摘要
南华系以冰川活动的广泛出现为特征，关于辽宁地区是否存在南华系，尤其是否有冰碛物堆积事件存有争议。本文通过对辽南地区南华系岩石地层单位的对比与研究，识别出两次冰期：第一次殷屯冰期为一套陆相冰碛沉积，分布于辽南永宁盆地中，见有大量冰碛砾岩；第二次冰期沉积涉及海相沉积的桥头组及长岭子组，在粉砂质页岩中发现规模不等的冰筏坠石，是冰期的有力证据。殷屯组的厘定为辽南地区首次发现，并与辽北殷屯组进行对比，同属辽宁南华系最高层位。殷屯组冰碛事件可与南方南华系长安组冰期相对比，桥头组及长岭子组冰碛事件可与南方南华系南沱组冰期对比。
Abstract
Nanhua System is characterized by extensive occurrence of glacier activity. There is controversy about whether Nanhua System exists in Liaoning region, especially whether there are moraine accumulation events. Based on the comparison and study of Nanhua System lithostratigraphic units in southern Liaoning, this paper identifies two glacial periods: the first Yintun glacial period is a set of continental moraine deposits, distributed in Yongning Sag basin, southern Liaoning, with a large number of moraine conglomerates; the sediments of the second glacial period are related to the Qiaotou Formation and Changlingzi Formation of marine sediments, and the ice raft falls of different sizes are found in the silty shale, which is a strong evidence of the glacial period. The Yintun Formation is the first discovery in southern Liaoning, and compared with the northern Yintun Formation, it belongs to the highest position of Nanhua System in Liaoning. The Yintun Formation moraine events can be compared with the Nanhua Changan Formation glacial period, and the Qiaotou Formation and Changlingzi Formation moraine events can be compared with the Nantuo Formation glacial period.
Keywords
0 引言
新元古代南华纪以全球气候巨变、低纬度冰川广泛分布为特点（Fairchild and Kennedy，2007；殷鸿福等，2018），甚至扩展到古赤道地区，发育有冰期特征的冰碛砾岩及间冰期碎屑岩夹化学沉积的沉积地层。中国扬子板块、华北板块、塔里木板块上均发现了相关沉积地层（赵彦彦和郑永飞，2011；尹崇玉等，2018；邓俊等，2020；岳亮等，2020；金姜颖等，2024），新元古代冰期之后，地球气候发生了巨变，并最终发展为早寒武纪的“生物大爆发”（赵彦彦和郑永飞，2011；马圣杰等，2024）。因此，新元古代冰期古环境演化一直是国际地学界关注热点，而北方是否存在南华系，尤其是否存在冰期，是否存在与南方南华系相同的冰碛事件，始终是众多学者近年来争议的焦点。全国地层委员会（2012）划分出南华系以来，前人在北方也相应对南华系进行划分，主要有：2003 年辽宁 1∶25 万丹东市等 6 幅区调首次在辽宁境内使用南华系，将辽南原下震旦统长岭子组及辽东地区康家组划归南华系；将辽南原震旦系五行山群 3 个组和金县群 5 个组划归南华系 （高振家和陈克强，2003；张雷雷，2011）；将辽南细河群桥头组、康家组和辽北殷屯组划归南华系（曲洪祥等，2011）；辽宁 1∶5 万复州城等 6 幅区调将长岭子组划归南华系（辽宁省地质矿产调查院和辽宁省地质勘查院，2010①）；辽宁 1∶5万平顶山等 4幅区调将细河群桥头组划归南华系（辽宁省地质勘查院和辽宁省地质勘查院，2012②）；本研究通过实地研究结合辽宁省地质矿产调查院（2017）的划分方案 （表1），认为辽南地区出露新元古界南华系地层为殷屯组、桥头组、长岭子组，其中殷屯组为新厘定加入。
部分学者多次对辽宁南华纪地层进行尝试性划分，认为辽宁南华系有别于标准南华系，为“温暖型”气候条件下形成的产物，又通过岩相古地理研究分析，将殷屯组划归南华系主要为一套冰碛物堆积（曲洪祥等，2011，2013）；研究辽北殷屯组和辽南、辽东地区分布的永宁组、桥头组冰碛沉积物特征，划分出殷屯及汎河冰期（卢崇海等，2015，2018； 田德欣等，2018；张林等，2021）；笔者研究确认了辽北地区冰碛堆积物的存在，并划分出两次冰期（曹煜昊等，2020）；辽西夏家沟地区首次发现南华系殷屯组冰碛砾岩（卢崇海等，2021）。总之，上述学者对南华系的划分方案不一，并且对冰碛沉积物的认识不足，尤其是与南方南华系在物质成分组成和形成环境等方面欠缺对比。笔者在前人地质研究成果的基础上，结合野外实践，利用现代地层学原理对辽南南华系进行初步的研究和划分，确认了辽南地区存在殷屯组、存在冰碛堆积物（杂砾岩等）。冰期的确定在本研究中均找到了有利的佐证，为辽宁南华系划分与对比提供新的地质资料和研究思路，同时南华系冰期与冰碛岩序列的识别、对比，对于辽宁地区早期历史恢复、重建南华系沉积-古地理背景具有重要意义。
1 辽南地区南华系地层划分
根据中国区域地层分区的原则和划分方案，辽宁省的新元古界分属中朝地层大区（Ⅰ），华北地层区（Ⅰ1）的燕辽地层分区的辽西小区（Ⅰ1 1）、汎河地层小区（Ⅰ1 2）以及胶辽徐淮地层区（Ⅰ2）的辽东地层分区的大连地区小区（Ⅰ2 1）、太子河地层小区（Ⅰ2 2） （辽宁省地质矿产调查院，2017）。研究区属于大连地区小区，辽宁南华系以大连地层小区最为发育，出露良好且连续，涉及的岩石地层单位有：殷屯组、桥头组、长岭子组（图1）。其中，殷屯组沿走向主要环绕永宁盆地展布，为本文新厘定的组级岩石地层单位；桥头组主要位于永宁盆地西部和南部，少部分位于永宁盆地内；长岭子组受后期构造改造走向各异，主要位于大连市一带。
殷屯组平行不整合于青白口系永宁组之上，为一套紫红色、灰紫色巨厚层、中厚层粗砾、中粗砾、细砾复成分冰碛砾岩，夹含砾长石石英砂岩、砂砾岩层及透镜体的岩石地层，是辽宁南华纪第一次冰期作用的产物。桥头组下部为灰绿色薄层含泥长石粉砂岩及灰白色薄层硅质含铁屑微粒长石石英砂岩，局部夹粉砂质页岩；中部为灰白色中厚层细粒石英岩、灰白色厚层硅质长石砂岩、厚层细粒硅质长石石英砂岩；上部为黄绿色粉砂质页岩、粉砂岩夹中厚层细粒正石英岩及薄层细粒长石石英砂岩。发育有水平层理、平行层理、大型交错层理及浪痕，在桥头组粉砂岩中冰筏坠石现象，是辽宁南华纪第二次冰期海相沉积的产物。长岭子组岩性为黄绿色、灰色钙质千枚岩、钙质板岩、千枚状板岩、页岩、粉砂岩夹细砂岩、泥灰岩、黏土质粉屑灰岩的岩石地层，是辽宁南华纪第二次海相冰期沉积的产物。
2 第一次冰期沉积特征
辽南地区殷屯组主要环绕永宁盆地周边断续展布，堆积厚度各地不一，东侧和南西侧局部出露厚度较大，北西侧出露厚度相对较薄，呈混杂堆积。通过对殷屯组进行地质剖面测制，厘定出第一次冰期堆积的南华系殷屯组（粗中砾复成分冰碛砾岩组合）（图1）。剖面位于瓦房店市松树镇宋屯地区，厚 42.40 m（图2）。
---------------平行不整合---------------
南华系殷屯组 总厚度42.40 m
8. 灰紫色厚层中粗砾—粗砾复成分冰碛砾岩夹薄层含砾粗砾长石石英砂岩 11.01 m
7. 灰紫色厚层中细砾复成分冰碛砾岩夹灰紫色含砾粗粒长石石英砂岩 9.82 m
6. 灰紫色中厚层含砾长石石英砂岩夹灰黄色薄层中细砾复成分冰碛砾岩 9.38 m
5. 灰紫色中厚层中细砾—粗砾复成分冰碛砾岩夹薄层含砾粗粒长石石英砂岩 0.83 m
4. 灰紫色中厚层含砾粗粒长石石英砂岩夹薄层中细砾复成分冰碛砾岩 0.86 m
3. 灰紫色厚层粗砾冰碛砾岩夹薄层含砾长石石英砂岩、中细砾复成分冰碛砾岩 4.22 m
2. 灰紫色厚层含砾粗粒长石石英砂岩夹薄层细砾砂砾岩 0.94 m
1. 灰紫色厚层中细砾复成分冰碛砾岩夹灰紫色中厚层含砾粗粒长石石英砂岩 5.34 m
---------------平行不整合---------------
下伏地层：青白口系永宁组灰紫色中厚层含砾中粗粒长石石英砂岩
图2殷屯组实测地质剖面
永宁盆地中的殷屯组主要岩性由紫红色巨厚层、块状粗砾、中粗砾复成分冰碛砾岩（杂砾岩）夹紫色薄层含砾中粗粒长石砂岩和砂岩透镜体组成。殷屯组中的冰碛砾岩远视呈似层状构造（图3d），岩性由灰紫色中厚层中粗砾成分冰碛砾岩组成（图3a），夹含砾粗砂岩层和透镜体，说明在冰川作用过程中，局部地段处于相对静水环境。冰碛砾石呈中粗砾—巨砾状，一般大小为 0.1～0.45 m，砾石分选较差，层内杂砾岩呈杂乱无序堆积（图3e），局部呈似层状构造。砾石表面可见压坑（图3c）、小砾石镶嵌在大砾石中（图3b），成分主要有石英岩、石英砂岩、遂石岩、变流纹岩、红色硅质岩等，砾石分选较差，形状呈棱角—次圆状（图3f），不规则状、扁平状、马鞍状（图3g）等，在东风水库东侧殷屯组中见有冰楔现象（图3h）。上述殷屯组杂砾岩具有典型陆相冰碛堆积成因特征，总之，辽南地区分布的殷屯组与辽北地区出露的殷屯组在岩石组合、冰碛砾岩沉积构造等方面产出特征，具有广泛的一致性。
图3殷屯组冰碛砾岩（杂砾岩）沉积特征
a—灰紫色复成分冰碛砾岩；b—冰碛砾岩中小砾石镶嵌于大砾石；c—砾石表面见压坑现象；d—似层状冰碛砾岩夹含砾粗砂岩；e—杂砾岩混杂无序堆积；f—砾石呈棱角—次圆状；g—砾石呈马鞍状；h—冰楔现象
3 第二次冰期沉积特征
3.1 桥头组沉积特征
主要分布于瓦房店市岚崮山、复州城、横山、交流岛、金州大黑山、大孤山、曲家村、旅顺及庄河市附近。在瓦房店市岳山—大古井屯地区进行了桥头组实测地质剖面测制（图1），厚447.79 m（图4）。
未见顶 总厚度447.79 m
桥头组二段 201.47 m
12. 灰白色中薄层硅质胶结细粒石英砂岩夹灰绿色粉砂质页岩 17.14 m
11.黄白色中厚层铁质胶结细粒石英砂岩 184.33 m
桥头组一段 246.32 m
10. 黄绿色泥质粉砂质页岩夹灰黄色薄层含砂质泥质粉砂岩 23.11 m
9. 黄绿色泥质粉砂质页岩见冰筏坠石-黄褐色铁质胶结细粒石英砂岩 34.00 m
8. 灰紫色粉砂质页岩夹灰绿色粉砂质页岩 63.34 m
7. 黄绿色夹灰紫色粉砂质页岩 98.39 m
6. 黄绿色粉砂质页岩夹中薄层铁质硅质胶结粗粒石英砂岩，见冰筏坠石现象 24.72 m
5. 黄绿色粉砂质页岩夹灰白色薄层细粒石英砂岩 2.76 m
未见底
图4桥头组实测地质剖面
实测地质剖面中1～3导地层倾向为南西向，倾角 18°~22°，3～5 导地层倾向为北东向，倾角 20°~22°，5～22 导地层倾向为南东向，倾角 22°~32°，为一复合褶皱构造。该剖面一段由黄绿色粉砂质页岩夹薄层细粒石英砂岩、黄绿色中薄层铁质硅质胶结中粗粒石英砂岩（含冰筏坠石）、黄白色中厚层铁质胶结细粒石英砂岩等组成；二段由灰白色中薄层硅质胶结含海绿石细粒石英砂岩、黄白色中薄层硅质胶结含海绿石中细粒石英砂岩等组成。
本组岩石中发育水平层理、大型交错层理、浪成对称及不对称波痕等沉积构造、为退积海进序列基本层序，总体表现为由粗至细变薄的过程。本研究最大特点是发现规模不等的冰筏坠石，坠石大小不等，均呈椭球倒锥状，磨圆一般，岩性为灰褐色细粒石英砂岩（图5a）、黄褐色铁质胶结细粒石英砂岩 （图5b），围岩为黄绿色粉砂质页岩且环绕坠石沉积，两者岩性差别较大，界线清晰。佐证了前人在桥头组中见有冰筏坠石现象（田德欣等，2018），为桥头组划分到南华系第二期冰碛沉积提供了依据，说明本区桥头组沉积环境为陆源冰海相，为第二次海相冰期作用的产物。
图5桥头组粉砂质页岩中冰筏坠石现象
a—细粒石英砂岩坠石；b—铁质胶结石英砂岩
3.2 长岭子组沉积特征
主要分布于瓦房店泡崖、谢屯、金州大孤山、曲家屯、石河子、旅顺山城及大连长岭子等地。与下伏桥头组呈整合接触，与上覆南关岭组呈平行不整合接触，剖面位于瓦房店市复州城镇（据辽宁省地质矿产调查院和辽宁省地质勘查院，2010③）。
上覆地层：下古生界碱厂组深灰色厚层疙瘩状灰岩
---------------平行不整合---------------
长岭子组 总厚度117.74 m
8. 灰白色中厚层细粒石英砂岩 47.74 m
7. 黄绿色粉砂质页岩与灰白色中薄层长石石英砂岩互层 2.48 m
6. 黄绿色粉砂质页岩夹灰色薄层细粒长石石英砂岩 3.08 m
5. 灰色薄层细粒长石石英砂岩夹黄绿色粉砂质页岩 14.75 m
4. 绿灰色夹黄绿色粉砂质页岩 11.91 m
3. 黄绿色粉砂质页岩 17.21 m
2. 黄绿色粉砂质页岩夹中薄层细粒长石石英砂岩 5.46 m
1. 黄绿色粉砂质页岩 15.21 m
未见底
长岭子组主要岩性由黄灰色中厚层含海绿石钙质细砂岩、灰色中厚层砂质泥晶灰岩、黄绿色薄层粉砂岩夹页岩，黄绿色薄层细砂岩、含海绿石石英砂岩、黄绿色粉砂质页岩夹粉砂岩等组成。在页岩、长石石英砂岩中见有冰碛岩（图6a），并于灰绿色页岩中见黏土质灰岩凸镜体冰筏坠石现象（图6b）。前人在复州长岭子组顶部采集到皱节虫科蠕虫化石（林蔚兴和邢裕盛，1984），经研究与国外成冰纪中分布的皱节虫属种对比具有一致性。皱节虫属种是国外成冰纪广泛分布的微古化石。同时王东方（1984）在本组下部获得Rb-Sr等时线年龄值为（723±43） Ma；在采集页岩中伊利石样品获得Ar-Ar年龄值（776±7） Ma；在采集石英砂岩中海绿石样品，获得全岩 K-Ar 年龄值（650±20） Ma。因此，本区皱节虫属种的确认及岩石年龄的确定为长岭子组划分到南华系以及将长岭子组划分到南华系第二期冰碛沉积提供了依据。
图6长岭子组沉积特征
a—冰碛岩沉积特征；b—粉砂质页岩中冰筏坠石现象
4 辽宁地区殷屯组对比
辽北地区殷屯组分布于铁岭县殷屯—陈千户屯一带，岩性主要为冰碛砾岩（杂砾岩），呈混杂无序堆积，由灰紫色块状、厚层粗砾、中粗砾复成分冰碛砾岩组成。砾石成分主要由石英岩、石英砂岩、变辉绿岩、杏仁状玄武安山岩、角砾质砾岩、白云质灰岩、白云岩、变流纹岩、遂石岩、硅质岩、细碧岩、泥砂质砾石等构成，砾石大小为 10～20 cm，个别达到 25～70 cm，复成分冰碛砾岩中夹含砾粗砂岩层和透镜体，砾石可见压坑、小砾石镶在大砾石中及砾石压弯、砾石错移、砾石压扁等冰川作用现象。砾岩中见砂岩透镜体（夹层），岩性主要为长石石英砂岩、岩屑砂岩、长石岩屑砂岩、岩屑石英砂岩等。
辽南地区殷屯组主要环绕永宁盆地边缘地带展布，岩性组合特征为：冰碛杂砾岩，呈混杂堆积，由灰紫色块状、中厚层粗中砾复成分冰碛砾岩组成，砾石呈次圆状、扁平状，马鞍状等，砾石中可见压坑，小砾石镶嵌在大砾石中，砾石成分主要为石英岩、石英砂岩，少量为变流纹岩、硅质岩、含鲕粒硅质岩、花岗质片麻岩等。灰紫色块状、中厚层粗中砾复成分冰碛砾岩中夹含砾粗砂岩透镜体，含砾粗砂岩中见有冰楔沉积构造。
通过对比可以看出：两地殷屯组在岩石组合、冰碛砾岩沉积构造等方面产出特征，具有广泛的一致性；两地殷屯组与下伏青白口系永宁组呈平行不整合接触，属辽宁南华系最高层位；殷屯组为辽宁南华纪第一次陆源冰碛作用堆积的产物。
5 与南方南华系冰期划分对比
从表1辽宁新元古界南华系及南方地区南华系划分和对比可看出，辽宁第一次冰期沉积殷屯组由复成分杂砾岩组成，可与《中国地层表》编委会 （2012）和湘、黔、桂地区出露的长安组进行对比，虽然二者在物质成分组成上和形成的环境方面存在较大的差异，但在形成的时间上基本接近，可能殷屯冰期形成时间上要略早于南方南华纪长安冰期 （720 Ma），大约为 750 Ma（卢崇海等，2019）。辽宁第二次冰期沉积桥头组及长岭子组，以灰色砂岩与黑色页岩、钙质页岩互层为特征，砂岩中见有海绿石，页岩具有水平细纹层状构造，在粉砂质页岩中见有冰筏坠石沉积。可与南方南沱组冰期进行对比，但海相沉积的桥头组及长岭子组沉积厚度远远大于古城子组，说明辽宁南华系第二次冰期持续时问相对较长。辽南南华系冰碛事件与南方长安组、南沱组冰期对比是可行的，但因沉积环境因素、沉积的厚度和所处大地构造位置的不同，存在着一定的差异。笔者认为辽宁南华系与南方南华系演化过程基本是一致的，虽然存在着差异，但均经历了均经历了寒冷气候-炎热气候-寒冷气候-温暖气候的演化过程。
6 结论
（1）辽南地区南华系由下至上可划分为 3 套岩石地层单位：殷屯组、桥头组、长岭子组。其中殷屯组岩石以灰紫色和紫红色调为主，由灰紫色块状、中厚层长石石英砂岩、中粗砾复成分冰碛砾岩组成，砾石次圆状，分选性较差，砾石大小不等，形状各异，说明冰碛砾岩经历了快速较长距离搬运，在山间坳陷盆地中形成无序混杂堆积，沉积环境相当于冰碛作用下底碛、中碛和表碛沉积。桥头组岩性由灰黄色中厚层细粒石英砂岩夹黄绿色、黑色页岩和粉砂质页岩组成。长岭子组岩性由黄绿色页岩、钙质页岩夹细粒石英砂岩、粉砂岩组成。在桥头组石英砂岩、长岭子组灰绿色页岩中发现有冰筏坠石现象（冰川作用遗迹），说明此时温度较低，处于寒冷气候环境。
（2）辽南地区出露的殷屯组，与辽北殷屯组对比具有较高的一致性，均属于冰碛作用成因，为辽宁地区南华系第一次冰碛作用的产物。第二次冰期以海相桥头组、长岭组沉积为代表。其冰碛事件对比关系显示两次冰期可与南方南华系长安组冰期、南沱组冰期相对比。
注释
① 辽宁省地质矿产调查院，辽宁省地质勘查院 .2010. 辽宁省 1∶5 万铧铜镇等6幅区域地质调查报告[R].
② 辽宁省地质矿产调查院，辽宁省地质勘查院 .2012. 辽宁省 1∶5 万平顶山等4幅区域地质调查报告[R].
③ 辽宁省地质矿产调查院，辽宁省地质勘查院 .2010. 辽宁省 1∶5 万永宁涧等6幅区域地质调查报告[R].
