秦皇島寒武系第三統(tǒng)鮞?；?guī)r特征及其環(huán)境意義.doc

京津晉冀寒武系第三統(tǒng)鮞?；?guī)r特征及其環(huán)境意義摘要京津晉冀地區(qū)是華北板塊的主體,該區(qū)寒武系第三統(tǒng)以鮞?；?guī)r的廣泛發(fā)育為特點(diǎn)。通過(guò)野外露頭剖面和室內(nèi)薄片觀(guān)察,對(duì)研究區(qū)鮞?；?guī)r空間展布和鮞粒類(lèi)型進(jìn)行了詳細(xì)研究。鮞?；?guī)r從東到西出現(xiàn)的層位逐漸抬高,具有明顯的穿時(shí)性。大型鮞灘呈向西凸出的弧形帶狀分布,鮞灘帶主體由同心鮞鮞?；?guī)r組成,鮞灘帶西側(cè)鮞粒灰?guī)r厚度迅速減小,鮞粒以放射鮞居多,鮞灘帶東側(cè)鮞?；?guī)r厚度逐漸減小,鮞粒以同心鮞占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。寒武紀(jì)第三世海侵方向是由東向西,在研究區(qū)中部發(fā)育內(nèi)緩坡的鮞粒灘環(huán)境,西部為灘后潮坪環(huán)境,東部為開(kāi)闊海環(huán)境。中圖分類(lèi)號(hào)鮞粒自17世紀(jì)早期被發(fā)現(xiàn)以來(lái),一直是碳酸鹽巖中最引人注目的顆粒類(lèi)型,其原因不僅在于鮞粒具有特殊的宏觀(guān)形態(tài)、簡(jiǎn)單的組分特征和復(fù)雜的沉積組構(gòu),更重要的在于其對(duì)環(huán)境極其敏感,在研究沉積環(huán)境和成巖環(huán)境時(shí),它是一種十分靈敏的標(biāo)中國(guó)石油化工股份有限公司海相前瞻性項(xiàng)目資助。正因?yàn)槿绱?國(guó)內(nèi)外學(xué)者通常將鮞粒作為碳酸鹽巖微相研究和沉積環(huán)境研究的重要標(biāo)準(zhǔn)。寒武系按照最新的劃分方案劃分為四統(tǒng)十階,即第一統(tǒng)、第二統(tǒng)、第三統(tǒng)和芙蓉統(tǒng),取代了國(guó)際地學(xué)界沿用了近170年的上、中、下三統(tǒng)的傳統(tǒng)劃分方案。第47卷京津晉冀地區(qū)鮞?；?guī)r主要發(fā)育在寒武系第三統(tǒng)的徐莊組和張夏組,是我國(guó)研究鮞粒灰?guī)r的典型段帶。國(guó)內(nèi)已有學(xué)者針對(duì)該套鮞?；?guī)r開(kāi)展過(guò)鮞粒類(lèi)型2、鮞粒次生變化11等方面的研究,這些研究主要針對(duì)鮞粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)、形態(tài)、大小與水體能量的關(guān)系以及鮞粒灰?guī)r成巖作用的演化特點(diǎn)分析。本文通過(guò)對(duì)研究區(qū)該套鮞?；?guī)r空間展布和鮞粒結(jié)構(gòu)成因分析,結(jié)合碳酸鹽巖緩坡模式,進(jìn)一步探討本區(qū)鮞粒灰?guī)r發(fā)育時(shí)期的沉積環(huán)境。早古生代華北板塊進(jìn)入了克拉通盆地穩(wěn)定發(fā)育時(shí)期,根據(jù)其內(nèi)部的差異可將華北板塊進(jìn)一步劃分為10個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元:內(nèi)蒙地軸、魯東地盾、遼東臺(tái)背斜、山西臺(tái)背斜、魯西臺(tái)背斜、鄂爾多斯臺(tái)向斜、遼冀臺(tái)向斜、燕山臺(tái)褶帶、予淮臺(tái)褶帶和賀蘭六盤(pán)臺(tái)褶帶。京津晉冀地區(qū)是華北板塊的主體(圖1),寒武紀(jì)從沉積了一套淺海相為主的碳酸鹽巖和砂頁(yè)巖地層。下向上疊覆了寒武系第二統(tǒng)府君山組和饅頭組,第三統(tǒng)毛莊組、徐莊組、張夏組和崮山組,芙蓉統(tǒng)長(zhǎng)山組和鳳山組。寒武紀(jì)第三世張夏期海侵達(dá)到最高潮,全區(qū)為陸表海環(huán)境,此期發(fā)育的鮞?；?guī)r在整個(gè)華北板塊廣泛分布。地質(zhì)背景華北板塊自3000Ma前的遷西運(yùn)動(dòng)開(kāi)始逐漸固結(jié),歷經(jīng)了2500Ma前的阜平運(yùn)動(dòng),于1850Ma前的呂梁運(yùn)動(dòng)后克拉通化12。華北板塊的基底由太古宇結(jié)晶基底和下元古界褶皺基底組成,中元古代起大部分地區(qū)已固結(jié),沉積屬似蓋層性質(zhì)。在元古代末,華北地區(qū)已經(jīng)成為一個(gè)準(zhǔn)平原化的大陸板塊,其北緣與古蒙古洋相接,屬于被動(dòng)大陸邊緣,地臺(tái)南緣則與古秦嶺洋相接,一直是活動(dòng)大陸邊緣12。2.1鮞?；?guī)r特征鮞?；?guī)r賦存層位與空間變化鮞粒灰?guī)r是華北地區(qū)早古生代碳酸鹽巖中最具特色的巖石類(lèi)型,主要分布在寒武系第三統(tǒng)徐莊組和張夏組。第5期京津晉冀寒武系第三統(tǒng)鮞?；?guī)r特征及其環(huán)境意義研究區(qū)的鮞?；?guī)r具有明顯的空間分布變化特征。橫向上鮞?；?guī)r的沉積時(shí)間、沉積厚度有明顯的差異,從東到西鮞?；?guī)r的厚度減小,出現(xiàn)的層位抬高(圖2):東面的承德、門(mén)頭溝、房山和恒山等地在徐莊期已開(kāi)始出現(xiàn)鮞?；?guī)r,在張夏期大量發(fā)育,總厚度較大,為169225m;而西面的五臺(tái)、偏關(guān)、柳林和中陽(yáng)等地多在張夏期才開(kāi)始出現(xiàn)鮞?；?guī)r,且厚度較小,為2860m。這表明研究區(qū)寒武紀(jì)大面積分布的鮞?；?guī)r沉積并不是同時(shí)期的。鮞?；?guī)r的這種穿時(shí)性在其他地區(qū)亦很明顯,如蘇北徐州附近早在饅頭期就開(kāi)始出現(xiàn)鮞粒灰?guī)r17,而在魯西的部分地區(qū)則從毛莊期才開(kāi)始出現(xiàn)鮞?；?guī)r18。劉群等12、沙慶安等18和章雨旭19均曾明確指出:華北板塊寒武紀(jì)地層具有一定的穿時(shí)性,鮞粒灰?guī)r是隨著海侵、相遷移而在不同地方依次形成。由圖2可見(jiàn),鮞粒灘在研究區(qū)的發(fā)育是隨時(shí)間由東向西推進(jìn)的,這一發(fā)育方式表明當(dāng)時(shí)海侵是從華北地區(qū)東側(cè)開(kāi)始的。這一結(jié)論也可從下寒武統(tǒng)饅頭組、毛莊組和中寒武統(tǒng)徐莊組的連續(xù)超覆關(guān)系得到印證20?21。制,形成以潮坪和灘后沉積為主體的局限環(huán)境;而這與華北地區(qū)徐莊期其東側(cè)則為開(kāi)闊海環(huán)境(圖4)。和張夏期區(qū)域巖相古地理格局一致。鮞粒類(lèi)型:同心鮞放射鮞同心放射鮞復(fù)鮞亮晶鮞結(jié)構(gòu)特征鮞粒圈層由較純的方解石紋層與含有機(jī)質(zhì)較高的暗色紋層交替組成,同心圓結(jié)構(gòu)常因重結(jié)晶或白云石化而變的模糊,同心圈層數(shù)為316包殼僅由一圈放射狀排列的方解石晶體組成同時(shí)具有放射和同心圓結(jié)構(gòu),同心圈數(shù)為315同結(jié)構(gòu)或不同結(jié)構(gòu)的鮞膠結(jié)在一起作為核心,再生長(zhǎng)多個(gè)同心層圈,這些同心層圈結(jié)構(gòu)與同心鮞的同心包殼相同鮞粒由一個(gè)或多個(gè)方解石晶粒構(gòu)成。粒徑/mm0.41.4，0.40.8，0.81.4，0.41.2粒徑均值/mm0.70.8，0.40.5，0.80.9，0.60.8粒徑方差/mm0.15，0.28，0.19，0.22分布曲陽(yáng)、門(mén)頭溝、恒山、潞城等偏關(guān)、寧武、中陽(yáng)等五臺(tái)、晉城等黎城、濟(jì)源等唐山、阜平等第47卷(a)放射鮞,粒徑約為350500m,泥晶膠結(jié),清水河剖面徐莊組;(b)同心放射鮞,粒徑約為1000m,亮晶方解石膠結(jié)為主,五臺(tái)剖面張夏組;(c)同心鮞,粒徑約為500750m,鮞粒周?chē)梢?jiàn)圍繞其生長(zhǎng)的櫛殼狀膠結(jié)物,該膠結(jié)物主要為針狀纖維狀方解石晶體,晶體垂直于鮞粒表面生長(zhǎng),運(yùn)城垣曲木廠(chǎng)凹剖面張夏組;(d)復(fù)鮞,亮晶膠結(jié),黎城蛟口剖面張夏組;(e)縫合線(xiàn)切割鮞粒,表明巖石經(jīng)歷了強(qiáng)烈的壓溶作用,大寧剖面張夏組;(f)晶體鮞,干凈明亮,其為溶解再充填作用形成,曲陽(yáng)西口南剖面徐莊組;(g)鮞粒內(nèi)部多被白云石充填,基質(zhì)仍為亮晶方解石居多,晉城陵川橫水剖面張夏組;(h)較多橢圓形鮞的核心為三葉蟲(chóng)碎片,五臺(tái)剖面張夏組2.2鮞粒類(lèi)型及特征鮞粒灰?guī)r中鮞粒含量一般大于50%。研究區(qū)鮞?；?guī)r的鮞粒類(lèi)型多樣(表1),以放射鮞(圖3(a)和同心放射鮞(圖3(b)為主,同心鮞(圖3(c)次之,復(fù)鮞(圖3(d)最少;此外,有一部分鮞粒因遭受壓溶(圖溶蝕重結(jié)晶(圖3(f)或者白云石化(圖3(g),其3(e)、內(nèi)部顯微組構(gòu)難以辨認(rèn)。28個(gè)鮞?；?guī)r剖面中主要鮞粒類(lèi)型的空間分布(圖4)表明,大型鮞粒灘沿北京、渾源恒山、潞城大致呈帶狀分布,鮞灘帶主體為同心鮞鮞?；?guī)r;鮞灘帶以西則從同心放射鮞鮞粒灰?guī)r逐漸演變?yōu)榉派漉b鮞粒灰?guī)r;鮞灘帶以東主要為同心鮞鮞?；?guī)r。從表1可以看出,研究區(qū)同心鮞或同心放射鮞的平均直徑大于放射鮞平均直徑,這主要是因?yàn)榉派漉b形成于低能環(huán)境,生長(zhǎng)緩慢,同心鮞生長(zhǎng)于高能環(huán)境,生長(zhǎng)較快22。研究區(qū)鮞粒的核心主要由磨圓的內(nèi)碎屑以及雙殼類(lèi)和棘皮類(lèi)等生物碎屑組成,鮞粒的形狀多受核心的形態(tài)影響,后期圈層的加積也會(huì)對(duì)先期核心的形態(tài)有所改造,但一般不起實(shí)質(zhì)性的作用。顯微鏡下薄片觀(guān)察發(fā)現(xiàn),如果以磨圓的內(nèi)碎屑或者棘屑碎片為核心,多形成圓形鮞;長(zhǎng)條狀生物碎片作為核心,例如三葉蟲(chóng)、介形蟲(chóng),多形成棒狀鮞或橢圓形鮞粒(圖3(h)。圖4研究區(qū)寒武系第三統(tǒng)鮞粒灰?guī)r厚度及主體鮞灘帶分布特征(a)和鮞?；?guī)r發(fā)育模式及其沉積環(huán)境(b)3沉積環(huán)境鮞粒結(jié)構(gòu)特征可以反映碳酸鹽巖形成時(shí)古環(huán)境的物理和化學(xué)條件,表征和區(qū)分特定沉積環(huán)境,并可指示鮞粒形成時(shí)的水體能量.由圖4可以看出,大型鮞粒灘呈向西凸出的弧形帶狀分布;放射鮞主要分布于帶狀區(qū)域西側(cè);同心鮞分布于帶內(nèi)及其東側(cè)。按照碳酸鹽巖的緩坡沉積模式25,同心鮞鮞?；?guī)r微相類(lèi)型為RMF29,是內(nèi)緩坡砂(屑)灘環(huán)境沉積的產(chǎn)物;放射鮞鮞粒灰?guī)r在緩坡模式中沒(méi)有特定的微相類(lèi)型和相帶相對(duì)應(yīng),是低能量、封閉-半封閉式沉積環(huán)境的產(chǎn)物.研究區(qū)寒武紀(jì)第三世徐莊期至張夏期海侵的方向是從東向西,中部帶狀鮞粒灘的發(fā)育起到障壁的作用,使其西側(cè)的海水循環(huán)受到限結(jié)論綜上所述,京津晉冀地區(qū)寒武系鮞?；?guī)r在層位分布上具有明顯的穿時(shí)性,從東到西,出現(xiàn)的地層層位逐