三疊紀形成的地層叫三疊系。分為三統六階。中國北方除黑龍江、甘肅兩省部分地區外,其余地方全為陸相沈積。嵩山地區為壹套紅、紫紅、灰綠色交替的內陸碎屑巖復理式沈積建造。
三疊系在河南的劃分開始於1933年孫健初在禹縣、密縣做煤田調查時,但直到1960年前劃分較簡單而且缺少古生物依據。1960年以後,華北石油普查大隊、河南區調隊、焦作礦業學院等單位,對豫西三疊系開展了詳細的調查,采獲了大量的化石,不斷完善劃分方案。本書按河南地礦廳1989年《河南省區域地質誌》的方案敘述。河南省華北地層區三疊系劃分沿革見表9-1。
三疊系主要分布在嵩山東南麓和南麓。景店、蘆店、李溝、卷門水庫、安廟、石道、潁陽、江左、丁流街等地都有分布,受新生代的覆蓋,出露多不連續。
表9-1 河南省華北地層區三疊系劃分沿革表
現分組描述如下。
1.下三疊統(T1)
劉家溝組(T1l) 1959年中國科學院山西地層隊在山西省寧武縣劉家溝命名,1982年河南區調隊從本省原二疊系石千峰組中劃出。與其下的二疊系石千峰組為整合關系。劉家溝組(亦稱金鬥山砂巖),為壹套粗陸屑沈積建造。主要巖性為粗粒石英砂巖,夾少量粉砂巖和泥巖,含鮮紅色泥質斑塊。巖性、巖相穩定,巖層厚度由西向東變薄,巖石易加工,可作條石,是良好的建築石料。該組在地貌上多形成單面山。以巖性單調、色調紫紅為主要特征。砂巖中水平層理及斜層理(板狀、楔狀層理)發育。層面可見波痕、雨痕等。韻律層發育,在韻律層底面具重荷模。有適應較幹旱條件下生長的植物Ephedripites(麻黃粉)及具二肋囊花粉為代表。據上述分析,該組為幹旱炎熱氣候條件下的河流沈積環境。據《古生物學報》1982年6期報道,在登封安廟三疊系劉家溝組中***發現孢粉48屬70種。其中裸子植物占64.1%,蕨類植物孢子占35.1%。該組合中早三疊世的種屬占較大比例,尤其是Lycopodiacidites(擬石松孢)、Polycingulatisporites(多環三縫孢)、Podocarpidites(擬竹柏粉)、Aratrispories(單縫孢)和Lunde-bladispora(隆德孢)等的出現,證明本組合的時代為中生代早期是沒有疑問的。
這裏所說的“孢粉”即植物孢子和花粉的簡稱。孢子植物的孢子和種子植物的花粉,均是植物的生殖細胞。孢子花粉質輕量多,可散布到壹定範圍內,且有耐酸堿的外壁,各種類型的沈積巖層中均可保存,用以劃分對比地層,恢復古地理、古氣候等極有價值。
1977年當地群眾在王堂水庫東側挖房基時,在本組下部發現Dicynodon(二齒獸)牙齒,參照新疆、陜甘盆地所產相同化石層位分析,二齒獸應該生存於晚二疊世—中三疊世。從以上孢粉組合特征和二齒獸的產出層位分析,劉家溝時代應為早三疊世早期。
登封縣東金店卷門水庫西側下三疊統劉家溝組剖面(圖9-2):
圖9-2 登封市卷門水庫下三疊統劉家溝組剖面圖(引自河南區調隊,1989)
上覆地層 和尚溝組(T1l)紫紅色泥巖
整合
劉家溝組(T1l) 厚281.3m
8.紫紅色中—厚層中粗粒石英砂巖,含鮮紅色泥斑,水平層理及交錯層理發育,礦物顆粒表面可見氧化鐵薄膜 43.1m
7.紫紅色薄層中粒石英砂巖與粉砂質泥巖互層 17.7m
6.紫紅色中—厚層條帶狀石英砂巖,夾中—厚層石英砂巖,水平層理及交錯層理發育,層面具波痕 43.5m
5.紫紅色厚層石英砂巖,含鮮紅色泥斑,交錯層理發育,層面具槽狀沖刷溝 28.6m
4.紫紅色薄層中—細粒石英砂巖夾泥巖 9.5m
3.紫紅色薄—中厚層石英砂巖,夾厚層中粒石英砂巖,厚層石英砂巖,頂面具河流沖刷槽溝 60.9m
2.紫紅色厚層中粒石英砂巖 30.0m
1.紫紅色中厚層石英砂巖,夾少量泥巖 48.0m
整合
下伏地層 石千峰組( )灰綠色泥巖
和尚溝組(T1h) 本組命名和劃分沿革情況同劉家溝組。和尚溝組為壹套細碎屑巖沈積建造。巖性主要為紫紅、鮮紅色鈣質泥巖、粉砂巖夾灰白色泥灰巖,鈣質結核較多,有時呈層狀出現。本組以紅色、巖石風化後呈沙土狀、地貌上呈負地形為其特征。水平層理發育,層面可見小型波痕及泥裂,並可見生物腐爛後形成的灰綠色鈣質網紋和斑點。巖性巖相穩定,厚度變化大,向西約5km王堂水庫壹帶厚228.7m,向東變薄,直至尖滅。泥巖中遺跡化石豐富。據分析本組應屬於幹熱氣候條件下的濱湖—淺湖沈積環境。和尚溝組在區內缺乏生物化石,但在鄰區義馬韓溝下三疊統和尚溝組中采得植物化石Pleuromeria cf.jiaochengensis(交城肋木相似種)、Yuccites sp.(絲蘭未定種),介形類Darwinula cf.triassiana(三疊達爾文介相似種)等。上述肋木出現於歐亞大陸下三疊統奧列尼克階。絲蘭是德國下三疊世斑砂植物群的重要化石。從巖性及層位關系來看,本組與義馬地區的和尚溝組為同壹層位,故將和尚溝組歸於早三疊世晚期。介形類化石是壹類具兩瓣外殼的微小節肢動物。化石多僅保存其外殼,殼長壹般0.5~4mm,最長可達30mm,殼面紋飾是鑒定介形類化石的重要特征。介形類從奧陶紀壹直延續到現在,海相和陸相地層均有產出。
登封東金店卷門水庫和尚溝組剖面(圖9-3):
圖9-3 登封市卷門水庫下三疊統和尚溝組剖面圖(引自河南區調隊,1989)
上覆地層 二馬營組(T2e)紫紅色砂巖
整合
和尚溝組(T1h) 厚81.9m
4.暗紫紅色鈣質泥巖,夾石英粉砂巖、泥晶灰巖及同生礫巖 23.1m
3.紫紅、鮮紅色鈣質泥巖與紫紅色薄—中厚層長石石英砂巖呈不等厚的互層。泥巖中蟲跡發育。 24.4m
2.下部為紫紅色鈣質泥巖,夾粉砂質微晶灰巖,含鈣質結核,呈似層狀;上部為紫紅色泥巖夾長石石英砂巖 17.2m
1.灰紫色泥質鈣質粉砂巖,含白色鈣質結核,呈似層狀 17.2m
整合
下伏地層 劉家溝組(T1l)石英砂巖
2.中三疊統(T2)
二馬營組(T2e) 1959年中國科學院在山西寧武二馬營命名。1960年河南地質局石油隊首先在本省濟源劃出“二馬營群”。二馬營組為壹套中細粒陸屑沈積建造。主要巖性為暗紫、灰紫色泥巖、粉砂質泥巖、灰紫色長石石英砂巖互層,上部夾1~2層黃綠色長石砂巖和多層鮮藍綠色微晶泥灰巖。在黃綠色長石砂巖中含植物化石(多為碎片),鮮藍綠色泥灰巖中含豐富的輪藻和介形類化石。在暗紫紅色泥巖、粉砂巖中蟲跡極為發育,蟲管直徑3~10mm,形如蚯蚓,橫七豎八無規律地分布於巖石中。該組以色調灰紫、暗紫,夾含輪藻、介形的鮮藍綠色微晶泥灰巖薄層,蟲跡大量出現為主要特征。韻律發育,由下而上、由粗到細組成多個韻律。砂巖具水平層理、微波狀層理。反映為在緩慢水流作用下的河流三角洲—濱湖沈積環境,同時也反映了氣候由幹熱逐漸向溫濕條件過渡。在卷門水庫二馬營組剖面和李溝二馬營組剖面中采得豐富的輪藻、介形類及少量的脊椎動物和植物化石。在卷門水庫剖面中發現豐富的輪藻化石,經河南地研所鑒定,計有6屬24種。主要有:Stellatochara hoellvicensis等星孔輪藻多種;Mashovichara dengfengensis等馬氏輪藻多種;Stenuochara ovata等直立輪藻多種。其組合為:Stellatochara-Mashvichara-Stenochara輪藻植物群。以上輪藻組合與德國、瑞典、蘇聯的中三疊世輪藻組合大多數的種屬相同或相似。在國內可與湖北巴東組,江蘇黃馬青組,山東聊城組及陜西二馬營組等中三疊世的輪藻化石組合相對比。卷門和茶亭溝采得較多的介形類,經河南地研所鑒定有:陜西介屬、斜達爾文介、高崖底陜西介等,都是陜甘寧盆地中三疊世早期二馬營組的主要分子。在登封李溝剖面於本組上部發現Parakannemeyeria(副肯氏獸),可與陜甘寧盆地邊緣的中三疊統紙坊組和山西寧武、沁水等地含中國肯氏獸動物群的二馬營組對比。二馬營組中的輪藻,是藻類植物中分化程度最高、構造比較復雜的壹種,外形似有“根、莖、葉”的分化。我們看到的輪藻化石多是具有鈣化能力的藏卵器(雌性生殖器官),表面具飾紋,呈球形,壹般小於1mm。生活於淡水或半鹹水中,從泥盆紀起至現代仍有延續。在中、新生代含油地層對比中應用較多(圖9-4)。
圖9-4 輪藻(引自《地質詞典》,1979)
登封東金店莊河西二馬營組剖面(圖9-5):
圖9-5 登封市卷門水庫中三疊統二馬營組剖面圖(引自河南區調隊,1989)
上覆地層 油房莊組(T2y)黃色砂巖
整合
二馬營組(T2e) 厚463.0m
18~19.紫紅色泥巖與灰褐色薄—中厚層細砂巖互層,夾鮮藍綠色泥晶灰巖,含輪藻、介形類化石 85.6m
17.黃綠色中—厚層細粒長石石英砂巖,夾鮮藍綠色微晶泥灰巖,底部產植物化石,微晶泥灰巖中產輪藻化石 7.8m
16.紫紅色泥巖夾粉砂巖,層面具泥裂 27.6m
15.黃色薄—中厚層細粒長石石英砂巖 5.5m
14.紫紅色泥巖夾灰紫色薄層粉砂巖 38.8m
13.紫紅色含礫鈣質石英砂巖 5.8m
12.上部暗紫紅色泥巖夾灰綠色鈣質泥巖及鈣質礫巖,下部紫紅色鈣質長石石英砂巖夾棕紅色粉砂巖,蟲跡發育 41.2m
11.紫紅色泥巖夾中厚層長石石英砂巖,含同生礫巖 3.4m
10.底部為紫紅色礫巖,中部為細砂巖夾綠色泥巖及粉砂巖,上部暗紫紅色中厚層細粒長石石英砂巖與鮮紅色泥巖呈不等厚互層,蟲跡發育 129.7m
9.暗紫紅色中厚層砂巖,頂部為紫紅色泥巖 10.9m
8.鮮紅色薄層泥巖 7.4m
7.暗紫紅色中厚層長石石英砂巖 8.4m
5~6.紫紅色中厚層細砂巖、厚層亮晶礫屑灰巖 4.3m
4.灰綠色中厚層長石石英砂巖 4.4m
3.紫紅色鈣質泥巖,含鮮藍綠色斑紋 4.0m
2.暗紫紅色薄—中厚層長石石英砂巖,夾少量泥巖及同生礫巖 35.8m
1.暗紫紅色細粒長石石英砂巖與粉砂質泥巖互層;底部為灰綠色礫巖,厚2~20cm,頂部為粉砂質泥晶灰巖,厚8~10cm,產輪藻化石 42.4m
整合
下伏地層 和尚溝組(T2h)紫紅色泥巖
油房莊組(T2y) 1960年河南地質局石油大隊在濟源縣油房莊命名。油房莊組為壹套中—細粒陸屑沈積建造。以杏黃、米黃色長石石英砂巖為主,夾雜色泥巖,自下而上由粗到細組成兩個沈積旋回及多個小韻律層,每個旋回厚30~60m。砂巖層面具沖刷槽溝,水平層理及斜層理發育,砂巖中含植物化石(多為碎片)。該組屬於濕潤氣候條件下的河流—濱湖相沈積環境。油房莊組以杏黃、米黃色長石石英砂巖為獨特標誌,可與濟源、義馬地區的中三疊世晚期油房莊組對比。本組含較豐富的植物化石,但多為碎片,僅見有Neocalamites sp.(新蘆木未定種),在濟源仙口油房莊組中產Neocalamites carrerei(卡勒萊新蘆木)、N.carcinoides(蟹形新蘆木)、Equisetites arenaceus(砂地擬木賊)、E.tongchuanensis(東川擬木賊)等有節類植物,與陜西中三疊世晚期銅川組植物群相同。據該組巖性、巖相特征、層位關系及與鄰區生物群對比,其時代應為中三疊世晚期。油房莊組提到的植物化石“新蘆木”和“擬木賊”,都是楔葉植物莖化石的屬,都是高大的木本植物。新蘆木與蘆木近似,擬木賊與現代木賊屬也幾乎沒有區別。
登封李溝油房莊組剖面(圖9-6):
上覆地層椿樹腰組(T3c)灰黃色砂巖
整合
油房莊組(T2y) 厚106.8m
5.紫紅色薄—中厚層粉砂巖與灰綠、紫紅色泥巖互層,水平層理及斜層理發育 11.6m
4.米黃、黃綠色中厚層細—中粒長石石英砂巖,夾少許暗紫紅色泥巖,砂巖含植物化石(多為碎片)Neocalamites sp.(新蘆木未定種) 58.7m
3.紫紅色薄—中厚層粉砂巖 8.0m
2.杏黃、黃綠色中厚層細—中粒長石石英砂巖,夾紫紅色泥巖,水平層理及交錯層理發育,層面具凹槽 25.3m
1.米黃色中厚層中粒長石石英砂巖,斜層理發育 3.2m
整合
下伏地層 二馬營組(T2e)紫紅色泥巖
圖9-6 登封市李溝中三疊統油房莊組剖面圖(引自河南區調隊,1989)
3.上三疊統(T3)
椿樹腰組(T3c) 1960年河南省地質局石油地質隊命名,本組以濟源西承留椿樹腰發育較好。椿樹腰組為壹套灰黃、黃綠色長石石英砂巖與灰紫色粉砂質泥巖互層,夾泥灰巖、炭質頁巖、油頁巖。自下而上組成多個韻律。沈積物內含豐富的雙殼類及有節植物化石,指示了淡水湖泊的沈積特征。炭質泥巖及油頁巖的形成,反映出某壹階段湖泊沼澤的沈積環境。在湖盆的邊緣為河流相沈積。總之,該組為溫暖潮濕氣候條件下的河流—沼澤—湖泊環境。1982年省煤炭勘查公司在蘆店13701及11003鉆孔中發現本組的砂巖、泥巖中產雙殼類Shaanxiconcha(陜西蚌)等及植物化石Neocalamites carrerei(卡勒萊新蘆木)、Equisetites(擬木賊)等。上述雙殼類和植物化石多見於濟源上三疊統椿樹腰組,也與陜北延長群二段,在巖性、巖相及沈積特征方面相似,故將椿樹腰組歸屬晚三疊世早期。
登封李溝椿樹腰組剖面(圖9-7):
圖9-7 登封市李溝上三疊統椿樹腰組剖面圖(引自河南區調隊,1989)
上覆地層 譚莊組(T3t)鈣質砂巖
整合
椿樹腰組(T3c) 厚168.8m
10.紫紅色薄層粉砂巖夾泥巖 8.5m
9.杏黃色中厚層中粒長石石英砂巖,含植物化石,多為碎片 17.0m
8.暗紫紅色薄層砂巖與泥巖互層,夾黃綠色鈣質泥巖,韻律發育 29.9m
7.黃、黃綠色中厚層中粒長石石英砂巖,水平層理及交錯層理發育 14.8m
6.紫紅色薄—中厚層粉砂巖,夾灰綠色泥巖,砂巖中產植物化石:Neocalamites sp. 10.4m
5.灰白色薄層粉砂巖 9.9m
4.下部紫紅色中厚層粉砂巖,上部為灰綠與紫紅色泥巖互層,夾灰黑色炭質泥巖 6.2m
3.黃、灰黃色中厚層長石石英砂巖,交錯、水平層理均發育 15.1m
2.紫紅色薄—中厚層粉砂巖、灰綠色鈣質泥巖與灰色泥巖互層,夾灰黑色薄層油頁巖,韻律發育 53.0m
1.黃、灰黃色中厚層中粒長石石英砂巖 4.0m
整合
下伏地層 油房莊組(T2y)紫紅色粉砂巖
譚莊組(T3t) 1960年河南省地質局石油隊在河南濟源縣譚莊命名。與下伏椿樹腰組整合接觸,其上為第三系或第四系不整合覆蓋。譚莊組為黃綠、紫紅、灰綠色砂巖、鈣質泥巖與粉砂巖互層,夾少量泥灰巖、炭質泥巖及煤線,偶夾菱鐵礦結核。自下而上由粗到細組成多個韻律。水平層理發育,層面具微波痕。砂巖、泥巖中含豐富的雙殼及有節類植物化石。該組應為溫濕氣候條件下的沼澤—湖泊沈積環境。譚莊組植物群組合面貌與陜北延長群、濟源、義馬地區的譚莊組植物組合是壹致的。雙殼類中的三角陜西蚌、斜卵陜西蚌、近卵陜西蚌等,多出現於陜北延長群二、三段及山西延長組二段和濟源譚莊組等地三疊紀地層中。故將譚莊組歸屬晚三疊世晚期。
登封市宋家溝上三疊統譚莊組剖面(圖9-8):
圖9-8 登封市宋家溝上三疊統譚莊組剖面圖(引自河南區調隊,1989)
上覆地層 第四系(Q)黃土
不整合
譚莊組(T3t) 厚95.8m
13.灰色中厚層長石石英粉砂巖 3.8m
12.黃綠色薄層泥巖,產植物化石:擬木賊、霍爾新蘆木、卡勒萊新蘆木、多皺新蘆木等 1.3m
11.黃綠色薄層粉砂巖、泥巖,含植物碎片 3.8m
10.灰白色薄—中厚層中粒砂巖 1.6m
9.紫紅色薄層泥巖,夾黃綠色中厚層鈣質粉砂巖 6.8m
8.黃綠色鈣質泥巖,夾紫紅色泥巖,產卡勒萊新蘆木 6.3m
7.紫紅色薄層泥巖夾黃色透鏡狀泥巖 6.5m
6.灰色中厚層細砂巖,夾紫色、黃綠色泥巖及炭質泥巖 7.9m
5.紫紅色薄層泥巖,夾灰白色薄層泥晶灰巖 12.5m
4.黃綠色薄層鈣質泥巖,夾紫紅色泥巖 2.3m
3.黃綠色薄層鈣質泥巖與黃綠色中厚層細砂巖互層,產雙殼類化石:三角陜西蚌、斜卵陜西蚌、近卵陜西蚌等 24.1m
2.灰黃色中厚層含生物碎屑長石石英砂巖 2.7m
1.灰、灰黃色鈣質砂巖 16.2m
整合
下伏地層 椿樹腰組(T3c)黃色泥巖
區內三疊系主要分布於向斜盆地中。由於受印支運動的影響,早三疊世後期,嵩山東部地殼擡升,使密縣、大隗壹帶缺失中、上三疊統,僅沈積了厚約60~100m的下三疊統劉家溝組及部分和尚溝組。西部蘆店和東金店向斜仍處於大幅度下降階段,形成三疊紀沈積盆地中心,連續沈積了厚達1200余米的三疊紀地層。三疊系各組巖性特征、化石類型、沈積環境、氣候條件變化情況如表9-2。
表9-2 嵩山三疊系主要特征簡表