城巴斷塊區(qū)明月剖面震旦系陡山沱組層序地層學(xué)研究.docxVIP

1、doi：10.3969/j.issn.1674-3636.2017.01.34城巴斷塊區(qū)明月剖面震旦系陡山沱組層序地層學(xué)研究吳富強(qiáng)，姚華舟(中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心，湖北武漢430205)摘要:陡山沱組為氣候變曖后的第套沉積組合，其內(nèi)化石稀少,同位素年齡數(shù)據(jù)有限，地理分布不平衡，極易造成認(rèn)識(shí)上的混亂。嘗試從層序地層學(xué)的角度來探討明月剖面震旦系陡山沱組層序地層特征，繼而為研究陡山沱組黑色巖系成礦性打下墓礎(chǔ)”通過野外觀測(cè)和室內(nèi)綜合研究，并結(jié)合區(qū)域地層對(duì)比.將大巴山地區(qū)明月剖面震旦系陡山沱組地層層序劃分為4個(gè)二級(jí)層序(sequence)、9個(gè)三級(jí)層序(cycle),對(duì)層序R1乂進(jìn)一步劃分為9個(gè)

2、四級(jí)副層序，最后得出明月剖面震旦系陡山沱組地魅層序與Hoffman等1998年提出的“雪球地球”假說所描述的基本類似,為下一步找礦指明了思路。關(guān)鍵詞：黑色巖系;層序地層；明剖面;城巴斷塊；大巴山地區(qū)中圖分類號(hào):P539.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào):1674-3636(2017)01-0034-05收稿日期：2016-11-18;修回日期：2016-12-02；編輯:轉(zhuǎn)艷基金項(xiàng)目：重慶市科賣項(xiàng)目“大巴山南趣城口黑色巖系貿(mào)金屬成礦性及找礦方向研究”(7582)作者簡(jiǎn)介：吳富強(qiáng)(1965-)，男.研究員級(jí)高級(jí)工程師，博士，主要從小金屬熱液礦床與油氣之間的成生聯(lián)系方面的研究工作,E-mail：12810

3、184990引言大巴山地區(qū)位于南秦嶺造山帶結(jié)合部位，成礦地質(zhì)條件優(yōu)越,得天獨(dú)厚,震旦系一下寒武統(tǒng)黑色巖系分布廣泛.厚度近2000m,經(jīng)歷多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。黑色巖系中貴金屬、多金屬礦床及頁(yè)巖氣屬非傳統(tǒng)礦床，目前國(guó)內(nèi)尚無已知礦床叮類比借鑒，仍處于探索和實(shí)驗(yàn)階段，可以說是地質(zhì)界的“黑箱”(范德廉等,2004；吳富強(qiáng),2004；吳富強(qiáng)等,2005)。尤其值得一提的是，南秦嶺黑色巖系已列入國(guó)家級(jí)十大礦產(chǎn)理論勘查研究區(qū)，鈾族資源研究、頁(yè)巖氣研究已列入保證國(guó)家資源安全的礦產(chǎn)資源基礎(chǔ)研究之中;況且城口是國(guó)家級(jí)貧困縣,盡快將資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，是當(dāng)前精準(zhǔn)扶貧的需求(羅泰義等，2007)o研究區(qū)包括南秦嶺冒地槽

4、區(qū)和城巴斷塊區(qū)，其中明月剖面較好地代表了城巴斷塊震口.系陡山沱組沉積層序，是該區(qū)發(fā)育的第一套黑色巖系，是頁(yè)巖氣、貴金屬富集的潛在層位。研究表明，明月剖面處于大陸邊緣大地構(gòu)造環(huán)境，熱水沉積作用與硅質(zhì)巖的形成及成礦性有成生聯(lián)系，其研究成果已有發(fā)表。豬草河剖面位于南秦嶺冒地槽區(qū)裂陷槽盆地的中心相,羊兒壩剖面位于裂陷槽盆地邊緣相，和平剖面位于隆起邊緣帶。其中，豬草河剖面較好地代表了槽區(qū)寒武系巴山組沉積層序，是該區(qū)發(fā)育的第二套黑色巖系，是頁(yè)巖氣、貴金屬成礦的有利層位。由于造山帶地層系統(tǒng)混亂，有的地方甚至無法恢復(fù)、鑒別，且化石稀少，嘗試從海平面升降旋網(wǎng)的層序地層學(xué)觀點(diǎn)來研究明月剖面震旦系陡山沱組層序地層特

5、征，為陡山沱組黑色巖系成礦性研究打下基礎(chǔ)。1區(qū)域地質(zhì)概況研究區(qū)位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)與秦嶺地槽結(jié)合部，其構(gòu)造運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，它不僅經(jīng)歷了早期的地槽發(fā)展階段,而且經(jīng)過了后期的推覆運(yùn)動(dòng)和內(nèi)陸改造階段，故具有多階段性、不平衡性、多旋回性。依據(jù)深大斷裂特征,其構(gòu)造單元可劃分為:位于城巴斷裂帶以北的南秦嶺冒地槽;位于城巴斷裂帶以南和烏龍一坪壩斷裂帶以北的過渡地帶，即城巴斷塊;位于烏龍一坪壩斷裂帶以南和沙市隱伏斷裂帶以北的揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)臺(tái)緣褶皺帶;位于沙市隱伏斷裂帶以南的四川盆地,研究區(qū)橫跨南秦嶺'冒地槽和城巴斷塊（圖1）（張艷妮等,2014；向忠金等,2016）。025kmt1工作點(diǎn)深大斷裂明月剖面羊兒壩剖而豬草

6、河剖面a14-寒武系巴山組和平斷裂黃溪河剖面大燕山削血25T"斜交逆斷層高燕削面巴山削面燕子河剖面圖1城巴地區(qū)構(gòu)造區(qū)劃分及研究剖面分布圖（據(jù)羅泰義等,2007）Fig.lStructuraldivisionandstudysectiondistributioninChengbaregion（afterLuoetal.,2007）北區(qū)南秦嶺冒地槽出露前震旦紀(jì)耀嶺河群，其巖性為淺一次深海碎屑、火山碎屑沉積;下震旦統(tǒng)代安河組和木座組以碎屑巖為主，不整合于前震旦紀(jì)褶皺基底之上；上虐旦統(tǒng)一下寒武統(tǒng)巖性以淺海相碎屑巖、碳酸鹽巖及硅質(zhì)巖為主；中寒武統(tǒng)巖性為泥質(zhì)碳酸鹽巖沉積;晚奧陶此一早志留世發(fā)生陸

7、內(nèi)裂谷偏堿性的中基性巖漿侵入活動(dòng)。南區(qū)城巴斷塊未出露前震旦紀(jì)青白口組褶皺基底，上南華統(tǒng)明月組以淺海相碎屑沉積為主；震旦系觀崖組、陡山沱組、燈影組以淺海相碎屑和碳酸鹽巖沉積為主;下寒武統(tǒng)水井沱組、石牌組、天河板組及石龍洞組為碎屑逐漸過渡為碳酸鹽巖沉積;缺失石炭系和部分泥盆系，二疊系為濱淺海、淺海碎屑巖和碳酸鹽臺(tái)地沉積;晚三疊世開始上隆成陸,缺乏中生代地層，山前有下侏羅統(tǒng)白田壩組含煤磨拉石建造。由于南北相區(qū)沉積環(huán)境、構(gòu)造演化及巖漿活動(dòng)等均有較大差異，因而其礦產(chǎn)種類也各具特色，該區(qū)主要賦礦層位為上震旦統(tǒng)陡山沱組炭硅質(zhì)板巖和下寒武統(tǒng)水井沱組或巴山組炭泥質(zhì)粉砂巖等黑色巖系，依據(jù)成礦地質(zhì)條件，可分為2個(gè)成

8、礦帶，即南秦嶺冒地槽成礦帶和城巴斷裂帶成礦帶（圖1）（紀(jì)友亮等,1998；吳富強(qiáng)等,2001）o2明月陡山沱組地層剖面簡(jiǎn)介陡山沱組在巫溪厚26-58m,城口厚60350m,萬源厚165430m,在重慶境內(nèi)分布面積約為150krn2o陡山沱組主要分布于黃溪、龍?zhí)?、田灣一高燕、城口一修齊和覃家河一和平等地，除田灣與草家河一和平一帶的陡山沱組頂?shù)拙€清楚、地層層序相對(duì)完整外，其余各地陡山沱組均呈斷塊或條帶狀出露分布。含礦層巖性為炭質(zhì)、粉砂質(zhì)頁(yè)巖夾炭質(zhì)粉砂巖、泥晶灰云巖、硅質(zhì)巖，且具有硅化、硫鐵礦化、炭化等蝕變礦化特征及輕度變質(zhì)特征。明月剖面地層層序如F。燈影組（Z2Jy）：硅化白云巖、條帶狀白云巖。斷

9、層接觸陡山沱組（Zds）:21.黑色炭質(zhì)頁(yè)巖。20.灰色碑塊巖（磷形成于較深水體環(huán)境，代表凝纏層，即最大海泛面）。19.灰黑色硅化炭質(zhì)白云質(zhì)板巖，為Ni-Mo-V富集層，表面有藍(lán)色鐐磯，厚約1m（取一人工重砂）。18.黑色硅化炭質(zhì)板巖。17.灰色含候白云巖。16.灰色薄一中厚層狀硅化白云巖或硅質(zhì)巖。斷層接觸15.灰黑色硅化炭質(zhì)白云質(zhì)板巖，為Ni-Mo-V富集層，表面有藍(lán)色鐐磯，厚約1m014.灰黑色炭質(zhì)板巖。13.黃福色含鏈白云巖（鉉形成于氧化-還原界面）。12.灰黑色中薄層炭質(zhì)板巖。斷層接觸11.灰黑色硅化炭質(zhì)白云質(zhì)板巖，為Ni-Mo-V富集層，表面有藍(lán)色鐐磯，厚約0.30m,構(gòu)造最強(qiáng)烈的區(qū)

10、域。10,灰黑色炭質(zhì)硅化板巖、粉砂質(zhì)泥巖與硅化白云巖互層夾白云巖透鏡體或條帶（in含礦層），劈理化、片理化強(qiáng)裂，層間揉皺發(fā)育，黃鐵礦結(jié)核順層發(fā)育，星點(diǎn)狀、網(wǎng)脈狀黃鐵礦也異常發(fā)育。斷層接觸9.硅化白云巖（II含礦層）。8.黃褐色含住白云巖（代表海進(jìn)初期）。斷層接觸7.灰黑色炭質(zhì)粉砂質(zhì)泥頁(yè)巖（I含礦層）。6.灰色中厚層粗砂巖。5.褐色薄層含鏤細(xì)砂巖。4.薄層泥質(zhì)粉砂巖夾中厚層雜砂巖。3.灰綠色凝灰質(zhì)雜砂巖（已變質(zhì)，可能為老地層）。2.灰色薄層細(xì)砂巖、砂巖夾鈣質(zhì)粉砂質(zhì)泥巖、頁(yè)巖（尖棱榴皺發(fā)育）。1.灰綠色中厚層含凝灰質(zhì)砂巖。平行不整合接觸明月組（Nh凹）：冰積物明月剖面陡山沱組以碎屑巖、白云巖為主，

11、該組自下而上可分為4段。第一段（原剖面定名為觀音崖組）底部主要為紫紅色中薄層長(zhǎng)石石英砂巖、鈣質(zhì)粉砂巖，分選好，磨圓度一般;中部為黃綠色中厚層長(zhǎng)石石英細(xì)砂巖夾薄層粉砂巖及泥巖;頂部為一套白云巖，相當(dāng)于區(qū)域上的“帽白云巖”。第二段底部為一套灰黑色含鉉中厚層巖屑K石石英雜砂巖、粗砂巖,分選差，成熟度低；中部炭質(zhì)增多,為黑色薄層狀泥質(zhì)粉砂巖和頁(yè)巖;頂部為一套黑色塊狀碳酸鹽巖。第三段主要體現(xiàn)了一套深水相沉積，炭質(zhì)含量增高，主要巖性為炭質(zhì)硅質(zhì)頁(yè)巖夾白云質(zhì)條帶、含錠白云巖和磷質(zhì)白云巖。第四段的灰色薄層狀條帶狀泥質(zhì)白云巖代表海水變淺，炭質(zhì)含量降低，為碳酸鹽巖臺(tái)地的產(chǎn)物。陡山沱組是南沱冰期結(jié)束之后的第一套海侵沉

12、積組合，底界年齡值大致為（700±20）Ma,我國(guó)南方震旦系的劃分對(duì)比通常以湖北宜昌峽東剖面為代表,該剖面陡山沱蛆下部為微晶白云巖、灰質(zhì)白云巖、硅質(zhì)白云巖及含炭錠質(zhì)巖，中部為黑色頁(yè)巖夾泥灰?guī)r，上部為薄層微晶白云巖夾燧石條帶及炭質(zhì)泥晶白云巖。在川西地區(qū)與陡山沱組相對(duì)應(yīng)層位為觀音崖組，其下部為濱海相的灰白色石英砂巖、白云質(zhì)砂巖及紫紅色砂質(zhì)頁(yè)巖，底部見礫石層；中部為潮坪相的灰色-肉紅色薄層條帶狀泥質(zhì)白云巖、硅質(zhì)白云巖夾灰?guī)r和紫紅色頁(yè)巖,常見疊層石及竹葉狀構(gòu)造;上部為臺(tái)地相的薄層狀白云巖夾灰?guī)r和鈣質(zhì)砂巖等。3大巴山地區(qū)明月剖面震旦系陡山沱組層序地層學(xué)研究陡山沱期是指南沱冰期之后，氣候轉(zhuǎn)暖，由

13、冰川消融而引起全球廣泛海侵時(shí)期，該期沉積物組合由南沱期冰硬礫巖轉(zhuǎn)化為正常海相沉積序列；生物演化也進(jìn)入新的發(fā)展階段，出現(xiàn)新的門類和屬種。但是該期為氣候變暖后的第一套沉積組合，其內(nèi)化石稀少,同位素年齡數(shù)據(jù)有限，地理分布不平衡，極易造成認(rèn)識(shí)上的混亂。層序地層是在一個(gè)等時(shí)地質(zhì)年代格架內(nèi)從三維空間上認(rèn)識(shí)一個(gè)有成因聯(lián)系的沉積組合體，層序內(nèi)部沉積地質(zhì)體的性質(zhì)、疊置關(guān)系和沉積相演變與海平面升降周期變化具有對(duì)應(yīng)關(guān)系（鄧宏文,1995；鄧宏文等，1996）。生物地層學(xué)是進(jìn)行層序地層研究的重要手段，鑒于陡山沱組化石稀少的現(xiàn)狀，將根據(jù)地層的巖性組合變化，嘗試運(yùn)用層序地層學(xué)對(duì)該區(qū)進(jìn)行研究，以便與區(qū)域其他剖面進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)

14、一步認(rèn)識(shí)城巴地區(qū)陡山沱組的時(shí)空演化序列（圖2）。按照Vail1987年的觀點(diǎn)，1個(gè)層序是指1次海平面升降周期的沉積組合體.強(qiáng)調(diào)層序不整合界面成因是受控于海平面快速下降形成低水位體系域和大陸邊緣體系域。結(jié)合上述對(duì)明月剖面地層的劃分，將明月陡山沱組劃分為4個(gè)二級(jí)層序（sequence）,9個(gè)三級(jí)層序（cycle），對(duì)層序DI又進(jìn)步劃分了9個(gè)四級(jí)副層序（圖2）（鄧宏文等,2002；鄧宏文,2009）。層序I:由1個(gè)I級(jí)層序不整合面與下伏上南華統(tǒng)明月組冰碩巖分開，由陡山沱組第巖性段組成，總體上代表一套淺水濱海相沉積,相當(dāng)于二級(jí)層序的低水位體系域（LST）沉積。第一段底部的紫紅色砂巖代表海侵初期的低水位

15、體系域（1ST）,中部黃綠色砂巖及黑色泥質(zhì)頁(yè)巖代表了海侵體系域（TST）,頂部的“帽白云巖”代表高水位體系域（HST）o層序D:由第二段的黑色含錠砂巖和深水碳酸鹽巖蛆成，總體上相當(dāng)于二級(jí)層序的TST沉積。黑色含鎰砂巖組合代表臺(tái)地邊緣斜坡相水體氧化還原性質(zhì)變化的界面，為L(zhǎng)ST沉積;其后的雜砂巖和黑色泥質(zhì)頁(yè)巖、泥巖代表了斜坡相底部的沉積組合，表明海水進(jìn)一步加深，代表TST沉積;深水的臺(tái)地相碳酸鹽巖代表HST沉積。地層厚度(m)巖性巖性特征描述沉積相四級(jí)三級(jí)二級(jí)海平面變化由淺到深樣品編砂燈影組F"白云巖Smy-2l(l-5)陡山沱紐薄層狀泥質(zhì)白云巖臺(tái)地相HST340炭質(zhì)板巖含磷層位淺海盆地

16、相TST-CS-HSTHSTCS門云巖-e炭質(zhì)板巖TST-HSTTSTUn含砂TST-HSTIST-CS炭質(zhì)板巖黃鐵礦巖炭質(zhì)板巖鈣質(zhì)硅質(zhì)泥巖CSLST188TT白右?guī)r臺(tái)地相HSTTSTSmy-19(28-32)鈣質(zhì)頁(yè)巖斜坡相TST黑色含鉉砂巖LST214帽白云巖潮坪相HSTLST黃綠色砂巖、粉砂巖紫紅色砂巖、粉砂巖、泥巖濱海相TSTI5TSmy-17(l-9)明月組如.太明月冰積物0100m圖2明月陡山沱組剖面層序劃分及層序結(jié)構(gòu)綜合柱狀圖ComprehensivehistogramofstratigraphicsuccessionofSinianDoushantuoprofileinMingy

17、ueSectionFig.2層序m:由第三段的炭質(zhì)硅質(zhì)頁(yè)巖為主的深水沉積組合組成，總體上相當(dāng)于二級(jí)層序的凝縮段(CS)沉積。由于構(gòu)造活動(dòng)的影響，特別是大竹河一高觀水下隆起帶開始抬升，對(duì)海水的阻擋作用使第三段巖性主要表現(xiàn)為CS沉積，缺乏明顯的LST-TST組合的沉積特征。3個(gè)巖性亞段可以進(jìn)一步劃分出4級(jí)層序：第一巖性亞段總體上近似于三級(jí)層序的LST-CS沉積組合，海水較淺,陸源碎屑物較多:底部的黑色鈣質(zhì)頁(yè)巖相代表1ST沉積,中部石煤透鏡體和較多黃鐵礦結(jié)核的出現(xiàn)代表CS組合，中上部薄層狀硅質(zhì)頁(yè)巖代表TST組合，頂部的4層鉉質(zhì)碳酸鹽巖代表HST組合;第二巖性亞段總體上近似于三級(jí)層序的TST沉積組合，

18、海水變深:底部薄層狀炭質(zhì)硅質(zhì)凝灰質(zhì)頁(yè)巖、硅質(zhì)巖組合代表TST組合，缺LST組合，上部的灰黑色鈣泥質(zhì)白云巖代表HST組合;第三巖性亞段總體近似于三級(jí)層序的HST沉積組合,盆地逐漸消亡:底部的薄層狀炭質(zhì)硅質(zhì)巖代表了LST組合，磷質(zhì)白云巖代表了CS組合，上部的炭質(zhì)鈣質(zhì)泥巖、頁(yè)巖的陸源碎屑物增加,代表了HST組合。層序IV：隨后沉積的灰色條帶狀泥質(zhì)白云巖相當(dāng)于二級(jí)層序的HST組合，明月剖面由于斷層接觸，未進(jìn)一步劃分三級(jí)層序。4結(jié)論(1) 明月剖面是研究震旦紀(jì)地球環(huán)境變化的一個(gè)良好剖面，發(fā)育有巨厚的南華系明月組冰碳巖和晚震旦世連續(xù)的陡山沱組黑色巖系及燈影組白云巖。其中陡山沱組剖面總厚度大于700m,其沉

19、積層序與Hoffman等1998年提出的“雪球地球”假說所描述的基本類似，即在冰磺巖之上，出現(xiàn)典型的“帽白云巖”；到陡山沱晚期，發(fā)生了大規(guī)模的海侵，沉積含錐(和磷)白云巖和灰硅質(zhì)巖,構(gòu)成了一套完整的海侵沉積序列。這一系列的沉積相組合反映了陡山沱期全球廣泛海侵事件，在明月剖面，從淺水的濱海相逐漸過渡到淺海盆地邊緣相，總體上海平面不斷上升。(2) 按照Vail的觀點(diǎn)，結(jié)合區(qū)域地層對(duì)比，將大巴山地區(qū)明月剖面震旦紀(jì)陡山沱組地層層序劃分為4個(gè)二級(jí)層序(sequence)、9個(gè)三級(jí)層序(cycle),對(duì)層序BI又進(jìn)一步劃分了9個(gè)四級(jí)副層序。(3) 關(guān)于地質(zhì)時(shí)期高炭質(zhì)沉積的成因已有多種假說，其中最小含氧層擴(kuò)

20、展模式認(rèn)為:全球氣候溫暖時(shí)期，海洋循環(huán)作用以及深水洋流活動(dòng)減弱,最小含氧層增厚并向陸棚擴(kuò)展.導(dǎo)致富含有機(jī)質(zhì)的沉積物廣泛分布;全球氣候變暖引起冰蓋融化，因而最小含氧層的擴(kuò)展總是伴隨著全球性海侵。參考文獻(xiàn)鄧宏文,1995.美國(guó)層序地層研究中的新學(xué)派:高分辨率層序地層學(xué)JL石油與天然氣地質(zhì),16(2):89-97.那宏文，王洪亮，李熙拓，1996.層序地層地層基準(zhǔn)面的識(shí)別、對(duì)比技術(shù)及應(yīng)用J.石油與天然氣地質(zhì).17(3)：177-184.鄧宏文，王紅亮.祝永軍，等.2002.高分辨率層序地層學(xué)：原理及應(yīng)用M.北京：地質(zhì)出版社.鄧宏文,2009.高分辨率層序地層學(xué)應(yīng)用中的問題探析口.古地理學(xué)報(bào),11(5

21、):471-480.范德廉，張壽，葉杰.等,2004.中國(guó)的黑色巖系及其有關(guān)礦床M|.北京:科學(xué)出版社.紀(jì)友亮，張世奇.1998.層序地層學(xué)原理及層序成因機(jī)制模式M,北京:地質(zhì)出版社.羅泰義，寧興賢.羅遠(yuǎn)良，等,2007.血夫城口地區(qū)早前寒武系黑色巖系研究：(1)鈾族元素成礦潛力評(píng)估.礦物學(xué)報(bào),27(3):287-301.錢奕中，陳洪德.劉文均，1994.層序地層學(xué)理論和研究方法M.成都:四川科學(xué)技術(shù)出版社.吳富強(qiáng)，劉家鐸.招雪.等,2001.經(jīng)典層序地層學(xué)與高分辨率層序地層學(xué)J.中國(guó)海上油氣(地質(zhì)),15(3)：220-223.吳富強(qiáng),2004.重慶城口黑色巖系貴金屬成礦性研究D.i：慶：垂

22、慶大學(xué).吳富強(qiáng)，徐橋.羅遠(yuǎn)良.2005.重慶城口黑色巖系以往資料的分析與評(píng)價(jià)J.地質(zhì)找礦論叢,20(3):209-214.向忠金，同全人.宋博，等.20】6.北大巴山超基性、基性巖墻和堿質(zhì)火山柴巖形成時(shí)代的新證據(jù)及其地質(zhì)意義J.地質(zhì)學(xué)報(bào),90(5):896-916.張艷妮，李榮西.劉海青.等,2014.四川盆地北緣大巴山前陸構(gòu)造中一新生代構(gòu)造隆升史：J.地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報(bào),36(1):230-238.StudyonthestratigraphicsequenceofSinianDoushantuoFormationinMingyueSection,ChengbaFaultBlockWUFuqiang,YAOHuazhou(WuhanCenterofChinaGeologicalSurvey,Wuhan430205,Hubei,China)Abstract:n>eDoushantuoFormationinMingyueSectionofChengbaFaultBlockisthefirstsetofsedimentaryassemblageafterclimatewanning.Therefore