劉 林，郭進(jìn)京，馬春田，王利曉，趙海濤

(天津城建大學(xué) 地質(zhì)與測(cè)繪學(xué)院，天津 300384)

地質(zhì)與測(cè)繪

西秦嶺北緣漳縣含鹽盆地沉積環(huán)境分析

劉 林，郭進(jìn)京，馬春田，王利曉，趙海濤

(天津城建大學(xué) 地質(zhì)與測(cè)繪學(xué)院，天津 300384)

西秦嶺北緣的漳縣含鹽盆地的成因、沉積環(huán)境及特征的分析，可揭示這一區(qū)域的古氣候、古地理、古構(gòu)造等信息．研究發(fā)現(xiàn)：①漳縣地層層序的恢復(fù)對(duì)比，顯示至少存在4期比較大的旋回；②某些含鹽層位分布的不連續(xù)、不均勻性說明這些巖層在形成以后經(jīng)受過拉張性質(zhì)的構(gòu)造變動(dòng)；③鹽盆形成于青藏高原隆升之前，且這一區(qū)域?qū)偾嗖馗咴瓥|北緣，其地層內(nèi)部的構(gòu)造幾何特征在某一程度上說明了青藏高原的隆升在西秦嶺北緣地區(qū)的響應(yīng)方式．

含鹽盆地；西秦嶺北緣；旋回；沉積環(huán)境；青藏高原

西秦嶺位于我國東—西向中央造山帶與南—北向地震構(gòu)造帶交匯的松潘—西秦嶺大陸構(gòu)造結(jié)內(nèi)[1]，是青藏高原東北緣的重要構(gòu)造單元．西秦嶺北緣斷裂帶是青藏高原東北緣主要的構(gòu)造邊界斷裂帶之一，也是我國西部重要的地震活動(dòng)斷裂帶之一．目前對(duì)西秦嶺北緣中—新生代陸相盆地的研究主要集中在隴西、武山、徽成等盆地，針對(duì)漳縣陸相含鹽盆地的沉積環(huán)境、巖石序列、盆地演化與區(qū)域構(gòu)造的關(guān)系等方面缺乏詳細(xì)的研究．漳縣鹽盆沉積序列、某些含鹽層位的不均勻分布、巖層間的幾何學(xué)特征等有助于解釋原始盆地的形成機(jī)制并對(duì)后期改造過程大有幫助．同時(shí)，每一個(gè)沉積旋回里的沉積厚度的變化、鹽井鎮(zhèn)鹽礦的開采有利方位和巖層間的構(gòu)造幾何學(xué)特征可以為解釋說明隨著青藏高原的隆升在西秦嶺北緣區(qū)域出現(xiàn)的響應(yīng)方式提供資料．以上這些問題的解決，有助于解釋西秦嶺北緣斷裂帶自晚中—新生代以來的發(fā)生發(fā)展機(jī)制；同時(shí)，對(duì)恢復(fù)這一區(qū)域的古沉積環(huán)境和古地理形態(tài)是有利的，同時(shí)也為了解青藏高原的隆升在西秦嶺北緣地區(qū)的響應(yīng)增加了新的資料補(bǔ)充．

1 區(qū)域背景

漳縣在地質(zhì)構(gòu)造上位于西秦嶺北緣斷裂帶，地質(zhì)構(gòu)造背景極其復(fù)雜(見圖1)．西秦嶺在早白堊紀(jì)時(shí)期由于受燕山構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，地應(yīng)力主軸方向?yàn)楸北蔽鳎送?，該地區(qū)也是中國構(gòu)造分區(qū)的交匯位置，而更為突出的是晚中生代100,Ma左右(白堊紀(jì)時(shí)期)秦嶺造山帶發(fā)生強(qiáng)烈的伸展作用和劇烈隆升，從而產(chǎn)生一系列晚中生代以來的斷陷陸相盆地和北西與北東向X型的剪切斷裂帶橫穿于秦嶺．中—新生代主造山期后的逆沖推覆、左行平移和塊斷垂向上升和下降的形式，造成該區(qū)域大地構(gòu)造特征復(fù)雜多樣[1-4]．因此，漳縣含鹽盆地與西秦嶺北緣的晚中—新生代以來的構(gòu)造史的關(guān)系是值得探討的．漳縣鹽盆究竟形成于哪個(gè)地質(zhì)時(shí)期，盆地沉積物的巖石巖相學(xué)特征能否恢復(fù)這一地區(qū)的古地理形態(tài)，根據(jù)鹽盆沉積厚度、巖石組合、沉積序列等，筆者試圖反演出這一區(qū)域的古沉積環(huán)境．目前，學(xué)者對(duì)這一地區(qū)紅層年代的劃分尚不能統(tǒng)一[5-9]，因?yàn)榇罅康募t層盆地在全球分布，不少學(xué)者在西秦嶺北緣斷裂帶附近也發(fā)現(xiàn)了出露類似屬白堊紀(jì)的紅色地層[10-11]，從而將該套巖層劃分到白堊紀(jì)地層，原因有：①白堊紀(jì)時(shí)期的氣候是“溫暖的”，利于石膏、巖鹽等蒸發(fā)鹽類的析出；②白堊紀(jì)期間存在多次氣候波動(dòng)[12-18]，與漳縣鹽盆的沉積旋回序列相呼應(yīng)．

2 漳縣含鹽盆地巖石地層學(xué)特征

對(duì)漳縣鹽盆沉積環(huán)境的演化分析是在對(duì)比前人研究基礎(chǔ)上考慮當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件綜合進(jìn)行的[19-20]，并結(jié)合現(xiàn)今對(duì)湖泊沉積環(huán)境分析方法類比漳縣含鹽盆地的沉積特征[21-25]，將漳縣含鹽盆地地層劃分為4個(gè)沉積大旋回(見表1).

2.1 沉積旋回特征

2.1.1 第一旋回特征

該旋回是以椿樹坪東側(cè)的一套覆蓋在沖洪積扇相的礫巖之上的磚紅色砂礫巖、砂巖、粉砂巖開始的，到灰黃色、黃色沉積的泥質(zhì)粉砂巖結(jié)束，沉積碎屑體顆粒有減小的遞變規(guī)律，說明湖盆的沉降中心是由椿樹坪向西的．

2.1.2 第二旋回特征

這次旋回里有多個(gè)亞旋回，是以底部的中厚層磚紅色含礫砂巖為起點(diǎn)，先后沉積了紅色砂巖，紫紅色、黃綠色、灰黃色的粉砂質(zhì)泥巖，泥灰?guī)r，并有石膏夾層發(fā)育，說明在此旋回沉積的階段沉積環(huán)境振蕩似的變化循環(huán)出現(xiàn)．

2.1.3 第三旋回特征

以稍薄的磚紅色泥質(zhì)粉砂巖、泥巖和灰黃色含礫砂巖為底部，往上覆蓋沉積了近千米的灰黃色、灰綠色夾暗紫色粉砂質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r和頻繁發(fā)育很薄的石膏層．該套旋回也是漳縣鹽井取鹽的主要層位．

2.1.4 第四旋回特征

到了湖盆發(fā)育的晚期階段，由于上部地層被后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)抬高而風(fēng)化剝蝕掉的緣故，在這次旋回里幾乎沒有黃色、灰黃色碎屑物質(zhì)沉積，主要是以磚紅色砂礫巖、泥質(zhì)粉砂巖、砂巖等沉積，但是堆積的紅色物質(zhì)的厚度比先前的任何一個(gè)旋回都要厚，而且礫石的球度、磨圓度都比較好，到了這個(gè)階段周圍山體已經(jīng)削平[20,26-27]．此次旋回里沉積的碎屑物質(zhì)搬運(yùn)距離較遠(yuǎn)，經(jīng)受長時(shí)間的水流沖刷．

總的說來，每一個(gè)沉積旋回里面的巖性特征都記錄著相應(yīng)沉積時(shí)期的沉積環(huán)境、水動(dòng)力條件、沉積場(chǎng)所等方面的信息[15-16]．

2.2 沉積厚度分析

漳縣含鹽盆地的每一個(gè)沉積旋回都有厚達(dá)近千米的沉積層．這些沉積層的巖性變化及同一巖性的不同厚度都從不同的方面記錄講述著漳縣鹽盆的沉積環(huán)境演化．

2.2.1 旋回1沉積厚度分析

此旋回礫巖堆積的厚度為75～120,m，其上覆蓋了650～680,m厚的紅色砂巖、砂礫巖、含礫砂巖、泥質(zhì)粉砂巖等．推測(cè)是由于湖盆基底快速陷落，加之適宜的氣候條件、地形特點(diǎn)而形成了雜亂堆積的沖洪積扇相礫巖層．隨后，基底也許向斷陷快速轉(zhuǎn)換，堆積了一套河湖相沉積的砂礫巖、含礫砂巖等沉積．

圖1 漳縣區(qū)域地質(zhì)圖

表1 漳縣含鹽盆地劃分

2.2.2 旋回2沉積厚度分析

第二個(gè)旋回是從地理坐標(biāo)北緯34°48′，東經(jīng)104°32′開始沉積的，底部是灰色礫巖夾粗砂巖，厚度大約140,m，后被紫紅色粉砂質(zhì)泥巖、灰黃色鈣質(zhì)粉砂質(zhì)泥巖覆蓋，其間有薄層石膏發(fā)育，總厚度為780～800,m．與上一個(gè)沉積旋回不同的是，在此旋回里有多個(gè)亞旋回發(fā)生，明顯受氣候環(huán)境條件的影響．這種交替的、振蕩式的環(huán)境改變一直延續(xù)到第三個(gè)沉積旋回的出現(xiàn)．

2.2.3 旋回3沉積厚度分析

該套大旋回里的下部也發(fā)現(xiàn)相似的沉積序列，而且黃色、灰黃色物質(zhì)(粉砂質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r)沉積厚度較大，達(dá)1,200,m之多，也正是這樣的沉積厚度才保存了具有開采利用價(jià)值的鹽礦產(chǎn)、石膏等蒸發(fā)鹽巖頻繁在該套旋回里析出，說明此旋回階段湖盆水體的水環(huán)境條件有利于石膏結(jié)晶的析出，加上灰質(zhì)成分增加，說明水體比先前要深，其原因主要有兩個(gè)，其一是氣候環(huán)境變化不大，其二可能是盆地基底再次斷陷至使湖盆加深或者是湖盆受擠壓而使水位抬升．

2.2.4 旋回4沉積厚度分析

第四個(gè)沉積旋回的巖石組合特征發(fā)生了變化，由磨圓、球度稍好的磚紅色砂礫巖打底，其上幾乎全是紅色的粗砂巖、含礫砂巖、粉砂質(zhì)泥巖等，而沉積再往上的時(shí)候又發(fā)現(xiàn)了大顆粒礫石沉積的礫巖與粉砂質(zhì)泥巖互層沉積．總的來看，在第四個(gè)旋回沉積的時(shí)候盆地的演化也應(yīng)該接近尾聲了．由此推測(cè)在第三個(gè)旋回里出現(xiàn)的湖水水位升高就可能是受應(yīng)力擠壓所致．第四旋回的沉積物粒度是由粗—細(xì)—粗的變化，具有河流洪泛平原相沉積特點(diǎn)，也就是說在第三個(gè)旋回結(jié)束的時(shí)候湖盆又經(jīng)歷了一次抬升拉裂，使得在第四個(gè)旋回里沉積場(chǎng)所趨于平原化．至于沉積層總厚度大于1,300,m，是由于前期周圍山體不斷剝蝕，盆地與周圍山體高差減小造成的．此時(shí)期的氣候溫度較高，氧氣含量充足，由于礫石成分改變，所以可以推測(cè)在第四個(gè)沉積旋回的時(shí)候母巖巖性已經(jīng)改變，前期的經(jīng)歷構(gòu)造推斷是可能的．

盆地(尤其是陸相)沉積演化的控制因素較多，加上西秦嶺北緣地區(qū)是構(gòu)造運(yùn)動(dòng)多發(fā)區(qū)，構(gòu)造環(huán)境呈疊加狀態(tài)，該時(shí)期氣候環(huán)境等沉積條件多變[17,24-25]，所以使得漳縣含鹽盆地沉積保留厚度有如此的現(xiàn)狀．

2.3 椿樹坪底礫巖

未整合于老地層(泥盆-石炭系)之上的椿樹坪沖洪積扇相約100,m厚的底礫巖，礫石呈散亂狀堆積的無序排列，礫石棱角化明顯，膠結(jié)物多以泥質(zhì)成分居多，含少量硅質(zhì)膠結(jié)，礫石成分主要是來自老地層的灰?guī)r(見圖2-4)．由圖2-4可見，該套礫石層與上覆的紅色砂巖、薄層灰黃色砂巖、磚紅色泥質(zhì)砂巖是突然間的接觸，沒有經(jīng)歷礫石漸少的過度區(qū)．種種跡象表明此套礫石層呈近距離、無分選、快速堆積的狀態(tài)，越往西礫石層的傾角越小，其間受后來區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響有多處斷烈發(fā)育．

圖2 椿樹坪礫巖剖面柱狀圖

2.4 湖相三色泥巖序列

陳家磨后山的第二套旋回上部的灰綠色粉砂質(zhì)泥巖、灰黃色泥巖、紫紅色粉砂質(zhì)泥巖呈等厚互層的沉積．這種序列的沉積泥巖層(三色泥巖層，見圖5)在漳縣含鹽盆地多處發(fā)現(xiàn)．巖層顏色的變化必定與外界條件的改變有必然聯(lián)系[25,28-29]，是水體溫度的影響、含鹽度的波動(dòng)還是某些微生物的活動(dòng)作用都是值得進(jìn)一步探討的．三種顏色的泥質(zhì)巖石照片見圖6-9所示．三種顏色的泥巖的形成說明在縱向上湖盆環(huán)境是有變化的．此外，在夾層中有石膏等蒸發(fā)巖的析出，說明在灰黃色、灰綠色泥巖之間是有環(huán)境溫度變化的[22-24]．紫紅色泥巖所處氣候環(huán)境屬干熱狀態(tài)，灰綠色泥巖沉積的時(shí)候湖盆水位是抬升的，屬濕熱環(huán)境狀態(tài)，且在其中可見黑色有機(jī)質(zhì)殘留，灰黃色、紫紅色泥巖中幾乎沒有，到了灰黃色沉積的階段，湖盆水位又再次下降，氣溫持續(xù)升高使得在灰綠色、灰黃色泥巖之間有石膏層發(fā)育．接著又進(jìn)入湖盆演化的下一個(gè)周期．總體來看，三色泥巖的演化過程顏色是紫紅色—灰綠色—灰黃色，對(duì)應(yīng)的沉積環(huán)境是干熱—濕熱—干熱，湖盆水位是降低—升高—降低．

圖3 椿樹坪沖洪積扇相底礫巖

圖4 第一個(gè)旋回底部紅色砂礫巖、砂巖

圖5 三色泥巖剖面柱狀圖

圖6 帶石膏夾層的三色粉砂質(zhì)泥巖

圖7 體式鏡下紫紅色粉砂質(zhì)泥巖照片

圖8 體式鏡下黃綠色粉砂質(zhì)泥巖照片

圖9 體式鏡下灰黃色粉砂質(zhì)泥巖照片

2.5 韓家溝礫巖段

于紅溝以緩傾角大約10°左右產(chǎn)出的韓家溝礫巖堆疊在了漳縣含鹽盆地第四個(gè)沉積旋回之上，呈角度不整合關(guān)系(方家溝可看到)，而在陜西地質(zhì)局繪制的隴西幅地質(zhì)圖(1970版)上把韓家溝礫巖劃分到了古近紀(jì)(E)，這也是筆者贊同漳縣含鹽盆地為白堊紀(jì)沉積的一個(gè)理由．韓家溝礫巖出露區(qū)域大都在紅溝西北區(qū)域，說明在古近紀(jì)時(shí)期漳縣地形還是南高北低、東高西低的，這由鹽盆內(nèi)砂巖沉積結(jié)構(gòu)也可推斷出．在此礫巖層內(nèi)發(fā)現(xiàn)走滑性質(zhì)的近直立斷裂，可能與青藏高原隆升有關(guān)．

3 討 論

首先，在大地構(gòu)造動(dòng)力場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下形成盆地的原始形狀和空間格架，使得漳縣含鹽盆地初始沉積階段是以洪積扇相礫石為基礎(chǔ)的地層．由于洪積物未經(jīng)遠(yuǎn)距離搬運(yùn)，而是直接由周圍山體崩落、滑塌的碎石經(jīng)流水?dāng)y帶堆積而成，礫石排列雜亂無章，膠結(jié)物多以泥沙質(zhì)為主．

其次，一套底礫巖快速堆積之后，迅速進(jìn)入湖泊相沉積，隨著湖盆演化的進(jìn)行，環(huán)境的周期性更迭[25,29]，含鹽盆地進(jìn)入旋回演化期，以三色泥巖為代表．

最后，漳縣含鹽盆地處于西秦嶺北緣構(gòu)造多發(fā)地段，湖盆演化結(jié)束后一定與青藏高原的隆升有聯(lián)系．漳縣含鹽盆地的盆山格局究竟是周圍山體逐漸削平，湖盆開始一個(gè)接一個(gè)的旋回沉積，還是在每一個(gè)旋回結(jié)束后下部沉積層斷裂而開始的下一個(gè)旋回階段，漳縣鹽盆的演化究竟有沒有完整經(jīng)歷一個(gè)湖盆從初始階段到穩(wěn)定階段再到最后的消亡階段的過程．由于古構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、古氣候環(huán)境及巖層自身性質(zhì)對(duì)于后期地形地貌的改造起到了決定性的作用，因此，應(yīng)綜合各方因素考慮反演漳縣鹽盆的沉積演化過程．

對(duì)沉積盆地內(nèi)充填物的成分分析無疑是對(duì)古地形地貌、古沉積環(huán)境恢復(fù)的好辦法，漳縣含鹽盆地出露的紅色灰色相間的砂礫巖、含礫砂巖、砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥巖、泥灰?guī)r等碎屑巖對(duì)分析該鹽盆的沉積環(huán)境是至關(guān)重要的實(shí)體資料．同時(shí)，巖石的顏色揭示著古氣候中的氧含量、濕度等要素，一些鹽類礦物也對(duì)古氣候有很好的指示作用．巖石顆粒的形態(tài)(包括大小、磨圓、球度)則解釋著碎屑沉積體的搬運(yùn)距離、搬運(yùn)方式、水動(dòng)力條件等因子．由此可知，若要還原漳縣紅色含鹽盆地的沉積環(huán)境，應(yīng)勢(shì)必從沉積物沉積結(jié)構(gòu)、充填序列、層間構(gòu)造、巖石特征等出發(fā)，這也正是“巖石是記錄地質(zhì)演化歷史的最好書籍”這一經(jīng)典理論的驗(yàn)證．

4 結(jié) 論

(1)漳縣含鹽盆地經(jīng)歷了至少4次比較大的紅-灰黃色沉積的旋回，其間也有不少小的亞旋回，說明沉積環(huán)境存在著周期變換．

(2)比較巖層厚度得知漳縣鹽礦的開采層位應(yīng)該在第三個(gè)沉積旋回內(nèi)，同時(shí)某些層位的不連續(xù)性也說明了鹽盆形成以后經(jīng)歷過拉張性質(zhì)的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)．

(3)青藏高原的抬升在西秦嶺北緣漳縣地區(qū)有響應(yīng)方式．

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Sedimentary Environment Analysis of Salt Basin in Zhang-xian County at Northern Margin of Western Qinling

LIU Lin，GUO Jin-jing，MA Chun-tian，WANG Li-xiao，ZHAO Hai-tao
(School of Geology and Geomatics，Tianjin Chengjian University，Tianjin 30084，China)

The analysis of the cause of formation the sedimentary environment，and features of Zhang-xian salt basin located in the northern margin of western Qinling can be a good indicator of the region's ancient climate，topography，structure and other information. The research has three important findings，which are in the following. ①At least four relatively large cycles are indicated through the comparison between the recovered Zhang-xian stratigraphic sequences；②The discontinuous and heterogeneous distribution of some salt layers indicates that these rock strata underwent extensional tectonic movement after its formation；③Formed before the uplift of the Qinghai-Tibet Plateau，the salt basin area is the north-eastern margin of the Qinghai-Tibet Plateau. Therefore，the internal geometric characteristics in the stratum somewhat proves the way of response of the northern margin of Western Qinling region to the uplift of the Qinling-Tibet Plateau.

salt basin；northern margin of western Qinling；cycle；sedimentary environment；Qinghai-Tibet Plateau

P548.242

A

2095-719X(2014)05-0317-07

（編輯校對(duì)：胡玉敏）

2014-07-04；

2014-09-18

國家自然科學(xué)基金(41072149)

劉 林（1988—），男，安徽阜陽人，天津城建大學(xué)碩士生．