（六）晚古生代古地理

1.本溪期古地理（图1-3-45）

经长期准平原化的华北大地于中石炭世开始整体下沉，海水由东向西侵入形成广布的陆表海环境。基于本期沉积的石灰岩厚度一般为2～10m，以及它们的百分含量10%～30%，我们选择了基本相当于平均值的厚度（5m）作为相区分界线，即石灰岩累厚大于5m为碳酸盐台地环境，反之为滨岸过渡环境。本区此时在古地理上看可分为两大部分，东部为碳酸盐台地环境，形成了以石灰岩占绝对优势的沉积。其间又有零星的沙坝分布；西部为广布的过渡环境，堆积了碎屑滨岸的砂泥质沉积，包括潟湖相、潮坪相及堡坝相等；北部的兴隆—怀柔一带形成了三角洲沉积。可见，此时的物源区位于北部的阴山古陆。

图1-3-45 石炭纪本溪期岩相古地理图

2.太原期古地理（图1-3-46）

与本溪期相比，太原期的古地理面貌就显得较为复杂。然而，基于太原期沉积的石灰岩累积厚度一般为5～30m，其百分含量为5%～40%，我们也选择其平均厚度（20m）作为相区分界线，即石灰岩累厚大于20m为碳酸盐台地环境，小于20m的为非碳酸盐台地区。以此原则，仍可将本区此时的古地理环境分为两大区：中北部大部地区为非碳酸盐台地区；东南大部地区为碳酸盐台地区。沉积环境的详细分区是，靠近北部阴山古陆附近为山前冲积平原，形成了粒度较粗的碎屑堆积；西北部的大同—太原—石家庄一带则形成了以三角洲为主体的沉积；东北部的兴隆—廊坊—沧州—东营则为海湾环境，形成了泥质和细碎屑为主的沉积；中部的左权—邯郸—济南—潍坊一带则为过渡的潟湖潮坪环境，形成了碎屑岩-碳酸盐为主体的沉积：东南大部地区则为浅海的碳酸盐台地环境，形成了以含生物碳酸盐岩为主体、中夹薄层泥质的沉积。由此可见，此时的沉积物仍主要来自北方的阴山古陆。

3.山西期古地理（图1-3-47）

图1-3-46 石炭纪太原期岩相古地理图

前已述及，山西组的沉积旋回为先上升后下降。基准面上升期间，研究区的古地理较太原期发生的重大变化是浅海碳酸盐环境的消失和三角洲环境的广泛发育。此时总的古地理景观是，宁武—北京—秦皇岛一线以北为山前冲积平原环境，堆积了以粗碎屑为主体的沉积；此线与长治—安阳—济南之间的广阔地区为三角洲环境，形成三角洲平原广为发育的一套砂泥质沉积，分流河间地区则发育泥岩沼泽，形成泥炭堆积；东南广大地区为碎屑滨岸带，堆积了以泥质为主的堡坝潟湖沉积物。

基准面下降期间，古地理格局并无重大改变，只是陆上冲积平原与三角洲的沉积更为发育，沉积体系向南进积，沉积相带随之南移。

4.下石盒子期古地理（图1-3-48）

与山西组一样，下石盒子组亦是由先期上升、后期下降的两个沉积半旋回构成。基准面由山西组晚期的下降转为下石盒子组早期上升后，总的沉积古地理格局并无太大变化，只是河流作用范围扩大，辫状河冲积体系沿北部盆地边缘广为发育，高弯度曲流河已向南进积到南部的平顶山—开封—菏泽—淮北一带，而三角洲环境则退缩到研究区东南隅的豫东和两淮地区。

图1-3-47 二叠纪山西期岩相古地理图

下石盒子组晚期，基准面开始下降，陆相沉积进一步增多。辫状冲积体系已推进至忻州—保定—唐山—秦皇岛一带；三角洲环境已向南退缩至淮南—合肥地区，其余广大区域为高弯度的曲流河所占据。

5.上石盒子期古地理（图1-3-49）

上石盒子组沉积期，总的沉积格局继承了下石盒子组的沉积古地理状况，只是辫状河向南进一步进积，碎屑滨岸带向北部推进，使得曲流河环境与三角洲环境的范围缩小。具体是，太原—石家庄—衡水—东营以北为低弯度的辫状河体系，形成了含砾或砾质的碎屑夹泥质沉积，阳城—焦作—新乡—枣庄以南为三角洲环境和碎屑滨岸带，形成了砂泥互层沉积；其余大部主要是曲流河环境。在上石盒子组沉积期间，曾发生多次由南而北的海侵形成了薄层含海绵燧石层。

通过前述各沉积期的地层厚度、沙体厚度、含砂率及沉积古地理的详尽研究，华北地区的沉积古地理特征体现在以下几个方面：

（1）沉积盆地总的古地理概貌是，中石炭世沉积盆地西高东低，海水由东向西侵入；晚石炭世，沉积盆地则为西北高东南低，海水由东南向西北侵入本区，这种古地理格局一直持续到二叠纪末。正是这种古地理格局，导致了本区石灰岩多分布于东部和东南部。随着古地理环境的不断演化，石灰岩和煤层的分布范围不断向东南退缩，层位也逐步抬高。

图1-3-48 二叠纪下石盒子期岩相古地理图

（2）华北石炭-二叠系地层是在稳定的克拉通盆地内的沉积，地形平缓，水体较浅。自北而南依次分布着冲积扇体系→砾质辫状河体系→砂质辫状河体系→曲流河体系→三角洲体系及碎屑滨岸体系。这几大沉积体系随着基准面的升降依次向北或向南迁移。

（3）从沙体等厚图、含砂率图及沉积古地理图上可以看出，各沉积期的河流均由北向南延伸，并逐渐分叉变为三角洲平原上的分流河道。沉积物正是由这些河流从北部阴山古陆经大同和锦西带入沉积盆地，但盆地西南部也有少量沉积物供给。

（4）华北晚古生代沉积建造总体上是在不断海退的过程中沉积而成的，因此，在时空上表现为：自下而上，陆相沉积不断增强，大陆环境由北向南逐步推进。但是，在总体海退的背景下，不时有海水的短期侵入，在地层中以薄而广布的海泛层（如硅质海绵岩）记录下来。

（5）在华北晚古生代古地理演化过程中，唐山、天津、任丘、沧州及东营一带一直处于较为封闭的海湾环境，很少受到外部碎屑的侵入，形成了一个稳定的沼泽（或浅水）凹地，堆积了较厚的富含有机质的泥质沉积，使得这一地区可能成为烃源岩产出的有利区域。

图1-3-49 二叠纪上石盒子期岩相古地理图

（6）研究区总体上可分为三大沉积区：中北部为冲积平原沉积区、中南部为三角洲平原沉积区、南部为碎屑滨岸沉积区。这三大沉积古地理环境导致了沉积储层原生组成、结构及物性的差异，进而影响到储层的后生成岩演化，最终影响到储集物性。