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        下?lián)P子鄂東南南華系蓮沱組—南沱組巖性特征及巖相古地理

        2019-06-21 05:58:40許露露龔志愚趙雪松翁茂芝
        資源環(huán)境與工程 2019年2期
        關(guān)鍵詞:南華礫石層狀

        許露露, 龔志愚, 徐 聰, 趙雪松, 翁茂芝, 羅 紅

        (湖北省地質(zhì)調(diào)查院,湖北 武漢 430034)

        1 區(qū)域地質(zhì)背景

        華南地區(qū)南華紀(jì)具有全球?qū)Ρ纫饬x的冰期沉積記錄分布廣泛,是華南前寒武紀(jì)基礎(chǔ)地質(zhì)問(wèn)題研究的一大熱點(diǎn)[1-3]。近年來(lái),不同學(xué)者從巖石地層特征、高精度測(cè)年分析及冰期事件的分析等對(duì)南華系地層做了大量研究工作[4-9],依據(jù)出現(xiàn)冰期或寒冷事件將南華系地層劃分為下、中、上三統(tǒng)的地層格架基本確立,南華系地層從下至上被劃分為蓮沱組、古城組、大塘坡組和南沱組[10]。研究區(qū)位于鄂東南下?lián)P子地層區(qū),南部與江南地層區(qū)交界。與鄂西地區(qū)相比[11-15],鄂東南南華系研究程度相對(duì)較低[16]。因此對(duì)鄂東南南華系蓮沱組—南沱組巖石地層特征進(jìn)行分析,可以豐富鄂東南地區(qū)南華系的地質(zhì)資料,同時(shí)可將不同地區(qū)南華系地層進(jìn)行對(duì)比,進(jìn)一步分析該區(qū)巖相古地理特征。

        2 剖面介紹

        2.1 湖北省通山縣郭源村南華系蓮沱組—南沱組實(shí)測(cè)地層剖面

        郭源村蓮沱組—南沱組地層剖面位于湖北省通山縣沙洲店鄉(xiāng)郭源村(圖1),交通便利,地層露頭良好,頂?shù)捉缇€清晰。通過(guò)對(duì)通山縣沙洲店幅南華系地層進(jìn)行地層剖面測(cè)量,一方面對(duì)調(diào)查區(qū)巖性組合特征、礫石發(fā)育特征、各地層接觸關(guān)系及沉積環(huán)境進(jìn)行分析;另一方面,可以與鄰區(qū)進(jìn)行對(duì)比,更加詳實(shí)反映南華系區(qū)域橫向變化,查明南華系地層空間變化,提高其研究程度(圖2)。

        圖1 研究區(qū)郭源村南華系實(shí)測(cè)剖面位置圖Fig.1 Location map of actual measured section of South China System in Guoyuan Village1.Nh1l+Nh1n;2.Z1d—S1x;3.花崗巖;4.變質(zhì)巖;5.逆斷層;6.剖面位置;7.地名。

        上覆地層:陡山沱組(Z1d)深灰色含碳頁(yè)巖。頁(yè)片狀構(gòu)造,風(fēng)化后呈灰白色。

        圖2 通山縣郭源村南華系蓮沱組—南沱組實(shí)測(cè)地層剖面圖Fig.2 Actual stratigraphic profile of Liantuo-Nantuo Formation of South China System in Guoyuan Village, Tongshan County

        南沱組(Nh3n)

        13.97 m

        13. 灰色中—厚層狀冰磧含礫細(xì)砂巖。礫石成分主要為石英,灰白色,直徑2~15 mm,含量2%~5%。

        11.82 m

        12. 灰色厚層狀冰磧含礫粉砂巖。礫石為灰、灰白色,成分為石英、細(xì)砂巖,橢圓狀,直徑2~5 mm,含量約2%。

        2.15 m

        蓮沱組(Nh1l)

        65.20 m

        11. 灰色塊狀變質(zhì)不等粒長(zhǎng)石石英砂巖。

        2.50 m

        10. 灰綠色厚層狀變質(zhì)中—細(xì)粒長(zhǎng)石石英砂巖。

        23.90 m

        9. 灰色厚層—塊狀變質(zhì)含礫中粗粒長(zhǎng)石石英砂巖,夾少量灰色中層狀變質(zhì)粉砂巖。礫石成分為石英,灰色、灰白色,橢圓狀、次棱角狀,直徑2~4mm,含量約5%。

        23.95 m

        8. 灰色厚層—塊狀變質(zhì)含礫中粒長(zhǎng)石石英砂巖。礫石成分為石英,灰色、灰白色,橢圓狀、次棱角狀,直徑2~8 mm,含量5%~8%。

        1.93 m

        7. 灰色厚層狀變質(zhì)含礫不等粒長(zhǎng)石石英砂巖,夾一層30 cm厚灰色中層狀含鐵含砂粉砂質(zhì)水云母粘土巖。

        2.41 m

        6. 灰綠色中—厚層狀變質(zhì)細(xì)粒長(zhǎng)石石英雜砂巖。局部石英團(tuán)塊發(fā)育,團(tuán)塊不規(guī)則狀,直徑10~70 cm。

        4.82 m

        5. 灰色厚層狀含砂粉砂質(zhì)黑云絹云母板巖與厚層狀含礫細(xì)砂巖互層。

        3.76 m

        4. 灰色厚層狀變質(zhì)砂質(zhì)復(fù)成分礫巖。礫石成分主要為石英,灰白色為主,少量深灰色,次圓狀、橢圓狀,磨圓度較好,分選性一般,礫徑一般3~15 mm。礫石含量40%~50%,基底式膠結(jié),填隙物為細(xì)砂、硅質(zhì)。上部礫石礫徑變小,含量減少。

        1.93 m

        下伏地層:大藥姑組(Qbd)灰綠色中—厚層變質(zhì)含礫不等粒長(zhǎng)石石英砂巖與灰綠色中層狀變質(zhì)含鐵粉砂質(zhì)絹云母板巖互層。

        2.2 湖北省通山縣四斗朱水庫(kù)南華系蓮沱組—南沱組地層剖面

        剖面位于通山縣城以北5km處,郭源村剖面西北方向約60 km處。剖面位于水庫(kù)公路旁,交通便利,地層出露良好,頂?shù)捉缇€清晰。

        上覆地層:陡山沱組(Z1d)灰褐色粘土層,向上為灰黑色薄層硅質(zhì)巖。

        南沱組(Nh3n)

        94.31 m

        7. 灰色塊狀含巨礫冰泥巖,礫石含量約20%;見(jiàn)較多石英質(zhì)及砂質(zhì)、花崗質(zhì)礫石,礫徑可達(dá)30~40 cm,主 要 集 中 在3~6 cm,次棱角狀—次圓狀,基質(zhì)為深灰色泥巖。

        16.35 m

        6. 下部灰綠色含礫泥巖,礫石含量10%~15%,礫徑3~10 cm。次棱角—次圓狀;成分為石英質(zhì)、硅質(zhì)。

        77.96 m

        大塘坡組(Nh2d)

        1.95 m

        5. 黑色薄層狀炭質(zhì)錳質(zhì)條帶狀含黃鐵礦泥巖,見(jiàn)水平層理。

        古城組(Nh2g)

        7.66 m

        4. 頂部為80 cm厚灰白色條帶狀粉砂巖,水平層理發(fā)育。主要巖性為青灰色塊狀含礫不等?;◢徺|(zhì)砂巖,礫含量約20%,礫徑以2~4 mm 為主,最大可達(dá)3 cm,次棱角—次圓狀。

        蓮沱組(Nhll)

        363.55 m

        3. 灰色—灰紫色中厚層狀巖屑細(xì)砂巖與中層狀粉砂巖互層。水平層理發(fā)育。

        252.97 m

        2. 紫紅色厚層狀細(xì)礫巖與粗砂巖不等厚互層,礫砂比為7∶3,向上砂巖增多、單層增厚。砂巖層內(nèi)可見(jiàn)沖刷面,沖刷面中偶見(jiàn)礫石,大型楔狀層理板狀、斜層發(fā)育。

        107.97 m

        1. 青灰色塊狀變質(zhì)含礫中粗粒石英砂巖,底部有10 cm底礫層,礫徑2~5 cm,主要為次圓狀,礫石成分主要為石英質(zhì)。

        2.61 m

        下伏地層:大藥姑組(Qbd)灰綠色厚層狀變余紋層狀含細(xì)砂綠泥絹云板巖。

        3 地質(zhì)特征

        3.1 巖石地層特征

        3.1.1蓮沱組

        郭源村一帶,蓮沱組與下伏冷家溪群大藥姑組地層呈角度不整合接觸關(guān)系(圖3-a)。以灰色厚層狀石英礫巖的出現(xiàn)為地層劃分標(biāo)志,底部為變質(zhì)砂質(zhì)復(fù)成分礫巖(圖3-b),以灰白色石英礫巖為主,少量深灰色礫石,次圓狀、橢圓狀,磨圓度較好,分選性一般,礫徑一般3~15 mm。中部以變質(zhì)含礫不等粒長(zhǎng)石石英砂巖為主,夾少量變質(zhì)粉砂巖或絹云母板巖,中部礫石含量變少,礫徑變小,幾乎全部為石英礫石(圖3-c)。上部為灰—灰綠色厚層狀變質(zhì)不等粒長(zhǎng)石石英砂巖,礫石基本消失(圖3-d)。蓮沱組總厚度65.2 m,礫石成分比較單一,幾乎都為石英礫石,含量5%~8%,礫石直徑3~15 mm,磨圓較好,分選較差,由下往上礫石呈現(xiàn)由多變少的分布特點(diǎn)。

        圖3 通山縣郭源村蓮沱組巖性特征Fig.3 Lithological characteristics of Liantuo Formation in Guoyuan Village, Tongshan County

        四斗朱水庫(kù)一帶,蓮沱組與下伏冷家溪群大藥姑組地層呈平行不整合接觸關(guān)系。以青灰色塊狀變質(zhì)含礫中粗粒石英砂巖底部10 cm底礫層作為蓮沱組與下伏冷家溪群大藥姑組地層的分界標(biāo)志。厚度363.55 m。下部主要發(fā)育礫巖與含礫砂巖,礫徑2~50 mm,巖石多呈紫紅色,平行層理、大型板狀斜層理發(fā)育。上部灰綠色厚層—塊狀巖屑細(xì)砂巖夾薄層粉砂巖,水平層理發(fā)育。總體厚度363.55 m。與郭源村蓮沱組相比,橫向上厚度變化較大。

        3.1.2古城組

        古城組僅在通山縣四斗朱水庫(kù)一帶見(jiàn)及,以青灰色塊狀含礫冰磧砂巖為主,頂部灰白色條帶狀粉砂巖,總體厚度7.66 m。古城組與蓮沱組接觸界面平直,巖層產(chǎn)狀一致,未見(jiàn)明顯剝蝕現(xiàn)象等沉積間斷標(biāo)志。

        3.1.3大塘坡組

        大塘坡組僅出露于通山縣四斗朱一帶,巖性為黑色薄層狀炭質(zhì)錳質(zhì)條帶狀含黃鐵礦泥巖,見(jiàn)水平層理,總厚度1.95 m。與南沱組之間無(wú)明顯的剝蝕現(xiàn)象,為整合接觸關(guān)系。

        鄂西長(zhǎng)陽(yáng)地區(qū)古城組與大塘坡組厚度26.72 m,鄂東南古城組與大塘坡組沉積厚度較薄,厚度29.61 m。

        3.1.4南沱組

        郭源村一帶,南沱組直接平行不整合于下伏蓮沱組之上,缺失古城組和大塘坡組。南沱組地層以蓮沱組石英砂巖的消失,灰色厚層狀冰磧含礫粉—細(xì)砂巖的出現(xiàn)為分界標(biāo)志,界線平直,界線兩側(cè)產(chǎn)狀基本一致(圖4-a)。南沱組地層下部巖性為灰色厚層狀冰磧含礫粉砂巖,礫石為灰白色,成分為石英、細(xì)砂巖,橢圓狀,直徑2~5 mm,含量約2%。中上部巖性為灰色中—厚層狀冰磧含礫細(xì)砂巖,礫石成分主要為石英,灰白色,直徑2~15 mm,含量2%~5%??傮w上,南沱組礫石成分單一,含量稀少,礫徑相比蓮沱組小,礫石多呈次棱角狀—次圓狀,分選磨圓較好(圖4-b)。本組由下往上具砂巖顆粒變粗、礫石含量增多的變化特征;四斗朱水庫(kù)一帶,南沱組冰磧礫巖沉積厚度較大,礫巖呈棱角狀—次棱角狀,礫石成分復(fù)雜,有花崗巖礫石、石英礫石(圖5-a)、砂巖礫石及泥巖礫石(圖5-b),礫徑多分布在5~50 mm。

        圖4 通山縣郭源村南沱組巖性特征Fig.4 Lithological characteristics of Nantuo Formation in Guoyuan Village,Tongshan County

        圖5 通山縣四斗朱水庫(kù)南沱組礫石特征Fig.5 Gravel characteristics of Nantuo Formation in Sidouzhu Reservoir,Tongshan County

        3.2 地層對(duì)比

        將通山縣郭源村南華系地層剖面與通山縣四斗朱水庫(kù)南華系地層剖面及鄂西揚(yáng)子地層區(qū)部分剖面進(jìn)行地層對(duì)比(圖6),研究表明,除通山縣四斗朱南華系地層剖面以外,南華系與下伏巖層多呈角度不整合接觸關(guān)系。各剖面蓮沱組沉積巖性具有共性特征,蓮沱組底部均發(fā)育含礫砂巖或者底礫巖,礫石含量較多,往上礫石含量變少,細(xì)砂巖和粉砂巖發(fā)育較多,由下至上,巖石粒度具有由粗變細(xì)的趨勢(shì)。底礫巖明顯發(fā)育,下粗上細(xì)的二元結(jié)構(gòu)清晰,多發(fā)育斜層理,顯示出明顯的河流相—濱岸相沉積特征。但不同剖面也表現(xiàn)出不同地質(zhì)特征。蓮沱組在鄂西長(zhǎng)陽(yáng)古城和佑溪剖面,礫石礫徑大,直徑可達(dá)10 cm以上。在鄂東南礫徑較小,直徑在3~15 mm。表明蓮沱組沉積時(shí)間,長(zhǎng)陽(yáng)地區(qū)離物源區(qū)更近。在鄂東南四斗朱和郭源村,蓮沱組也呈現(xiàn)不同的地質(zhì)特征。四斗朱水庫(kù)剖面沉積厚度較大,為363.55 m,礫石礫徑2~50 mm。郭源村剖面厚度小,僅65.2 m,礫石礫徑2~15 mm。地層對(duì)比表明,沉積厚度和礫石特征的不同是由于距離物源遠(yuǎn)近和沉積環(huán)境的差異所致。

        圖6 下?lián)P子鄂東南地區(qū)與上揚(yáng)子鄂西地區(qū)南華系地層對(duì)比圖Fig.6 Stratigraphic correlation maps of the South China System between the southeastern part of Lower Yangtze and the western part of Upper Yangtze1.礫巖;2.粗砂巖;3.石英砂巖;4.細(xì)砂巖;5.粉砂巖;6.泥巖;7.硅質(zhì)巖;8.板巖;9.粉砂質(zhì)板巖;10.平行不整合;11.角度不整合。

        圖7 研究區(qū)南華紀(jì)蓮沱組沉積期巖相古地理及沉積模式圖Fig.7 Lithofacies palaeogeography and sedimentary model map of Liantuo sedimentary Period in South China Period1.古陸;2.粉砂巖—泥巖組合;3.礫巖—泥巖組合;4.砂巖—泥巖組合;5.砂巖—粉砂巖—泥巖組合;6.炭質(zhì)泥巖組合;7.地層剖面;8.地名;9.斷裂;10.推測(cè)相區(qū)界線;11.研究區(qū)范圍。

        鄂東南通山縣蓮沱組沉積時(shí)期物源來(lái)自西北方向鄂中古陸。四斗朱水庫(kù)剖面距離物源較近,沉積水體較淺,巖石局部呈紫紅色,楔狀層理板狀、斜層理發(fā)育。礫石發(fā)育,礫徑較大,分布范圍3~50 mm,為典型的河流相—三角洲平原沉積環(huán)境。由于物源充沛,沉積速率較快,因此沉積厚度大。郭源村剖面距離物源較遠(yuǎn),沉積水體較深,巖石為灰色—灰綠色,斜層理不發(fā)育,礫石礫徑較小,成分簡(jiǎn)單,磨圓分選較好,為海陸過(guò)渡相中三角洲前緣亞相—臨濱亞相沉積環(huán)境,由于物源相對(duì)貧瘠,因此沉積厚度小(圖7)。

        通山郭源村剖面缺失古城組和大塘坡組,通過(guò)地層對(duì)比發(fā)現(xiàn),無(wú)論是鄂西揚(yáng)子地層區(qū)還是鄂東南通山地區(qū),古城組和大塘坡組僅在局部地區(qū)發(fā)育,而大部分地區(qū)表現(xiàn)為沉積間斷,這種現(xiàn)象可能是特殊的古地理和古氣候變化造成的,在蓮沱組晚期沉積,由于古氣候變冷冰期將近,海平面下降,使大部分地區(qū)暴露地表,導(dǎo)致沉積間斷,而缺失古城組和大塘坡組[16]。

        各剖面南沱組巖性均由灰色厚層—塊狀冰磧礫巖、冰磧含礫泥巖和冰磧砂巖組成,且由下至上存在礫石礫徑變大的趨勢(shì)。相對(duì)于四斗朱水庫(kù)剖面,郭源村剖面南沱組厚度較薄,礫石含量少,礫徑較小,礫石成分也比較單一,多為石英,分選磨圓較好。兩條剖面南沱組沉積厚度的不同及礫石特征的不同,進(jìn)一步證實(shí)郭源村剖面南沱組物源方向?yàn)槲鞅狈较?距離物源相對(duì)較遠(yuǎn)。

        4 結(jié)論

        (1) 通山縣郭源村南華系地層與下伏大藥姑組地層呈角度不整合接觸,地層往上沉積不連續(xù),缺失古城組和大塘坡組地層。四斗朱水庫(kù)剖面南華系地層與下伏大藥姑組地層呈平行不整合接觸關(guān)系,發(fā)育古城組和大塘坡組;

        (2) 郭源村蓮沱組巖石顏色多為灰—灰綠色,底部為變質(zhì)砂質(zhì)復(fù)成分礫巖,礫徑3~15 mm,含量5%~8%,磨圓較好,分選較差,由下往上礫巖變少,砂巖增多。南沱組冰磧礫巖南沱組礫石直徑2~15 mm,含量2%~5%,礫石成分以石英為主,由下往上礫石增多,礫徑變大;

        (3) 蓮沱組沉積時(shí)期,鄂東南地區(qū)較鄂西地區(qū)距離物源遠(yuǎn),礫石含量少,礫徑小。四斗朱水庫(kù)剖面離物源較近,沉積厚度大,巖石局部呈紫紅色,斜層理發(fā)育,礫石礫徑大,為河流相—三角洲平原沉積環(huán)境。郭源村剖面離物源較遠(yuǎn),沉積厚度小,巖石呈灰—灰綠色,礫石礫徑小。為三角洲前緣亞相—臨濱亞相沉積環(huán)境;

        (4) 南沱組沉積時(shí)期,四斗朱水庫(kù)剖面厚度大,礫石成分復(fù)雜,礫徑大;郭源村沉積厚度較小,礫石成分單一,含量稀少。兩條剖面蓮沱組和南沱組厚度和礫石成分的不同,確定研究區(qū)物源來(lái)自西北方向。

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