譚秋明， 李姜麗， 趙 璧， 鄒亞銳， 陳 剛， 尹 偉

(湖北省地質(zhì)科學(xué)研究院，湖北 武漢 430034)

1 研究區(qū)大地構(gòu)造背景及以往地層研究概況

1.1 研究區(qū)大地構(gòu)造背景

研究區(qū)位于揚(yáng)子地塊上揚(yáng)子臺(tái)坪鄂中褶斷區(qū)遠(yuǎn)安臺(tái)褶束內(nèi)，遠(yuǎn)安臺(tái)褶束西以通城河斷裂與黃陵斷穹相鄰；東以南漳—荊門斷裂與鐘祥臺(tái)褶束荊門地塹毗鄰,由荊當(dāng)盆地和聚龍山褶皺束組成，在荊當(dāng)盆地西翼上疊了晚白堊世—古近紀(jì)形成的遠(yuǎn)安地塹[1]。本區(qū)發(fā)現(xiàn)的中、下三疊統(tǒng)間不整合面位于遠(yuǎn)安地塹東緣的楊家沖采坑頂部，原1∶5萬區(qū)調(diào)報(bào)告所稱的嘉陵江組第二段(灰?guī)r)與第三段(泥巖、白云巖)之間(1)湖北省宜昌地質(zhì)勘查大隊(duì)，1∶5萬洋坪幅地質(zhì)圖說明書，1999。。

1.2 地層研究現(xiàn)狀

據(jù)中南地區(qū)地層綜合區(qū)劃意見，本區(qū)地層劃入黃陵八面山地層區(qū)[2](圖1)。研究區(qū)內(nèi)主要地層為中下三疊統(tǒng)嘉陵江組二段和三段，其中二段：下部深灰色中—厚層蠕蟲狀灰?guī)r，泥晶、微晶灰?guī)r；中部灰白色、淺肉紅色中層云質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖；上部薄層—中層狀紋層狀灰?guī)r產(chǎn)湖北鱷、魚龍、鰭龍等海生爬行動(dòng)物化石，發(fā)育水平層理，屬淺海陸棚—臺(tái)地相沉積環(huán)境，厚130～150 m。嘉陵江組三段：灰色中—厚層砂屑微晶白云巖夾灰黃色鈣質(zhì)頁巖，層狀溶崩角礫巖、層狀方解石晶洞、溶蝕孔洞發(fā)育，頂部常見厚層白云巖角礫巖，屬局限臺(tái)地相沉積環(huán)境，偶見雙殼類等，厚190～210 m。1∶5萬區(qū)調(diào)報(bào)告將其間接觸關(guān)系未予說明(2)湖北省宜昌地質(zhì)勘查大隊(duì)，1∶5萬洋坪幅地質(zhì)圖說明書，1999。。

圖1 湖北省遠(yuǎn)安縣重點(diǎn)保護(hù)古生物化石集中產(chǎn)地區(qū)域地質(zhì)略圖Fig.1 Regional geological sketch of key protected paleontological fossils in Yuan’an County,Hubei Province1.白堊系；2.侏羅系；3.三疊系上統(tǒng)；4.三疊系中統(tǒng)巴東組；5.三疊系下統(tǒng)嘉陵江組；6.三疊系下統(tǒng)；7.二疊系；8.二疊系—志留系；9.奧陶系；10.元古界—寒武系；11.爬行動(dòng)物化石；12.兩棲類化石；13.頭足類化石；14.植物化石；15.斷層；16.研究區(qū)位置。

2 楊家沖不整合面

2.1 楊家沖不整合面的發(fā)現(xiàn)(3) 湖北省地質(zhì)科學(xué)研究院，湖北遠(yuǎn)安下三疊統(tǒng)海生爬行動(dòng)物化石發(fā)掘研究報(bào)告，2016。

2016年，湖北省地質(zhì)科學(xué)研究院化石發(fā)掘研究團(tuán)隊(duì)在對湖北遠(yuǎn)安楊家沖采石場早三疊世海生爬行動(dòng)物群化石科學(xué)系統(tǒng)發(fā)掘過程中，發(fā)現(xiàn)下三疊統(tǒng)嘉陵江組二段頂部灰?guī)r表面凹凸不平，具風(fēng)化侵蝕面特征，與上覆泥巖之間地層產(chǎn)狀極不協(xié)調(diào)，兩者間接觸關(guān)系為微角度不整合關(guān)系。

圖2 下三疊統(tǒng)嘉陵江組二段頂部地層接觸關(guān)系Fig.2 Contact relationship between the top strata of the second memberof Jialingjiang formation in the lower Trassic

2.2 不整合面的基本特征

2.2.1灰?guī)r頂部的侵蝕—?jiǎng)兾g地貌

根據(jù)前期的科學(xué)發(fā)掘工作，楊家沖地區(qū)下三疊統(tǒng)嘉陵江組二段灰?guī)r頂部剝露出的原始地貌顯示為高低不平的溝坎狀形態(tài)，這些溝坎，有的是由層理反映的，但大多是由節(jié)理位錯(cuò)形成的，與上覆地層產(chǎn)狀不協(xié)調(diào)(圖2)。

2.2.2巖層上、下地層產(chǎn)狀明顯不協(xié)調(diào)

根據(jù)現(xiàn)場微地貌顯示，下伏灰?guī)r產(chǎn)狀變化較大，巖層產(chǎn)狀呈陡緩相間排列，陡處傾角達(dá)27°，緩處產(chǎn)狀與上覆地層相近，上覆地層傾角均不超過10°，根據(jù)巖層接觸關(guān)系可清晰觀察到上覆地層有明顯覆蓋在下伏不同層位之上。

2.2.3上、下地層中構(gòu)造形貌差異

除前述提及的地層傾角差異外，該處灰?guī)r中還發(fā)育有北北西、北東和近東西向三組裂隙，其中以北北西向裂隙最發(fā)育，該組裂隙傾向南西，密集的節(jié)理裂隙顯示張性特征，南西盤產(chǎn)生2～45 cm不同程度的下降，致使地層雖然總體傾向北東，但在東西方向上出露的層序卻變化不大。僅在位錯(cuò)明顯處反映出上覆地層蓋于不同層位之上。這些構(gòu)造大多沒有穿透上覆地層，顯示為不整合面形成前構(gòu)造特征，而上覆泥巖則為簡單的傾向北東的平緩單斜。

2.2.4古風(fēng)化殼

本處剝露面在灰?guī)r頂面上有二層沉積物，其主要作用是填平凹凸不平的灰?guī)r侵蝕面。底部一層為斑雜狀粘土巖，由褐黃色和青灰色組成雜色斑塊，層理不明顯，前人定為綠豆巖(火山灰)，厚5～10 cm，應(yīng)為風(fēng)化產(chǎn)物和凝灰質(zhì)的混合體(圖3)，該層未能填平侵蝕面，但反映出凹處厚、凸處薄的特點(diǎn)。其上部為一層褐黃色粘土巖，微顯層理，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，厚20～45 cm，可能為氧化環(huán)境下水體中沉積而成。其厚度隨地形而變化，該層基本上填平了侵蝕面上的凹凸不平。

圖3 斑雜狀粘土巖Fig.3 Porphyry claystone

2.2.5灰?guī)r上覆地層層序變化

灰?guī)r上覆地層層序變化大，顯示沉積時(shí)微地貌的巨大差異。根據(jù)前期產(chǎn)地資源調(diào)查及詳細(xì)剖面測定顯示，在遠(yuǎn)安海生爬行動(dòng)物化石集中產(chǎn)地不到100 km2的范圍內(nèi)，下三疊統(tǒng)嘉陵江組二段灰?guī)r上覆地層層序具有明顯的差異，可以分為三類：①兩層粘土巖夾一層薄層灰?guī)r，其上為白云巖。以鷹子山和北部譚家坡采坑最典型；②一層粘土巖，向上依次為薄層灰?guī)r、白云巖。以楊家沖采坑、獅子包一帶為典型；③一層粘土巖，其上為結(jié)晶白云巖，以王家棚一帶為典型。地層結(jié)構(gòu)的多變說明不整合面上覆地層沉積時(shí)微地貌形態(tài)的差異大，沉積物不是在一個(gè)平緩的基準(zhǔn)面上沉積的。進(jìn)一步間接證實(shí)灰?guī)r表面侵蝕面的存在。

2.2.6火山活動(dòng)特征

伴隨本次印支萌動(dòng)，有火山活動(dòng)痕跡。下伏地層中有含硅質(zhì)結(jié)核出現(xiàn)，反映海底火山噴氣作用，不整合面上的凝灰質(zhì)沉積不僅證實(shí)了火山活動(dòng)的存在，而且也是證實(shí)當(dāng)時(shí)該侵蝕面暴露地表的有力證據(jù)。

3 楊家沖不整合面的地學(xué)意義

3.1 構(gòu)造學(xué)意義

3.1.1印支一幕構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的直接證據(jù)

左文超(2000)[3]、童金南(2015)[4]提出印支早幕(第一幕或序幕)發(fā)生在早三疊世末，表現(xiàn)為地殼微弱平穩(wěn)上升。該觀點(diǎn)雖已有共識(shí)，但依據(jù)大多是從宏觀地層產(chǎn)狀確定的，即上、下地層產(chǎn)狀的極不協(xié)調(diào)，鄂西一帶雖有人報(bào)道過發(fā)現(xiàn)平行不整合接觸關(guān)系，但并未引起學(xué)界的關(guān)切。本次通過人工剝露發(fā)現(xiàn)的不整合面，充分證實(shí)了這一運(yùn)動(dòng)界面的存在，界面上綠豆巖中鋯石年齡(247.6±1.2 Ma)[5]對這次運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了準(zhǔn)確定年。

3.1.2鄂西地區(qū)印支一幕構(gòu)造運(yùn)動(dòng)方式和特點(diǎn)

據(jù)上所述，筆者認(rèn)為：本處印支一幕發(fā)生在早三疊世末期，其運(yùn)動(dòng)方式并不是強(qiáng)烈的褶皺造山，而是比較平緩的差異升降，鄂西地區(qū)是其時(shí)地殼上隆的最高部位，一度上升為陸，在此過程中，淺部巖層產(chǎn)生距離不大的層間滑動(dòng)和局部穿層現(xiàn)象，穿層處地層產(chǎn)狀變陡，裂隙更為密集，層位的錯(cuò)動(dòng)使不同層對接在一起，以致產(chǎn)生令人不解的兩側(cè)巖層厚度、結(jié)構(gòu)不協(xié)調(diào)的現(xiàn)象。同時(shí)，該區(qū)也是本次發(fā)掘中地層最難剝離的地段(圖4、圖5)。

圖4 層間位錯(cuò)距離(紅線所示)Fig.4 Dislocation distance between layers

圖5 密集的節(jié)理裂隙Fig.5 Dense joint fissures

這種層間滑動(dòng)與局部穿層現(xiàn)象向深部消失，使上、下地層間變?yōu)楹唵蔚钠叫胁徽详P(guān)系(圖6)。

圖6 層間滑動(dòng)形成的北北西向小褶棱Fig.6 A small northwest fold formed by interlaminar sliding

3.1.3印支運(yùn)動(dòng)一幕萌動(dòng)期

本次化石發(fā)掘，在嘉陵江組二段(灰?guī)r段)頂面以下約3 m左右，發(fā)育一層厚82 cm的含鈣質(zhì)結(jié)核薄—中層灰?guī)r。其中結(jié)核的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造與一般由凝膠體形成的結(jié)核不同：灰?guī)r巖性為米灰—淺灰色中層含鈣質(zhì)結(jié)核粉晶灰?guī)r與灰—深灰色薄層具波狀層理含鈣質(zhì)結(jié)核粉晶灰?guī)r互層。結(jié)核形態(tài)多變，具扁圓狀、葫蘆狀、枕狀、半包夾心餅狀等，表面有一層厚1～2 mm的黑色硅質(zhì)外殼，內(nèi)部灰?guī)r中多見黑色硅質(zhì)巖碎屑，中間大多夾有一條硅泥質(zhì)條帶(圖7、圖8)。

圖7 結(jié)核的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造Fig.7 Structure of concretion

根據(jù)以上特征描述，推測結(jié)核沉積及形成過程如下：早三疊世末期海底火山已開始活動(dòng)，原始鈣質(zhì)沉積層上都覆有一薄層硅泥質(zhì)沉積物，由于印支運(yùn)動(dòng)萌動(dòng)，海底動(dòng)蕩，使沉積層破碎，長期的動(dòng)蕩尤如包湯圓一樣，將層面上的硅泥質(zhì)薄層包裹在結(jié)核內(nèi)部，未全包住的，形成夾心餅狀；部分破碎的硅質(zhì)則呈碎屑混雜在灰?guī)r中，伴隨海底的震蕩出現(xiàn)微弱的火山噴氣等硅質(zhì)圍繞結(jié)核形成外殼。所以，本類結(jié)核應(yīng)是內(nèi)動(dòng)力作用的外在表現(xiàn)之一。結(jié)合含結(jié)核灰?guī)r地層之上僅發(fā)現(xiàn)不善游泳的湖北鄂類，筆者有理由認(rèn)為：善于游泳的魚龍類等感覺到了地殼的動(dòng)蕩而逃離，前往更適合其生長的海區(qū)，這就是結(jié)核層之上僅發(fā)現(xiàn)不善游泳的湖北鱷類的主要原因。以此推測，印支一幕可能萌動(dòng)于嘉陵江組二段(灰?guī)r段)沉積晚期。但其主幕發(fā)生于早三疊世末期。

圖8 結(jié)核的形態(tài)特征Fig.8 Morphological characteristics of concretion

3.2 地層學(xué)意義

據(jù)程龍等(2015)研究資料，侵蝕面上“綠豆巖”中鋯石U—Pb年齡為247.6±1.2 Ma；陳粲等(2016)研究得出，巴東組底部“綠豆巖”的單顆粒鋯石206Pb/238U加權(quán)平均年齡為247.6±2.0 Ma[6]，證實(shí)不整合面形成于早、中三疊世間，印支一幕發(fā)生于早三疊世末。鑒于間斷面的存在，上覆地層已經(jīng)不能與下伏地層同歸一組，而很可能相當(dāng)于鄂東南地區(qū)的中三疊統(tǒng)下部原稱陸水河組(或觀音橋組)。這樣一來，本處有可能缺失相當(dāng)于鄂東南的嘉陵江組三段白云巖段，或該段巖性到此相變成了灰?guī)r，還有待進(jìn)一步研究，但嘉陵江組在該區(qū)沒有穿時(shí)到中三疊世則是可以肯定的。

3.3 古地理、古環(huán)境恢復(fù)意義

結(jié)合區(qū)域地層結(jié)構(gòu)，印支一幕差異性升降運(yùn)動(dòng)隆升最高處在鄂西一帶，該地一度上升為陸，早三疊世地層經(jīng)受剝蝕，其后經(jīng)歷了瀉湖環(huán)境——陸相河湖的演變，這也是本處海生爬行動(dòng)物滅絕的重要原因之一；云貴一帶為沉降最深處，局部保留了完整的三疊系地層，成為中國、乃至世界上最重要的中晚三疊世海生爬行動(dòng)物的天堂[7-8]；長江中下游地區(qū)升降幅度介于兩者之間，它保存了完整的早三疊世海相地層，并以一套同沉積褶皺層(陸水河組、周家沖組)向陸相沉積(蒲圻組、黃馬青組)過渡[9-10](4)湖北省地質(zhì)科學(xué)研究所，鄂城—大冶—陽新地區(qū)銅鐵礦控礦條件、成礦規(guī)律與成礦預(yù)測，1984。。

4 結(jié)語

(1) 揚(yáng)子區(qū)印支運(yùn)動(dòng)一幕的時(shí)限為：早三疊世晚期—中三疊世早期。其中上揚(yáng)子區(qū)主幕在早三疊世末，下?lián)P子地區(qū)則在中三疊世早期。

(2) 揚(yáng)子區(qū)印支運(yùn)動(dòng)一幕的總體運(yùn)動(dòng)方式是區(qū)域性升降運(yùn)動(dòng)，其隆升最高處在鄂西一帶，沉降最深處在云貴一帶，長江中下游一帶介于兩者之間。

(3) 在不同隆升幅度下，印支運(yùn)動(dòng)一幕的表現(xiàn)形式不同。隆升最高的鄂西地區(qū)，在隆升過程中淺部巖層產(chǎn)生層間滑動(dòng)和穿層現(xiàn)象，并經(jīng)受侵蝕和剝蝕，形成不整合面或平行不整合面；長江中下游地區(qū)，表現(xiàn)為以中三疊統(tǒng)下部的同沉積褶皺形式；云貴一帶次級(jí)隆拗發(fā)育，以次隆區(qū)的平行不整合或角度不整合為表現(xiàn)形式，但短暫的間斷后，繼續(xù)恢復(fù)海相沉積，次坳區(qū)則接受連續(xù)的海相沉積。

(4) 因鄂西地區(qū)的地層層間滑動(dòng)與穿層現(xiàn)象僅發(fā)生于淺表部，所以當(dāng)侵蝕深度較淺時(shí)，可觀察到與上覆巖層間呈微角度不整合；當(dāng)侵蝕深度較深時(shí)，往往表現(xiàn)為平行不整合。

以上觀點(diǎn)僅為筆者依據(jù)前人資料和2016年遠(yuǎn)安化石科學(xué)發(fā)掘研究相關(guān)工作成果得出的結(jié)論及推斷，大量觀點(diǎn)的論證還需在今后工作中不斷探索和補(bǔ)充。