覃永軍, 杜遠(yuǎn)生, 楊江海, 白雪峰

(1.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 貴州省地質(zhì)調(diào)查院,貴州 貴陽 550005; 2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢) 地球科學(xué)學(xué)院,湖北 武漢 430074; 3.大港油田勘探開發(fā)研究院,天津 300280)

湖北黃石地區(qū)下侏羅統(tǒng)桐竹園組下部物源和粒度分析及其地質(zhì)意義

覃永軍1,2, 杜遠(yuǎn)生2, 楊江海2, 白雪峰3

(1.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 貴州省地質(zhì)調(diào)查院,貴州 貴陽 550005; 2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢) 地球科學(xué)學(xué)院,湖北 武漢 430074; 3.大港油田勘探開發(fā)研究院,天津 300280)

黃石地區(qū)處于大別山南麓,揚(yáng)子地塊東北緣,其沉積物必然敏感地反映揚(yáng)子地塊大地構(gòu)造格架的演化和周緣山體隆升等信息。本次通過巖礦鑒定,進(jìn)行物源和粒度分析,系統(tǒng)研究了采自黃石地區(qū)下侏羅統(tǒng)桐竹園組下部的典型砂巖樣品。研究表明,樣品中碎屑成分含量相對(duì)穩(wěn)定,主要為石英、長(zhǎng)石、巖屑及副礦物,以石英為主,少量長(zhǎng)石,極少量巖屑并以沉積巖屑為主,少見云母,偶見輝石和普通角閃石等副礦物;碎屑物的分選性和磨圓度較好,成分成熟度較高。物質(zhì)組成及組構(gòu)顯示物源區(qū)為遠(yuǎn)源的“再旋回造山帶物源”類型。粒度特征顯示為穩(wěn)定的曲流河沉積,沉積環(huán)境未明顯受周緣山體隆升的影響。結(jié)合古流向資料,表明當(dāng)時(shí)物源可能主要來自華夏板塊內(nèi)部,而來自附近大別山的物源貢獻(xiàn)較小。

物源分析;粒度分析;沉積環(huán)境;侏羅紀(jì);桐竹園組;湖北黃石

山體隆升必然制約兩側(cè)盆地的沉積,其制約體現(xiàn)在盆地的沉積體系及沉積物組成[1]。盆地內(nèi)沉積物既能反映沉積區(qū)的沉積環(huán)境信息,也是山體存在的記錄和解釋山體構(gòu)造運(yùn)動(dòng)特性的證據(jù)[2]。物源分析方法是用沉積物的物質(zhì)組成、含量和結(jié)構(gòu)構(gòu)造等研究恢復(fù)古環(huán)境、古地理和物源區(qū)的構(gòu)造背景。迪金森[3-4]和Valloni[5]等學(xué)者利用碎屑物成分探討盆地物源和形成的構(gòu)造背景,取得了一套定量指標(biāo)和圖解,深化了人們對(duì)板塊構(gòu)造盆地類型、構(gòu)造演化的認(rèn)識(shí),且在盆地物源和演化分析中得以廣泛應(yīng)用。而粒度分析方法在提取、識(shí)別、判斷和分析沉積環(huán)境、沉積水動(dòng)力條件以及油氣沉積儲(chǔ)存評(píng)價(jià)方面被廣泛運(yùn)用[6]。許多學(xué)者利用粒度參數(shù)和數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)曲線和圖解分析來判別沉積環(huán)境、沉積條件和沉積動(dòng)力背景[7-9]。

黃石地區(qū)自元古代以來發(fā)育完整的沉積地層被視為研究揚(yáng)子板塊的良好地帶,尤其是中生代以來,黃石地區(qū)的沉積物忠實(shí)地記錄了相鄰構(gòu)造帶的變形過程。然而,學(xué)者們研究了黃石地區(qū)的古生物學(xué)和古植物學(xué)[10-13],層序地層[14]、沉積相與沉積環(huán)境[15]、盆地演化[16]等,但未見運(yùn)用物源和粒度分析方法研究侏羅紀(jì)的成果。因此,本次在桐竹園組下部地層中系統(tǒng)地采集碎屑巖樣品,進(jìn)行巖礦鑒定、物源和粒度分析,取得了黃石地區(qū)下侏羅統(tǒng)桐竹園組的物源和沉積環(huán)境的新信息,為判別黃石地區(qū)下侏羅統(tǒng)桐竹園組時(shí)期的沉積環(huán)境及大地構(gòu)造背景提供了素材。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

黃石地區(qū)大地構(gòu)造位置橫跨揚(yáng)子地塊東北緣與大別山南緣。北接大別造山帶,南接江南隆起中段,處于南北兩大基底隆起之間,經(jīng)歷了穩(wěn)定地臺(tái)型沉積及后期的變形改造,蓋層顯然受控于南北兩大隆起[17](圖1)。

黃石地區(qū)前陸盆地同造山碎屑沉積覆蓋于三疊紀(jì)淺?！ｊ懡换ハ嗟臑I相碳酸鹽和碎屑巖之上,主要包括上三疊統(tǒng)九里崗組、王龍灘組,下侏羅統(tǒng)桐竹園組和中侏羅統(tǒng)花家湖組。上三疊統(tǒng)在黃石地區(qū)岀露較差,其厚度為20 m左右,與下伏蒲圻組平行不整合接觸。主要巖性為黑色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖,底部見砂礫巖,內(nèi)夾煤層。桐竹園組與花家湖組為整合接觸,花家湖組與上覆馬架山組為平行不整合接觸。桐竹園組劃分為三個(gè)巖性段:第一段以灰—灰白色中—厚層狀中—細(xì)粒石英砂巖為主,上部夾灰—灰綠色泥質(zhì)粉砂巖、炭質(zhì)泥巖及薄煤層,一般厚120～160 m;第二段底部為灰白色厚層狀中—細(xì)粒石英砂巖,中上部為灰—深灰色粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖,含菱鐵礦結(jié)核,間夾炭質(zhì)泥巖及薄煤層,一般厚120～140 m;第三段主要為灰黃色、灰綠色粉砂巖及粉砂質(zhì)泥巖,間夾炭質(zhì)泥巖及薄煤層,一般厚100～140 m?；液M為灰黃色、紫紅色石英砂巖、長(zhǎng)石石英砂巖,厚度1 000 m左右。早中侏羅世地層中見有大量植物和雙殼類化石。上侏羅統(tǒng)—白堊系的馬架山組、靈鄉(xiāng)組和大寺組主要為一套火山—沉積建造,主要為流紋質(zhì)火山角礫巖、凝灰?guī)r、霏細(xì)巖和流紋質(zhì)巖等火山巖,火山碎屑巖和灰色、紫紅色、灰黃色砂礫巖,含礫砂巖,粉砂巖,泥質(zhì)巖。

圖1 黃石地區(qū)大地構(gòu)造位置圖(A)及地質(zhì)簡(jiǎn)圖(B)(據(jù)文獻(xiàn)[17]修編)Fig.1 Location map of tectonics and generalized geological map圖1-A顯示秦嶺—大別—蘇魯造山帶的主要構(gòu)造單元及分別位于大別山的北麓、南麓和東南麓的合肥、黃石和潛山前陸盆地。該造山帶是華北和華南兩地塊早中生代碰撞拼合的縫合帶。黑色區(qū)域代表華南地塊上主要的古元古代基底露頭,包括武夷、黃陵、銅陵和崆嶺等地。圖1-A中的斜線方框?yàn)閳D1-B的位置,代表黃石盆地位置。

2 采樣信息及樣品特征

2.1 采樣信息

采樣剖面位于黃石市內(nèi)隧道口附近加油站對(duì)面(圖1),剖面特征及采樣層位見圖2。剖面描述如下:

下侏羅統(tǒng)桐竹園組下部:野外實(shí)測(cè)真厚(下同)

14.7 m

圖2 黃石地區(qū)下侏羅統(tǒng)桐竹園組下部巖性及采樣位置示意圖Fig.2 Schematic diagram of sampling location and lithology of Tongzhu Formation of the Lower Jurassic in Huangshi area

未見頂,第二段。

厚7.1 m

5層 細(xì)砂巖,在5.2 m段為平行層理,在5.5 m處可見大型楔狀交錯(cuò)層理。

厚2.8 m

4層 中細(xì)粒砂巖,在此層4.0 m處見到砂巖中夾0.1 m厚、0.8 m寬的砂板巖透鏡體。

厚3.8 m

3層 底部見沖刷面,為底礫巖、細(xì)礫巖、砂礫巖,多數(shù)為含礫粗砂巖,礫含量少,礫徑較小且從下至上逐漸變細(xì)。

厚0.5 m

第一段。

厚7.6 m

2層 灰色、紅褐色中層狀粉砂巖、砂質(zhì)泥巖,灰色泥巖。該段在7 m處見0.2 m灰色炭質(zhì)頁巖,上伏0.55 m厚的灰白色塊狀泥質(zhì)粉砂巖,產(chǎn)狀65°∠11°。

厚2.5 m

1層 灰黃色、灰綠色、黃褐色的粉砂巖、泥巖、泥質(zhì)粉砂巖。

厚5.1 m

未見底

2.2 樣品特征

經(jīng)顯微鑒定,砂巖薄片中的碎屑成分主要為石英、長(zhǎng)石、巖屑、副礦物及重礦物,定名為巖屑石英砂巖,個(gè)別為石英砂巖、巖屑砂巖。其中以石英為主,見單晶和多晶石英,發(fā)育勃母紋現(xiàn)象。長(zhǎng)石含量少,高嶺土化。巖屑含量少,主要為泥晶—微晶碳酸鹽巖屑、火山巖屑。副礦物主要為云母,少量輝石、普通角閃石。重礦物有磁鐵礦、褐鐵礦、綠簾石、榍石、電氣石和鋯石等。碎屑物的分選性及磨圓度較好,成分成熟度高。

3 物源與粒度分析的方法和結(jié)果

3.1 物源分析

3.1.1 物源分析方法

為了保證碎屑骨架組成統(tǒng)計(jì)結(jié)果的可靠性,本文依據(jù)Dickinson的方法特別約定了五條統(tǒng)計(jì)原則:①列入統(tǒng)計(jì)和作圖的砂巖樣品,其平均粒度限定在中?！至?包括含礫砂巖)之間,即算術(shù)粒級(jí)0.2～2 mm,礫巖樣品僅供參考。目的是盡可能減小由于碎屑粒度—成分習(xí)性而導(dǎo)致的統(tǒng)計(jì)誤差。②排除雜基含量>25%的雜砂巖樣品。③由于區(qū)域上不存在內(nèi)源灰?guī)r物源,或供給的可能性極小(<1%),故灰?guī)r巖屑按常規(guī)沉積巖巖屑進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。④被自生礦物交代的骨架顆粒,按殘留顆?；蚧謴?fù)的原碎屑組分統(tǒng)計(jì)。⑤采用鏡下正方網(wǎng)格交點(diǎn)法統(tǒng)計(jì)組分含量,每個(gè)樣品統(tǒng)計(jì)顆粒數(shù)不少于300顆,網(wǎng)格間距取樣品平均粒度的兩倍值。

3.1.2 物源分析結(jié)果

除去基質(zhì)和其他成分,僅對(duì)石英(單晶、多晶)、長(zhǎng)石、巖屑(火山巖屑、沉積巖屑)進(jìn)行百分含量計(jì)算。結(jié)果顯示:石英總含量高,除B2(79.6%)、B3(74.5%)和B4(97.3%)外,均在80%～90%之間,下部出現(xiàn)波動(dòng),整體呈現(xiàn)出不太明顯的增多趨勢(shì)(圖3,Qt/Qt+F+L);但在石英含量中多晶石英含量呈減少趨勢(shì)(圖3,Qp/Qp+Qm)。長(zhǎng)石含量很小,多數(shù)在1%～4%之間,僅B2達(dá)到8%(圖3,F/ Qt+F+L),高嶺土化強(qiáng)。巖屑含量大多數(shù)在10%～15%之間(除B3為24.04%和B4為2.71%外)(圖3,L / Qt+F+L),火山巖屑在碎屑總數(shù)中<7.5%(除B11為9.61%)。在巖屑含量中火山巖屑含量總體<50%(圖3,Lv/L)。副礦物中不穩(wěn)定的輝石、普通角閃石含量少,碎屑的分選性、磨圓度和成熟度均高。

圖3 黃石地區(qū)下侏羅統(tǒng)桐竹園組砂巖特征組分含量變化Fig.3 Contents variation of characteristics of sandstone of Tongzhu Formation of the Lower Jurassic in Huangshi areaQ t.石英總量;Qm.單晶石英;Qp.多晶石英、燧石;F.長(zhǎng)石總量;L.巖屑總量;Lv.火山巖、變火山巖巖屑。

3.2 粒度分析

3.2.1 粒度分析方法

根據(jù)粒度分析需要,挑選11個(gè)層位的11件樣品進(jìn)行粒度統(tǒng)計(jì)。所選標(biāo)本石英總含量均>70%,溶蝕交代和次生加大邊等現(xiàn)象弱,符合統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。按照常規(guī)方法進(jìn)行預(yù)處理[18-19],采取薄片粒度統(tǒng)計(jì)方法中的線計(jì)法[20],平行直線之間的距離為Φ平均值的兩倍,凡是落在直線上的顆粒均測(cè)量其最大視直徑,每個(gè)薄片至少統(tǒng)計(jì)300顆。把統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)換算成Φ值,運(yùn)用公式D=0.381 5+0.902 7d(D為校正后的篩選直徑Φ值,d為薄片中視直徑Φ值)計(jì)算出D值,按照1/4Φ區(qū)間進(jìn)行顆粒數(shù)統(tǒng)計(jì),各個(gè)區(qū)間所測(cè)到的顆粒數(shù)與總顆粒數(shù)之比值為該區(qū)間顆粒的數(shù)量百分含量,按1/4Φ間距對(duì)某一Φ值顆粒進(jìn)行累積百分含量統(tǒng)計(jì),在數(shù)據(jù)處理過程中同時(shí)進(jìn)行雜基校正。

3.2.2 粒度分析結(jié)果

測(cè)試結(jié)果利用已開發(fā)的粒度分析軟件數(shù)據(jù)系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算機(jī)處理,繪制出每個(gè)樣品的頻率曲線圖、概率累積曲線圖(圖4)。

粒徑分布特征 剖面樣品粒度粒徑范圍在0.5～4.5Φ之間,變化較大;顆粒總體偏小,從剖面底部向頂部峰值從1.75～2Φ區(qū)間逐漸增大至2.5～2.75Φ區(qū)間,反映粒度總體變小。

頻率曲線特征 粒度頻率分布曲線(圖4)顯示粒度頻率分布較為簡(jiǎn)單,其主要特征有:①發(fā)育單峰式和雙峰式,不發(fā)育三峰式,其中B1、B3、B14、B18、B20為雙峰式,B4、B6、B8、B9、B11、B16為單峰式;峰值粒徑范圍1.8～2.55Φ,對(duì)稱性不好,峰態(tài)以正態(tài)分布為主,從下至上峰式呈下部雙峰—中部單峰—上部雙峰的總體變化模式,中部個(gè)別雙峰式(B14)。②峰態(tài)(尖度)不正常,基本為中—窄峰,僅B6為寬峰。③偏度總體為正偏,部分接近正態(tài)分布。

累積頻率曲線特征 概率粒度累積曲線(圖4)顯示主要特征有:①整體呈兩段型,僅B8呈兩段型延伸的上三段型;②跳躍段主體斜率為60%～75%;③跳躍段直線與懸浮段直線的交角為135°～165°;④大多數(shù)截點(diǎn)在2.75～3.25Φ之間。

眾數(shù)分布特征 眾數(shù)分布(圖5)顯示的主要特征有:①?gòu)南轮辽狭６鹊谋姅?shù)Φ值逐漸增大,表明粒徑逐漸變細(xì);②中部的B6與B8之間和B11與B14之間眾數(shù)Φ值呈現(xiàn)忽然減小的變化,與整體變大的趨勢(shì)相反,反映粒徑存在突然增粗的兩個(gè)旋回。

圖4 桐竹園組剖面柱狀圖與沉積構(gòu)造、頻率曲線、概率曲線及眾數(shù)分布特征對(duì)比圖Fig.4 Colummar section of profile about Tongzhu Formation and contrast diagram of sedimentary structure,frequency curve,probability curve and mode distribution

4 討論與結(jié)論

石英含量的多少除受物源區(qū)的影響外,還可以反映沉積物搬運(yùn)距離的遠(yuǎn)近。巖屑的含量及其特殊的巖屑(泥晶、微晶碳酸鹽)一定程度上也可以反映物源區(qū)的遠(yuǎn)近。火山巖屑含量指示源區(qū)構(gòu)造活動(dòng)的強(qiáng)弱。長(zhǎng)石含量的變化取決于分解速度與侵蝕速度的平衡關(guān)系,富集長(zhǎng)石往往預(yù)示著活動(dòng)強(qiáng)。黃石地區(qū)桐竹園組中石英含量高,巖屑含量少并含泥晶、微晶碳酸巖鹽巖屑,火山巖屑含量?jī)H占7.5%左右,上述信息反映該區(qū)桐竹園組下部物源區(qū)遠(yuǎn)且構(gòu)造活動(dòng)弱的特點(diǎn)。另外,副礦物中不穩(wěn)定的輝石、普通角閃石含量少,碎屑的分選性、磨圓度和成熟度均高,反映當(dāng)時(shí)沉積區(qū)的環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定。

利用Dickinson的砂巖碎屑組分圖解投圖(圖5)。在圖5中Q-F-L圖上桐竹園組除個(gè)別投在大陸塊物源區(qū)外,幾乎都落在再旋回造山物源區(qū),而在Qm-F-Lt圖上得到同樣的結(jié)果。在Qp-Lv-Ls圖上分布比較散,一部分投在碰撞縫合帶或褶皺—沖斷帶物源區(qū),少數(shù)落在俯沖混雜物源區(qū),而大多數(shù)屬混合造山帶物源區(qū)。反映黃石地區(qū)桐竹園組物源源區(qū)復(fù)雜,主要為“混合造山帶的再旋回物源”類型兼有碰撞縫合帶或褶皺—沖斷帶物源和俯沖混雜物源。

圖5 黃石地區(qū)武昌組砂巖Dickinson[7]模式組分物源判別圖解Fig.5 Discrimination diagram of provenance of Dickinson model components of sandstoneQt.石英總量;Qm.單晶石英;Qp.多晶石英、燧石;F.長(zhǎng)石總量;L.巖屑總量;Lv.火山巖、變火山巖巖屑;Ls.沉積巖、變沉積巖巖屑;Lt.單晶石英與巖屑總量。

不同的粒度參數(shù)和粒度曲線圖解反映的沉積環(huán)境不盡相同。頻率曲線的單峰態(tài)表明沉積物成分單一,為相對(duì)穩(wěn)定的低水能條件下形成;雙峰態(tài)表明沉積物有兩種主要成分組成,在沉積過程中有其他作用參加進(jìn)來[21],一般代表河流相沉積;三峰態(tài)反映受基巖風(fēng)化沉積作用影響。本區(qū)頻率曲線主要為單峰、雙峰,未發(fā)育三峰,反映沉積環(huán)境可能屬于河流相沉積而未受基巖風(fēng)化沉積作用影響。對(duì)比頻率曲線和剖面沉積構(gòu)造(圖5),其峰態(tài)和巖性、層理構(gòu)造的變化關(guān)系為:下部雙峰對(duì)應(yīng)剖面上巖性較為混雜,主要為粗—中粒砂巖、砂礫石,沉積構(gòu)造為沖刷構(gòu)造、均勻?qū)永砗推叫袑永?反映了距沖刷面較近,水流較大而帶動(dòng)顆粒較粗特征,可能為相對(duì)波動(dòng)的中等能量環(huán)境;中部單峰對(duì)應(yīng)剖面上巖性為中—細(xì)砂巖,巖石顆粒分選性好,沉積構(gòu)造為槽狀交錯(cuò)層理、板狀交錯(cuò)層理和水平層理夾波狀層理透鏡體,反映了水流動(dòng)力條件為相對(duì)穩(wěn)定的中—低能環(huán)境;上部雙峰對(duì)應(yīng)巖性為細(xì)砂巖夾板巖,局部泥巖,沉積結(jié)構(gòu)構(gòu)造為楔狀交錯(cuò)層理、水平層理、波狀層理和爬升層理,反映該時(shí)期水動(dòng)力條件為相對(duì)低能環(huán)境。另外,中部B6和B14的峰態(tài)與其上下的峰態(tài)存在不協(xié)調(diào)性,其意義不盡相同。B6的峰態(tài)寬緩,似雙峰特征,之上B8和之下B4均為單峰,在剖面上B4的巖性為較純的中—細(xì)粒砂巖,B6為細(xì)砂巖,B8為夾泥巖的中—細(xì)粒砂巖,反映水動(dòng)力條件忽然減弱后又增強(qiáng)的沉積作用變化。B14為中—窄的雙峰式,而上下均為中等寬緩的單峰式,在剖面上B14對(duì)應(yīng)的巖性為細(xì)砂巖,發(fā)育大型楔狀交錯(cuò)層理,而上下巖性雖也為細(xì)砂巖,但其下發(fā)育水平層理,其上發(fā)育波狀或水平層理,反映了該時(shí)期的水動(dòng)力條件有忽然加強(qiáng)的特征。

沉積物的粒度主要受搬運(yùn)介質(zhì)、搬運(yùn)方式和沉積環(huán)境等因素控制。其中,沉積物的搬運(yùn)方式主要有懸浮、跳躍和底面推移3種[1,20]。不同的搬運(yùn)方式,在概率累積曲線上呈現(xiàn)不同的幾條直線段。每一段的斜率代表分選性的好壞,斜率越大代表分選性越好,反之則分選性差。線段之間的交角可以表示不同成因粒度組分的混合程度,交角越大,混合度越高,表示組分混合強(qiáng),水力學(xué)條件變化大[1,22-23]。線段相交的地方為截點(diǎn),截點(diǎn)的大小可以反映搬運(yùn)介質(zhì)的擾動(dòng)強(qiáng)度,強(qiáng)度高的在較粗粒度上發(fā)生截?cái)郲1,20,24]。本區(qū)主要為兩段型及衍生的上三段型曲線,不發(fā)育三段型,說明本區(qū)不發(fā)育推移總體,僅發(fā)育跳躍總體和懸浮總體,其中跳躍總體占主導(dǎo)地位,體積分?jǐn)?shù)>60%,多數(shù)為75%～99%。跳躍總體的斜率在60%～75%,說明分選性好。跳躍總體線段與懸浮總體線段的交角在135°～165°之間,表明組分混合從一般到較強(qiáng),水力學(xué)條件變化較大。跳躍總體線段與懸浮總體線段的截點(diǎn)基本在2.75～3.25Φ區(qū)間,表明水體的擾動(dòng)強(qiáng)度較大。從下部(B1)到上部(B20)跳躍總體含量呈減少趨勢(shì),而顆粒粒度也逐漸變細(xì),剖面層理類型從下至上依次為沖刷層理、均勻?qū)永?、平行層理、槽狀交錯(cuò)層理、板狀交錯(cuò)層理、水平層理夾波狀層理透鏡體、大型楔狀層理和爬升層理,兩者共同反映該區(qū)從下至上水動(dòng)力條件上逐漸減弱。本區(qū)的概率累積圖上參數(shù)特征與曲流河的特征非常一致[24],反映本區(qū)可能為曲流河相沉積環(huán)境。

眾數(shù)是含量最多的顆粒粒徑,它對(duì)研究混合來源的物質(zhì)特別有效。它的各種變化反映陸源沉積物的分選性、偏度、峰態(tài)的變化,對(duì)于確定巖石單元或沉積總體的沉積趨勢(shì)以及對(duì)物源區(qū)的研究也具有明顯的意義,可以在一個(gè)結(jié)構(gòu)大類所代表的范圍中更詳細(xì)區(qū)分沉積物,提供一個(gè)更為準(zhǔn)確的粒度分布特征。該區(qū)眾數(shù)Φ值從下至上逐漸變大,反映粒度從下至上逐漸變細(xì),這與頻率曲線圖、累積曲線圖上反映的粒度變化趨勢(shì)整體一致,也與采樣剖面的巖性和沉積構(gòu)造的變化一致。中部的B6和B14的眾數(shù)Φ值發(fā)生了明顯變化,而頻率曲線上的峰型和峰態(tài)也相應(yīng)發(fā)生了與上下不協(xié)同的變化,其變化特征與剖面圖上的巖性、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造也可以對(duì)比。

綜上所述,本文研究的黃石地區(qū)桐竹園組下部的沉積環(huán)境發(fā)育有穩(wěn)定的曲流河沉積。沉積環(huán)境從下至上、從中等能量環(huán)境到穩(wěn)定的中—低能環(huán)境,最后演化為低能環(huán)境。發(fā)生兩次沉積環(huán)境變化,一次(B6)是從中等能量的沉積環(huán)境忽然變化為低能沉積環(huán)境,再突變至中—低能環(huán)境;一次(B14)是從中—低能環(huán)境突變至中能環(huán)境,隨后沉積環(huán)境量能逐漸變低。

5 地質(zhì)意義

本文研究結(jié)果顯示下侏羅紀(jì)桐竹園組下部物源區(qū)主要屬于遠(yuǎn)源的混合造山帶的再旋回物源,沉積環(huán)境為穩(wěn)定的曲流河沉積?！斑h(yuǎn)源區(qū)”物源特征和沉積區(qū)穩(wěn)定的沉積環(huán)境,結(jié)合當(dāng)時(shí)古流方向資料[25-26]和來自碎屑鋯石的物源研究,反映物源可能主要來自華夏板塊內(nèi)部,是華夏板塊內(nèi)部碰撞拼接的信息體現(xiàn),而來自毗鄰的大別山物源貢獻(xiàn)微弱。發(fā)育較少的碰撞縫合帶(褶皺—沖斷造山帶)、俯沖混雜物源和基本未見巖漿弧物源,結(jié)合微弱的沉積環(huán)境變化,可能是大別山南麓發(fā)生大規(guī)模隆升的前兆。直至中侏羅紀(jì)花家湖組物源從底部向上雖然表現(xiàn)長(zhǎng)石和巖屑含量逐漸增大而石英含量逐漸減小的趨勢(shì),但物質(zhì)組成仍然以石英含量為主體,而弧造山帶物源供應(yīng)雖有增多的趨勢(shì)但不明顯。反映了大別山南麓在下、中侏羅統(tǒng)時(shí)期尚未根本改變中三疊紀(jì)的盆山格局,此時(shí)期中國(guó)的大地構(gòu)造格架可能為東高西低的格局。而上侏羅統(tǒng)—白堊紀(jì)發(fā)育酸性火山巖與火山碎屑巖的旋回填充,盆地充填物以造山后火山弧為主,上白堊統(tǒng)砂巖巖屑和礫石組成指出其物源區(qū)為“弧造山帶”類型,物源發(fā)生了根本的變化[27]。反映黃石地區(qū)構(gòu)造格架發(fā)生根本的變化,大別山的最終隆起,中國(guó)的大地構(gòu)造格架也最終變成了西高東低的格局。

致謝：感謝中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地球科學(xué)學(xué)院黃思驥教授和張哲老師在巖石薄片鑒定和粒度統(tǒng)計(jì)過程中給予的指導(dǎo);感謝中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)資源學(xué)院王思源教授為論文提出的修改建議;感謝編輯及審稿專家為論文做的編輯和審閱工作。

[1] 王亞東,劉永江,常麗華,等.沉積物粒度分析在阿爾金山隆升研究中的應(yīng)用[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，35(2):155-162.

[2] 徐亞軍，杜遠(yuǎn)生，楊江海，等.北祁連造山帶東段上奧陶統(tǒng)—下、中泥盆統(tǒng)砂巖碎屑組分與物源分析[J].地質(zhì)科技情報(bào)，2011，30(2):28-33.

[3] Dickinson W R.Interpreting detrital models of graywacke and arkose[J].Journal of Sedimentay,1970,40(2):695-707.

[4] Dickinson W R.Suczek C A.Plate tectonics and sandstone composition[J].The American Association of Petroleum Geologists Bulletin,1979,63(12):2164-2182.

[5] Valloni R,Maynard J B.Detrial models of deep-sea sands and their relation to tectonic setting:a first approximation[J].Sedimentology,1981,28:78-83.

[6] Putnam P E.Fluvial deposits and hydrocarbon accumulations:examples from the Lloydminster area,Canada[J]//Collinson J D,Lewin J (eds).Modern and ancient fluvial systems.London:Blackwell.1983:236-248.

[7] Blatt M.Murray,Origin of Sedimentary Rocks[M].New Jersey:PRENTICE-HALL,INC.,Englewood Cliffs,1980:71.

[8] Visher G S.Grain size distributions and depositional processes[J].Journal of Sedimentary Petrology,1969，39:1074-1106.

[9] Friedman G M.Address of the retiring President of the International Association of Sedimentology:difference in size distribu-tions of populations of particles among sands from various origins[J].Sedimentology,1979，26:3.

[10] 王璞.鄂東南地區(qū)下侏羅統(tǒng)武昌組的雙殼類化石[J].古生物學(xué)報(bào)，1993，32(6)：725-744.

[11] 黃其勝，盧宗盛.鄂東南武昌組早侏羅世植物群[J].地球科學(xué)——中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)，1988，13(5)：545-552.

[12] 孫柏年，楊怒.鄂西“香溪群”植物化石補(bǔ)充研究[J].蘭州大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，1988，24:84-91.

[13] 馬會(huì)珍，羅茂，龔一鳴.湖北黃石早三疊世的遺跡化石及其古環(huán)境意義[J].地質(zhì)科技情報(bào)，2008，27(3)：41-46.

[14] 余建華.湖北省秭歸盆地層序地層特征[J].資源環(huán)境與工程，2005，19(4)：257-268.

[15] 孟繁松.黃陵背斜東西兩側(cè)“香溪群”的對(duì)比及巖相古地理概要[J].地層學(xué)雜志，1987，11(2)：135-141.

[16] 田望學(xué)，張漢金，李雄偉，等.鄂西南二疊系層序地層與盆地演化[J].資源環(huán)境與工程，2007，21(2)：95-101.

[17] 楊江海.造山帶碰撞—隆升過程的碎屑沉積響應(yīng)：以北祁連志留系、右江二疊—三疊系和大別山南麓侏羅系為例[D].武漢:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)，2012：80-84.

[18] 王德杰，范代讀，李從先.不同預(yù)處理對(duì)沉積物粒度分析結(jié)果的影響[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，31(3)：314-318.

[19] Horowitz A J.A primer on sediment-trace element chemistry(secon edition)[M].Michigan:LEWIS Publishers,INC,1991.

[20] 成都地質(zhì)學(xué)院陜北隊(duì).沉積巖(物)粒度分析及其應(yīng)用[M].北京：地質(zhì)出版社，1978.

[21] 張璞，陳建強(qiáng)，田明中，等.福建省漳州市第四紀(jì)沉積物粒度特征及其沉積環(huán)境[J].沉積學(xué)報(bào)，2005，23(2):275-284.

[22] Dearing J A.Sedimentary indicators of lake-level changes in the humid temperate zone:a critical review[J].Journal of Pal-eolimnology,1997,18(1):1-14.

[23] 董廷鈺，金芳，黃俊華.鄱陽湖沉積物粒度特征及其對(duì)形成演化過程的失蹤意義[J].地質(zhì)科技情報(bào)，2011，30(2)：57-62.

[24] 陳建強(qiáng)，周洪瑞，王訓(xùn)練.沉積學(xué)及古地理學(xué)教程[M].北京：地質(zhì)出版社，2004.

[25] 程裕淇.中國(guó)區(qū)域地質(zhì)概論[M].北京：地質(zhì)出版社，1994.

[26] 湯加富.大別山及鄰區(qū)地質(zhì)構(gòu)造特征與形成演化[M].北京：地質(zhì)出版社，2003.

[27] 李忠，李任偉，孫樞，等.大別山南麓中生代盆地充填記錄對(duì)造山作用屬性的反映[J].中國(guó)科學(xué)(D輯)，2002，32(6)：469-478.

(責(zé)任編輯：于繼紅)

Analysis of the Grain size and Provenance of the Tongzhu Formation of the LowerJurassic in Huangshi Area,Hubei Privince and Its Geological Significance

QIN Yongjun1,2, DU Yuansheng2, YANG Jianghai2, BAI Xuefeng3

(1.GeologicalSurveyofGuizhouProvince,Guiyang,Guizhou550005; 2.FacultyofEarthScience,ChinaUniversityofGeoscience(Wuhan),Wuhan,Hubei430074; 3.ExplorationandDevelopmentResearchInstituteofDagangOilfield,Tianjin300280)

Huangshi area is located in the south of Dabie Mountain and northeast of Yangtze Block.The sediment must have contained some information of the evolution of geotectonic framework of Yangtze Block and the uplift of Dabie Mountain,and so on.In this study,the authors conduced a comprehensive survey of microscopic examination of thin-sections,analysed of provenance and grain size statistic for the typical sedimentary rock samples collected from different beds of the Lower Jurassic Tongzhu Formation from Huangshi area.The present study indicates that clastic constituents are relative stable and mainly consist of quartzs,feldspars,debris and accessory minerals,the quartz content is high,feldspars and the debris content is low,with the later mainly composed of micritic/microcrystalline carbonate debris and accessory minerals including mica,pyroxene,hornblende.The debris are characteristic by good sorting and psephicity,and high compositional maturity.All these above suggest that the source regions are far away from study area.The grain size feature manifest:this area frequency grain-size curves mainly develop as bimodal and unimodal shapes.The characteristics of Grain size show that it is a stable meandering river sedimentary and the depositional environment has not been significantly affected by the uplift of the Dabie Mountains.

provenance analysis; grain size analysis; sedimentary environment; Jurassic; Tongzhu Formation; Huangshi area in Hubei

2014-07-24;改回日期:2015-03-12

貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局地質(zhì)科學(xué)基金[黔地礦(2012)8號(hào)]資助。

覃永軍(1983-),男,工程師,博士生,古生物學(xué)與地層學(xué)專業(yè),從事礦產(chǎn)資源管理與規(guī)劃、區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查和研究工作。E-mail:qinyongjun2008@163.com

P539

A

1671-1211(2015)03-0252-07

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.201503003

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20150422.1100.016.html 數(shù)字出版日期:2015-04-22 11:00