譚富榮,周立發(fā)

(西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系西北大學(xué),陜西西安710069)

南祁連盆地位于祁連山南部,它是祁連褶皺系的重要組成部分[1-4],盆地呈北西-南東向。其東北側(cè)為中祁連地塊,西南側(cè)為柴達木地塊,西端被北東向的阿爾金左行走滑斷裂截切,東止于青海湖。盆地演化經(jīng)歷了古大陸克拉通演化階段(前奧陶紀),裂谷—坳陷作用階段(奧陶紀—志留紀),新大陸克拉通化階段(石炭紀—三疊紀),殘留盆地演化改造階段(侏羅紀—第四紀)。從而形成自北向南依次為前寒武系變質(zhì)結(jié)晶基底、加里東期褶皺基底和海西期褶皺基底,加里東期褶皺基底構(gòu)成了盆地的主體部分。二疊系是南祁連盆地沉積蓋層的主體組成部分之一,分布廣泛。大體以托萊河-大通河-哈爾蓋河-青海湖東-倒淌河一線為界,以北地區(qū)的二疊系主體為陸相沉積,以南地區(qū)的二疊系為海相沉積[5]。南祁連盆地的海相二疊系為臺地蓋層型沉積[6],上下統(tǒng)齊全,與下伏薊縣系、奧陶系、志留系及加里東期侵入巖均呈超覆型角度不整合接觸,其上被三疊系平行不整合覆蓋[7]。

本次工作采用了青海地礦局(1994)地層清理報告中的劃分方案,將南祁連盆地海相二疊系自下而上劃分為勒門溝組、草地溝組、哈吉爾組和忠什公組。

1 地層特征

勒門溝組巖性為紫紅色、灰色、深灰色厚層粗粒石英砂巖、粉砂巖及礫巖,夾泥質(zhì)粉砂巖或生物碎屑灰?guī)r,礫巖的礫石成份以石英為主。在區(qū)域上角度不整合于前二疊系地層之上,與上覆地層呈整合接觸。

草地溝組在哈拉湖和下日哈地區(qū)為灰-深灰色中、厚層狀灰?guī)r,生物灰?guī)r,夾少量黑色頁巖、暗灰色粉砂巖、細粒石英砂巖、含有豐富的生物化石,其中有紡綞蟲、腕足類、雙殼類、苔蘚等生物化石。在北部地區(qū)灰?guī)r極少,而以灰綠色砂巖、鈣質(zhì)砂巖、粉砂巖為主,夾少量紫紅色粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖,厚l58m,未見化石[8]。灰?guī)r在區(qū)內(nèi)總體表現(xiàn)為向西側(cè)尖滅,東部的剛察大寺灰?guī)r厚53m,再向東逐漸被碎屑巖所代替或過渡為陸相沉積。

哈吉爾組雖然也以碎屑巖為主,但其巖性與忠什公組相比要細,下部為紫紅色,雜色碎屑巖,上部為灰-深灰色碎屑巖夾灰-深灰色灰?guī)r,化石豐富,與上下地層均為整合接觸。

忠什公組以雜色碎屑巖為主,偶夾頁巖、泥巖、含腕足類、植物石、與下伏地層哈吉爾組為整合關(guān)系,與上覆下三疊統(tǒng)下環(huán)倉組為平行不整接觸。

2 二疊紀沉積環(huán)境分析

通過野外實測剖面獲得的資料,對盆地二疊系顏色、結(jié)構(gòu)、原生沉積構(gòu)造等巖性特征及其空間配置關(guān)系和古生物化石等綜合分析,南祁連二疊系沉積類型表現(xiàn)為碳酸鹽巖臺地相、濱岸相、淺海陸棚相、三角洲相4種沉積相。

2.1 碳酸鹽巖臺地相

該類沉積相主要分布于下二疊統(tǒng)草地溝組下部及上二疊統(tǒng)哈吉爾組中上部,根據(jù)沉積特征可進一步分為開闊臺地、局限臺地亞相。

開闊臺地相是本區(qū)最為發(fā)育的碳酸鹽沉積相,其巖性以灰、深灰色微晶灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r和生物碎屑泥晶灰?guī)r為主,具有塊狀層理、丘狀交錯層理、縫合線等構(gòu)造?；?guī)r厚度大、橫向展布穩(wěn)定。生物化石種類繁多,多發(fā)育窄鹽性生物腕足類、珊瑚類及廣鹽性生物有孔蟲和介形蟲等。

局限臺地相為受局限—半局限條件、海水鹽度正?；蛭⒌沫h(huán)境,以泥晶灰?guī)r、生物碎屑泥晶灰?guī)r以及含生物碎屑泥晶灰?guī)r為主,偶見泥灰?guī)r,普遍發(fā)育波狀層理和塊狀層理。生物化石種屬比較單調(diào),可見廣鹽性生物化石,如腕足類、有孔蟲和介形蟲等以及能反映局限、平靜-弱動蕩水體條件下的遺跡化石組合,如動藻跡、針管跡、蠕蟲跡和水平潛穴等。局限臺地相常與開闊臺地相和瀉湖相共生,該相不如開闊臺地相分布廣泛,且發(fā)育的灰?guī)r厚度小、橫向展布不穩(wěn)定,常常呈透鏡體狀產(chǎn)出。

2.2 濱岸相

為本區(qū)二疊系的主要沉積相,廣泛分布于下二疊統(tǒng)和上二疊統(tǒng)下部,可細分為近濱—濱外、前濱和后濱亞相。

近濱亞相以粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖和細砂巖為主,夾粗砂巖,分選較差,明顯可見向上變粗的反韻律,發(fā)育板狀交錯層理、槽狀交錯層理,水平層理極為發(fā)育,有生物擾動現(xiàn)象。

前濱亞相以中粒、中—細粒石英砂巖、巖屑長石砂巖為主(巖屑以石英巖為主);發(fā)育低角度交錯層理、平行層理浪成波痕、不對稱波痕和對稱波痕;成分和結(jié)構(gòu)成熟度較高。

后濱亞相主要為粉砂巖、細砂巖,夾中粒砂巖和薄層灰?guī)r,水平層理發(fā)育。

2.3 淺海陸棚相

主要分布上二疊統(tǒng)哈吉爾組上部,為淺海陸棚相中的濱外陸棚亞相沉積,巖性為深灰色頁巖,偶夾薄層泥質(zhì)粉砂巖,礦物成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度較高,分選和磨圓較好,水平層理極其發(fā)育,垂向上其下部發(fā)育臺地相灰?guī)r。發(fā)育著珊瑚、苔蘚、瓣鰓類、腕足類等生物化石。

2.4 三角洲相

主要分布于上二疊統(tǒng)忠什公組,根據(jù)沉積特征及垂向組合將其分為三角洲平原亞相和三角洲前緣亞相。

三角洲平原亞相:分流河道見于上二疊統(tǒng)忠什公組上部,巖性為灰、灰黃及灰綠色中厚層中、中粗粒長石砂巖、石英長石砂巖及泥巖。垂向上具下粗上細的間斷性正韻律,發(fā)育大型槽狀、楔狀交錯層理,平行層理,粒序具正韻律,橫剖面上呈透鏡狀。

三角洲前緣亞相:遠砂壩是河口砂壩前方靠海的部位,水體較深,在浪基面附近的位置,見于忠什公組上部,巖性為灰、深灰色粉砂巖,粉細砂巖夾頁巖,粉砂巖具小型交錯層理及浪成波痕、生物擾動構(gòu)造等,垂向上具有下細上粗的結(jié)構(gòu)特征,粒度概率曲線為三段式。

支流間灣為河流道之間水體受限形成的海灣,水體較靜的環(huán)境,見于本剖面忠什公組中部,以灰綠、紫紅色泥巖為主,夾薄層粒細砂巖,具水平層理,透鏡狀層理,可見浪成波痕、生物介殼、植物碎片等。

3 沉積序列

本區(qū)二疊系沉積總體上是由早期快速海進形成的海進層序和晚期緩慢海退形成的海退層序組成,氣候變化是:由溫濕轉(zhuǎn)干熱又轉(zhuǎn)溫濕的演變歷程[9]。

3.1 海進層序

早二疊世海進十分迅速,海平面上升特別快,由濱海十分迅速的變?yōu)闇\海相,形成了一套海進層序。層序下部為濱岸石英砂巖,向上為薄層粉、細砂巖與薄層灰?guī)r互層,層序上部為粉、細砂巖和泥質(zhì)粉砂巖。

3.2 海退層序

早二疊世海進后,海盆逐漸抬升,海平面下降,水體逐漸變淺,顏色由灰變紅,層序下部為近濱—濱外沉積,向上變?yōu)榻鼮I上部、前濱、后濱,最后局部地區(qū)形成海陸交互相碎屑沉積。

4 盆地充填模式

4.1 基本特征

通過對南祁連盆地二疊系剖面的詳細沉積相分析,它在時空演化上有下列特點:

1)下二疊統(tǒng)上部草地溝組是穩(wěn)定環(huán)境的碳酸鹽巖與碎屑巖的混合沉積。其中含生物碎屑的灰?guī)r在盆地內(nèi),除盆地北緣之外,有較廣泛分布。下二疊統(tǒng)整體為一海侵型層序。

2)上二疊統(tǒng)在青海湖—天峻以南的天峻坳陷普遍缺失,可看到中三疊統(tǒng)灰?guī)r直接超覆沉積在前二疊系之上。反映盆地沉積范圍較早二疊世要小。上二疊統(tǒng)主體為一海退型層序。

3)勒門溝組、草地溝組灰?guī)r層和忠什公組的厚層—塊狀砂巖,在盆地內(nèi)分布面積廣,橫向上巖相穩(wěn)定,對于這樣的標志層我們難以用漸進型海侵—海退模式來解釋它。

4)各層段地層的巖性、巖相在縱向上變化清楚,在橫向上通常很難看到明顯的相變現(xiàn)象?；蛘哒f在橫向上所謂進積序列或退積序列并不明顯。

對于這種縱向上巖相變化明顯,橫向上相變關(guān)系不明顯的盆地充填物,可利用以下充填型式解釋。

4.2 盆地二疊紀充填模式

早二疊世勒門溝期,由于區(qū)域性的地殼伸展和地幔上隆的共同作用,在柴達木地塊與南祁連加里東褶皺帶之間,形成了早二疊世的宗務(wù)隆海槽[10],該海槽相對于石炭紀的土爾根達坂—宗務(wù)隆海槽其位置明顯南移。在海槽與南祁連洼地之間發(fā)育一半“島式”的邊緣隆起。來自古特提斯海水自西秦嶺向西侵入,當(dāng)海水面超過半島之間的峽口高度時,海水自南向北呈倒灌式地侵入南祁連盆地,在其內(nèi)堆積了勒門溝組的沉積(圖2-A)。在勒門溝組沉積期,南祁連盆地的古地理格局形式類似于第四紀以來的渤海灣盆地,最北側(cè)是中祁連北部—隴西低緩古隆起,向南方開闊平緩的渤海灣式的南祁連洼地,洼地之南為“膠東—遼東半島式”的低緩隆起,再向南為“黃海式”的宗務(wù)隆海槽。當(dāng)海平面處于低位時,南祁連盆地僅作為一種洼地形式存在,當(dāng)海平面相對上升超過半島之間的峽口侵入南祁連洼地,從而形成早二疊世勒門溝期的盆地,在該盆地內(nèi)堆積了以碎屑巖為主體的盆地充填物。

早二疊世草地溝期,區(qū)域性的海平面相對快速上升,海平面高度已超過“半島式”的邊緣低緩隆起帶,宗務(wù)隆海槽海水呈倒灌式侵入南祁連盆地。此時,南祁連陸表海盆與宗務(wù)隆海槽連為一體[11],成為統(tǒng)一的一個大海盆,南祁連海盆相對于宗務(wù)隆海槽,具有邊緣坳陷的盆地性質(zhì)及類型(圖2—B),在這樣一個廣闊的海盆地內(nèi)充填了草地溝組的碳酸鹽巖和碎屑巖的沉積組合。這種盆地充填型式的特點是從盆地邊緣向盆地內(nèi)部沉積相帶的展布不具有碎屑岸體系(碳酸鹽巖濱岸體系)向碎屑陸架體系(碳酸鹽巖陸架體系)過渡的特點,它導(dǎo)致盆地內(nèi)大范圍巖性、巖相及其沉積體系的一致性。

晚二疊世哈吉爾期,隨著南側(cè)宗務(wù)隆海槽的閉合[12],臨近早二疊世海槽的邊隆起范圍向南擴展,南祁連盆地轉(zhuǎn)變成為四周封堵的受限陸表海盆地,其內(nèi)接受了哈吉爾組的以陸源碎屑巖為主體偶夾碳酸鹽巖的沉積組合 (圖2-C)?？傮w來講,哈吉爾組是一套海平面時而上升盆地接受沉積,海平面時而下降,變?yōu)槭芟逇堄嚓懕砗Ｅ璧氐难莼l(fā)展過程,由此形成交互相的盆地充填型式。晚二疊世忠什公期,南祁連盆地完全轉(zhuǎn)變成為一個四周封堵的殘余陸表海盆地,盆地范圍較哈吉爾期明顯要小,在這個殘余受限陸表海盆地內(nèi)接受了忠什公組厚層—塊狀碎屑巖的沉積(圖2-C)。

天峻坳陷上二疊統(tǒng)的缺失是邊緣隆起向南擴展的主要依據(jù)。晚二疊世晚期,南祁連盆地相對上升,從而造成韃靼期沉積體的完全缺失。

5 結(jié)論

1 南祁連二疊系沉積類型表現(xiàn)為碳酸鹽巖臺地相、濱岸相、淺海陸棚相、三角洲相4種沉積相。

2 南祁連盆地在早二疊世勒門溝期發(fā)生快速海侵和早二疊世草地溝期—晚二疊世忠什公期的緩慢海退過程。

3 南祁連盆地經(jīng)歷了早二疊世勒門溝期的坳陷盆地,草地溝期的邊緣坳陷盆地和哈吉爾期—忠什公期的坳陷殘余陸表海盆地演化過程。

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