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金-羊盆地是冀北-辽西地区具有代表性的土城子期沉积盆地 。其中朝阳北四家子土城子阶辅助单位层型剖面、土城子阶单位层型剖面和北票大板辛家沟—上园乡上土来沟（图1-4-2）剖面分别控制了金-羊盆地南 、中和北部沉积区 。因此对这些剖面进行沉积旋回分析，可以代表金-羊盆地的沉积情况。
1.金-羊盆地中部沉积旋回
可以土城子阶标准剖面为代表 。该剖面地处金岭寺-羊山盆地中段东侧 ，剖面长度约 5.5 km（图1-1-1 、图1-2-1、图1-2-2 、图1-2-3） ，控制了土城子阶上 、中、下三部岩层，岩层总厚约1092.83 m 。
在对土城子期岩石地层划分的基础上 ，根据岩性 、岩相 、沉积构造等特征 ，将土城子组划分出1个Ⅰ级沉积旋回，2个Ⅱ级旋回，8个Ⅲ级旋回 ，将它们归属4种沉积相及12种沉积亚相（图1-4-1）。
图1-4-1 土城子阶单位层型充填序列
第Ⅰ级沉积旋回主要是根据土城子组底部与髫髻山组顶部之间的假整合以及土城子组顶部与义县组底部之间的不整合两个构造界面划出的 。在这两个构造界面之间的所有沉积岩层之间均属连续沉积 ，在岩石地层学中构成一个组级的地层单位 。
两个Ⅱ级沉积旋回之间的界线是根据土城子组中部砾岩层的底界划出的。它代表在形成本阶的整个时期内，所经历的一次最大的地壳升降运动所产生的构造界面 ，把整个阶分为两个由粗到细的沉积序列和沉积旋回 ，它同时代表沉积相体系的转换面。
8个Ⅲ级沉积旋回之间的界线，主要是在两个Ⅱ级旋回的基础上 ，由于地壳运动的趋势是缓缓下沉 ，为沉积物的连续堆积提供有效空间 。一般来说，Ⅲ级沉积旋回界面 ，大体上与沉积相的环境界面是一致的 。但是 ，相环境界面除了受较低级的构造运动界面的影响以外，更重要的是气候环境的控制。而气候条件中 ，温度（所处的气候带）和湿度（大气降雨、蒸发量）是两个最大的因素 ，另外风力也起一定作用 。
众所周知，土城子阶沉积期是正值晚侏罗世欧亚大陆内部干旱气候的鼎盛时期，整个冀北辽西都是在此间形成的大面积干旱气候带的控制之下 。地处金-羊盆地中段的土城子阶标准剖面 ，Ⅱ级旋回的下部（Ⅱ1）是属于半干旱至干旱期 ，在整个盆地具有一定的代表性，从河流的冲积相（Ⅲ1）逐渐过渡为湖泊相（Ⅲ2—Ⅲ4）。在湖泊相中 ，经过多次水进、水退的变化 ，可进一步细分出若干个亚相 。亚相之间的界线，大体上已属Ⅳ级或Ⅴ级沉积旋回 ，为了简便 ，故在柱状剖面上从略 。在Ⅲ2旋回的顶部形成浅湖期间，水中出现单调的生物——叶肢介 ，岸边生长稀疏的松柏类 ，其中包括树干（硅化木）及叶部和孢粉。
Ⅱ级旋回的上部（Ⅱ2）在整个金-羊盆地是属极度干旱期，在盆地的北段和南段出现了面积较大的风成沙漠和旱谷沉积 ，局部地段有沙漠湖式的绿洲沉积 。但在本标准剖面上 ，则是处于沙漠之间的河流和干化湖泊为代表的地带 。因此，该剖面的上部在整个盆地中似缺乏沙漠相沉积的代表性。所以，有关风成沙漠沉积 ，将在土城子阶的副层型剖面上再加以叙述 。
在该剖面的中部发育有一套厚度不大的复成分砾岩层 ，以往它在岩石地层中被划分为砾岩段，与“金岭寺砾岩 ”的层位相当 。砾石呈次棱角状—次圆状 ，具一定的分选性和韵律性 ，多显粒序层理，局部有大型斜交层理。根据上述沉积特征 ，似属河流相河床亚相的滞留沉积物（Ⅲ5）。向上过渡为干旱地区的干化湖相（Ⅲ7—Ⅲ8） 。经过一次水进转换 ，进入滨湖和浅湖环境，经过两次连续的水退 ，逐渐变成滨浅湖（Ⅲ7）和滨湖或边滩砂坝（Ⅲ8） ，进而被义县阶底部砾岩层超覆 。在超覆之前，可能经地壳上升部分地遭受剥蚀。在浅湖相的沉积中发现有许多叶肢介层及少数植物碎片及少数孢粉化石 。可能当时的植被是相当贫乏的 。
2.金-羊盆地南部沉积旋回
可以北四家子辅助单位层型剖面为代表 ，剖面区位于朝阳县北四家子马家沟—王杖子东山（下 、中部）—千佛洞（上部）（图1-2-4） ，全长5.76 km，岩层总厚约2765.37 m。
该剖面在总体特征上与标准剖面完全可以对比，其优点是地层发育较好 、出露较全 ，下部化石较丰富 ，上部为风成沙漠沉积，在沉积相方面对标准剖面是个很好的补充 ，而且在金-羊盆地具有一定的代表性（图1-4-2a ，b） 。
Ⅰ级沉积旋回以土城子阶底部砾岩与髫髻山组顶部安山岩层之间的假整合面为底界 。顶界未见到义县阶的覆盖层。
图1-4-2a 土城子阶辅助单位层型剖面充填序列（下、中部）
两个Ⅱ级旋回与典型剖面完全可以对比，旋回的下部（Ⅱ1）从河流相的冲积扇粗碎屑开始 ，然后逐渐转换成湖泊相 。在湖泊相中 ，根据水位的进退划分为若干个亚相，Ⅲ级旋回的界面主要根据湖水的进退分为七个小旋回（Ⅲ1—Ⅲ7） ，其中Ⅲ2旋回包括两个较小的亚相由滨湖—浅湖 ，相当于连续的水进程序，没有在Ⅲ级旋回中划出 。在滨湖亚相中含有脊椎动物骨骼化石。可能由于恐龙去湖边喝水或死于湖畔 ，被流水携于滨湖后被掩埋 。在浅湖中 ，主要繁殖叶肢介和介形类 。在湖岸的周围生长有耐旱能力极强的松柏类掌鳞杉科的短叶杉 、尖叶杉及枞型枝等，少数真蕨更加靠近水源生长。这些植物化石均为一些经过一定距离搬运之后落入浅湖中的，因此化石都很破碎。
Ⅱ级沉积旋回的上部（Ⅱ2） ，从剖面中部的粗碎屑砾岩的底界开始至砂砾岩结束 ，构成一个从扇根到扇端的冲积扇沉积亚相（Ⅲ7） 。向上逐渐转换成风成沙漠相沉积（Ⅲ8—Ⅲ13） 。
图1-4-2b 土城子阶辅助单位层型剖面充填序列（上部）
沙漠乃是一个由于雨水不足而几乎没有植物生长的陆地地区。在此地区内，蒸发量超过降雨量 ，最重要的地质营力是风 ，故沙漠环境又称为风成环境 。在炎热的沙漠地带，年平均降雨量少于25 cm ，但蒸发量往往是平均降雨量的几倍 。热沙漠的风和温度的日变化和季节性的变化都很大 ，降雨量很少而且常常是局部性的。所以，在这些地区植被贫乏或根本没有 。特殊的情况降雨（10～20年一次）是急骤的暴雨 ，短时期内可降大量的雨水 。由于缺乏植被贮水而形成暴洪。沙漠中的间歇水道称之为旱谷 ，旱谷有时形成洪积扇，而沙漠是内陆地区 ，也就是水流常常直接流入盆地中间的低洼处 ，因此在这里往往发育成沙漠湖或内陆碱滩 。沙漠环境的最重要特点是：广大的开阔地区几乎全部受风的作用影响 。而有些地区，水流沉积物常与风成沉积物相伴出现，这是一种能鉴别沙漠环境的特殊的沉积组合。
我们根据几次规模较大 、持续时间较长的风成和水成的转换界面划分出几个与Ⅲ级旋回相当的亚相 ，而有些级别更低的亚相界面 ，在Ⅲ级旋回中没有进一步划分 。
金-羊盆地南段的这条副单位层型剖面，其中的风成沙漠沉积 ，在整个盆地内具有较强的代表性 。这种沙漠相沉积在该盆地的北段也有较大规模的分布。
图1-4-3 北票大板辛家沟—上园上土来沟土城子阶剖面位置
3.金-羊盆地北部沉积旋回
金-羊盆地北部的土城子期沉积分布甚广 ，北起凉水河、下府 、大板镇，南至新开岭 、青石梁等广大地区 ，出露面积约365 km2。根据岩性特征 ，在岩石地层单位中均可分出三个段：下段为灰紫色、灰褐色薄层—中厚层状泥质粉砂岩 、粉砂质泥岩夹岩屑细砂岩 、岩屑长石细沙岩、钙质胶结粉砂岩，上部出现几层灰紫色 、灰绿色薄层—中厚层状复成分细砾岩 ，厚度大于603.12 m 。中段为紫色中厚层—厚层状复成分中细砾砾岩 ，间夹灰绿色 、灰**薄层状岩屑长石细砂岩，厚501.39 m 。上段为灰绿色薄板状、薄层—中厚层状石英长石细砂岩、长石岩屑细砂岩 ，具有大型交错层理 ，间夹灰紫色 、灰白色薄层状粉砂质泥岩和浅绿色中厚层状晶屑层凝灰岩，厚约516.38 m。不同地区各段的厚度略有变化 。
（1）金-羊盆地北部土城子期沉积
代表性剖面位于北票大板辛家沟—上园上土来沟（图1-4-3），剖面全长约6 km（图1-4-4） ，分层描述如下 。
上覆地层：上侏罗统义县阶灰色复成分细砾岩
不整合
上侏罗统土城子阶 总厚1620.89 m
上部 厚516.38 m
51.浅灰绿色含泥质结核长石岩屑中细粒砂岩夹灰紫色长石岩屑杂砂岩 48.15 m
50.黄绿色薄层—中厚层状岩屑长石细砂岩 39.28 m
49.浅灰绿色中厚层状晶屑沉凝灰岩 3.93 m
48.浅灰绿色薄层—中厚层状岩屑长石细砂岩 88.68 m
47.蓝绿色薄层状沉凝灰岩 3.36 m
46.灰绿色薄层状凝灰质长石细砂岩 9.51 m
45.灰白色中厚层状晶屑沉凝灰岩 7.83 m
44.灰绿色薄层—中厚层状岩屑长石细砂岩 2.91 m
43.灰白色中厚层状晶屑沉凝灰岩 4.81 m
42.浅灰绿色薄板状—薄层状长石岩屑细砂岩 148.31 m
41.下部为灰白色薄层状粉砂岩 ，上部为灰紫色薄层状泥质粉砂岩 1.92 m
40.灰绿色薄层—中厚层状长石岩屑细砂岩21.80 m
39.下部为灰紫色粉砂质泥岩夹灰白色钙质胶结岩屑长石细砂岩透镜体，上部为黄褐色薄层—中厚层状岩屑长石细砂岩9.69 m
38.灰绿色 、浅粉色薄层—中厚层状石英长石细砂岩17.29 m
中部厚501.39 m
37.灰色、灰绿色中厚层状复成分细砾岩和灰色中厚层状含砾长石岩屑中粗粒砂岩互层71.88 m
36.灰绿色薄层—中厚层状长石岩屑中细粒砂岩15.3 m
35.灰紫色 、灰绿色中厚层状复成分细砾岩与灰色薄层—中厚层状长石岩屑粗砂岩互层52.21 m
34.灰紫色薄层—中厚层状复成分细砾岩81.36 m
33.灰绿色薄层状岩屑长石细砂岩37.80 m
32.灰紫色薄层—中厚层状复成分细砾岩夹薄层状含砾岩屑长石细砂岩透镜体19.09 m
31.黄灰色薄层状岩屑长石中细粒砂岩14.42 m
30.灰紫色中厚层状复成分细砾岩36.92 m
29.浅灰绿色中厚层状含砾长石岩屑粗砂岩夹浅灰紫色岩屑长石细砂岩13.58 m
28.灰紫色厚层状复成分中细砾砾岩夹灰色中厚层状长石岩屑砂岩透镜体24.07 m
27.浅灰绿色薄层状长石岩屑中细粒砂岩0.96 m
26.灰紫色中厚层状复成分细砾岩 ，局部夹薄层状含砾长石岩屑细砂岩透镜体135.79 m
下部厚 603.12 m
25.下部灰紫色薄层—中厚层状细砾岩夹薄层状砾岩屑粗砂岩 ，上部紫红色薄层—中厚层状含砾岩屑长石细砂岩14.36 m
24.下部灰紫色中厚层状复成分细砾岩夹薄层状岩屑细砂岩透镜体，上部灰紫色薄层状泥质粉砂岩夹灰绿色钙质胶结岩屑长石细砂岩13.55 m
23.下部灰紫色中厚层状复成分细砾岩夹薄层状岩屑细砂岩透镜体 ，上部灰紫色薄层状泥质粉砂岩夹灰绿色钙质胶结岩屑长石细砂岩17.49 m
22.下部灰紫色中厚层状复成分细砾岩 ，中部灰绿色 、灰紫色薄层状含砾岩屑中粒砂岩，上部浅灰紫色含岩屑泥质粉砂岩22.17 m
21.下部灰绿色中厚层—厚层状复成分细砾岩 ，中部灰紫色薄层状含砾长石细砂岩 ，上部灰紫色泥质粉砂岩14.67 m
20.下部浅灰绿色岩屑长石细砂岩，上部灰紫色薄板状泥质粉砂岩7.95 m
19.褐紫色粉砂质泥岩夹灰色薄层状钙质胶结粉砂岩37.89 m
18.粉红色薄层—中厚层状长石细砂岩51.36 m
17.灰紫色极薄—薄层状含云母泥质粉砂岩夹紫色薄层状钙质粗粉砂岩13.26 m
16.底部灰绿色中厚层状长石岩屑细砂岩 ，上部浅灰紫色薄层状岩屑长石细砂岩13.76 m
15.灰紫色云母粉砂岩夹灰色薄层状长石岩屑细砂岩13.12 m
14.紫灰色薄层—中厚层状长石岩屑细砂岩与灰紫色薄层状粉砂岩互层24.63 m
13.紫红色泥质粉砂岩夹灰色薄层状钙质胶结岩屑长石细砂岩 ，含叶肢介碎片15.68 m
12.灰色、紫红色薄层—中厚层状岩屑长石细砂岩夹少量紫色薄层状粉砂岩4.11 m
11.灰褐色薄层状粉砂岩夹灰色薄层状钙质粗粉砂岩0.14 m
10.灰紫色 、浅黄绿色薄层—中厚层状岩屑长石细砂岩夹少量灰紫色薄层状粉砂岩 10.28 m
9.褐色泥质粉砂岩夹灰色薄层状粗粉砂岩13.77 m
8.紫红色泥质粉砂岩夹薄层—厚层状石英岩屑杂砂岩24.01 m
7.紫色 、褐紫色含粉砂泥岩夹灰色、灰绿色薄层状钙质胶结岩屑长石细砂岩 28.3 m
6.灰绿色粉砂质泥岩夹薄层状钙质胶结粉砂岩，含叶肢介碎片5.85 m
5.灰褐色含泥质粉砂岩夹薄层状含岩屑粉砂岩9.20 m
4.灰紫色薄层状含砾岩屑粉细砂岩17.08 m
3.灰绿色 、灰色薄层—中厚层状岩屑细砂岩夹灰紫色泥质粉砂岩40.01 m
2.灰紫色薄层—中厚层状泥质粉砂岩夹灰绿色中厚层状岩屑细砂岩屑透镜体59.45 m
1.灰紫色薄层—中厚层状凝灰质胶结安山岩质砾岩夹含砾晶屑凝灰岩6.03 m
-假 整 合
-下伏地层：髫髻山组（J2t）灰紫色安山岩
（2）沉积旋回与相环境分析
该剖面的土城子期沉积岩层总厚1620.89 m，Ⅰ级和Ⅱ级沉积旋回（图1-4-5）与盆地内各地段的剖面均可进行较好的对比。
Ⅰ级旋回以土城子阶底部砾岩的底界与髫髻山组顶部的安山岩之间的假整合面为底面；以土城子阶顶部与义县阶底部砾岩层之间的不整合面为顶界 。Ⅰ级沉积旋回包括两个由粗到细的Ⅱ级旋回（Ⅱ1—Ⅱ3） 。
第1个Ⅱ级旋回（Ⅱ1）相当于土城子阶的下部（即岩石地层单位的下段）沉积层 ，它由3个Ⅲ级沉积旋回组成（Ⅲ1—Ⅲ3）。Ⅲ1旋回代表在髫髻山组火山喷发之后地壳微微上升 ，经过短暂的剥蚀后开始接受的山麓冲积扇堆积，使凹凸不平的火山喷发地形开始准平原化 。Ⅲ2 旋回代表地壳缓慢下沉 ，盆地积水渐多 ，形成湖盆，经连续的水进过程由滨湖进入浅湖期 ，实际上Ⅲ2 旋回中包括由滨湖亚相至浅湖亚相两个Ⅳ级旋回 ，但本文没有进一步划出 。Ⅲ3 旋回代表地壳微微抬升，湖水逐渐变浅 ，当然也有可能在相当干旱的气候区内 ，湖水的蒸发量大于降雨量而使湖水日渐变浅，甚至干枯 ，所以由浅湖逐渐变为滨湖。而Ⅳ级沉积旋回的形成 ，可能与气候变化的关系更为密切，Ⅳ级旋回在本文中一般不再细分，而仅以亚相加以表示 。还应说明的是 ，这条剖面的位置已靠近盆地的边缘地带 ，沉积物中含砂量高于泥质成分的含量，对化石的保存极为不利 。所以在此剖面上所见化石相当稀少 ，而且保存不佳 ，但在剖面的毗连地区如蔡家沟 、胥家沟等地，泥质成分增多 ，叶肢介化石保存较好 ，植物碎片也较多。
图1-4-5 辛家沟—上土来沟土城子阶剖面沉积充填序列
第2个Ⅱ级沉积旋回相当于土城子阶的中部和上部两个部分（即岩石地层单位的中段和上段）。在这条剖面上，土城子阶的中部沉积层似乎比其他地段剖面更为发育 ，厚度可达500 m以上 ，以砾岩和砂砾岩为主，其中可以较明显地看出包括有两个Ⅲ级沉积旋回（由粗到细）（Ⅲ4—Ⅲ5） 。Ⅲ4旋回可能是代表当滨湖亚相环境后期 ，湖水几近干枯 ，在多次暴洪的冲积下形成冲积扇相沉积，以砾岩为主夹少许泥砂，构成扇根 ，上部则以泥砂为主含少量砾石 ，构成扇端 。Ⅲ5旋回可能代表土城子阶中晚期气候干旱程度大大加剧，风成沙漠沉积已经开始 ，已属间歇性的河流由河床、河漫相构成的旱谷沉积。进入土城子阶上部（岩石地层单位的上段）构成了以风成沙丘 、水成的沙漠湖及旱谷亚相的多次交替出现（Ⅲ6—Ⅲ11） 。
从这条剖面的充填序列 、沉积旋回及沉积相环境分析 ，当时在金-羊盆地的南段和北段沉积特征，古地理及古气候环境基本一致 ，但地处盆地中段的土城子阶标准剖面 ，缺乏典型的风成沙漠沉积，而是属干旱气候条件控制下的河湖相沉积 。
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