0 引言

中侏罗统海房沟组(J₂h)由室井度1942年创名于北票县海丰沟村附近^[1]，并于1960年由辽宁地质研究院正式命名。1982年辽宁省地质局区域地质调查队在南票盘道沟发现了海房沟剖面^[2]，观测其岩性特征，确定海房沟组与蓝旗组呈不整合接触关系，但在海房沟组顶部未发现酸性火山岩夹层。海房沟组主要分布于龙回头^[3]、北票、金岭寺—羊山、黑城子、大城子、建昌、牛营子—郭家店和凌源—三十家子盆地^[2]。海房沟组以角度不整合覆盖于北票组之上，整合伏于蓝旗组之下。前人在北票市五间房乡海丰沟村发现海房沟组层型剖面^[2]，代表剖面为北票市海丰沟村海房沟组剖面，又以海丰沟—于家沟海房沟组剖面作为补充^[1]。然而，通过对前人资料^[4-8]的收集和了解，海房沟组底部的复成分巨砾岩、顶部的两套火山岩层以及海房沟组与北票组接触界线并未完全揭示出来。

作者在辽宁省北票市沙金沟村以北发现了出露良好的A—A’剖面，与海房沟组建组剖面不同的是，该剖面出露海房沟组全段及海房沟组与北票组清晰界线，并在海房沟组顶部出露两套火山岩层，对海房沟组整体岩性构成有了新的认识。本次研究通过剖面实测、岩矿综合鉴定、沉积相划分及砾石统计，分析研究区海房沟组古流向、物源及沉积环境，确定辽西地区北票盆地中侏罗统海房沟组砾岩沉积特征及其成因，以期为海房沟组顶底界线及其形成环境研究提供借鉴。

1 研究区地质概况

辽西北票盆地位于辽宁省西部北票市，区域构造位置位于兴蒙造山带南缘、华北板块北部，是在郯庐断裂和赤峰—开源断裂走滑运动派生应力场以及由此引发的深部物质过程共同作用下，在燕山期形成和发育的张扭性断陷盆地。研究区主要发育兴隆沟组、北票组、海房沟组、土城子组和义县组(图 1)。本次研究的辽西北票盆地海房沟组，呈角度不整合覆盖于北票组之上，并与上覆的蓝旗组呈平行不整合接触关系，其主要岩性为复成分砾岩、巨砾岩、含砾粗砂岩、泥岩、安山质角砾熔岩、安山质角砾凝灰岩和安山质角砾凝灰熔岩。

① 辽宁省地质局区域地质测量第三分队.中华人民共和国1:20万地质图K-51-19(朝阳幅).北京：全国地质资料馆，1962.

2 剖面特征及岩性

A—A’剖面位于辽宁省北票市沙金沟村西北(图 1) 41°52′51.82″ N，120°50′20.88″ E至41°53′24.66″ N，120°49′20.40″ E，全长1 248 m，揭示海房沟组厚度306.1 m。通过对A—A’剖面的实测，绘制了A—A’剖面实测剖面图(图 2)。研究发现海房沟组主要岩石类型为杂色复成分巨砾岩和砾岩，含砾粗砂岩，凝灰质泥岩，安山质角砾熔岩，安山质角砾凝灰岩及安山质角砾凝灰熔岩(图 3)。在辽宁省北票市海房沟村以东(图 1)41°50′16.1″ N，120°46′21.9″ E至41°51′1.9″ N，120°46′23.2″ E处观测海房沟组B—B’剖面，全长1 457 m，但该剖面出露岩层较少，多被覆盖。

A-A’剖面完整地层层序描述如下：

中侏罗统蓝旗组(髫髻山组)(总厚度96.3 m)

35.玄武岩，气孔不发育    5.0 m

34.紫灰色玄武质火山角砾岩    5.0 m

33.玄武质凝灰熔岩    8.3 m

32.玄武岩，产状293°∠65°，气孔较少，具定

向拉长，气孔大小5~12 mm    4.0 m

31.紫灰色气孔玄武岩，气孔发育，气孔大

小2~3 mm，下部气孔具有拉长    5.0 m

30.绿灰色安山质含角砾晶屑岩屑凝灰岩，岩屑见刚性岩屑与塑性浆屑    68.0 m

···········平行不整合··········

中侏罗统海房沟组(总厚306.1 m)

29.灰白色巨砾质粗砾岩，向上变细，变为粗砾质中砾岩    9.0 m

28.灰白色含巨砾、粗砾细砾岩，含火山灰    7.3 m

27.杂色复成分巨砾质粗砾岩，分选中等，次圆—次棱角，砾石成分：花岗岩、安山岩、花岗片麻岩等，砾石叠瓦状排列，砾径最大22 cm，最小1 cm，一般8~13 cm    25.3 m

26.安山质角砾凝灰熔岩及安山质角砾凝灰岩    25.3 m

25.黄灰色粗砂质细砾岩，向上变为巨砾质粗砾岩    22.5 m

24.绿灰色凝灰质泥岩，具水平层理，夹黄灰色中粒砂岩    9.2 m

23.黄灰色含砾粗砂岩夹黄灰色粗砂质细砾岩，含砾粗砂岩为杂基支撑，杂基体积分数为30%    26.5 m

22.杂色复成分巨砾岩，夹砂岩，夹层产状316°∠15°    10.5 m

21.紫灰色安山质角砾熔岩，接触面见断层，断层面产状245°∠80°，擦痕产状335°∠4°    13.0 m

20.杂色复成分巨砾岩    24.0 m

19.黄灰色复成分中粗粒砾岩，砾石成分以花岗岩为主，砾石粒度变细    28.0 m

18.黄灰色含砾粗砂岩夹杂色复成分砾岩，砾石成分以花岗岩为主    11.4 m

17.杂色复成分巨砾岩，砾石成分以花岗岩为主    14.0 m

16.黄灰色含砾粗砂岩，球状风化    0.3 m

15.杂色复成分粗砾质巨砾岩，砾石成分以安山岩为主，含少量花岗片麻岩，砾石叠瓦状排列，砾石砾径最大50 cm，最小1 cm，一般20~30 cm，分选差，磨圆以次圆状为主    56.0 m

14.黄灰色复成分粗砾质中细砾岩，分选差，次棱角-次圆状    1.5 m

13.杂色复成分巨砾岩，砾石叠瓦状排列    9.2 m

12.黄灰色含砾粗砂岩夹细砾岩，具有槽状交错层理    3.4 m

11.杂色复成分巨砾岩，砾径最大1.5 m，最小1 cm，分选极差，次棱角—次圆状，砾石成分：花岗岩、石英岩、辉绿岩等，以花岗岩为主    35.0 m

··········角度不整合············

中侏罗统北票组上段(总厚33.7 m)

10.灰色粗砂岩夹深灰色泥岩与黄灰色粉砂岩    0.3 m

9.黄灰色粉砂岩夹深灰色泥岩和黄灰色细砂岩，含植物碎屑，具水平层理    0.6 m

8.灰色含砾粗砂岩夹薄层黄灰色粉砂岩，见泥质结核    1.7 m

7.深灰色泥岩与黄灰色粉砂岩互层    7.6 m

6.含砾粗砂岩    0.6 m

5.黄灰色粗砂岩夹深灰色泥岩、黄灰色粉砂岩与薄层黄灰色细砂岩，泥质胶结。粉砂岩具水平层理，细砂岩具平行层理    3.2 m

4.粗砂质细砾岩，含大量泥砾，不规则排列，含有植物碎屑，风暴沉积    0.6 m

3.黄灰色粗砂岩，呈透镜状叠置，夹薄层黄灰色粉砂岩    0.9 m

2.深灰色泥岩夹黄灰色粉砂岩，具水平层理，粉砂岩中含植物化石碎片    8.2 m

1.黄灰色含砾粗砂岩，夹黄灰色粗粒砂岩与黄灰色粉砂岩、泥岩。粉砂岩、泥岩具水平层理    11.0 m

(以下覆盖)

通过对B—B’剖面的观测，确定其主要岩石类型为复成分砾岩、细砾岩、含砾粗砂岩及凝灰岩。其中复成分砾岩圆度以次圆状为主，分选极差，砾石粒径一般为5~20 cm，最大50 cm，最小2 mm，砾石成分以花岗岩和安山岩为主；含砾砂岩底部见冲刷面、凹槽，底部砾石充填。该组剖面出露的海房沟组岩性与A—A’剖面中出露的岩性均有对应，但该组剖面海房沟组岩性露头较少，多被覆盖，未见北票组与海房沟组清晰界线。

3 沉积环境分析

砾石统计分析是确定砾石成分、沉积相、古流向的基本手段^[9-18]。对A—A’剖面中海房沟组1、2、3号观测点(图 2)在3 m×3 m范围内对粒径大于2 mm的砾石颗粒进行统计，统计参数包括砾石长轴长度、圆度及砾石成分。通过分析计算得出，其砾石成分主要以花岗岩、花岗片麻岩、安山岩为主，圆度以次圆状为主。

通过对直方图和累计概率曲线图(图 4)的研究发现，砾石粒度较大，一般粒径Φ为-4~-8，最大粒级Φ可达到-11。概率累计曲线图表现为二段式，滚动总体占绝对优势，物源单一，水动力条件极强，直线斜率缓，分选极差，杂基体积分数高，达到15%~20%，沉积环境不稳定，反映出一套冲积扇相沉积层序。

A—A’剖面下部巨厚的杂色复成分巨砾岩层为扇根亚相，主要见河道充填沉积微相，发育叠瓦状定向排列的复成分砾岩、砂砾岩层，以次圆状为主，分选极差，粒径大小悬殊，最大1.8 m，最小2 mm，总体向上变细。砾石主要成分为安山岩、花岗岩、花岗片麻岩和石英岩。

中部见夹一套喷溢相下部亚相火山地层序列，厚度13 m，以紫灰色中酸性火山角砾凝灰岩和火山角砾熔岩为主。

上部为冲积扇相扇中亚相辫状河道微相，具体表现为分选差的复成分砾岩和含砾粗砂岩沉积特征。其上覆盖一套火山碎屑岩，以空落亚相及热碎屑流亚相为主，岩性为安山质角砾凝灰岩和安山质角砾凝灰熔岩。

顶部为冲积扇相扇根亚相河道充填沉积微相，以杂色、灰色复成分砾岩为主，分选差，次棱角—次圆状，砾石成分为安山岩、花岗岩、花岗片麻岩、石英岩等，粒径一般为8~13 cm，最大22 cm，最小2 mm(图 5)。

海房沟组底部发育叠瓦状巨厚的复成分砾岩层，分选性极差，块状构造，扇根亚相河道充填沉积微相，是典型水动力极强的沉积环境的产物。向上的紫灰色安山质角砾岩岩石脆性较强，裂隙发育，是火山喷发旋回中熔浆沿着地表流动，在熔浆下部逐渐冷凝固结而形成的产物，反映喷溢相中下部亚相的火山岩形成环境。中部发育黄灰色的粗砾岩、细砾岩及含砾粗砂岩，与扇根出现的复成分砾岩相比，砂与砾的比例明显增加，分选性有所变好，但仍为极差，砾石呈叠瓦状排列，水动力减弱，反映扇中亚相中辫状河道沉积环境。上部出现的安山质角砾凝灰岩，是固态火山碎屑和塑性喷出物在火山气射作用下在空中做自由落体运动降落到地表，并经压实作用而形成的，反映爆发相中空落亚相及热碎屑亚相的发育环境。顶部发育分选性极差，具有叠瓦状的巨砾、粗砾岩，沉积环境水动力极强，是河道充填沉积环境的典型产物(图 6)。

4 物源分析

海房沟组巨厚的复成分砾岩十分发育，通过上文确定海房沟组砾岩层为冲积扇相沉积，这是强烈构造运动的产物。通过对1、2、3号观测点砾石成分进行统计，统计结果见表 1。

研究发现1、2、3号观测点砾石成分以安山岩、花岗岩、花岗片麻岩为主。闫义等^[4]认为北票盆地构造活动频繁，巨厚的以粗砾为主的冲积扇是盆地断裂强烈活动的反映，1、2、3号观测点出露的花岗岩及花岗片麻岩物源可能来自盆地太古宇变质岩及结晶基底的全面快速出露剥蚀^[3]。通过1、2、3号观测点样品观察、薄片鉴定, 确定样品中砾石成分为玄武岩、安山岩及安山质熔岩(图 3g、h、i)，其与北票大黑山(三宝四坑)—玍甲剖面^[1]兴隆沟组出露的灰黑色、灰绿色玄武岩，灰绿色安山岩及灰紫色、灰绿色安山质角砾熔岩相对应，表明研究区的砾岩物源来自下侏罗统兴隆沟组。

古流分析是判断物源方向的基本手段^[16-18]。为确定A—A’剖面海房沟组物源方向，在1、2、3号3个观测点测量砾石最大扁平面产状，通过大量数据统计(表 2)，绘制出古流向玫瑰花图，以确定古流向大致方向。由于地层沉积后发生的构造运动使地层发生倾斜，故使用Stereo32绘图软件通过地层产状对砾石最大扁平面产状进行校正，并采用以10°为单位分组统计成图(图 7)。

结果显示：A—A’剖面1号观测点砾石最大扁平面产状为190.0°~210.0°，2号观测点砾石最大扁平面产状为180.0°~210.0°，3号观测点砾石最大扁平面产状为220.0°~230.0°。综合古流向玫瑰花图确定古流向集中在NNE向，物源在该点SSW向，进而推测在该观测点的SSW向具有隆起。

5 讨论 5.1 构造背景

研究区位于燕山东段辽西地区，其地质构造受燕山运动影响强烈^[19-26]。马寅生等^[27]认为辽西地区燕山运动一共发生3次挤压3次伸展构造运动，其中燕山运动二期发生在中侏罗世北票组沉积之后、海房沟组之前，研究区地层形成褶皱，这是燕山运动二期的伸展与挤压构造运动转换，具体表现为北票组与海房沟组的不整合接触关系。同样，在北票组与海房沟组界线两侧地层产状也存在很大差异。北票组上段地层产状为315°∠69°，317°∠60°，341°∠46°，329°∠48°。海房沟组底部地层产状数据主要通过对复成分砾岩层的含砾粗砂岩夹层测得，为310°∠23°，330°∠25°。在地层倾向上两者数据基本一致，但倾角相差20°~30°，根据地层产状校正后研究发现，北票在海房沟组沉积之前倾向为320°~350°，倾角为23°~46°，通过对地层校正的方法，也可证明在海房沟组沉积之前北票组已经发生了挤压构造运动，地层已经发生倾斜。

5.2 沉积环境变化特征

北票组与海房沟组界线两侧岩性特征具有巨大差异。根据对A—A’剖面的实测显示：界线一侧的北票组发育泥岩、粉砂岩及砂岩层，在界线处可见明显的泥岩与粉砂岩互层，并夹有煤线；通过对岩性的确定，界线处北票组为湖相沉积，具有平行层理；而界线另一侧的海房沟组发育冲积扇相的大套巨厚的复成分砾岩、巨砾岩，发生在地壳升降运动较强烈地区。在空间上，由下到上的沉积环境发生的巨大变化，证明在海房沟组沉积之前研究区SSW方向发生过强烈的地壳隆升。

5.3 海房沟组火山岩岩性特征

通过对剖面的实测及样品薄片鉴定可知，海房沟组夹两套火成岩层，一层为喷溢相下部亚相的紫灰色安山质角砾熔岩，另一层为爆发相空落亚相及热碎屑流亚相的安山质角砾凝灰岩和安山质角砾凝灰熔岩。两套火成岩的出现代表在海房沟组的沉积时期曾发生两次强烈的火山活动。

6 结论

1) 中侏罗统海房沟组发育大套冲积扇相扇根河道充填微相、扇中亚相辫状河道微相的复成分砾岩、巨砾岩，填积方向为NNE向。并出现两套喷溢相下部亚相以及爆发相空落亚相和热碎屑流亚相的火山岩夹层。

2) 北票组与海房沟组接触关系主要受燕山运动二期的伸展与挤压构造运动影响，其使沉积环境发生巨大变化，北票组受燕山二期挤压构造影响，在海房沟组沉积之前，SSW方向已经隆起，后经剥蚀，形成北票组与海房沟组角度不整合的接触关系。

3) 海房沟组砾岩岩性主要为花岗岩、花岗片麻岩、安山岩及安山质熔岩，物源可能来自观测点SSW向的盆地太古宇变质岩及结晶基底和下侏罗统兴隆沟组中基性火山岩。