1、摘要：通过野外地质剖面实测识别了额里图牧场额里图组各层岩性特征，利用马尔可夫链分析方法分析该剖面下岩段地层的沉积旋回，综合地质基础资料，进一步分析了沉积环境.结果识别出一个以砂岩-粉砂质泥岩-粉砂岩-泥岩为特征和一个以砂岩-灰岩-泥岩为特征的两个岩性旋回，分别代表浅海陆棚-深水浊积岩相序和陆棚浅海礁滩相沉积.结合剖面分别划分出陆棚、斜坡和盆地（海槽）3 个相，进一步识别出潮坪滩相、滩前斜坡相、浊积滩坝相、滩相、斜坡盆地相、缓坡相、深水海槽相和礁滩相等亚相.整个剖面由两次海侵半旋回和一次完整的海侵海退旋回组成.研究认为古亚洲洋的最终闭合时限应该在额里图组时期之后.关键词：额里图组；沉积环境；沉积
2、旋回；马尔可夫链；内蒙古利用马尔可夫链分析识别内蒙古正镶白旗额里图组沉积特征汪彪1，3，施立志1，2，阮壮3，崔新宇1，3，罗立艳1，21 中国地质科学院 矿产资源研究所，北京 100037；2.中国地质科学院，北京 100037；3 中国地质大学 地球科学与资源学院，北京 100083收稿日期：20210208；修回日期：20210304 编辑：张哲基金项目：中国地质调查局项目“二连盆地及外围石炭-二叠系油气地质调查”（DD20190099），“松辽外围南部盆地群油气基础地质调查”（DD20160618）；中央级公益性科研院所基本科研业务费专项（KK2005）.作者简介：汪彪（1993），男
3、，硕士，主要从事基础地质研究工作，通信地址 北京市西城区百万庄大街 26 号，E-mail/通信作者：施立志（1976），男，博士，教授级高级工程师，主要从事油气地质综合研究工作，通信地址 北京市西城区百万庄大街 26 号，E-mail/SEDIMENTARY CHARACTERISTICS OF ELITU FORMATION IN ZHENGXIANGBAIQI OF INNER MONGOLIA IDENTIFIED BY MARKOV CHAIN ANALYSISWANG Biao1，3，SHI Li-zhi1，2，RUAN Zhuang3，CUI Xin-yu1，3，LUO Li-y
4、an1，21 Institute of Mineral Resources，CAGS，Beijing 100037，China；2 Chinese Academy of Geological Sciences，Beijing 100037，China；3 College of Geosciences and Resources，China University of Geosciences，Beijing 100083，ChinaAbstract：The lithologic characteristics of each layer of Elitu Formation are identi
5、fied by field survey of geologicalsection The sedimentary cycles of the strata are studied by Markov chain analysis，and the sedimentary environment isfurther analyzed with the basic geological data Two lithologic cycles characterized separately by sandstone-siltymudstone-siltstone-mudstone and sands
6、tone-limestone-mudstone are identified，which represent the facies sequence ofshallow sea continental shelf-deepwater turbidite and continental shelf shallow sea reef beach sediments respectivelyCombined with the section，three facies including continental shelf，slope and basin（trough）can be further i
7、dentifiedas several subfacies such as tidal flat beach，beach front slope，turbidite beach bar，beach，slope basin，gentle slope，deepwater trough and reef beach Two transgression semi-cycles and one complete transgression-regression cycle can berecognized in the section It is concluded that the final clo
8、sure time of Paleo-Asian Ocean should be after the period ofElitu FormationKey words：Elitu Formation；sedimentary environment；sedimentary cycle；Markov chain；Inner Mongolia文章编号：1671-1947（2023）01-0021-10中图分类号：P588.2开放科学标志码（OSID）：DOI：1013686/jcnkidzyzy202301003文献标志码：A地质与资源GEOLOGY AND RESOURCES第 32 卷第 1
9、期2023 年 2 月Vol.32 No.1Feb.20230引言近年来，古亚洲洋的闭合时间和地点一直是地质学者们研究的热点问题，额里图组作为晚古生代形成的一套富含丰富地质信息的沉积建造一直受到广泛关注.对于其形成的沉积古环境一直存在争论：朱俊宾、和政军等研究认为额里图组是中二叠世早期的正常陆相沉积的产物1-2；陈井胜等认为额里图组的沉积环境是海陆过渡相、三角洲相3；朱如凯等研究表明额里图组的沉积环境为陆相、海陆交互相和滨浅海相4；梅杨对正镶白旗地区二叠系的地层特征对比研究，认为额里图组是在海相、滨海相沉积的三面井组沉积后形成的陆相火山岩和湖相碎屑岩5；张永生团队针对内蒙古东部及邻区晚古生代早
10、中生代的研究认为该区晚古生代还存在通畅的海洋环境6-14.然而，随着科技的进步、分析技术手段的不断提高、多学科的交叉融合为沉积地质的研究提供了诸多便利和新的方法，尤其是数理统计方法在地学中的应用.例如，建立在随机事件中的概率学模型马尔可夫链分析方法，在地质学的应用越来越广泛，并且取得了很好的成果.早在 20 世纪 40 年代，马尔可夫链模型开始应用于垂直岩性模拟15；近些年随着该方法的不断发展，国内外的相关研究人员成功地运用该方法对沉积地层的沉积序列进行模拟分析，从而构建沉积地层的沉积旋回模式，并结合地质学相关理论综合分析沉积环境15-29.文献 27 统计了近些年利用马尔可夫链模拟研究地层旋
11、回模式及沉积相的代表，并用该方法对南盘江盆地中三叠统复理石韵律进行了研究，取得了很好的成果认识.近年来，该方法已经尝试性地运用于模拟油气岩相储层中，并取得了良好的效果19，26，29.本研究通过野外地质剖面实测，详细识别记录了建组剖面各层岩性特征，采用马尔可夫过程探讨的额里图组下岩性段的沉积旋回和沉积模式，结合野外地质资料，以期对研究区额里图组的沉积古环境达到准确的认识，进而为我国北方新区新层系油气地质调查评价优质沉积相带提供依据.1地质背景区域上，研究区位于中亚造山带的东段（兴蒙造山带）南缘的温都尔庙翁牛特旗造山带30，是一个典型的显生宙增生造山带31.额里图牧场剖面处于以西拉木伦河断裂为界
12、限的华北板块北缘和以二连贺根山断裂缝合带为界的西伯利亚板块南缘之间，靠近华北板块北缘（图 1）.额里图组在内蒙古自治区东部广泛分布，1976 年由内蒙古地质局（内蒙古地质研究院）命名，为一套晚古生代大陆边缘弧后滨岸盆地沉积，下部为杂色含砾粗粒长石砂岩、石英砂岩、细砂岩、粉砂岩、粉砂质页岩夹火山碎屑岩，上部为灰与灰黑色凝灰角砾岩、安山岩.含叶肢介 Concherisma、Glyptoasmussia，植物 Pecopteristenuicostata、Sphenop-terisgrabaui、Odontopterischui、Taeniopterisnorinii、Annulariagracil
13、escens、Gigantonoclea 等及腕足类等化石，整合于下伏三面井组和上覆于家北沟组之间31.2马尔可夫链分析21建模方法在地质历史过程中的地质事件大多属于随机过程，而马尔可夫模型就是建立在随机事件中的概率学模型.马尔可夫过程的表述如下：t01时刻的状态在与t01时刻的状态无关，只与 t0时刻的状态有关；同理，t0时刻的状态只与 t01时刻的状态有关16，26-28.因此，这一“无后效性”说明了将来状态的发生只与现阶段状态有关，与过去是如何发展到现阶段的状态无关.然而，根据沃尔索相律只有横向上成因相近且紧密相邻而发育着的相，才能在垂向上依次叠覆出现而且没有间断.也就是说，在没有沉积间
14、断的情况下，最新形成的地层只与相邻的老地层存在联系，而与更老的地层在成因上无关.这正好与马尔可夫链的表述相一致.因此，地学中常用它来进行模拟地层在垂直于地层面方向上的发育情况23.通过马尔可夫转移概率矩阵可以直接刻画出地层岩相之间的转移概率的大小21-26.22建模过程根据地层发育情况，按照岩性粒度可划分出砂岩、泥岩、灰岩、粉砂岩、粉砂质泥岩 5 种代表不同水体深度或不同水动力条件的岩性，地质学上称之为“相”，在马尔可夫链分析方法里称作“状态”.一般而言，粗粒的砂岩被认为是水动力条件较强环境的产物；泥岩代表了安静水环境的产物，常常在深海（湖）、泛滥平原最为发育；灰岩主要是温暖的浅海环境，一般与
15、生物作用有关；粉砂岩、粉砂质泥岩则存在于多种环境下，如浅地质与资源2023 年22图 1内蒙古正镶白旗地区地质简图（据文献 2 修改）Fig 1Geological sketch map of Zhengxiangbai Qi，Inner Mongolia（Modified from Reference2）1新近系第四系（Neogene-Quaternary）；2侏罗系（Jurassic）；3下二叠统三面井组（Lower Permian Sanmianjing fm）；4中二叠统额里图组（Middle Permian Elitu fm）；5燕山期花岗岩（Yanshanian granite）；
16、6华力西期花岗岩（Variscan granite）；7加里东期花岗岩（Caledonian granite）；8剖面位置（section location）海陆棚、半深海、泛滥平原等等环境均有粉砂岩、粉砂质泥岩存在.因砂岩中通常含有细砾，具有大致类似的水动力条件，本文将含砾砂岩归入砂岩相.根据额里图剖面的实际岩性由底到顶的叠覆关系构建的岩相转移数据排列如下：ADCECEAECACADACACAEDEAEDECDCDCDAECDACDCEADACDBEDADEAEAEAEBDADABDCABCBA其中，A 为砂岩，B 为灰岩，C 为粉砂岩，D为泥岩，E 为粉砂质泥岩.据此统计出转移频数矩阵（表1）.可得到：m5；n69n1 19，n2 5，n3 15，n4 16，n5 14n 119，n 25，n 315，n 416，n 514根据公式：2=mi=1mj=1（nij-ni n jn）2ni n jn（1）表 1岩相转移频数矩阵Table 1Lithofacies transfer frequency matrixni=mj=1nij（2）nj=mi=1nij（3）求得岩相向上转移频数，