贺兰山脉

宁夏贺兰山地区石炭纪沉积环境演化规律探讨

李红霞;白生明;金学强;胡志瑞

【摘要】通过对石炭纪地层单元的岩石特征、沉积特征和层序结构分析，认为宁

夏贺兰山地区石炭纪地层发育良好，层序连续，其岩石地层序列自下而上可划分为

土坡组和太原组；岩石组合以陆源碎屑岩、泥质岩和碳酸盐岩沉积为主；贺兰山地

区石炭系沉积相演化序列总体呈后退型浅水三角洲沉积层序；在晚石炭世到早二叠

世。三角洲体系的沉积构成样式发生了明显变化，反映出早期受波浪作用较强、中

期潮汐作用明显、晚期河流作用迅速增强的沉积演化规律．%Analysisof

characteristicsoftherocksofCarboniferousstrataunit,thestructureof

dimentaryfeaturesandquenceshowsthatCarboniferousstrata

developedwellandquencecontinuouslyinHelanMountainsarea,and

litbostratigraphicquencesfrombottomtoupcanbedividedintothe

kassociationmainlyconsistsof

terrigenousclasticrock,argillaceousrockandcarbonaterockdimentary.

Astotherockcharacteristics,stratigraphicquence,faciesand

environmentevolutioncharacteristics,HelanMountainsareaof

carboniferousd腊肉饭的做法电饭煲做 imentaryevolutionofthequenceisaretreat-type

shallowwaterdeltadimentaryquenceinthegenera].Inthelate

carboniferoustotheearlyPermian,constituentstyleofdepositionhas

changedsignificantlyinthedeltasystem,itshowsarulethatthereis

strongwaveactioninearlystage,tidaleffectsbecomeobviousinmiddle

stage,andfluvialdimentaryevolutionincreasrapidlyinlatestage.

【期刊名称】《宁夏工程技术》

【年(卷),期】2012(011)003

【总页数】5页(P201-205)

【关键词】贺兰山地区;石炭纪;岩石特征;地层层序;沉积环境;演化规律

【作者】李红霞;白生明;金学强;胡志瑞

【作者单位】宁夏回族自治区国土资源调查监测院,宁夏银川750004;宁夏回族自

治区国土资源调查监测院,宁夏银川750004;宁夏回族自治区国土资源调查监测院,

宁夏银川750004;宁夏回族自治区国土资源调查监测院,宁夏银川750004

【正文语种】中文

【中图分类】P534.45

贺兰山不但是宁夏、内蒙古的自然分界，也是我国内流区和外流区的分界，起着扼

制西北寒风侵袭银川平原、阻挡腾格里沙漠东移的天然屏障作用.其大地构造位于

秦祁昆造山系（Ⅳ）和华北陆块区（Ⅱ）2个Ⅰ级构造单元的过渡地区，地处鄂尔

多斯陆块（Ⅱ-5）、北祁连弧盆系（Ⅳ-1）与阿拉善陆块（Ⅱ-7）3个Ⅱ级构造单

元的接合部位[1]（图1）.综合地层区划属华北地层大区（Ⅴ），总体上以贺兰山

三关口向东南（牛首山以东、青龙山以西）至固原以东一线为界，西部属秦祁昆地

层区（Ⅴ1）之祁连—北秦岭地层分区（Ⅴ12）；东北－东部属晋冀鲁豫地层区

（Ⅴ4）之华北西缘地层分区（Ⅴ41）和鄂尔多斯地层分区（Ⅴ44）[2].

近年来，宁夏回族自治区国土资源调查监测院在贺兰山地区开展了1∶250000及

1∶50000区域地质调查工作，取得了一些有价值的成果和资料.笔者在整理已有

文献区域地质调查成果报告的基础上，对贺兰山地区石炭纪岩石地层沉积特征、层

序结构、沉积相和沉积环境演化特点进行了分析.

1岩石地层特征

宁夏贺兰山地区石炭纪地层主要分布于贺兰山北-中段胡鲁斯台、石炭井、李家沟、

马莲滩和苏峪口响水—插旗口等地.各组岩石地层特征如下.

1.1土坡组（C2t）

图1贺兰山地区及邻区大地构造位置略图

土坡组与下伏地层呈不整合接触，与上覆太原组呈整合接触．岩性为灰-灰白色粗-

细粒石英砂岩与深灰-黑灰色粉砂岩、粉砂质页岩、页岩、泥岩呈韵律状互层，夹

灰-深灰色泥灰岩、生物碎屑灰岩透镜体及薄煤层．灰岩产头足类、腕足类、腹足

类及牙形石等动物化石，泥页岩产植物化石．

贺兰山北段胡鲁斯台一带，土坡组厚464.2m．下部岩性为中厚层石英砂岩、页

岩夹中厚层生物碎屑灰岩（透镜体）；中-上部岩性为中厚层中粗粒石英砂岩与页

岩不等厚互层，夹少量灰黄色中厚层生物碎屑灰岩及二层烟煤.石炭井地区李家沟

一带，本组厚464.2m.岩性为页岩、粉砂岩、中厚层石英砂岩，夹中层生物碎屑

灰岩、泥灰岩及薄煤层（线）.砂岩普遍发育板状斜层理和平行层理.贺兰山中段苏

峪口响水一带，土坡组厚159.19m.下部岩性以厚层-块状砾岩、中层细粒石英砂

岩为主；上部则以粉砂质页岩、页岩为主，夹泥灰岩及薄煤层.贺兰山南段科学山

东麓一带，本组厚>365.29m.上部岩性为细粒石英砂岩、泥质粉砂岩、页岩，夹

少量灰岩透镜体；下部岩性为微晶灰岩、砂屑灰岩与石英砂岩、粉砂岩、页岩不等

厚互层[3-4].

综上所述，本组岩石组合特征：下部为石英砂岩夹页岩及灰岩透镜体，中、上部则

为石英砂岩与粉砂岩、砂质页岩、页岩呈不等厚互层，其中砂岩单层稳定性均较好，

普遍发育板状斜层理和平行层理，显示了一套三角洲的沉积环境.

1.2太原组（C2P1t）

太原组与下伏土坡组、上覆山西组均为整合接触.岩性为深灰-灰黑色页岩、炭质页

岩、粉砂质页岩、泥岩，夹灰-灰白色薄-中厚层中细粒长石石英砂岩、粉砂岩、灰

-灰黄色生物碎屑灰岩及2～4层可采煤层.泥页岩含植物化石，灰岩含蜓类、腕足

类、腹足类及牙形石化石.厚412.89m.

贺兰山北段胡鲁斯台一带，太原组厚412.89m.岩性为页岩、砂质页岩，夹中厚-

薄层中细粒石英砂岩、生物碎屑灰岩、可采烟煤层及薄煤层、煤线.贺兰山中段响

水一带，太原组厚189.59m.岩性以页岩为主，夹厚层-中薄层中粗粒石英砂岩、

泥灰岩、生物碎屑灰岩及煤层.另据这一带煤田普查的地表资料表明，含煤素描狗 12层，

一般不稳定，厚0.3～2.4m不等.贺兰山南段螳臂当车什么意思 一带本组地表未出露.

本组在一般情况下，以灰-灰黑色页岩、泥岩为主，夹灰岩透镜体和砂岩等，含可

采煤层；野外宏观色调以灰黑色为主，其中所夹砂岩单层稳定性较差，且在剖面上

页岩数量相对较少，在贺兰山地区以大量灰黑色页岩（泥岩）终结，以灰黄色厚层

砂岩（底部有一层煤）的底界作为本组顶界、山西组底界.本组厚度变化小，一般

为110～180m，胡鲁斯台地区最厚达412.89m[4-5].

综上所述，太原组岩石组合以碎屑岩类和黏土岩类发育为特征，横向变化主要表现

在有无碳酸盐岩夹层和含煤多少上.沉积厚度以内蒙古阿拉善左旗胡鲁斯台最大，

向北向南均有变薄之趋势.

2基本层序

2.1土坡组基本层序

土坡组基本层序见图2.

图2土坡组基本层序图

（1）Ⅰ类.呈粉砂质泥（页）岩、粉砂岩、细砂岩-砂岩-页岩夹灰岩向上变粗再变

细层序.该层序发育于下段至上段.层序厚20～100m，以30～50m为主.下部由

浅灰、浅黄灰色粉砂质泥（页）岩、粉砂岩、中薄层细粒砂岩构成，向上变粗的特

征明显，泥（页）岩含植物，粉砂岩、砂岩发育沙纹层理；中部为浅灰、浅黄灰、

灰白色厚-中层含钙质中细粒石英砂岩、长石石英砂岩夹少量粉砂-细砂岩、泥（页）

岩，向上变细的特征明显，含植物茎杆，发育槽状交错层理、板状斜层理（侧积交

错层理）、平行层理、沙纹层理；上部以黑色页岩、炭质页岩为主，夹不稳定层状、

透镜状灰岩，偶夹煤层（线），页岩含双壳类、头足类、昆虫、植物化石和菱铁矿

结核、铁钙质结核及次生石膏等，灰岩含腕足类、双壳类、腹足类和头足类化石等.

由下部向上变粗（粉砂质泥（页）岩-粉砂岩-细砂岩）特征明显，中部为明显向上

变细的砂体，有时为数个砂体叠置的复合砂体.中部与下部呈侵蚀接触.上部厚度小

于下部和中部.该类层序显示了三角洲前缘相沉积特征，下、中、上三部分分别属

分支流河口沙坝、远沙坝与海盆沉积亚相[6].

（2）Ⅱ类.呈砂岩-页岩夹灰岩向上变细层序.发育于下段和上段，层序厚15～105

m.下部为浅灰、浅黄灰、灰白色厚-中层含钙质中细粒石英砂岩、长石石英砂岩夹

少量粉砂-细砂岩、泥（页）岩，为明显向上变细的砂体；时间流逝 上部以黑色页岩、炭质

页岩为主，夹透镜状、不稳定层状灰岩，偶夹煤层（线）.上部厚度大于下部，显

示了三角洲前缘相沉积特征，下部和上部分属远沙坝与海盆沉积亚相.

（3）Ⅲ类.呈砂岩-（粉砂岩）-泥（页）岩向上变细层序.该类层序不发育，仅见于

上段.层序厚20～50m.下部为浅灰、褐灰、灰白色中厚层含钙质中细粒长石石英

砂岩，含植物茎杆，发育槽状交错层理、板状交错层理（侧积交错层理）、平行层

理、沙纹层理，自下而上粒度由粗变细，成层厚度由厚变薄，层理构造由大型变为

小型，显示水动力条件由强变弱；上部由浅灰、灰白、深灰色（炭质）泥岩、炭质

页岩、煤层（线）组成，时见夹粉砂岩，含大量植物化石和钙质结核，上部厚度大

于下部.该类层序显示了三角洲平原亚相沉积特征，下部和上部分属分支河道亚相

和沼泽亚相.

2.2太原组基本层序

太原组基本层序见图3.

图3太原组基本层序图

（1）Ⅰ类.呈砂岩-粉砂岩-泥（页）岩向上变细层序.发育于太原组下部，幼儿教师论文 层序厚

10～15m不等.层序自下而上由中厚层中粗粒、中细粒砂岩、中薄层细砂岩、粉

砂岩、泥岩、炭质泥（页）岩及煤层（线）构成，底部时见砾岩、砂砾岩，砂岩发

育大型板状斜层理、槽状交错层理、平行层理.粉砂岩、泥（页）岩含丰富的植物

化石.该类层序向上变细的特征明显，具三角洲平原相沉积特征，下部与上部分别

属分支河道亚相和沼泽微相.

（2）Ⅱ类.呈粉砂质泥（页）岩、粉砂岩、细砂岩-砂岩-泥（页）岩夹灰岩向上变

粗又变细层序.发育于中-上部，层序厚10～55m不等.层序下部为粉砂质泥（页）

岩、粉砂岩夹中薄层细砂岩，细砂岩发育沙纹层理；中部为发育大型板状斜层理、

槽状交错层理、平行层理的中厚层砂岩，底部时含砾岩，向上明显变细，时见夹粉

砂岩；上部以黑色页岩、炭质页岩、泥岩等黏土岩类为主，夹灰色中厚层生物碎屑

灰岩及煤层（线），页岩含双壳类及植物化石，灰岩含腕足类、蜓类、双壳类及虫

迹等动物化石.该层序具三角洲前缘相沉积特征，下、中、上三部分分别属分支流

河口沙坝、远沙坝与海盆沉积亚相[5].

（3）Ⅲ类.呈砂岩-（泥）页岩夹灰岩向上变细层序.层序厚15～50m，层序下部

为一个或数个叠置的砂体，其特征与上述Ⅱ类层序中部砂体相似；上部以黑色页岩、

炭质页岩为主，夹灰岩、煤层（线），其特征与上述Ⅱ类层序上部相似.下部厚度

一般小于上部.该类层序较发育，具三角洲前缘相沉积特征，下部、上部分别属远

沙坝亚相和海盆沉积亚相.

3沉积相分析

3.1土坡组沉积相

土坡组主要由陆源碎屑岩、泥质岩和少量碳酸盐岩及煤层（线）组成，前二者分别

约占总厚度的31%和67%，碳酸盐岩约占总厚度的2%.从沉积特点来看，土坡组

具有三角洲沉积环境特征，具体可细分为三角洲前缘相和三角洲平原相，而前三角

洲相不发育.

3.2太原组沉积相

太原组主要以陆源碎屑岩和黏土岩为主，夹碳酸盐岩及煤层（线），前二者分别约

占总厚度的36%和62%，碳酸盐岩、煤层（线）各占总厚度的1%左右.从沉积特

点看，太原组仍属三角洲沉积男人好累 环境特征，分为三角洲前缘相和三角洲平原相，而前

三角洲相仍不发育.

4沉积相及沉积环境演化特点

4.1沉积相序演化特点

贺兰山地区石炭系沉积相演化序列见图4.总体看来，这是一个后退型浅水三角洲

层序.在寒武纪的古剥蚀面之上，从土坡组底部的沉积开始，以三角洲平原河道相

沉积为底，到晚石炭世末太原组顶部的三角洲相结束，构成了一个大的海进旋回.

这与区域上的研究成果完全吻合.根据三角洲推进-回缩的演化，可进一步分出6个

亚旋回[5].

图4石炭系沉积相序图

从亚旋回的韵律性的频繁交替出现可以看出,其沉积环境长期处于动荡状态.在三角

洲平原沼泽相中的劣质煤线、煤层多次产出，却不能形成较厚的工业开采煤，也说

明沼泽相未稳定发育形成成煤沼泽以前，就被三角洲平原河道微相或支流间湾微相，

甚至前三角洲所取代.这种频繁交替的环境及沼泽化进程的短暂不利于成煤沼泽的

形成.只有在太原组中有两次成煤沼泽出现，尤其是第二次成煤沼泽发育好，形成

煤层最厚，且该成煤沼泽相未被三角洲平原河道相冲刷破坏，煤层之上直接由前三

角洲相灰岩所覆盖，成为石炭系的主采煤层.

沉积相序的这种演化特点不仅控制了沉积层的粒度分布规律，而且也控制了剖面沉

积序列的出现规律.在三角洲的回缩阶段，即从下到上由三角洲平原河道微相-三角

洲平原沼泽微相-支流间湾微相-（河口沙坝、前缘沙坝）-前三角洲相演化时，表

现为向上变细的沉积序列，在三角洲平原亚相中也表现了向上变细的沉积序列（图

5），反映了一般河流沉积的二元结构层.但在三角洲推进阶段，即从下到上由前三

角洲相-三角洲前缘沙坝微相-三角洲平原亚相演化时，表现为向上变粗的沉积序列

（图6），反映了三角洲沉积的三元结构层.

本区沉积相序演化的另一个特点是在三角洲平原亚相中，分流河道砂岩与泥炭沼泽、

分流间湾等沉积频繁交替，其泥岩、页岩含量比砂岩丰富，属于“泥”包“砂”式

结构，显示出该三角洲平原河流沉积为网状河流型.

从整个相序旋回曲线可以看出，该三角洲沉积中前三角洲相沉积及三角洲沙坝和关于冬奥会的知识 河

口沙坝微相沉积不发育，而广泛发育的是三角洲平原相沉积及三角洲前缘亚相中的

支流间湾微相沉积，该特点也说明测区的三角洲为浅水型[2，5].

图5三角洲回缩阶段的沉积序列

图6内蒙古呼鲁斯台上石炭统上部三角洲相沉积序列

4.2沉积环境演化特点

本区自晚奥陶世整体上升成陆，中间缺失上奥陶统至下石炭统的沉积.直到早石炭

世晚期测区才重新下降，遭受海侵.海水自南-西南向北-北东方向直达贺兰山北段

和内蒙古桌子山区，沉积了有三角洲沉积环境特征的土坡组和太原组.

根据与本区石炭系有关的区域地质资料及石炭系地层发育情况，晚石炭世早期以前，

祁连海区的东延部分景泰—中卫海湾向东大体只延伸到贺兰山南段，并未到达贺

兰山中、北段.直到晚石炭世晚期，景泰—中卫海湾继续扩大，越过灵武、银川等

地，到达贺兰山中、北段，使石炭系地层由南向北逐渐向上超出不同时代的老地层，

在贺兰山地区内沉积了晚石炭世早期地层土坡组及晚石炭世-早二叠世早期太原组.

晚石炭早-中期，贺兰山地区一直处于一个向南西开口的海湾，并靠近西北缘.因为

在贺兰山地区胡鲁斯台一带土坡组出露较全，而在柴达朗沟一带缺失土坡组中下部

地层，所以土坡组上部地层直接不整合于寒武系之上.显然此时海湾延伸到了胡鲁

斯台，而未进入柴达朗沟一带.晚石炭世中期末，海水才进入柴达朗沟一带，但此

时一起处于水下高能环境，其沉积厚度比胡鲁斯台一带薄得多.

晚石炭世晚期，贺兰山地区海侵范围有所扩大，特别是海湾东部的鄂尔多斯古陆下

陷，使原来的海湾与华北海连成一片.整个沉积格局发生了较大改变，使石炭系的

格局变为一个广阔的海咀嚼造句 陆交互环境，而不再限于古海湾沉积环境.

晚石炭世晚期至早二叠世早期，3分钟演讲稿 祁连海与华北海沟通，整个华北同祁连—走廊区

一样，呈现为广阔的陆表海环境.在频繁的海水进退作用下，沉积了太原组.太原组

以三角洲平原相为主，三角洲前缘相次之，前三角洲相发育差.

早二叠世早期末，本区抬升隆起，海水退出，结束海相沉积历史.海水主要是由南-

西南向北-北东方向侵进的，早石炭世晚期以海进作用为主，沉积环境基本为半封

闭的海湾，沉积相以碎屑岸线为主.晚石炭世至早二叠世早期整体演化为陆表海环

境，海水时进时退（总体处于海退），发育进积类的浅水河控，并受潮汐作用影响

的三角洲沉积.早二叠世早期末，海水退出本区.

5结语

本文通过对石炭纪地层单元的岩石特征、沉积特征和层序结构分析，认为宁夏贺兰

山地区石炭纪地层是由一套陆源碎屑岩、泥质岩、黏土岩及少量碳酸盐及煤层（线）

组成的，具有三角洲沉积环境特征.从沉积相及沉积环境演化特点来看，该三角洲

沉积中前三角洲相沉积、三角洲沙坝和河口沙坝微相沉积不发育，而广泛发育的是

三角洲平原相沉积及三角洲前缘亚相中的支流间湾微相.在晚石炭世到早二叠世，

三角洲体系的沉积构成样式发生了明显变化，反映出早期受波浪作用较强、中期潮

汐作用明显、晚期河流作用迅速增强的沉积演化规律[6].

【相关文献】

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[2]宁夏回族自治区地质矿产局.宁夏回族自治区岩石地层[M].武汉：中国地质大学出版社，1996：

4.

[3]白生明，王成，杨国安，等.1∶250000吉兰泰幅（J48C001003）区域地质调查报告[R].银川：

宁夏地质环境监测总站，2007.

[4]白生明，王成，杨国安,等.1∶250000银川市幅（J48C002003）区域地质调查报告[R].银川：

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