质的藻颗粒。在由硅化形成的纤状，细粒状石英的边部常见有晶形完好的后生白云石，一般为0.05mm，表面干净，无溶蚀现象，是硅化稍后的产物，该微相形成于潮下环境。（9）丘状、圆柱状叠层石白云岩分布于高于庄组一段上部（丘状）与下部圆柱状。岩石呈灰白色，厚层状，由并排的丘状或圆柱状叠层

41、石组成。丘柱状叠层石高25cm，宽58cm，纹层呈包心菜状。圆柱状叠层石高可达1.1m，宽70cm左右，可与锥状叠层石互层，剖面中共见有5个韵律。镜下可见到叠层石富藻层及富屑层，富屑层可有粉砂级石英颗粒石，W.Logan认为丘状，锥状及柱状叠层石是水位较深时形成的，所以它形成于潮下带中高能环境。（10）砂屑白云岩分布于高于庄组一段上部，岩石呈灰白色厚层状，含燧石条带，主要由砂屑组成，含量大子80，微晶白云石胶结，磨圆较好，分选中等，具粒序层理，底部可含有砾屑，砾屑由微晶白云石组成，呈板状，似矩形，棱角状，形成于潮下高能环境。第二节 沉积构造及其特征沉积构造，特别是物理成因的原生沉积构造，最能反

42、映沉积物形成过程中的水动力条件，兼之它们在成岩阶段受影响又较小，所以一直被视为分析和判断沉积环境的重要标志。近三十年来，沉积相研究中的一个新的进展是从应用孤立的沉积构造标志进而发展为综合利用沉积构造序列建立沉积相模式，使得沉积构造的作用和意义更为扩大。由于沉积构造序列是当时沉积物理变化过程的产物，客观地记录着当时的水动力条件和生物活动情况，因而是确定沉积相类型最为直接的标志之一。张河湾地区地表露头中保存有相当丰富的各种沉积构造，成为划分沉积相的有效资料，下面将常见构造予以介绍。一、层理构造层理构造是沉积岩中最重要的一种构造。它是沉积物沉积时在层内形成的成层构造。层理由沉积物的成分、结构、颜色及

43、层的厚度、形状等沿垂向的变化而显示出来。层或一个单层是在基本稳定的介质条件下沉积的一个单元，它由成分上基本一致的沉积物组成。层与层之间有层面分隔，层面代表了短暂的无沉积或沉积作用突然变化的间断面，层的厚度变化很大，可由数毫米至数米。按层的厚度可划分为：1m 块状层1-0.5m 厚尾0.5-0.1m 中层0.1-0.01m 薄层0.01m 微层或页状层张河湾地区的沉积岩，层理类型多样，其中主要是受牵引流搬运沉积作用产生的各种层理。1.块状层理层内物质均匀，组分和结构上无差异，不显细层构造的层理，又称均匀层理。张河湾地区的块状层理主要见于寒武系馒头组一段，主要岩性为钙质泥岩、紫红色泥岩。岩石结构均

44、匀，风化成碎块。2.水平层理沉积岩中彼此平行的纹层，与沉积岩层面一致，称水平层理，水平层理主要产于泥质岩、粉砂岩、泥晶灰岩及粉晶白云岩中。张河湾地区的水平层理分布广泛，主要见于寒武系馒头组、崮山组和炒米店组、三山子组，长城系赵家庄组。主要岩性为页岩、细晶、粉晶白云岩、泥晶灰岩及泥晶球粒灰岩，水平层理是在比较弱的水动力条件下，由悬浮物沉积而成，因此，它出现在低能的环境中。本区的水平层理大都产于潮坪环境或滞流的深水环境。发有于碳酸盐岩之中的水平层理，其细层多以毫米级为主，由不同的颜色或结构呈现周期性的变化，它可以是连续而清晰的、也可以是断续的。它常与波纹层理共生。3.平行层理平行层理（图版-6）主

45、要产于砂岩中，在外貌上与水平层理极相似，是在高流态条件下产主的一种层理类型，牵引流和密度流沉积中均可出现。张河湾地区的平行层埋见于长城系常洲沟组砂岩中，形成环境为河道砂坝、海滩，与大型板状及槽状交错层理共生，主要是水流能量比形成大型交错层理更大的高流态下，切割底床形成的。4.交错层理交错层理是最常见的层理类型之一，它是由一系列斜交于层系界面的纹层组成。形成的斜纹层单层常相互重叠、交错、切割，故称交错层理。由于纹层是倾斜的，过去又称斜层理。张河湾地区的交错层理常见的有大型板状、楔状、人字形斜层理、低角度斜层理、浪成斜层理。（1）板状斜层理板状斜层理见于滹沱群封龙山组（图版-2）常洲沟组。张夏组及

46、三山子组等地层之中。，主要由石英砂岩、粉砂岩、白云岩、鲕粒灰岩及鲕粒砂屑灰岩等岩石组成。按层系厚度可分为小型（3cm）、中型（3-10cm）、大型（10cm）,按细层与层系界面的关系分为切线型、凹线型及角度型。区内可见各种形态，层系一般为3-30cm厚。板状斜层理是沙浪沿床底移动而形成的，它形成于下部流动体制（Fr1），随着水流速度的增大，相应出现角度型-切线型-上凹型。（2）楔状斜层理与槽状斜层理楔状斜层理见于滹沱群封龙山组（图版-5，图版-2）、常洲沟组与张夏组之中，主要由石英砂岩、铁质石英砂岩及鲕粒灰岩组成。它是由沙浪移动或潮汐水道中形成的，前者细层于层系界面交角较低，后者交角较高。楔状

47、斜层理在垂直水流的剖而中常呈槽状斜层理（图版-7）。区内楔状斜层理的层系厚一般为5-35cm。（3）人字型斜层理人字型斜层理主要见于张夏组及常洲沟组之中，由石英砂岩及鲕粒灰岩等组成，层系厚5-40cm不等，它形成于潮汐双向水流作用，多见于潮汐水道环境之中。（4）低角度斜层理低角度斜层理主要见于滹沱群封龙山组（图版-6）、常洲沟组（图版-4，图版-1）、张夏组之中，由石英砂岩及鲕粒灰岩组成，细层与层系界面交角小于100，有时为80以下。主要形成了前滨冲洗带及鲕粒浅滩等环境，。（5）浪成斜层理浪成斜层理主要见于常洲沟组、张夏组与炒米店组之中。由石英砂岩、鲕粒灰岩及粉屑灰岩组成，前积层弯曲呈波状排列

48、，成束状上叠，层系厚3.2-12cm，细层倾向为1400及3500。主要由波浪作用而成。顶面上常见对称波痕。当受风暴作用时，可形成丘状及洼状层理（图版-5）。5.脉状层理、波状层理及透镜状层理这三种层理又称潮汐层理，他们是在泥（或灰泥）、砂（或碳酸盐岩中的颗粒）都有供应和较活跃的水动力条件与缓慢或停滞的水动力条件相互交替的情况下形成的，一般出现在砂泥互层的序列中，常见于细-粉砂岩、泥质粉砂岩或粉砂质泥岩中，脉状层理是在水流或波浪作用较强，而且砂的供应、沉积和保存较泥质物更为有利的条件下形成的。其特点是泥质沉积物主要分布在砂质波痕的彼谷中，而在波脊上很薄或缺失，以便使泥质沉积物呈脉状体分布在砂岩

49、之中。本区透镜层理主要见于长城系、馒头组、张夏组及炒米店组之中，泥质脉体分布在石英砂岩、粉砂岩及泥晶灰岩之中。透镜状层理是在水流和波浪作用较弱，并且砂的供应不足，而泥的供应、沉积和保存条件较砂更为有利的情况下形成的，其特点是砂质透镜体被包围在泥岩之中。本区透镜层理主要见于馒头组、张夏组及炒米店组之中，透镜体由粉砂岩、细砂岩或泥晶灰岩、生物碎屑灰岩等组成，长4-20cm不等，高2-10cm，之中可见有小型斜层理，呈不连续的凸镜体分布于页岩、泥灰岩之中，常见与波状层理及水平层理共生。形成于潮汐环境。波状层理是介于上述两种层理之间的过渡类型，是在砂、泥都有供应）而且砂、泥的沉积和保存都较为有利，强、

50、弱水动力条件交替的情况下形成的。这种层理是由波状泥层和波痕状砂层彼此交替而形成，而且都是连续的层。本区波状层理见于馒头组、张夏组及炒米店组之中，主要由页岩、粉砂岩及泥晶灰岩等组成。在细碎屑岩之中，主要由粉砂与泥组成，两者呈彼状弯曲的互层，细层多为毫米级，也见厘米级，碳酸盐岩中的波状层理，表现为泥晶或泥质与粉屑灰岩（白云岩）组成的波状韵律层，主要形成于潮坪环境，在张夏组鲕灰岩之中可见由鲕粒灰岩与含鲕粒泥晶灰岩组成的波状层理，细层厚为3-5cm不等，形成于浅滩潮坪环境。6.粒序层理粒序层理见于滹沱群封龙山组（图版-3）与炒米店组之中，由角砾岩、含角砾砂岩或砾屑灰岩等组成，在碎屑岩之中，表现为角砾向

51、上变细的序列，形成于重力流沉积。在碳酸盐岩之中，由砾屑组成向上变细或变粗的粒序层。形成于浪基面以下，由风暴流沉积而成。二、层理序列太行山中段沉积地层中以常洲沟组与张夏组层理最发育（表3-3），表现为类型多、纹理清楚、垂向变化连续等特征，它们的序列组合特征可判断其沉积环境及演化特点。1海滩体系的层理序列分布于常洲沟组，主要由石英砂岩及石英岩状砂岩组成，形成于中高能海滩环境，序列中可见有沙席形成的平行层理，沙浪形成的板状斜层理沙垅形成的楔状斜层理及潮汐形成的人字型层理。常洲沟组之中可划分为4个组合序列（图3-2A），每个序列由三部分组成。a.主要由板状斜层理及平行层理组成，形成于中高能沙质海滩近滨

52、环境；b.由人字型斜层理组成，之中夹有楔状斜层理、平行层理，形成前滨下部潮道环境；c.由浪成层理及低角度斜层理、冲洗层理组成，形成于前滨冲洗带。图3-2B表示了海滩体系的另一个剖面自下而上由前滨带形成的低角度斜层理，砂坝相的楔状斜层理，近滨带的板状斜层理及前滨带下部的波纹层理。并与浪成对称波痕共生。2浅滩体系的层理序列分布于张夏组二段，主要由鲕粒灰岩、砂屑灰岩、叠层石灰岩等组成，滩前主要由波状层理组成，主滩由人字型层理、楔状斜层理及板状斜层理组成，滩后由波状层理夹板状斜层理及叠层石构造。图3-2B表示了海滩体系的另一个剖面自下而上由前滨带形成的低角度斜层理，砂坝相的楔状斜层理，近滨带的板状斜层

53、理及前滨带下部的波纹层理。并与浪成对称波痕共生。表3-3 张河湾地区盖层层理类型特征组岩性特征层理类型古流向层系厚度(cm)常洲沟组灰白色石英岩状砂岩铁质石英砂岩灰白色石英砂岩中型板状切线斜层理中型板状斜层理大型楔状斜层理大型板状斜层理大型人字形斜层理中型板状斜层理中型板状斜层理中型人字形斜层理大型低角度斜层理大型低角度斜层理大型低角度斜层理大型凹线形斜层理大型凹线形斜层理大型楔状斜层理大型楔状斜层理大型低角度斜层理大型低角度斜层理大型低角度斜层理中型板状斜层理中型板状斜层理中型板状斜层理小型板状切线斜层理大型板状斜层理大型板状斜层理大型板状斜层理大型板状斜层理大型板状斜层理大型板状斜层理大型

54、板状斜层理大型板状斜层理大型板状斜层理大型板状斜层理大型板状斜层理大型板状斜层理35003300、31001200、24003500450、265034003550460、26803400270034003300280033004504504503503501900270027001700175016002200220017002050210019001800235021508.9103437306.58.692419252633281920141275142.8201930182720223116182112馒头组白云岩粉砂岩粉砂岩粉砂岩小型板状斜层理小型板状斜层理小型板状斜层理小型板状斜层理18002300180026002.532.82.4续表3-3组岩性特征层理类型古流向层系厚度(cm)张夏组鲕粒灰岩砂屑灰岩鲕粒灰岩鲕粒灰岩鲕粒灰岩鲕粒灰岩鲕粒砂屑灰岩鲕粒灰岩鲕粒灰岩含生物碎屑砂屑灰岩鲕粒灰岩砂屑鲕粒灰岩砂屑鲕粒灰岩鲕粒灰岩鲕粒灰岩鲕粒灰岩鲕粒灰岩鲕粒灰岩中型板状斜层理中型人字形斜层理大型板状斜层理中型人字形斜层理大型楔状斜层理大型人字形斜层理大型板状斜层理大型板状斜层理大型楔状斜层理大型浪成斜层理大型板状斜层理大型板状斜层理大型板状切线斜