冀中饒陽凹陷第四紀沉積環境演化

賀 萍，王青春，危宇寧，劉汝敏

（1．石家莊經濟學院，河北石家莊，050031；2．中國石油遼河油田公司；3．中海石油油田服務股份有限公司）

1 區域地質特征

冀中坳陷地理位置處于華北平原北部，構造分區位于渤海灣裂谷盆地西部［1－3］。作為冀中坳陷的一個次級構造單元，饒陽凹陷位于冀中坳陷中部，北為霸縣凹陷，南臨新河凸起，東臨獻縣凸起，西到高陽低凸起，面積約5 600 km2。饒陽凹陷是一個東斷西超的單斷箕狀凹陷。主要構造特點是：具有多個構造層和多個沉積間斷，發育了多組斷裂體系、多種斷裂類型和多個構造系統，形成了東西分帶、南北分區，隆洼相間的構造格局（圖1）［4－6］。

饒陽凹陷的發生和發展始終受基巖塊體的相對運動控制，燕山期時的左旋擠壓斷裂已經形成了本區的斷裂格局，古近系開始的伸展斷裂活動使其中的一些斷裂開始活動，形成控凹斷層。在其活動的控制下，全區東斷西超，中部相對隆起，形成隆洼相間的格局，新近系及第四系全區整體下沉，隨著邊界斷裂的緩慢活動以形成大量的次級斷裂。但是斷層的活動并不是同時進行的，斷裂活動的順序性和多期性形成多期拉張伸展斷裂，同時也形成不同時期的沉積中心。

2 沉積相類型

從中生代末期開始，饒陽凹陷的形成和演化經歷了五個階段：中生代末期基底斷塊格局形成時期、構造反轉－各自成洼時期（Ek－Es4）、凹陷整體斷陷時期（Es3－Ed）、坳陷時期（Ng－Nm）和整體沉降時期（Qp）［7－9］。到第四系整體沉降時，凹陷內斷層基本上已經完全停止活動了，受西側太行山斷裂的影響，全區整體下降，沉積了厚度較為均勻的第四系沖洪積物［10］。

圖1 構造單元分區（據華北油田）

通過巖心觀察及薄片鑒定、沉積構造、巖石組構、古生物標志、測井相分析、地震相分析及野外露頭等資料，饒陽凹陷第四紀共識別出4種沉積相類型，分別為沖（洪）積扇相、河流相、（扇）三角洲相、湖泊相。

3 沉積相演化特征

3．1 沉積背景

古近紀初期，饒陽凹陷山高谷深、氣候干熱，經過多次沉降運動后，凹陷接受了巨厚的沉積物，到東營組沉積時期，饒陽凹陷主要為河流及洪泛平原沉積環境。新近紀河流作用進一步加強，形成了厚度巨大、面積廣泛的河道堆積體。第四紀平原化作用加強，饒陽凹陷的沉積環境演變為河流沖刷作用為主，從沉積物中砂巖厚度和紅色泥巖的平面分布特點及粗粒碎屑物質的變化趨勢可見，饒陽凹陷具有多物源、多沉積中心的特點。河流分別從南、西、北三個方向流入該區域。南部河流主要為古滏陽河，西部主要為古滹沱河、古唐河、古漕河，北部主要為古白溝河。不同地質時期，河流發育狀況各異，隨著河流的演化，河道不斷遷移，河道間廣泛發育洪泛平原、濱淺湖－沼澤環境等［7－12］。

3．2 沉積相平面展布特征

通過巖心和露頭觀察，根據砂巖、泥巖及地層厚度分布特征，以單井沉積相分析為基礎，以連井沉積相分析為格架，結合地震相平面分布特征，參考前人研究成果，饒陽凹陷第四紀的沉積環境演化［9］具有如下特點。

3．2．1 早更新世早期

新近紀末期第四紀初期，中國大陸發生了規模巨大的升降運動，形成了自西向東階梯狀下降的地貌特征。

在區域大地構造背景控制下，饒陽凹陷早更新世早期氣候寒冷，進入第Ⅰ冰期。在寒冷氣候的影響下，冰水散流匯集成冰水河流，加之研究區古地形比較低洼，形成了廣泛的河流－湖泊相沉積環境。河流有古灤河、古拒馬河、古滹沱河等。沉積物主要來自東北和西南兩個方向，東北方向發育（扇）三角洲沉積；西南方向發育河流相，河道和洪泛平原為主；中間地帶主要為淺湖沉積，僅在中部和東南角局部地區發育深湖沉積（圖2A）。

3．2．2 早更新世晚期沉積體系平面展布

饒陽凹陷早更新世晚期氣候轉變為溫暖濕潤，進入第一間冰期。隨著冰川逐漸消失，風化作用及河流的地質作用加強，河流從山區搬運來的大量碎屑物質加速了古平原的形成。

古地理環境仍然受構造運動的控制，研究區主要是湖泊相為主的河湖沉積環境，河流主要流向為西南－東北方向，北部和東北角也有沉積物注入。隨著氣候變化，研究區水體越來越深，深水湖泊變大，整個研究區都逐漸被淺水覆蓋，深湖周圍為富含螺類、貝殼和植物化石的粘土、細砂等濱淺湖－沼澤沉積環境（圖2B）。

3．2．3 中更新世早期沉積體系平面展布

中更新世早期饒陽凹陷進入第Ⅱ冰期，主要為河道沖積－湖泊沉積環境。

隨著氣候變冷，古湖泊面積減小，水體也逐漸變淺，湖泊水體有自西向東、自北向南退縮的趨勢。河流水動力條件也逐漸減弱，僅僅發育在研究區北端和南端，古河道之間交替出現洪泛平原堆積物。湖泊以淺水為主（圖2C）。

3．2．4 中更新世晚期沉積體系平面展布

饒陽凹陷中更新世晚期氣候溫暖，進入第二間冰期，同時還發生了幅度較大的升降運動，局部地區伴隨著水平運動，海侵可能沒有影響到研究區，但對于古地理環境具有較為明顯的間接作用，沉積作用以洪積作用－河流作用－湖泊作用為主。

古湖泊由南向北、自西向東退縮，主要控制著研究區的東北部，向東北方向水體變深。沉積物主要從西、西南方向通過洪積作用和河流地質作用進入研究區。末期，由于海侵作用的再次影響，整個研究區水體連為一體，屬于弱海性的海陸過渡環境（圖2D）。

3．2．5 晚更新世早期沉積體系平面展布

晚更新世早期饒陽凹陷進入第III冰期，但規模遠比第I、II冰期時小。研究區此時為正常流水沉積區，發育沖積－洪積成因的砂礫卵石夾粘土沉積以及河流、湖泊成因的砂質、泥質沉積體。

河流形成的沖積環境逐步擴展，覆蓋了研究區西部的絕大部分地區，沉積物主要搬運方向自西向東，形成古地勢日趨平坦的沖積平原，河道擺動形成帶狀分布的中細砂、粉砂及粘土沉積，河道間發育洪積－洪泛沼澤－濱淺湖環境。古湖泊向東北方向退縮，深湖相縮小，垂向上自下而上呈濱湖相－濱湖沼澤相－河流沖積相的交替變化，說明此時研究區處于湖進、湖退的古湖泊邊緣，環境變遷頻繁（圖2E）。

3．2．6 晚更新世中期沉積體系平面展布

饒陽凹陷晚更新世中期進入到第三間冰期，古氣候變得溫暖干燥。新構造運動繼續以上升為主，研究區以河流沖刷和風化剝蝕為主，發育河流沖積－沼澤－湖泊等沉積體。此時全球洋面的上升，使得海侵作用對于研究區產生了一定的影響。

圖2 饒陽凹陷第四紀沉積相平面分布

饒陽凹陷沉積物的主要物源方向依然是西部，沉積物自西向東搬運，發育沖（洪）積扇相和河流相。湖泊沉積主要發育在東部較小范圍內，深水環境面積較前期有所增加（圖2F）。

3．2．7 晚更新世晚期沉積體系平面展布

晚更新世晚期饒陽凹陷進入第IV冰期，古氣候經歷兩次冰階、一次間冰階，對巖相古地理變化影響較大。

由于本期冰川活動規模較前三次小，故冰川融水對河流給予了充足的補給，河道沉積貫穿研究區，形成了由西向東微傾斜、地勢較平坦的沖積－湖積環境，湖泊面積擴大，但水體較淺。在進入間冰階時湖水面積縮小，發生海侵，對研究區產生一定影響（圖2G）。

3．2．8 全新世沉積體系平面展布

進入全新世，初期氣候溫涼而潮濕，湖沼極為發育；中期是全新世氣候最溫暖、雨量最充沛的時期；后期氣候與現代相近。

河流－洪泛沖積相－湖泊－沼澤相發育，沉積物主要來源依然為西部和西南方向。隨著海水東退，古湖泊也隨之退縮，進一步發生沼澤化，演化為洼地或干湖（圖2H）。

4 結論

（1）饒陽凹陷第四紀沉積物源主要來自西部，其次為西北、西南和東北方向，西部的古滹沱河、古唐河、古漕河是沉積物的主要搬運介質。

（2）饒陽凹陷第四紀沉積環境演化具有繼承性，古近紀和新近紀發育的河流－湖泊沉積體系依然控制著整個研究區，主要發育四種沉積相類型，分別為：沖（洪）積扇相、河流相、（扇）三角洲相和湖泊相。

（3）饒陽凹陷第四紀沉積環境的演化受構造運動、氣候變化（冰期的演化）、海平面升降等因素的共同制約。

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