西昆侖早古生代志留系溫泉溝群沉積演化分析

肖本萬

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院 信陽 464000）

隨著近幾年西昆侖地區(qū)地質(zhì)工作的逐步深入，西昆侖地區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)問題研究成為地學(xué)研究的熱點(diǎn)。也是近年來西昆侖地區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)工作研究的重點(diǎn)。

本文以巖石學(xué)與地層學(xué)的基本理論和研究方法作為指導(dǎo)，對西昆侖區(qū)域上志留系溫泉溝群進(jìn)行了沉積特征研究和區(qū)域?qū)Ρ?，對溫泉溝群進(jìn)行了沉積演化分析。該研究成果對系統(tǒng)研究西昆侖古沉積環(huán)境和演化規(guī)律提供一定的依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)位于青藏高原喀顏昆侖造山帶上，具體位于古亞洲構(gòu)造域和特提斯構(gòu)造域（即昆南-羌北縫合系）內(nèi)北羌塘-唐古拉地塊[5]（圖1）。區(qū)域總體構(gòu)造線呈北西-南東向展布。

區(qū)域上屬于巴顏喀拉-羌塘地層大區(qū)，北部以木吉-木扎令斷裂為界，與北塔里木-南疆地層大區(qū)之塔里木地層區(qū)斷層接觸。巴顏喀拉-羌塘地層大區(qū)以苦水海斷裂和雪尖山斷裂為界，自北向南又分為巴顏喀拉地層區(qū)、北羌塘地層區(qū)和南羌塘地層區(qū)。而志留系溫泉溝群是巴顏喀拉-羌塘地層中呈北西-南東向帶狀自木吉至岔路口廣泛分布。

2 溫泉溝群實(shí)測剖面特征

依據(jù)該套地層區(qū)域分布和巖石組合特征，將區(qū)內(nèi)溫泉溝群自下而上劃分為粉砂巖組（S1Wsl）、砂巖組（S1Wss）和板巖組（S1Wssl）三個組[1][2]。在進(jìn)行“新疆1∶5萬克孜勒吉勒干幅等五幅區(qū)調(diào)”工作時，測制了三個巖性組的剖面，其剖面特征為：

2.1 溫泉溝群粉砂巖組（S1Wsl ）

該組剖面位于喀拉喀什河?xùn)|南5005高地[1]，剖面起點(diǎn)坐標(biāo)：Y=78°46′39″，X=35°26′10″，H=4936，方位15°，剖面長度1017 m，厚大于505.34m，未見頂?shù)?，南端與上覆中泥盆統(tǒng)落石溝（D2l）組斷層接觸。

未見頂

5深灰色薄層狀（絹云）綠泥變質(zhì)粉砂質(zhì)細(xì)粒長石石英砂巖 55.67m

4深灰色千枚狀粉砂質(zhì)板巖，局部磁鐵礦化，星點(diǎn)狀分布 15.06m

3深灰色薄層狀絹云綠泥變質(zhì)粉砂質(zhì)細(xì)粒長石石英砂巖 115.64m

2灰色（絹云）中薄層狀綠泥變質(zhì)粉砂質(zhì)細(xì)粒長石石英砂巖 194.26m

1深灰色薄層狀細(xì)砂質(zhì)粉砂巖，局部夾細(xì)砂巖和泥質(zhì)板巖 ＞124.71m

未見底

通過以上剖面看出溫泉溝群粉砂巖組巖性為深灰色碎屑巖沉積，下部（1-2層）為薄層狀粉砂巖、細(xì)粒長石石英砂巖、泥質(zhì)板巖互層，組成旋回性沉積韻律，由細(xì)砂巖-粉砂巖-板巖構(gòu)成基本層序。向上（3-5層）以粉砂巖為主，夾細(xì)砂巖、白云石化泥質(zhì)硅質(zhì)巖和透鏡狀鐵質(zhì)砂巖。

2.2 志留系下統(tǒng)溫泉溝群砂巖組（S1Wss ）

該組剖面位于苦水海西[1]，起點(diǎn)坐標(biāo)：X=35°33′20″，Y=79°18′30″，H=5075.00，總方位314.95°，總長5.9km，厚度大于1483.2m，未見頂?shù)?，南端與下伏中下奧陶統(tǒng)冬瓜山群上組（O1-2D2）白云石絹云變質(zhì)中粒長石石英砂巖斷層接觸。

圖1 西昆侖地區(qū)沉積地層分布特征圖

18深灰色絹云綠泥變質(zhì)中細(xì)粒長石砂巖

斷層

17深灰色薄層狀絹云綠泥變質(zhì)中粒-中細(xì)粒長石砂巖9.71m

16灰色-深灰色薄層狀綠泥絹云變質(zhì)中細(xì)粒長石砂巖62.13m

15黃綠色薄層狀綠泥絹云變質(zhì)細(xì)中粒長石砂巖 35.13m

14黃綠色薄層狀絹云綠泥變質(zhì)中細(xì)粒長石砂巖 55.05m

13灰綠色薄層狀綠泥絹云變質(zhì)細(xì)中粒長石砂巖 14.52m

12黃綠色薄層狀絹云綠泥變質(zhì)中細(xì)粒長石砂巖 16.94m

11灰綠色薄層狀綠泥絹云變質(zhì)細(xì)中粒長石砂巖 ＞29.97m

斷層

10灰色薄層狀絹云綠泥變質(zhì)細(xì)中粒-中細(xì)粒長石砂巖299.57m

9深灰色薄層狀絹云綠泥變質(zhì)中粒長石砂巖 126.12m

8灰色薄層狀碳酸鹽變質(zhì)細(xì)中粒長石砂巖 139.22m

7灰色-深灰色絹云綠泥變質(zhì)中粒長石砂巖 144.62m

6深灰色綠泥變質(zhì)細(xì)中粒長石砂巖65.21m

5深灰色薄層狀絹云綠泥變質(zhì)中粒長石砂巖 149.90m

4深灰色薄層狀綠泥變質(zhì)細(xì)中粒長石砂巖 18.53m

3深灰色泥質(zhì)板巖 5.16m

2灰色薄層狀絹云綠泥變質(zhì)細(xì)中粒長石砂巖 56.16m

1灰色薄層狀絹云綠泥變質(zhì)中粒長石砂巖 114.96m

斷層

下伏奧陶系冬瓜山群上組（OD2）白云石絹云變質(zhì)中粒長石石英砂巖

剖面上溫泉溝群砂巖組巖性顯示淺變質(zhì)特征，砂巖內(nèi)主要出現(xiàn)白云母變質(zhì)礦物，其次為黑云母和綠泥石；巖性組合上，砂巖粒度由下向上整體上顯示中粒→細(xì)中?！?xì)?！屑?xì)粒變化特征。下部（1層）主要為中厚層狀中粒長石砂巖，中下部主要為薄層狀細(xì)中粒長石砂巖、中細(xì)粒長石砂巖，顯示中細(xì)粒-細(xì)粒砂巖-粉砂質(zhì)泥巖構(gòu)成的基本層序；中上部巖性主要為薄層狀細(xì)粒長石砂巖、粉砂質(zhì)泥巖，其次為細(xì)中粒長石砂巖，發(fā)育由細(xì)粒砂巖-粉砂巖-泥巖構(gòu)成的基本層序，上部為薄層狀中細(xì)粒長石砂巖、細(xì)粒長石砂巖。

2.3 溫泉溝群板巖組（S1Wssl ）

該組剖面位于新疆和田縣紅山湖東5268高地[1]，剖面起點(diǎn)坐標(biāo)：X=35°24′26″，Y=79°01′47″，H=5098.00，總方位2.4°，厚度大于1208.1m未見頂?shù)?，剖面長度8396m，南端與上覆地層石炭系上統(tǒng)恰提爾群（C2q1）角度不整合接觸。

未見頂（向斜核部）

10深灰色粘土板巖夾紫紅色斑點(diǎn)板巖，斑點(diǎn)主要為褐鐵礦 183.81m

9深灰色絹云千枚巖 77.39m

8深灰色、青色絹云千枚巖、粘土（斑點(diǎn)）板巖 71.47m

7紫灰色細(xì)晶石英白云巖、灰-紫紅色白云石化含生物屑砂屑灰?guī)r、紫紅色含生物屑灰?guī)r質(zhì)礫巖，含化石三葉蟲、海百合莖 36.73m

6深灰色-灰色絹云千枚巖夾深灰色含硅質(zhì)粘土板巖387.83m

5深灰色粉砂質(zhì)板巖夾紫紅色斑點(diǎn)板巖，斑點(diǎn)主要為褐鐵礦 5.61m

4深灰色-青灰色絹云千枚巖 1561m

3青灰色粉砂質(zhì)板巖夾紫紅色斑點(diǎn)板巖，斑點(diǎn)主要為褐鐵礦 33.47m

2青灰色-灰色絹云（綠泥）千枚巖 328.60m

1灰色-深灰色粉砂質(zhì)板巖，夾灰色薄層狀細(xì)粒砂巖67.59m

斷層

志留系下統(tǒng)溫泉溝群砂巖組（S1wss）中細(xì)粒長石石英砂

剖面上反映出板巖組主要為一套細(xì)碎屑巖夾碳酸鹽沉積，下部以泥巖和粉砂巖為主，夾細(xì)粒砂巖，向上以粉砂巖為主，夾生物屑灰?guī)r、砂屑灰?guī)r薄層和灰?guī)r質(zhì)礫巖。

3 區(qū)域?qū)Ρ确治?/h2>

西昆侖志留系溫泉溝群在空貝利-木吉-布倫口-塔河西-塔吐魯溝-紅山湖-甜水海一帶廣泛岀露。2002年至2006年，西昆侖地區(qū)1∶25萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查及部分1∶5萬區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查工作，對西昆侖地區(qū)志留紀(jì)溫泉溝群區(qū)域沉積特征進(jìn)行了詳細(xì)研究。

3.1 溫泉溝群區(qū)域沉積特征分析與對比

3.1.1 區(qū)域沉積特征對比分析

根據(jù)1∶25萬庫爾干幅區(qū)調(diào)[3]成果，溫泉溝群在木吉西鐵克塔希整體顯示為下部砂巖多、泥巖少，上部泥巖多、砂巖少，屬于退積。

根據(jù)1∶25萬艾提開爾丁薩依幅、英吉沙縣幅區(qū)調(diào)[6]成果，溫泉溝群在木吉南部瓊巴額什溝一帶下部為灰黑色絹云長石板巖，中部為灰色中層狀白云質(zhì)絹云長石板巖、粉晶砂屑灰?guī)r，上部主要為灰色細(xì)粒長石石英巖夾深灰色含磁鐵礦絹云千枚巖。

根據(jù)1∶5萬阿勒塔什等四幅區(qū)調(diào)[4]成果，溫泉溝群自下而上劃分為阿克別爾迪溝組（S1a）和瓊恰特組（S1q），整合接觸，下部巖原巖主要為長英質(zhì)砂巖和灰?guī)r，中部主要為大理巖，上部為深灰色變復(fù)成分礫巖和灰紅色菱鐵礦層。整體由下向上碎屑成分逐漸減少，碳酸鹽巖逐漸增加的趨勢，顯示退積特征。

根據(jù)1∶25萬岔路口幅、阿克莎依湖幅區(qū)調(diào)[2][5]成果，溫泉溝群自下而上分為粉砂巖組、砂巖組和板巖組。粉砂巖組巖性主要為深灰色-灰色中薄層狀（含鈣）石英粉砂巖等，為退積沉積，總體為一套深水復(fù)理石建造。在苦水海南（剖面⑧）砂巖組主要由長石石英砂巖、長石砂巖等組成，由下到上總體具有巖層越來越薄，砂粒越來越細(xì)，為近源快速堆積；由砂巖-粉砂巖構(gòu)成的韻律，韻律層具鮑馬序列特征。在紅山湖東南（剖面⑨）板巖組主要為泥質(zhì)板巖、石英粉砂巖，具有水下滑塌快速堆積特征。

3.1.2 區(qū)域巖性組合對比

溫泉溝群以塔吐魯溝為界，顯示東西向不同的巖石組合特征。塔吐魯溝以西的空貝利-木吉-布倫口-塔河西-贊坎一帶，溫泉溝群整體顯示為碎屑巖-碳酸鹽巖沉積建造，自西向東巖性組合主要有片巖類組合、碎屑巖類組合、角巖類組合、粉砂巖類組合。

塔吐魯溝以東的塔吐魯溝-麻扎-拐彎達(dá)坂-紅山湖一帶，溫泉溝群整體顯示為碎屑巖沉積建造。

自西向東巖性組合特征對比情況，自下而上分布、北西部和南東部對應(yīng)的沉積環(huán)境為：下部濱海←→淺海、中部淺?！肷詈?深海、上部濱?！鷾\海，說明了在巖性組合差異的同時，也反映了沉積環(huán)境的不同。

3.2 溫泉溝群區(qū)域沉積環(huán)境對比分析

趙振明等[7]曾經(jīng)對西昆侖地區(qū)志留系溫泉溝群、達(dá)坂溝群和東昆侖鴨子泉火山巖組、白干湖組、灘間山群、賽什騰組及納赤臺群(OSN)進(jìn)行了沉積環(huán)境、物質(zhì)組成等方面的對比研究，認(rèn)為整個東西昆侖山地區(qū)從西向東沉積環(huán)境為濱淺?！詈！鸀I淺?！詈?，溫泉溝群作為西昆侖地區(qū)志留系的一套地層，又存在自身內(nèi)部的沉積環(huán)境變化特征，沉積環(huán)境為西北部淺水環(huán)境，東南部為深水環(huán)境。

空貝利以南溫泉溝群主要為一套碎屑巖夾碳酸鹽巖沉積，以細(xì)碎屑巖為主，整體表現(xiàn)為下部砂巖多、泥巖少，上部泥巖多、砂巖少，顯示退積特征，沉積環(huán)境應(yīng)為濱海（遠(yuǎn)濱）→淺海陸棚后緣的演化。

木吉至恰特一帶溫泉溝群主要為一套碎屑巖夾碳酸鹽巖沉積，整體顯示為退積特征。巖石顏色較深，以薄層為主，說明沉積環(huán)境穩(wěn)定，上部白云質(zhì)含量較高，含珊瑚、腕足類化石，整體為海進(jìn)的淺水環(huán)境。綜合以上分析，判斷其沉積環(huán)境應(yīng)為淺海陸棚前緣環(huán)境。

布倫口一帶，溫泉溝群阿克別組自下而上碎屑巖成分逐漸漸少，碳酸鹽類增多，整體顯示出向上海水變深；中部大理巖內(nèi)多見菱鐵礦夾層，向上發(fā)育砂質(zhì)條帶或薄層，表明其沉積環(huán)境由較穩(wěn)定趨向動蕩，沉積環(huán)境相當(dāng)于濱海相遠(yuǎn)濱帶-過渡帶向淺海陸棚后緣演化。從溫泉溝群垂向環(huán)境遷移特點(diǎn)反映出：阿克別爾迪溝期為海退序列，瓊恰特早期海進(jìn)，晚期海退的特點(diǎn)，其沉積環(huán)境為濱海遠(yuǎn)濱-過渡→淺海陸棚后緣→淺海陸棚前緣→濱海臨濱的演化。

塔河西-贊坎西一帶，溫泉溝群下部以細(xì)-粉砂巖為主，沉積環(huán)境屬于濱海相遠(yuǎn)濱帶；上部灰?guī)r相應(yīng)增加，即從下部的濱海相帶演化為淺水陸棚前緣，沉積環(huán)境為半深海斜坡相。綜合分析，該區(qū)溫泉溝群沉積環(huán)境為淺海陸棚后緣→半深海斜坡→深?！肷詈Ｐ逼卵莼?。

在紅山湖-苦水海-甜水海一帶，溫泉溝群主要為一套碎屑巖沉積，局部夾碳酸鹽巖和中基性火山巖。其中板巖組主要為一套碎屑巖夾碳酸鹽沉積。砂巖組主要為一套碎屑巖沉積，為半深海濁流沉積特征。

通過以上分析，溫泉溝群形成環(huán)境應(yīng)為被動大陸邊緣自陸坡-陸隆區(qū)半深海-深海相向陸棚淺海區(qū)域演變的沉積環(huán)境。

4 沉積演化分析

志留系溫泉溝群在經(jīng)歷了晚奧陶世的短暫沉積間斷以后，早志留世原特提斯小洋盆開始了沉積，直到晚志留世才最終結(jié)束沉積作用，早志留世沉積地層為溫泉溝群，中晚志留世沉積地層為達(dá)坂溝群。

根據(jù)上文溫泉溝群區(qū)域沉積特征、沉積環(huán)境的分析，溫泉溝群總體經(jīng)歷了由淺變深再變淺的沉積演化過程，溫泉溝群形成環(huán)境應(yīng)為被動大陸邊緣自陸坡-陸隆區(qū)半深海-深海相向陸棚淺海區(qū)域演變的沉積環(huán)境。其三維沉積演化模型如圖2。

早志留世溫泉溝群早期：在塔吐魯溝至空貝利一帶為濱岸相遠(yuǎn)濱-過渡帶沉積，海水較淺，主要沉積了一套碎屑巖-碳酸鹽巖建造，海水整體經(jīng)歷了上升、相對下降再上升的海平面波動；在塔吐魯溝至苦水海一帶為淺海陸棚沉積，海水相對較深，海水經(jīng)歷了下降、上升再上升的海平面波動，主要沉積了一套碎屑巖夾少量碳酸鹽巖建造。

溫泉溝群中期：隨著海侵的進(jìn)一步發(fā)展，海水變深，沉積速率相對下降。在塔吐魯溝至空貝利一帶主要為淺海陸棚沉積；在塔吐魯溝至苦水海一帶同樣隨著海侵的進(jìn)一步發(fā)展，海水發(fā)展為半深海-深海相，經(jīng)歷了海進(jìn)、海退、海進(jìn)的多個階段的海平面波動，主要為半深海斜坡-陸隆至深海相沉積，沉積韻律、鮑馬序列、粒序?qū)?、交錯紋層和同沉積角礫巖發(fā)育，主要沉積作用為濁流沉積、等深流沉積和重力滑塌作用。

圖2 溫泉溝群沉積演化模型圖[1]

溫泉溝群晚期：隨著海侵結(jié)束，隨著海平面上升速率降低并最終緩慢下降，開始海退，海水變淺。在塔吐魯溝至空貝利一帶變?yōu)榱藶I海遠(yuǎn)濱-濱岸沉積，發(fā)育波狀構(gòu)造；在塔吐魯溝至苦水海一帶變?yōu)榱藴\海陸棚沉積沉積，物質(zhì)較細(xì)，并伴隨滑塌作用形成灰?guī)r質(zhì)礫巖夾層。

5 結(jié)論

（1）西昆侖志留系溫泉溝群位于青藏高原北西緣、喀顏昆侖造山帶上，屬于巴顏喀拉-羌塘地層區(qū)。西昆侖志留系溫泉溝群主要為一套碎屑巖夾碳酸鹽巖沉積建造，局部發(fā)育火山巖。溫泉溝群形成環(huán)境應(yīng)為被動大陸邊緣自陸坡-陸隆區(qū)半深海-深海相向陸棚淺海區(qū)域演變的沉積環(huán)境。

（2）西昆侖志留系溫泉溝群其演化為早期：為濱岸相遠(yuǎn)濱-過渡帶沉積，海水較淺，主要沉積了一套碎屑巖-碳酸鹽巖建造；中期：海水變深，沉積速率相對下降，主要為半深海斜坡-陸隆至深海相沉積；晚期：隨著海侵結(jié)束，隨著海平面上升速率降低并最終緩慢下降，開始海退，海水變淺。