内容提要

本书以大量实测剖面和岩心分析为基础，汇集了笔者多年从事燕山、太行山和南华北地面露头及任丘

古潜山中－新元古界的研究成果和油气勘探资料，有目的地补做了沉积－储层、层序地层学、碳氧同位素

和有机地球化学等项分析测试，借鉴和引用了国内外中－新元古界研究的新理论、新观点和新知识，讨论

了中新元古界地层和构造、沉积学及其相关问题、层序地层学，以及油气地质特征和评价。

本书可供广大油气地质勘探工作者，从事中－新元古界基础地质研究的科技人员，以及高等院校有关

师生的教学和科研参考。

目 录

前 言

第一章 绪 论

第一节 中、新元古界沉积学研究的进展

一、典型陆表海环境中的潮汐－波浪沉积作用

二、明显的周期性沉积作用和韵律性

三、正常沉积作用中的事件沉积作用

四、从原核生物到真核生物的化学和生物化学沉积作用

五、碳酸盐岩岩石学及白云岩的成因机理

六、硅质岩岩石学及层状燧石岩的有机成因

七、成烃及成藏条件

第二节 中、新元古界沉积学研究的展望

第三节 层序地层学及其在中、新元古界中的应用

第二章 华北中、新元古代地层和构造

第一节 燕山西段中、新元古界

一、北京十三陵中、新元古界

二、河北涿鹿黑山寺中、新元古界

三、河北赤城古子房中、新元古界

四、河北宣化下葛峪中、新元古界

第二节 燕山东段中、新元古界

一、地层概述

二、地层界线接触关系

三、地层对比

第三节 太行山中－北段中、新元古界

一、地层综述

二、沉积间断

三、河北曲阳中、新元古界

四、易县－涞水中、新元古界

五、太行山中－北段高于庄组对比

第四节 华北南部中 新元古界地层

一、地层分区

二、地层划分和描述（表2—10）

三、地层对比

第五节 华北中、新元古代构造演化

一、构造运动的期次和性质

二、构造运动和沉积作用

第三章 华北中、新元古界沉积学

第一节 沉积岩石学

一、分类和命名

二、岩石类型

三、颗粒碳酸盐岩

第二节 沉积相分析

一、沉积结构构造

二、沉积相标志

三、沉积相模式

四、沉积相带特征

第三节 沉积后作用

一、硅化作用

二、重结晶作用

三、胶结作用

四、充填作用

五、压溶作用

六、泥晶化作用

第四章 华北中、新元古界与沉积学相关问题讨论

第一节 叠层石分类及环境意义

一、叠层石分类

二、显微结构

三、显微结构与宏观构造之间的关系

四、叠层石的描述

五、叠层石的环境解释

六、结论

第二节 白云岩成因

一、不同学者对原生白云岩存在的肯定

二、中、新元古界原生白云岩存在的证据

三、中、新元古界白云岩的成因解释

第三节 硅岩成因

一、层状燧石岩有机成因及其与油气生成关系

二、高于庄组原生成因燧石

三、次生成因

四、硅质来源

第四节 角砾岩成因及分布规律

一、名称术语及类型

二、岩溶角砾岩体地质特征

三、裂隙角砾岩地质特征

一、典型陆表海环境中的潮汐－波浪沉积作用

近些年来，在中、新元古界中发现了大量的潮汐和波浪成因的沉积标志。宣化地区的

常州沟组和串岭沟组整个剖面中，发育着标志潮汐和浅水波浪环境水动力条件的各种原生

沉积构造（陈激石，1980），如人字形交错层理（或羽状交错层理）、透镜状层理、波状层

理、压扁层理、低角度冲洗层理、潮沟充填交错层理、干涉波痕、干裂及准同生变形构造

等。值得指出的是，以前认为压扁－透镜状层理仅发育于碎屑岩中，但在十三陵高于庄组

中发现了广泛发育的曾被称为“花斑状”的白云岩，实质上是碳酸盐岩中的压扁－透镜状

层理（高健等，1985）。经过对碳酸盐岩的长期研究已证明，大部分碳酸盐岩是碎屑状的，

一般都经过水流、波浪、潮汐等的机械搬运和沉积作用，因此其结构和构造与碎屑岩没有

多大差别（代永定，1973）。特别是最近20年，人们已经在碳酸盐岩中发现了许多过去认

为只有在碎屑岩中才有的层理和底形等沉积构造，因此可以将碳酸盐岩的沉积构造与碎屑

岩中的加以类比，进而对其成因加以分析。上述沉积构造和结构特征均反映中、新元古界

主要形成于地势平缓、延展宽阔、水动力很弱的陆表海碳酸盐潮坪上的潮间带－潮下带上

部沉积环境（M.L.欧文，1965）。

从沉积层序和相模式的综合研究来看，也反映了中、新元古界中广泛发育着典型的陆

表海潮坪沉积环境。赵震（1988）结合岩石类型、岩石组构特征、沉积构造、叠层石组

合、旋回性、沉积相研究等，多方面综合归纳了天津蓟县雾迷山组的陆表海潮坪的清水沉

积模式。相层序的研究，如豫西汝阳群的潮汐沉积序列（孙枢等，1982；孟庆任等，

1992）、宣化常州沟组和串岭沟组的潮汐沉积序列（陈激石，1980），均反映了中、新元古

代早－中期的陆表海潮汐－波浪沉积环境的特点。

1990年，美国迈阿密大学现代碳酸盐沉积学家万利斯（H.R.Wanless）访问我校时，

通过相互学术交流，充分肯定了我国的中、新元古界有着丰富的潮汐沉积作用标志。笔者

所建立的相标志、相层序和相模式与万利斯多年潜心研究的加勒比海海域中的凯可斯台地

（Caicosplatform）现代碳酸盐沉积动力学、沉积特征和沉积环境相比较有很大的可比性。

一个重要的启示是，潮上带藻席环境也具有生油条件，从而证实了笔者多年的判断。

二、明显的周期性沉积作用和韵律性

研究结果表明，中、新元古代的沉积作用具有明显的周期性和韵律性。由于水体进退

引起沉积条件变化，因而形成不同类型的岩石组合，这在沉积剖面上就显现出韵律性。在

中、新元古界诸多纵向层序中可以见到多级次叠合的韵律性沉积，每一组段都包含着若干

信息，即它的沉积物、古生物及沉积相大致上是经常有较为固定的组合（赵震，1988）。

华北地区整个中、新元古界视陆源物质的多少和碳酸盐岩系的发育程度可以划分为五

个大的沉积旋回（赵澄林，1979）。在每个大的沉积旋回中又包含多个次级的韵律性沉积。

沉积韵律性在雾迷山组中表现得最为明显，如任丘古潜山油田中的雾迷山组可分为11个

二级旋回和69个三级旋回。组成完整旋回或韵律的岩石序列自下而上为含陆屑泥质白云

岩—砂砾屑白云岩—泥粉晶（层纹石）白云岩（含硅质）一波纹状、柱状叠层石白云岩

（含硅）—锥状叠层石白云岩—凝块石（核形石）白云岩—锥状叠层石白云岩一波纹状叠

层石白云岩—泥粉晶白云岩。进一步依据旋回的沉积序列变化，将该组的韵律性分为连续

型、水进型和水退型等三种基本类型（赵澄林，1979）。

蓟县中、新元古界碳酸盐岩内赋含的氧、碳同位素组成及其数值变化与沉积环境的变

化蕴含着较清晰的内函关系。依据其数值演化，判断出碳酸盐岩的古盐度，进而结合其沉

积环境的解释，可以很清楚地看到雾迷山组中氧、碳同位素与沉积环境相对应的韵律性变

化（赵震，1995；赵澄林，李儒峰等，1996）。

三、正常沉积作用中的事件沉积作用

如果说应用均变说和传统的沉积学理论所阐明的沉积作用，可称为正常沉积作用或旋

回沉积作用，那么应用浊流理论直至沉积物重力流理论所阐明的沉积作用则可称为不正常

的或事件性沉积作用（赵澄林，1993，1995）。事件沉积作用的发生是突然的，过程是瞬

间的，但作用是巨大的，沉积可能是巨厚的，与正常沉积作用及其产物相比，有明显的等

时性。

中、新元古界在其明显的陆表海韵律性沉积作用中包含有众多的事件性沉积作用。表

现在碎屑岩中，如燕山地区建昌八家子串岭沟组和大红峪组的陆源浊积相及大红峪组的水

下火山碎屑流相（和政军等，1994），豫西汝阳群的受潮汐和风暴影响的滨岸和内陆棚沉

积相（孙枢等，1982；孟庆任等，1992），豫西洛峪群中的硅质碎屑岩沉积主要受风暴控

制，形成各种特征的丘状和洼状交错层砂岩以及浅海浊积岩（孟庆任等，1993）；华北中、

新元古界碳酸盐岩中事件性沉积作用表现得更为明显，如平泉高于庄组内的颗粒流沉积，

凌源和宽城团山子组的风暴沉积，兴隆高于庄组的斜坡滑塌沉积（和政军等，1994），北

京十三陵和蓟县雾迷山组的原地风暴沉积（安桐林，1993；刘孟慧等，1990）。中、新元古

界中丰富的事件沉积作用，是推进全面地质建模的基础。

四、从原核生物到真核生物的化学和生物化学沉积作用

H.J.Hofmann（1985）提出：“细胞内核的出现和大生物的产生，是里程碑式的演化

事件”。世界各国近年来越来越多的发现，证明中、新元古代生物界的真正代表是宏体生

物（陈孟莪，1989），并认为早已由胞内物质的生化进化改变到以生物体形学的进化为主

的阶段，显示了由小到大、由简单到复杂、由低级到高级（即由原核到真核、由无性繁殖

到有性繁殖以及由细胞群体到组织分化）等的进化趋势。Hofmann和ChenJinbiao（1981）

在蓟县剖面的串岭沟组、团山子组中发现了最早的宏体化石；遗迹化石发现的时代更早，

高健、宋天锐（1985）在昌平常州沟组中部即发现了约18亿年前的动物遗迹化石。这些

真核生物的出现无疑已开始对中元古代的沉积作用产生了影响。

通过对燧石和现代蓝藻的模拟实验（吴庆余等，1986），证明了真核生物对水体化学

条件的影响，并影响当时水体中的化学或生物化学沉积作用。在类似于前寒武纪的大气条

件下，真核藻类的光合作用可提高水体的pH值，并导致硅质矿物的溶解，从而控制了某

些层状燧石的形成，特别是富含有机质层状燧石岩的形成（赵澄林，1980）。