貴州水城地區(qū)中三疊統(tǒng)關(guān)嶺組沉積相研究

呂紹玉

(貴州省地礦局113地質(zhì)大隊(duì),貴州 水城 553001)

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貴州水城地區(qū)中三疊統(tǒng)關(guān)嶺組沉積相研究

呂紹玉*

(貴州省地礦局113地質(zhì)大隊(duì),貴州 水城 553001)

貴州水城地區(qū)中三疊統(tǒng)關(guān)嶺組有 6種主要巖相類型: 1.紫紅、灰綠等雜色含粘土質(zhì)粉砂巖、2. 淺灰色(微含泥質(zhì))泥晶白云巖、3. 淺灰色具膏鹽假晶泥晶白云巖、4. 灰黃、灰紫、紫紅色含粘土質(zhì)中—細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖、5.灰色泥晶灰?guī)r、6. (微含泥質(zhì))含生物屑含砂屑泥晶灰?guī)r。 劃分出障壁海岸相,以及潮坪亞相、瀉湖亞相和 6種微相; 建立了沉積相序, 指出海平面變化對(duì)該區(qū)巴東期沉積物類型起著控制作用。

水城; 中三疊統(tǒng);關(guān)嶺組; 沉積相; 貴州

貴州水城地區(qū)位于揚(yáng)子陸塊東南緣,處于六盤水NW向構(gòu)造變形區(qū)與威寧穹盆構(gòu)造變形的結(jié)合部位。中三疊時(shí)期，貴州北部在碳酸鹽臺(tái)地的基礎(chǔ)上，沿鎮(zhèn)遠(yuǎn)、貴陽(yáng)、安順、貞豐一帶，在臺(tái)地邊緣沉積了一“S”形礁灘相帶，此相北西側(cè)為半局限臺(tái)地，南東側(cè)為廣海盆地[ 1]。研究區(qū)位于礁灘相帶北西側(cè)(圖1)。

(據(jù)貴州省1：50萬(wàn)地質(zhì)圖修改)1.石炭系 2.二疊系 3.飛仙關(guān)組 4.喜陵江組 5.關(guān)嶺組 6.楊柳井組 7.濱岸(碎屑巖)相帶 8.半局限臺(tái)地相 9.開(kāi)闊臺(tái)地相 10.深水盆地相 11.研究區(qū)位置 12.剖面位置圖1　研究區(qū)地質(zhì)略圖

區(qū)內(nèi)地層發(fā)育較為完整,已有大量研究成果, 關(guān)于中三疊世關(guān)嶺組的研究主要集中在地層、古生物方面[1]，而對(duì)于沉積學(xué)方面研究較為少見(jiàn)[2,3]。中晚三疊世的印支運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致了揚(yáng)子地臺(tái)發(fā)生大規(guī)模海退,中三疊世關(guān)嶺組沉積期正處于這一轉(zhuǎn)折時(shí)段,因此關(guān)嶺組的沉積學(xué)研究對(duì)于探討印支運(yùn)動(dòng)對(duì)該地區(qū)沉積學(xué)的響應(yīng)有著十分重要的意義。近年來(lái)，筆者在該地區(qū)進(jìn)行膨潤(rùn)土礦資源調(diào)查時(shí)，在野外填圖和剖面測(cè)制的基礎(chǔ)上,結(jié)合沉積學(xué)研究方法,對(duì)關(guān)嶺組巖石地層、沉積相作了初步研究。

關(guān)嶺組源于許德佑(1940) 在關(guān)嶺縣附近創(chuàng)建的“關(guān)嶺層”演變而來(lái)。該組在貴州中、西部廣泛分布,其西與巴東組濱岸相碎屑巖、東與坡段組淺灘相碳酸鹽巖為同時(shí)異相沉積[1]。

1　巖性組合特征

根據(jù)本次在位于水城縣鹽井鄉(xiāng)(鹽井向斜SW翼)測(cè)制的地層剖面，區(qū)內(nèi)關(guān)嶺組巖石組合特征與區(qū)域上一致，可分為兩個(gè)巖性段(圖2)。

第一段：為灰、黃灰色薄至中厚層泥至微晶白云巖夾中厚至厚層溶塌角礫白云巖、泥質(zhì)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r、泥晶灰?guī)r及少量生物屑灰?guī)r、粘土巖。白云巖具鳥(niǎo)眼構(gòu)造、帳蓬構(gòu)造、水平層理、平行紋層及小型交錯(cuò)層理，偶見(jiàn)膏鹽假晶。底部為灰綠、灰黃、黃綠色玻屑凝灰?guī)r。厚135 m。

第二段：為灰、青灰色薄至中厚層具生物擾動(dòng)泥晶灰?guī)r與中厚至厚層泥晶灰?guī)r、砂屑生物屑泥晶灰?guī)r呈不等厚互層，夾白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖。厚185 m。

2　巖石學(xué)特征與沉積構(gòu)造

2.1巖石學(xué)特征

以沉積學(xué)原理為指導(dǎo)[4、5、6]，通過(guò)剖面測(cè)制與鏡下巖礦分析，總結(jié)了該剖面的巖石學(xué)特征。

2.1.1含粘土質(zhì)粉砂巖

在關(guān)嶺組第一段中含量最高，顏色主要為紫紅、灰綠等雜色。由粘土礦物和陸源碎屑二組分組成。碎屑成分為玄武巖巖屑(含量40%～50%)、長(zhǎng)石礦物屑(含量20%～25%)、石英礦物屑(含量10%～20%)及其它礦物屑(綠泥石礦物屑、云母礦物屑等，含量約3%)。以粉砂級(jí)為主，細(xì)砂級(jí)次見(jiàn)；粉砂/細(xì)砂約7/3或6/4；呈次圓狀、圓狀，磨圓度和分選性均良好。鏡下見(jiàn)及粘土礦物和陸源碎屑多各自順層偏集呈透鏡—層紋—條紋—條帶狀間隔產(chǎn)出。

2.1.2(微含泥質(zhì))泥晶白云巖

顏色主要為淺灰色。巖石由白云石基底和泥質(zhì)組分組成。白云石含量高達(dá)96%。分布不甚均勻，泥晶級(jí)；自形—半自形，粒狀晶體。泥質(zhì)含量約4%。不均勻偏集分布，不顯示光性特征。鏡下見(jiàn)白云石和泥質(zhì)多各自順層偏集呈透鏡—層紋—條紋—條帶狀間隔產(chǎn)出。

2.1.3具膏鹽假晶泥晶白云巖

顏色主要為淺灰色。巖石基本上由白云石基底、石膏假晶、泥質(zhì)和陸源碎屑等組分組成。白云石含量高達(dá)85%。不均勻偏集分布，泥晶級(jí)；自形—半自形，粒狀晶體。泥質(zhì)含量約3%。不均勻污染狀分布，石膏假晶特征為：含量約12%。板狀晶型，已溶失?，F(xiàn)次生充填成分為方解石，中—細(xì)—粉晶級(jí)；半自形—它形，粒狀晶體。鏡下見(jiàn)白云石基底、石膏假晶、泥質(zhì)和陸源碎屑)各自順層偏集呈層紋—條紋—條帶狀間隔產(chǎn)出。

2.1.4含粘土質(zhì)中—細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖

僅在關(guān)嶺組第一段底部見(jiàn)及。顏色主要為灰黃、灰紫、紫紅色。碎屑成分為玄武巖巖屑(含量約50%)、長(zhǎng)石礦物屑(含量約25%)、石英礦物屑(含量約15%)及其它礦物屑(如綠泥石礦物屑、云母礦物屑等，含量約3%)。碎屑礦物成熟度較低。填隙物為粘土礦物，不均勻偏集分布；顯微鱗片狀晶體；半自形—自形。對(duì)陸源碎屑起膠結(jié)作用(相當(dāng)于接觸式膠結(jié))。

2.1.5泥晶灰?guī)r

分布于關(guān)嶺組第二段中，為灰色薄—厚層狀。主要礦物成分為泥晶方解石?；?guī)r中時(shí)有一定量的陸源碎屑，主要是玄武巖巖屑、綠泥石等，含稀少的生物屑，主要薄殼類介屑、棘皮屑等。

2.1.6(微含泥質(zhì))含生物屑含砂屑泥晶灰?guī)r

分布于關(guān)嶺組第二段下部和上部，為灰色薄—厚層狀。巖石由方解石基底、粒屑(內(nèi)碎屑、生物屑)等組分構(gòu)成。砂屑含量20%～25%，成分為泥晶級(jí)它形粒狀方解石，分布不甚均勻，呈層偏集。呈圓狀、橢圓狀、次圓狀、次橢圓狀等，分選性與圓度均良好。生物屑含量20%～30%，分布不甚均勻，呈層偏集。粒度<5.00～0.06 mm，為礫砂級(jí)生物屑；分選不佳。種類較為單一，見(jiàn)及薄殼類介屑、棘屑等。保存不完整、破碎程度強(qiáng)烈。長(zhǎng)軸大致平行于層理面展布。

2.2沉積構(gòu)造

關(guān)嶺組第一段主要為微-泥晶白云巖，底部沉積少許中—細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖。泥質(zhì)巖中發(fā)育由各種組分偏集形成的透鏡—層紋—條紋—條帶狀構(gòu)造；白云巖中發(fā)育水平紋層及晶洞構(gòu)造。表明水動(dòng)力很弱。

1.巖屑長(zhǎng)石砂巖 2.粉砂質(zhì)粘土巖 3.溶塌角礫白云巖 4.泥晶白云巖 5.泥質(zhì)白云巖 6.泥晶生物屑砂屑灰?guī)r 7.水平層理 8.晶洞構(gòu)造 9.蟲(chóng)管圖2　貴州省水城縣鹽井-猴場(chǎng)一帶關(guān)嶺組巖相柱狀圖

關(guān)嶺組第二段以泥晶灰?guī)r為主,下部和上部夾含生物屑含砂屑泥晶灰?guī)r。泥晶灰?guī)r發(fā)育水平層理，中部發(fā)育蟲(chóng)管，蟲(chóng)管多在層面上呈長(zhǎng)條形、弧形，直徑大者達(dá)1.5 cm。表明水動(dòng)力較弱。含生物屑含砂屑泥晶灰?guī)r中局部具低角度斜層理，紋層系由生物屑、砂屑含量變化顯現(xiàn)，為潮汐作用之產(chǎn)物。

3　沉積相

根據(jù)剖面上巖石學(xué)組合特征及沉積構(gòu)造，結(jié)合前人的研究成果，認(rèn)為水城地區(qū)關(guān)嶺組為障壁型海岸下低能的潮坪、瀉湖沉積環(huán)境(圖2)。

3.1潮坪亞相

此亞相處于平均高潮面附近和平均低潮面附近，剖面上由下至上為發(fā)育陸源碎屑沉積→灰泥質(zhì)方解石沉積。近岸處以陸源碎屑沉積為主，遠(yuǎn)離海岸處以灰泥質(zhì)方解石沉積為主。它們各自包含了若干微相，依次疊置構(gòu)成了向上變淺的沉積序列。

3.1.1砂坪微相

該微相主要發(fā)育于潮間下帶(也稱低潮坪)和淺潮下帶，水動(dòng)力條件相對(duì)較強(qiáng)，以砂質(zhì)沉積物占優(yōu)勢(shì)。巖性主要為灰紫、紫紅色巖屑長(zhǎng)石雜細(xì)砂巖及薄層狀泥質(zhì)粉砂巖。砂巖中具斜層理，泥質(zhì)粉砂巖中發(fā)育砂紋層理。此斜層理和砂紋層理可能是由沙坡在潮流作用下遷移造成的，也可能是潮溝側(cè)向遷移形成的。

3.1.2泥坪微相

該微相主要發(fā)育于潮間帶(也稱高潮坪)和潮上帶，此帶常暴露于大氣下，僅在大潮和風(fēng)暴潮期間才被海水淹沒(méi)。巖性主要為紫紅、灰綠色薄層粉砂質(zhì)粘土巖。發(fā)育水平層理，以氧化色調(diào)為典型特征。

3.1.3砂屑灘(坪)微相

該微相主要發(fā)育于潮間下帶，水動(dòng)力條件相對(duì)較強(qiáng)，以碳酸鹽顆粒沉積占優(yōu)勢(shì)。巖性主要為灰色泥晶生物屑藻砂礫屑灰?guī)r。該灘(坪)是由障壁島灘上高能淘洗的介屑、棘屑及藻砂礫屑經(jīng)間歇性潮汐作用搬運(yùn)至潮坪環(huán)境中沉積的。

3.1.4灰泥坪微相

該微相主要發(fā)育于潮間下帶，為潮下低能環(huán)境。巖性主要為深灰色、灰色中厚—厚層瘤狀(微含泥質(zhì))泥晶灰?guī)r，層間夾泥質(zhì)條帶，含稀少的介殼屑和棘皮屑。具水平層理及生物擾動(dòng)構(gòu)造。

3.2瀉湖亞相

瀉湖是被障壁島所遮擋的淺水盆地，它以潮道同廣海相通或與廣海成半隔絕狀態(tài)。其波浪作用較弱，沉積物以化學(xué)沉積物質(zhì)為主。由于水體的蒸發(fā)、淡水的注入等因素影響，都將使瀉湖的含鹽度高于或低于正常海水，由此形成淡化瀉湖和咸化瀉湖。

區(qū)內(nèi)僅為泥云質(zhì)瀉湖微相，主要發(fā)育于關(guān)嶺組第一段中，巖性為灰綠、紫紅、等雜色白云質(zhì)泥巖與灰色薄層狀泥質(zhì)白云巖呈韻律組合。泥質(zhì)巖中發(fā)育水平層理，白云巖中具晶洞構(gòu)造。此微相是在環(huán)境逐漸閉塞、氣候干燥、蒸發(fā)作用增強(qiáng)的演變而成。

4　沉積模式

根據(jù)上述對(duì)研究區(qū)剖面沉積相分析(圖2)，可看出關(guān)嶺組總體為由瀉湖相過(guò)渡到潮坪相的演化特征。結(jié)合區(qū)域巖相特征，建立了該地區(qū)沉積相模式(圖3)，表現(xiàn)為障壁島后的潮坪、瀉湖沉積。其中關(guān)嶺組第一段為白云巖、白云質(zhì)泥巖與含粘土質(zhì)粉砂巖相互疊加，縱向上表現(xiàn)為瀉湖相與潮坪相的相互變遷。第二段以泥晶灰?guī)r為主夾生物屑砂屑灰?guī)r，發(fā)育水平層理和生物擾動(dòng)構(gòu)造。表現(xiàn)為在潮下低能的背景下，時(shí)而有潮汐流從障壁灘上帶來(lái)生物屑、砂屑顆粒到區(qū)內(nèi)沉積。

1古陸 2濱岸 3沼澤 4瀉湖 5障壁島 6深海 7蟲(chóng)管 8研究區(qū)圖3　研究區(qū)關(guān)嶺組沉積模式圖

綜上，區(qū)內(nèi)關(guān)嶺組巖相演化與區(qū)域上一致，總體表現(xiàn)為由閉塞→半閉塞、海水由淺變深的沉積序列。

5　結(jié)論

通過(guò)系統(tǒng)野外地質(zhì)剖面研究基礎(chǔ)上，結(jié)合室內(nèi)鏡下巖相分析，研究了區(qū)內(nèi)中三疊統(tǒng)關(guān)嶺組的主要巖相類型和沉積相，并對(duì)其沉積環(huán)境做了初步分析，獲得如下認(rèn)識(shí)：

(1)水城地區(qū)中三疊統(tǒng)發(fā)育6種巖相類型：1.紫紅、灰綠等雜色含粘土質(zhì)粉砂巖、2. 淺灰色(微含泥質(zhì))泥晶白云巖、3. 淺灰色具膏鹽假晶泥晶白云巖、4. 灰黃、灰紫、紫紅色含粘土質(zhì)中—細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖、5.灰色泥晶灰?guī)r、6. (微含泥質(zhì))含生物屑含砂屑泥晶灰?guī)r。

(2)根據(jù)實(shí)測(cè)剖面的沉積構(gòu)造特征、巖相特征和相關(guān)資料，認(rèn)為研究區(qū)關(guān)嶺組沉積環(huán)境為有障壁海岸條件下的潮坪、瀉湖沉積。其中潮坪根據(jù)沉積物差異劃分為砂坪、泥坪、灰坪和砂屑坪。瀉湖則僅發(fā)育泥云質(zhì)瀉湖。

(3)在關(guān)嶺時(shí)期，區(qū)內(nèi)海水逐漸加深，其巖相演化與區(qū)域上一致，總體表現(xiàn)為由閉塞→半閉塞、海水由淺變深的沉積序列。

[1] 貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)局，貴州省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京：地質(zhì)出版社，1987.

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[4] 劉寶珺，曾允孚.巖相古地理基礎(chǔ)和工作方法[M].北京：地質(zhì)出版社, 1985.

[5] 陳建強(qiáng),周洪瑞,王訓(xùn)練．沉積學(xué)及古地理學(xué)教程[M].北京：地質(zhì)出版社，2004：1-253.

[6] 梅冥相,高金漢．巖石地層的相分析方法與原理[M].北京：地質(zhì)出版社，2005：1-279.

(責(zé)任編輯：王先桃)

The Study of Guanling Formation of Middle Triassic about Shuicheng Area of Guizhou

LV Shaoyu

(113 Geological Team, Guizhou Bureau of Geology and Mineral Exploration & Development, Shuicheng 553001， China)

There are six major facies types about Guanling Formation of Middle Triassic about Shuicheng Area of Guizhou: 1. purple, gray and other variegated clayey siltstone; 2. Dolomicrite with light gray; 3. Salt pseudomorphic dolomicrite with light gray; 4. The containing clay middle-thin sandstone of yellow with gray, purple with gray; 5. Gray micritic limestone; 6. (including micro muddy) sand containing bioclastic micritic limestone debris. Divided barrier coast phase, and tidal flat subfacies lagoon subfacies and six micro phase; the establishment of a sedimentary facies sequence, it pointed out that the sea-level change of sediment type Patong acted as the dominator.

Shuicheng; Middle Triassic; Guanling group; sedimentary facies; Guizhou

A

1000-5269(2016)03-0050-05

10.15958/j.cnki.gdxbzrb.2016.03.13

2016-03-30

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助(41072072).

呂紹玉(1969-)，男，大學(xué)本科，工程師，研究方向：地質(zhì)調(diào)查及找礦工作，Email:913697552@qq.com.

呂紹玉，Email：913697552@qq.com.

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