西秦嶺三疊紀(jì)盆地的沉積環(huán)境及盆地演化研究

韓學(xué)坤

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 天水 741020）

研究區(qū)三疊紀(jì)地層是西秦嶺印支造山帶的重要組成部分，在甘肅境內(nèi)是最后一套海相沉積地層，并以中、下三疊統(tǒng)為主。該套地層主要分布在甘南和隴南兩地區(qū)，且連片呈近東西向展布，向西可延至青海省境內(nèi)。從整體上看，三疊系屬巨厚復(fù)理石相沉積建造，它真實(shí)地記錄著印支運(yùn)動(dòng)中特提斯北東端的沉積演化歷史。深入對(duì)區(qū)內(nèi)三疊紀(jì)盆地沉積類型、層序、地層格架的研究，這將有助于提高區(qū)內(nèi)基礎(chǔ)地質(zhì)研究的程度。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)三疊紀(jì)海相沉積地層構(gòu)成整個(gè)西秦嶺的主體（圖1），在區(qū)內(nèi)大致以漳縣～武山，合作～臨潭～宕昌及尕海～臘子口斷裂帶為界，自北而南劃分出中秦嶺海西～印支斷褶帶、南秦嶺（北帶）三疊紀(jì)陸內(nèi)裂陷盆地、南秦嶺（南帶）加里東～印支斷褶帶三個(gè)構(gòu)造單元[1]。在三疊紀(jì)時(shí)期，該邊緣海經(jīng)歷了由淺水碳酸鹽臺(tái)地～臺(tái)地邊緣～陸棚海～大陸斜坡～深海盆地的構(gòu)造～沉積演化過(guò)程。這種演變無(wú)疑是受控于其當(dāng)時(shí)所處的特殊大地構(gòu)造背景。

圖1 西秦嶺三疊紀(jì)分布圖

2 研究區(qū)三疊紀(jì)地層

研究區(qū)三疊紀(jì)地層劃分（表1）。

表1 研究區(qū)三疊地層劃分表

印支運(yùn)動(dòng)早中期，西秦嶺三疊紀(jì)盆地涉及區(qū)域，在伸展機(jī)制作用下，盆地南部碳酸臺(tái)地北側(cè)發(fā)生大面積凹陷。在盆地南緣（及碳酸臺(tái)地）沉積了早三疊世扎里山組、馬熱松多組，同時(shí)在盆地中或盆地北部沉積了隆務(wù)河組，其后沉積了中三疊世郭家山組、光蓋山組、大河壩組[2]。中三疊世拉丁期及晚三疊世秦嶺發(fā)生重大變革，西秦嶺三疊紀(jì)盆地由東向西逐漸閉合，褶皺回返造山，于晚三疊世后閉合成陸（殷鴻福1989）。中晚三疊世大河壩組上部過(guò)渡為濱～淺水沉積，反映了特提斯海退全過(guò)程。

3 沉積環(huán)境分析

通過(guò)分析西秦嶺三疊紀(jì)巖石地層沉積環(huán)境演化，明顯地劃分印度期～安尼期和拉丁期～晚三疊世兩個(gè)不同的發(fā)展演化階段。

（1）早三疊世～中三疊世早期的沉積環(huán)境。該階段繼承了晚二疊世以來(lái)的淺海臺(tái)地相碳酸鹽巖的沉積格局。即仍處于穩(wěn)定的淺海碳酸鹽臺(tái)地的沉積環(huán)境。在沉積巖相和古生物群落方面，均能與揚(yáng)子海區(qū)大體對(duì)比[3]。從早三疊世早期開(kāi)始，研究區(qū)處于一個(gè)廣闊的淺海沉積環(huán)境，即開(kāi)闊臺(tái)地碳酸鹽沉積。中三疊世早期沉積環(huán)境由局限臺(tái)地相轉(zhuǎn)為開(kāi)闊海臺(tái)地相，巖石組成特征以淺灰色中厚～厚層狀亮晶灰?guī)r、含白云質(zhì)灰?guī)r及介殼、海百合生物碎屑灰?guī)r為主，屬于正常淺海的環(huán)境。

圖2 西秦嶺中～晚三疊世沉積環(huán)境

（2）中三疊世晚期～晚三疊世沉積環(huán)境。該期巖相古地理格局發(fā)生了重大變化?，F(xiàn)今的白龍江流域在中印支運(yùn)動(dòng)中抬升為隆起，在研究區(qū)形成了由東往西伸出的白龍江隆起，隆起北部出現(xiàn)洮河裂陷海槽，而隆起南部測(cè)出現(xiàn)松潘～甘孜海槽。這兩個(gè)海槽在研究區(qū)西側(cè)連通成一個(gè)海域(圖2)，成為特提斯大海槽的組成部分。

中三疊世晚期沉積環(huán)境包括濱海相和斜坡濁流相兩種沉積環(huán)境。濱海沉積環(huán)境主要出現(xiàn)于緊靠白龍江隆起的濱海地帶。在隆起北側(cè)光蓋山一帶，光蓋山組沉積早期的粉砂巖中含腕足類、雙殼類及植物碎屑。在半島南西端南側(cè)，郎木寺一帶仍沉積由長(zhǎng)石砂巖、巖屑砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)粘土巖、生物碎屑灰?guī)r和粉晶灰?guī)r組成。光蓋山北坡，光蓋山組反映為斜坡濁流，在光蓋山組下部，遺跡化石廣為發(fā)育。反映出斜坡半深海～深海沉積環(huán)境。

中晚三疊世時(shí)，大河壩組下段為斜坡最下部的深水濁流沉積，海水由淺變深，濁積扇不斷向陸退縮（擴(kuò)展），巖性由粗變細(xì)，又由細(xì)變粗，反映海水已由深逐漸變淺，標(biāo)志著斜坡扇在向海方向推進(jìn)，應(yīng)該說(shuō)，這是西秦嶺三疊紀(jì)海槽閉合回返的前兆。

4 盆地演化

從研究區(qū)的沉積組合分析，區(qū)內(nèi)的坳陷自早三疊世就已開(kāi)始，這是由于自石炭紀(jì)以來(lái)坳陷中心從中秦嶺向南北遷移所致（殷鴻福，1991）。為此從早三疊世起，把研究區(qū)的三疊紀(jì)地層按其巖性組合、沉積特征劃分為兩個(gè)構(gòu)造幕，即引張構(gòu)造幕和擠壓構(gòu)造幕。

4.1 引張構(gòu)造幕 （Ⅰ）

研究區(qū)扎里山組、馬熱松多組、郭家山組、光蓋山組，時(shí)限分別大致相當(dāng)格里斯巴赫期、斯派斯期、拉丁早～中期，經(jīng)歷了初始坳陷，早期裂陷、中期裂陷、晚期裂陷活動(dòng)，故將盆地演化分為四個(gè)階段。

初始坳陷階段（Ⅰa）相當(dāng)于研究區(qū)扎里山組地層，時(shí)限大致為格里斯巴赫階～斯密斯階（即印度階～奧侖尼階中期）。研究區(qū)內(nèi)該組沉積物厚度較大，物源供給較充足及未見(jiàn)滑塌堆積物特征可推斷，沉積盆地性質(zhì)的轉(zhuǎn)換和沉降具漸變性，故將其劃歸為沉降坳陷是較合理的。

早期裂陷擴(kuò)張階段（Ⅰb）相當(dāng)于斯派斯期（奧侖尼階晚期）的沉積，對(duì)應(yīng)巖石單位：盆地南緣為馬熱松多組；盆地北緣為隆務(wù)河組。從角礫的特征可以推斷該事件沉積具突發(fā)性。隆務(wù)河組反應(yīng)為深?！肷詈?濁流)相復(fù)理石沉積。

中期裂陷擴(kuò)張階段（Ⅰc）時(shí)限大致為安尼階，相當(dāng)于研究區(qū)郭家山組的沉積，在此時(shí)期，可能隨中秦嶺海盆的進(jìn)一步擴(kuò)張裂陷，使研究區(qū)一帶的地殼因均衡作用梢有回返上升，形成區(qū)內(nèi)的邊緣鮞灘。該組巖層中夾有較多的角礫灰?guī)r透鏡或條帶，表明在此時(shí)限內(nèi)地殼不穩(wěn)定或海平面上升下降頻繁。

晚期裂陷擴(kuò)張階段（Ⅰd）相當(dāng)于研究區(qū)光蓋山組的地層，時(shí)限大致為拉丁階早～中期，在此期間，沉積盆地有幾次不同規(guī)模的裂陷，盆地的分異性和活動(dòng)性大為增強(qiáng)，碎屑流、重力流活動(dòng)頻繁，規(guī)模較大（無(wú)熱液活動(dòng)），但盆地仍以貧氧～缺氧欠補(bǔ)償?shù)某练e為背景。

4.2 擠壓構(gòu)造幕 （Ⅱ）

時(shí)限大致相當(dāng)拉于丁階晚期～卡尼階早期，對(duì)應(yīng)巖石單位為大河壩組的上下巖段，盆地分別在原擴(kuò)張的基底上，驟然擠壓抬升，將其按時(shí)間順序劃分為如下二個(gè)階段：

早期擠壓抬升階段（Ⅱa）時(shí)限大致為拉丁階晚期～卡尼階早期，相當(dāng)于研究區(qū)大河壩組下段的沉積，盆地內(nèi)擴(kuò)張應(yīng)力減小，是西秦嶺三疊紀(jì)海盆閉合回返的前兆。

晚期擠壓抬升階段（Ⅱb）時(shí)限大致為卡尼階早期，相當(dāng)于研究區(qū)大河壩組上段的沉積，說(shuō)明盆地內(nèi)擠壓應(yīng)力明顯增強(qiáng)的力學(xué)性質(zhì)的改變，體現(xiàn)了裂陷盆地進(jìn)入了萎縮抬升充填的特征。

可見(jiàn)，中國(guó)主要大地構(gòu)造單元至少在三疊紀(jì)早期尚未拼合成一體，當(dāng)時(shí)西秦嶺海(北特提斯海)范圍非常遼闊，接受了巨厚的濁積巖系。三疊紀(jì)末期西秦嶺裂陷海槽迅速關(guān)閉，地殼演化發(fā)生歷史性改變，區(qū)內(nèi)地殼構(gòu)造體制由拉張轉(zhuǎn)變?yōu)槟媳毕驍D壓狀態(tài)，中晚三疊世濁積巖系發(fā)生了強(qiáng)烈形變，導(dǎo)致大規(guī)模的地殼縮短，形成了宏偉的西秦嶺印支期褶皺帶。