摘  要  本文据2021年11月14日在北京市延庆区香营乡白河堡水库以北的野外工作，总结该区域发育的岩石类型及岩相特征，并分析各层岩石的沉积环境，从而分析该处古环境特征甚至构造特征，为今后的工作提供基础。

关键词  辫状河 曲流河 冲积扇 浅湖 滨湖 扩张湖 漫流 边滩 心滩 河道

Analysis of lithofacies and Paleoenvironment in the north of Baihebao reservoir

Abstract: Based on the field work in the north of Baihebao reservoir, Xiangying Township, Yanqing District, Beijing on November 14, 2021, this paper summarizes the rock types and lithofacies characteristics developed in this area, and Analyzes the sedimentary environment of each layer of rocks, so as to Analyze the paleoenvironmental characteristics and even structural characteristics of this area, so as to provide a basis for future work.

Key words: Braided river; Meandering river; Alluvial fan; Shallow lake; Lakeside; Expanded Lake; Overflow; Edge beach; Heart Beach; River course

第一章 前言

2021年11月14日我们在北京市延庆区香营乡白河堡水库以北的野外实习工作，主要目的有进行岩石类型与岩相类型的划分、识别并分析岩性组分和成因、进行沉积微相单元的识别、总结沉积相间的组合关系及沉积演化规律。实习期间我们观察了6个典型剖面并加以分析，划分并描述了30层的特征，观察路线长度约3km。共计完成图件13张，拍照11张，采集0个样品。

第二章 地质背景

实习区主要发育土城子组（J3tc）地层。该地层发育于晚侏罗世（J3），主要沉积物是包含火山物质的陆相碎屑岩及部分熔岩。除此以外，实习区也发育有雾迷山组（Jxw）地层，该地层主要为大套海相的厚层燧石条带灰质白云岩。

从构造角度来看，实习区处于一个断陷盆地之内，断陷盆地由正断层控制，断陷盆地中央有一个火山，断陷盆地的出现使得该处出现了岩浆喷出地表的薄弱点从而形成了火山，同时由于伸展活动，形成了湖泊，盆地内的地势高差也形成了冲积扇、曲流河、辫状河等不同环境。

第三章 岩石类型与岩相特征

本次实习共观察6个点的剖面，下面是对各剖面岩层的岩石类型和岩相特征的详细描述：

1.No.1

该点处自下而上发育灰色薄层含燧石条带灰质泥晶白云岩。其中方解石30%、白云石40%、石英20%。泥晶结构、发育水平层理，自下而上白云岩的燧石含量上升。

2.No.2

该点处自下而上发育有层1-5共计5层。下面将分别介绍这5层：

层1为红色泥岩夹黑色粉砂质泥岩。泥岩和粉砂质泥岩发育均质层理，所以未见明显的层理面。该层厚度约为1.2m。

层2为灰白色厚层状巨砂质长石石英细砾岩。该层发育槽状交错层理和正韵律递变层理。层中见有方解石结核。从层底部可以发现多处冲刷面且冲刷面不稳定，冲刷面处主要为细砾，到顶部逐渐变为巨砂。该层厚度约为0.4m。

层3、层4与层2几乎完全一致，且厚度均为0.4m，三者表示了3个沉积旋回。

层5为灰白色块状流纹质角砾质火山凝灰岩。该层中可见有平行层理和小型交错层理。该层厚度约为1m。

3.No.3

该点处自下而上发育有层6-12共计7层。下面将分别介绍这7层：

层6为灰色块状中砾岩。砾石呈漂浮状分散在大量的泥质成分中，且砾石分选性差、磨圆度不一，砾石也不具有任何定向性。该层为均质层理，砾石、砂、泥的分布几乎没有任何规律。该层厚度约为1m。

层7为红色安山质凝灰质火山角砾岩。该层岩石无定向性，但磨圆度好，隐约可见平行层理和大型交错层理。该层厚度约为0.6、

层8为红色块状安山岩。发育有安山结构，并有气孔杏仁构造。该层厚度约为0.4m。

层9为深灰色薄层状泥岩。该层岩石不发育页理。该层厚度约为1.6m。

层10为灰白色中层含巨砂细砾质石英粗砂岩。该层岩石发育有槽状交错层理和正韵律递变层理。递变层理属于配分递变类型。层底部可以发现多处冲刷面，冲刷面处主要为细砾，到顶部逐渐变为粗砂。该层厚度约为0.8m。

层11厚度约为1.2m，同层9几乎完全一致。同理层12厚度约为0.2m，同层10几乎完全一致。层9-10、层11-12各为一个沉积旋回，共计2各沉积旋回。

4.No.4

该点处自下而上发育有层层13-17共计5层。下面将分别介绍这5层：

层13为红色中层粉砂质泥岩。该层岩石不发育页理。该层厚度约为1.4m。

层14为灰色厚层细砾质中砾岩。该层岩石在侧向上有尖灭现象，层中砾石具有一定的定向性，发育平行层理。砾石磨圆度不一，分选性中等，砾石间相互接触，细粒成分分布于空隙中。层底部可以发现多处冲刷面。该层厚度约为0.6m。

层15为灰色中薄层细砾质巨砂岩。其中发育有平行层理和槽状交错层理。该层厚度约为0.4m。

层16厚度约为1.4m，同层13几乎完全一致。

层17为浅红色中厚层含中砂巨砂质长石石英粗砂岩。其中发育有槽状交错层理和正韵律递变层理。递变层理属于配分递变类型。层底部可以发现多处冲刷面，冲刷面处主要为巨砂，到顶部逐渐变为中砂。该层厚度约为1.2m。

5.No.5

该点处自下而上发育有层18-23共计6层。下面将分别介绍这6层：

层18为灰白色中层石英细砂岩。其中发育有平行层理和小型交错层理。该层厚度约为0.8m。

层19为红色厚层-块状粉砂质泥岩。其中发育有水平层理。该层厚度约为1m。

层20为红色薄层页岩夹灰色粉砂质页岩。其中发育有水平层理。该层厚度约为4m。

层21为白色块状细砂质石英中砂岩。其中发育有平行层理和小型交错层理。该层厚度约为1.2m。

层22为白色薄层粉砂岩。其中发育有水平层理。该层厚度约为1m。

层23为白色中薄层细砂质石英中砂岩。其中发育有平行层理和小型交错层理。该层厚度约为0.4m。

6.No.6

该点处自下而上发育有层24-30共计7层。下面将分别介绍这7层：

层24为灰绿色薄层粉砂岩。其中发育有水平层理。该层厚度约为0.4m。

层25为白色厚层石英细砂岩。其中发育有槽状交错层理，且层底部可以发现多处冲刷面。该层厚度约为0.6m。

层26为灰白色块状石英粗砂岩。其中发育有正韵律递变层理。递变层理属于配分递变类型。该层厚度约为1m。

层27为灰色薄层含角砾玄武质沉火山凝灰岩。其中发育有平行层理。该层厚度约为0.2m。

层28为灰白色厚层-块状中砂质石英细砂岩。其中发育有平行层理、小型交错层理、上攀交错层理。该层厚度约为1m。

层29为灰白色薄层中砂质石英细砂岩夹灰绿色薄层粉砂质页岩。砂岩中发育有平行层理和小型交错层理，粉砂质页岩中发育有水平层理。该层厚度约为1.4m。

层30为灰白色薄层细砂质石英中砂岩。其中发育有平行层理、小型交错层理和槽状交错层理。该层厚度约为0.6m。

第四章 沉积相类型及其特征

经过整理，我们发现实习区主要发育有冲积扇相、湖泊相、曲流河相、辫状河相、陆表海相。下面将详细描述各观察点的沉积相类型及其特征：

1.No.1

该点处为陆表海相中的X带。理由是该店处发育有较厚的白云岩。厚层碳酸盐岩形成必须为较为低能的浅水环境。符合条件的有正常浅海和陆表海中的X带和Z带。但Z带水过浅不易大规模沉积。正常浅海水较深，无法发生回流渗透白云化作用形成白云岩，所以只可能是陆表海中的X带。

2.No.2

该点处为为辫状河相。理由是该点处发育3个带底部冲刷面的砂岩旋回。冲刷面及其上的槽状交错层理代表河床滞留沉积和心滩。多条冲刷面说明河道不稳定且改道频繁。这种情况下只有辫状河相符合条件。

层1为河漫亚相中的河漫滩微相。理由是发育泥岩和粉砂质页岩，代表水动力弱，而辫状河相中只有河漫亚相符合条件。其中发育的泥岩多为红色，代表氧化暴露的环境，所以常年无水，故为河漫滩微相。

层2-4均为河道亚相中的河床滞留沉积微相至心滩微相。这3层底部的冲刷面为河流冲刷形成，故为河道滞留沉积微相。向上的发育槽状交错层理的砂岩为河流侧向加积形成的心滩微相。因此只可能为河道亚相。这些层中含有的方解石结核可能为辫状河内碳酸钙饱和后形成，指示水体可能偏中性和碱性。

层5为火山爆发相。理由为层5发育的是火山碎屑岩，为火山喷发时的喷出固态物质形成。

3.No.3

该点处为冲积扇相中的扇中亚相。理由是该处有泥石流沉积，这种沉积只可能出现于冲积扇相中，河流相和湖泊相都不太可能会出现。该处同时发育有相当厚度的泥石流沉积、河道沉积和漫流沉积。若为扇缘亚相则较难发育泥石流沉积，若为扇中亚相则较难发育漫流沉积。而河道和漫流区常年有水的沉积状态指示该冲积扇为湿润型冲积扇。

层6为泥石流微相。理由是该层砾石无定向性、磨圆度不一、分选性差且呈漂浮状，砾、砂、泥几乎毫无规律地杂乱堆积形成均质层理。只有泥石流这种重力流搬运的沉积物遇到坡度突降才可能形成这种混杂堆积。

层7为火山爆发相。理由为层7发育的是火山碎屑岩，为火山喷发时的喷出固态物质形成。

层8为溢流相。理由为层7发育的是火山熔岩，为火山喷发时的液态物质溢流出地表后冷凝形成。

层9、层11为漫流微相。理由是发育泥岩，代表水动力弱，而冲积扇相中只有漫流微相符合条件。泥岩为深灰色，代表还原环境，表明常年有水，推测发育于湿润地区。

层10、层12为河道微相。理由是发育有带槽状交错层理的粗砂岩，且发育冲刷面，为河道中水流冲刷且发生侧向加积作用形成，故推测为河道微相。另外正韵律递变层理为配分递变类型，表明沉积物常年受水冲刷而使得泥质等细小物质被水流带走，河道为常年有水河道，推测发育于湿润地区。

4.No.4

该点处为冲积扇相中的扇中亚相。理由是该点处主要发育河道沉积和漫流沉积，不见泥石流沉积，说明不可能为扇根，扇中可能性也不大，漫流沉积的大量发育说明应当为扇缘亚相。由下面分析可知该处气候出现了由干旱到湿润再到干旱的变化过程。

层13、层16为漫流微相。理由是发育粉砂质泥岩岩，代表水动力弱，而冲积扇相中只有漫流微相符合条件。粉砂质泥岩为红色，代表氧化环境，表明常年无水，推测沉积时为干旱环境。

层14为河道微相中的河床滞留沉积。理由为该层发育的主要是有一定定向性和分选性的砾岩。砾石相互接触说明不可能为泥、砂、砾混杂的泥石流沉积。一定定向性的砾岩和底部明显的冲刷面代表了水流的冲刷作用，只有在长期有水的河道内才能形成，再加上颜色为灰色，指示还原型环境，故推测沉积时为湿润环境。

层15为河道微相中的滩坝沉积。理由为该层发育有呈平行层理的砂岩，表明有较强的水动力条件，但考虑到未发育大量的砾岩，所以应该不是常年有水的河道，故推测为河道微相中的滩坝沉积。

层17为河道微相。理由是该层发育的是有槽状交错层理的砂岩，并且底部有明显的冲刷面。配分递变型的正韵律递变层理说明还有一定的重力流作用。浅红色代表弱氧化作用，水流较少，推测沉积时为半干旱环境。

5.No.5

该点处为断陷湖泊相。理由是该点出发育大规模的细粒的页岩和粉砂岩且层厚较大，指示为较安静的水体中的沉积。较安静的水体可能为湖泊或海洋，但如果是海洋的话，该处岩石缺乏波痕，也缺少潮汐层理，更没有发现海相化石。所以推测此处仍然为陆地，考虑到此处处于断陷区，所以推测为断陷湖泊相。

层18、层21、层23为滨湖亚相。理由是该层主要为石英砂岩，且发育有小型交错层理和平行层理，只有可能是有一定强度湖浪淘洗的滨湖环境，考虑到该层岩石主要为灰白色和白色，所以应该在滨湖亚相的中部。

层22为浅湖亚相。理由是该层为粉砂岩或者粉砂质泥岩并发育水平层理，表明水动力弱而排除滨湖亚相，但也没有弱到只沉积泥岩和页岩的半深湖和深湖亚相。白色指示为半氧化-半还原环境，所以只能为浅湖亚相，且位于浅湖的中部。

层19为扩张湖亚相。理由是该处一部分为红色的粉砂质页岩并有水平层理，表明常年暴露而被氧化且水动力较弱，而扩张湖在丰水期有水且由于地形平缓导致湖浪的水动力影响极弱从而沉积粉砂质泥岩，枯水期无水而处于暴露状态，从而被氧化而呈现红色。所以扩张湖环境与该层特征极为符合

层20为扩张湖亚相和浅湖亚相交界处且更偏向扩张湖亚相。理由是该层同时发育红色页岩和灰色粉砂质页岩，分别代表扩张湖亚相和浅湖亚相，二者互层，但红色页岩更为发育，所以扩张湖成分更多。

6.No.6

该点处为曲流河相。理由是该处发育较为完整对称的河流二元结构，且河道、堤岸、河漫沉积均发育较为完整。相比典型的辫状河相，该处的沉积物分选性更好且粒度更细，说明坡度更缓，所以为曲流河相。

层24为河漫亚相中的河漫沼泽微相。理由为该成发育粉砂岩且发育水平层理，说明水动力弱，而河流相中水动力弱的只有河漫亚相或者牛轭湖。但牛轭湖应该有河流冲刷面痕迹，但该层没有得以排除。该层岩石为灰绿色，说明为较还原的水浅环境，故推测为河漫沼泽微相。

层25、层30为河道亚相。理由为该层发育石英砂岩且有槽状交错层理，槽状交错层理为水流不断侧向加积形成，代表边滩微相。底部的冲刷面代表为河水冲刷侵蚀形成，代表河床滞留沉积微相。所以该层为河道亚相。

层26为河道亚相中的河床滞留沉积微相。理由为底部的冲刷面代表为河水冲刷侵蚀形成，且发育有大量砾石。整体上该层呈正韵律递变层理，且为配分递变类型，说明有较强的水流冲刷和淘洗作用。故为河床滞留沉积微相。

层27为火山沉积相。理由为该层发育的是以火山物质为主的碎屑岩，但仍有不少正常沉积的成分。其中的平行层理也表明沉积时仍有水动力的作用，推测为火山物质落到河道中后大量混入河流中的沉积物以至于反客为主，成为沉积物的主要成分，因此认为该层为火山沉积相。

层28为堤岸亚相中的天然堤微相。理由为该层虽然发育的是砂岩但粒度较细，层理也并非典型河道亚相的槽状交错层理，说明其水动力中等偏上，可能为堤岸亚相。另外该层中发育的上攀交错层理为洪水期时河水溢出河道后侧向加积形成，这样会形成天然堤，故推测该层为天然堤微相。

层29为堤岸亚相中的决口扇微相。理由为该层为粉砂质页岩与砂岩互层，表明水动力变化频繁，地形坡度变化大，水动力介于河道和河漫两个亚相之间，所以为堤岸亚相。另外地形坡度的变化可以推测沉积时环境为一个扇形体，可能是决口时水流流入河漫平原形成的扇形体，故推测为决口扇亚相。

7.实习区岩相古地理特征分析

总体来看，实习区各点处发育的沉积相各不相同。虽然不同点之间的沉积物有一定时间差别，但并不能解释各点之间的巨大的沉积相差异。所以我们认为实习区各点处于不同的沉积相，仅仅随地质时间有较小的沉积微相变化。可以看出从No.2-No.5依次发育辫状河相、冲积扇相、湖泊相、曲流河相，总体来说这些相都发育于同一个沉积盆地内，该盆地为一个正断层控制的断陷盆地。但No.1发育的却是陆表海相，与其他陆相地层截然不同，另外还有一个正断层使得该点与其他点隔离，这些都表明该点发育于沉积盆地外。由No.3在No.4下部可知，实习区气候经历了湿润到干旱再到湿润再到干旱的过程。

第五章 盆地的沉积演化

经过分析我们得出了较为完整的盆地各点及整体的沉积演化序列，下面将分别予以介绍：

1.No.2

该点处首先处于气候湿润的辫状河的河漫滩环境，常年暴露无水，只有偶尔有洪水泛滥。一段时间后该点被辫状河河道冲刷，处于辫状河的一条分支河道上。随后由于河流侧向加积导致的河道变化，该点有露出水面处于心滩之上，接着河道再次变化处于另一个分之河道上，就这样不断重复，直到该点第三次处于心滩之上。然后盆地内的火山喷发，火山灰飘尘降落到了心滩之上沉积。

2.No.3

该点处首先处于气候湿润的冲积扇扇中。首先发生了泥石流事件并在此地沉积。随后不再有泥石流而处于漫流区接受漫流沉积，此期间火山相继发生爆发式喷发和溢流式喷发，火山角砾滚石和安山质岩浆相继停留在该处成岩。一段时间后该点被冲积扇的河道冲刷，处于一条河道上。随后由于河流侧向加积导致的河道变化，该点又露出水面处于漫流区，接着河道再次变化处于另一个冲积扇河道上。

3.No.4

该点处首先处于气候干旱的冲积扇扇缘的漫流区接受漫流沉积。然后发生了泥石流事件并在此地沉积并且气候变得湿润。一段时间后该点被冲积扇的河道冲刷，处于一条河道上。随后由于河流侧向加积导致的河道变化，该点先处于滩坝未知之后又露出水面处于漫流区且气候再次变得干旱，接着河道再次变化处于另一个冲积扇河道上。

4.No.5

该点首先处于断陷湖泊的滨湖环境，有时处于水上有时处于水下并接受波浪淘洗，随后由于上部物质的塌陷地形变得平缓而处于扩张湖环境同时水位有点上升而接近但没有达到浅湖环境，之后由于下部物质的塌陷地形变得陡峭而处于滨湖环境。然后湖泊水位上升使得该处又处于浅湖环境，最后湖泊水位下降又变为滨湖环境。

5.No.6

首先该地区曲流河的河漫沼泽内，随后由于河流的侧向侵蚀作用而处于曲流河河道上，接着由于河流的侧向加积作用而处于边滩之上，之后河流的改道导致该点再度被河流冲刷处于河道中。然后盆地内的火山喷发使得火山灰飘尘降落到河流之中混入正常沉积物。河流的继续侧向迁移导致该点继续变高变为天然堤。之后天然堤发生决口形成决口扇，该点又处于决口扇上，随后由于河流的改道而第三次处于曲流河河道上，并且由于河流的侧向加积作用而处于边滩之上。

6.实习区盆地的整体沉积演化特征

根据分析以上盆地内各点沉积物发育顺序分别为No.2、No.3、No.4、No.5、No.6。盆地内气候变化依次为湿润-干旱-湿润-干旱。该盆地为一个断陷盆地并受到一个正断层的控制，盆地有较为持续的沉降作用。由于称将作用盆地产生地形高差，坡度转折点处发育冲积扇，再向下依次发育辫状河、曲流河，盆地中心低洼地区由于降水和地表径流而形成湖泊。与此同时，盆地的伸展构造环境为地下岩浆的喷出创造了薄弱点从而形成了火山，并且火山物质也对盆地内的沉积物有重要贡献。火山至少先后有3次喷发，分别是爆发式喷发、溢流式喷发、爆发式喷发。另外岩浆物质的来源也越来越深，由壳幔混源变为单一的地幔源，使得岩浆物质由安山质逐渐变为玄武质。

第六章 结论

本次实习我们观察并描述了各种碎屑岩的岩石类型和岩相特征，并分析了沉积相类型及特征，推演出了一种可能的盆地的沉积演化。我们可以发现实习区是在晚侏罗世时是一个典型的断陷盆地环境，同时发育有湖泊和火山，由于地形高差产生冲积扇、辫状河和曲流河等沉积环境。本次工作对该地区的岩相古地理有一个初步认识，对今后对该地区的进一步工作有一定贡献。

参考文献

[1]于福生，周子勇，鲜本忠等，京西地区地质认识实习指导书.北京：中国石油大学（北京）地球科学学院，2020.

[2]鲜本忠等，《沉积环境与相》沉积相野外实习手册.北京：中国石油大学（北京）地球科学学院，2018.

[3]朱筱敏，沉积岩石学（第五版·富媒体）.北京：石油工业出版社，2020.

致谢

本次实习及报告编写中离不开带队教师XXX教授的积极指导，也离不开XXXX级全体同学的积极配合，当然也离不开中国石油大学（北京）和地球科学学院的支持。在此对以上人员的辛勤付出表示感谢。