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      滇東北會(huì)澤縣魯納地區(qū)宣威組沉積相分析

      2021-07-27 04:38:12向經(jīng)緯王浩宇毛家偉
      云南地質(zhì) 2021年2期
      關(guān)鍵詞:宣威礫巖粉砂

      徐 杰,向經(jīng)緯,王浩宇,毛家偉

      (中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)黃金第十支隊(duì),云南 昆明 650000)

      出露于云南會(huì)澤地區(qū)宣威組(P3x)形成于晚二疊世末期,其下伏為峨眉山玄武巖(P3e),多以峨眉山玄武巖的噴發(fā)上限作為宣威組的成巖年齡。近年來(lái)有關(guān)宣威組的含礦性研究成果較為豐富,云南富樂(lè)鉛鋅礦、云南會(huì)澤大黑山鋁土礦、云南富源縣新廠鉛鋅礦和云南省鎮(zhèn)威煤礦等[3~5],都與宣威組關(guān)系密切。本文通過(guò)野外勘查、剖面測(cè)制、巖石薄片觀察、剖面對(duì)比等一系列工作,探討晚二疊世該區(qū)域的古環(huán)境演化特征,也為宣威組區(qū)域性成礦研究、沉積盆地屬性研究和P-T生物大滅絕影響因子探索等提供資料。運(yùn)用傳統(tǒng)地層學(xué)、沉積學(xué)、古生物學(xué)等的研究方法,對(duì)宣威組古生物-沉積相、古地理和古環(huán)境演化等方面進(jìn)行更進(jìn)一步研究,把其成礦模式和沉積演化規(guī)律進(jìn)行有機(jī)結(jié)合,擬建立起宣威組沉積時(shí)期的區(qū)域性地層構(gòu)造格架和演化發(fā)展模式。

      1 研究區(qū)地質(zhì)背景

      研究區(qū)地處揚(yáng)子古陸塊滇東碳酸鹽巖臺(tái)地,受構(gòu)造作用控制,整體構(gòu)造呈北東-南西向展布。出露地層有泥盆系、石炭系、二疊系和三疊系。泥盆系、石炭系為碳酸鹽巖,二疊系自下而上包含有梁山組(P1l)、陽(yáng)新組(P2y)、峨眉山玄武巖(P3e)、宣威組(P3x),其中梁山組(P2l)與宣威組(P3x)為碎屑巖沉積,陽(yáng)新組(P2y)為碳酸鹽沉積;宣威組(P3x)之上為下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組(T1f)。本區(qū)宣威組(P3x)出露面積30.64km2。并與峨眉山玄武巖(P3e)相毗鄰,總體呈北東向條帶狀展布(圖1)。

      本區(qū)斷層整體呈北東-南西向延伸,包括2條正斷層和4條性質(zhì)不明斷層[6~8]。

      2 巖石學(xué)特征

      2.1 剖面概述

      在研究區(qū)共測(cè)制兩條宣威組地層剖面(Pm01和Pm02)。

      (1)會(huì)澤縣務(wù)德魯納鄉(xiāng)鐵廠村宣威組剖面(Pm01):起點(diǎn)坐標(biāo):東經(jīng)103°42′50″,北緯26°20′00″,終點(diǎn)坐標(biāo):東經(jīng)103°42′37″,北緯26°20′00″,剖面露頭良好(圖2),巖層總厚度為198.9m。下伏地層為峨眉山組(P3e)深褐色致密塊狀玄武巖。宣威組(P3x)底部為灰黃色塊狀礫巖、暗紫色中薄狀含礫粉砂巖、灰色厚層長(zhǎng)石巖屑砂巖、暗紫色薄層狀泥質(zhì)粉砂巖等。中部為黃褐色礫巖、土黃色粉砂質(zhì)泥巖。頂部為黃色中層狀粉砂巖夾土黃色中層狀粉砂質(zhì)泥巖、黃綠色中層狀中粗粒巖屑砂巖,砂巖中見鐵質(zhì)結(jié)核。上覆地層為飛仙關(guān)組(T1f)紫紅色中層狀中粗粒巖屑砂巖。

      圖1 研究區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

      圖2 魯納鄉(xiāng)鐵廠村宣威組(P3x)實(shí)測(cè)地層剖面圖(Pm01)

      (2)會(huì)澤縣上村鄉(xiāng)河口-大岔河宣威組剖面(Pm02):起點(diǎn)坐標(biāo):東經(jīng)103°36′08″,北緯26°05′48″,終點(diǎn)坐標(biāo):東經(jīng)103°36′05″,北緯26°05′51″,厚108.3m。下伏地層為峨眉山組(P3e)深褐色致密杏仁狀玄武巖。宣威組(P3x)下部為灰黑-灰綠色礫巖、灰黃色泥巖、含細(xì)礫泥巖。中部為灰紫色含細(xì)礫泥巖,青灰色中-薄層狀泥巖。上部為青灰色中層狀泥質(zhì)粉砂巖夾泥巖、青灰色泥質(zhì)細(xì)砂巖夾粉砂質(zhì)泥巖等,細(xì)砂巖呈透鏡狀產(chǎn)出。上覆地層為飛仙關(guān)組(T1f)淺紫紅色薄層狀泥巖、巖屑砂巖(圖3)。

      圖3 會(huì)澤縣上村鄉(xiāng)河口—大岔河宣威組(P3x)實(shí)測(cè)地層剖面(Pm02)

      2.2 巖石類型及特征

      通過(guò)野外實(shí)勘和室內(nèi)薄片觀察,宣威組巖性主要為陸源碎屑巖類,巖石類型包括礫巖、含礫泥巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖、巖屑雜砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥巖等,兩條剖面中所涉及的同種巖性并無(wú)較大區(qū)別。

      圖4 研究區(qū)宣威組(P3x)砂巖分類圖解Fig 4.Classification Diagram of XuanweiFormation(P3x)Sandstone

      (1)礫巖:礫巖是判別辮狀河三角洲和扇三角洲的重要標(biāo)志,一般認(rèn)為辮狀河三角洲中無(wú)重力流成因礫巖,礫巖也是反映物源類型、距離、沉積速率等的重要載體。宣威組礫巖由礫石、粗砂、中砂、細(xì)砂、粉砂和填隙物組成。礫石大小2mm~10mm,主要呈圓狀、次圓狀,少量為次棱角狀,成分主要為泥質(zhì)巖和粉砂質(zhì)泥質(zhì)巖。占全部的 25%;粗砂粒徑0.5mm~2mm,主要呈圓狀、次圓狀,少量為次棱角狀,成分主要為泥質(zhì)巖和粉砂質(zhì)泥質(zhì)巖,含少量石英。占全部的 27%;中砂粒度0.25mm~0.5mm,主要呈圓狀、次圓狀,少量為次棱角狀,成分主要為泥質(zhì)巖和粉砂質(zhì)泥質(zhì)巖,含少量石英。占全部的 20%;細(xì)砂粒度0.06mm~0.25mm,主要呈圓狀、次圓狀,少量為次棱角狀,成分主要為泥質(zhì)巖和粉砂質(zhì)泥質(zhì)巖,含少量石英。占全部的 10%。粉砂粒度0.004mm~0.06mm,主要呈次棱角狀,成分主要為巖屑和石英,含極少量長(zhǎng)石和石英。占全部的 3%。填隙物:為泥質(zhì),含大量的氧化鐵質(zhì)。占全部的15%。Pm02底部紫灰色塊狀礫巖的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、磨圓度均和Pm01相似,唯一的區(qū)別在于,Pm02礫巖中礫石成分主要為玄武巖(圖5-a、圖5-b)。

      (2)砂巖、細(xì)粉砂巖:有土黃色薄層狀粉砂巖、灰白-黃褐色中層狀粉砂巖和暗紫色中層狀泥質(zhì)細(xì)砂巖等,均由陸源碎屑和填隙物組成。細(xì)砂和粉砂的成分主要為巖屑,含極少量長(zhǎng)石(約5%)和石英(約5%),填隙物主要為泥質(zhì),含大量的氧化鐵質(zhì)。部分粉砂巖中含細(xì)小礫石,均為次棱角狀(圖5-c)。

      (3)巖屑砂巖:可見黃綠色中層狀中粗粒巖屑砂巖、淺紫紅色薄層狀巖屑砂巖、巖屑雜砂巖和灰色厚層狀長(zhǎng)石巖屑細(xì)砂巖等(圖4),砂質(zhì)結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。主要由巖屑(約30%)、長(zhǎng)石約(20%)、石英(約30%)和填隙物組成,為鐵質(zhì)膠結(jié)(圖5-e)

      (4)粉砂質(zhì)泥巖、泥巖:多為青灰色薄-中層狀粉砂質(zhì)泥巖和泥巖、局部可見灰黑色薄層狀碳質(zhì)泥巖,主體為泥質(zhì)結(jié)構(gòu),薄-中層狀構(gòu)造。主要由粘土礦物組成,粉砂質(zhì)含量較少。碳質(zhì)泥巖中含大量有機(jī)質(zhì)(圖5-f)。

      2.3 沉積構(gòu)造

      礫巖中局部可見扁平面定向排列,觀察到大型槽狀交錯(cuò)層理,Pm02底部礫巖中可見正粒序?qū)?。長(zhǎng)石巖屑砂巖、細(xì)砂巖中發(fā)育小型楔狀交錯(cuò)層理(圖5-c)、平行層理(圖5-d)和沉積旋回等。粉砂巖和泥巖中發(fā)育波狀層理、小型交錯(cuò)層理和水平層理。Pm01上部紫紅色薄層泥巖、土黃色、淺紫紅色中層粉砂質(zhì)泥巖互層,泥巖單層厚2cm~8cm,粉砂巖單層厚15cm~20cm。

      圖5 宣威組(P3x)特征巖性照片

      3 沉積相劃分

      宣威組(P3x)Pm01號(hào)剖面中礫石成分為泥質(zhì)巖和粉砂質(zhì)泥巖(圖5-a),此二者均難以長(zhǎng)距離搬運(yùn),判斷為近源沉積,且作用時(shí)間不長(zhǎng),重力流水動(dòng)力減弱后出現(xiàn)牽引流沉積特點(diǎn)。Pm02底部礫巖物源更接近峨眉山玄武巖風(fēng)化區(qū),礫石均呈圓狀、次圓狀,少量次棱角狀(圖5-b)。搬運(yùn)距離適中且持續(xù)時(shí)間加長(zhǎng),礫石底部為雜基支撐,向上逐漸變?yōu)轭w粒支撐。重力流動(dòng)能逐漸減弱且牽引流持續(xù)發(fā)生,由泥石流沖刷形成的凹槽成為古河道的初始河床。結(jié)合物源特征、分選性、磨圓度、水動(dòng)力條件、沉積構(gòu)造等多方面信息,判斷研究區(qū)宣威組為扇三角洲沉積(圖6)[11-12]。

      研究區(qū)宣威組屬扇三角洲相細(xì)分為扇三角洲平原、扇三角洲前緣2個(gè)亞相,包括泥石流、分流河道、水下分流河道、水下分流河道間、席狀砂、遠(yuǎn)砂壩等6個(gè)微相。

      圖6 魯納地區(qū)宣威組(P3x)沉積相劃分圖

      3.1 扇三角洲平原亞相

      宣威組扇三角洲平原亞相中包含泥石流和分流河道兩個(gè)沉積微相。

      (1)泥石流微相:灰黃色塊狀礫巖,礫石大小1cm~10cm,分選和磨圓度較差,基底膠結(jié),膠結(jié)物為泥質(zhì),為泥石流主體沉積。暗紫色薄-中層狀含礫粉砂巖,礫石含量較少,為泥石流主體運(yùn)移末期,流體動(dòng)力減弱后沉積。

      (2)分流河道微相:黃綠色中層狀中粗粒巖屑砂巖,砂巖中可見鐵質(zhì)結(jié)核。業(yè)內(nèi)針對(duì)鐵質(zhì)結(jié)核的成因研究尚無(wú)定論,綜合圍巖特征和結(jié)核層位成層性,推測(cè)為含鐵流體沿裂隙沉積形成。發(fā)育槽狀交錯(cuò)層理。

      3.2 扇三角洲前緣亞相

      宣威組扇三角洲前緣亞相中包含水下分流河道、水下分流河道間、席狀砂和遠(yuǎn)砂壩四個(gè)沉積微相。

      (1)水下分流河道微相:局部可見黃褐色礫巖,呈向上礫徑變小的正粒序沉積,扁平面平行排列,具河道礫巖特征?;疑駥訝铋L(zhǎng)石巖屑細(xì)砂巖,發(fā)育槽狀交錯(cuò)層理,反映水動(dòng)力適中,且為常年流水。

      (2)水下分流河道間微相:為暗紫色薄層泥質(zhì)粉砂巖,土黃色中層狀泥質(zhì)粉砂巖。層理較弱,含少量有機(jī)質(zhì),在剖面中所占比例小,推測(cè)被流體多次改造遷移。

      (3)席狀砂微相:為暗紫色薄層粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、土黃色中層狀粉砂質(zhì)泥巖互層,或按不同比例交錯(cuò)排列,發(fā)育小型波狀層理、水平層理。

      (4)遠(yuǎn)砂壩微相:紫紅色薄層泥巖、粉砂質(zhì)泥巖,發(fā)育水平層理、小型波狀層理,反映水動(dòng)力較,且水平面升降幅度小。

      4 沉積環(huán)境分析

      研究區(qū)宣威組沉積時(shí)期,結(jié)合巖性、沉積建造和古生物等特征,其沉積環(huán)境演化可分為兩個(gè)階段。

      (1)氣溫升高、降水驟增階段:在沉積建造中,泥石流是高能水體的可靠記錄,同一巖組內(nèi)大面積泥石流的出現(xiàn),也標(biāo)示著該地史沉積期水源補(bǔ)給充足。從Pm01和Pm02剖面底部礫巖中都出現(xiàn)指示古河床特征的大型槽狀交錯(cuò)層理,且沉積建造相似。從圖1中可以看出,兩條剖面相距約12km,在陸相沉積中,僅單一水源的供給和水動(dòng)力改變難以形成大規(guī)模的泥石流,而且整個(gè)扇體缺少前扇三角洲部分,并不太符合單一水源的扇體特征,故推測(cè)為該區(qū)域降水驟增,在不同位置引發(fā)了不同規(guī)模的泥石流。

      (2)氣溫和降水量均保持恒定階段:由泥石流剝離地表所形成的凹槽成為早期河床,為沉積湖盆的形成創(chuàng)造了有利條件。粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖中的平行層理、小型波狀層理、水平層理等(圖6),說(shuō)明整個(gè)研究區(qū)沉積水體較淺,均處于流體、波浪和潮汐的改造范圍之內(nèi),水動(dòng)力處于一個(gè)小幅波動(dòng)的范圍,水源供給趨于穩(wěn)定。部分層位含植物碎屑,但未采集到較為完整的化石。結(jié)合臨近區(qū)域前人成果,研究區(qū)及相臨范圍內(nèi)宣威組主要包含焦羊齒(Compsopterissp.),蘆木(Calamitessp.),櫛羊齒(Pecopterissp.),此外,還有孢粉:Leiotriletes,Punctatisporites,Calamospora,Cyclogranisporites等化石[13],均指示溫暖濕潤(rùn)的沉積環(huán)境。宣威組以儲(chǔ)煤豐富為外界所知,適宜的氣候和植被資源是成煤的必要條件[14]。從Pm01號(hào)剖面看,宣威組(P3x)沉積旋回完整度、沉積構(gòu)造發(fā)育程度和沉積厚度均大于Pm02號(hào)剖面的情況,也說(shuō)明成巖時(shí)期古海拔從Pm02剖面到Pm01剖面逐漸變低。呈西南高、東北低的緩坡狀,魯納地區(qū)處于水流匯聚地帶的湖盆邊緣。

      5 結(jié)論

      (1) 滇東會(huì)澤魯納地區(qū)宣威組主要為陸源碎屑巖,包括礫巖、含礫泥巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖、巖屑雜砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥巖等。

      (2) 研究區(qū)宣威組為扇三角洲沉積,包括扇三角洲平原和扇三角洲前緣兩種亞相,細(xì)分為泥石流、分流河道、水下分流河道、水下分流河道間、席狀砂和遠(yuǎn)砂壩6種微相。

      (3) 研究區(qū)宣威組成巖時(shí)期,位處沉積湖盆邊緣,主要受地貌控制,沉積水體較淺,氣候溫暖濕潤(rùn)。整個(gè)研究區(qū)古海拔呈西南高,東北低的緩坡狀。

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