云南景洪瀾滄江中滇西南景洪南光附近泥盆系沉積建造特征及形成環(huán)境

云南景洪瀾滄江中滇西南景洪南光附近泥盆系沉積建造特征及形成環(huán)境

1類復(fù)理石和磨拉石眾所周知，“復(fù)合巖石”和“磨拉石”都是來自阿爾伯斯-阿爾伯斯地質(zhì)研究的數(shù)據(jù)。阿爾卑斯是推覆構(gòu)造發(fā)育的經(jīng)典地區(qū),因此,作為以陸殼碰撞形成大規(guī)模逆沖-推覆作用為主導(dǎo)的造山運動過程,區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育的復(fù)理石沉積建造和磨拉石沉積建造就是對造山運動過程的沉積響應(yīng)。正因為如此,一談到復(fù)理石和磨拉石,自然就會聯(lián)想到推覆構(gòu)造。關(guān)于復(fù)理石的涵義,歷來就存在著不同的觀點(1):歐洲大陸派認為復(fù)理石僅限于陸殼碰撞階段同造山陸源碎屑沉積的濁積巖,是地殼擠壓背景下形成的,與推覆構(gòu)造關(guān)系密切;英美學(xué)派則認為,復(fù)理石既包括同造山階段的陸源碎屑濁積巖,也包括地殼拉張階段被動陸源型濁積巖,俯沖階段島弧型陸源碎屑、火山碎屑和鈣質(zhì)濁積巖,因此出現(xiàn)了“類復(fù)理石(flyschoid)”的術(shù)語。筆者認為,“復(fù)理石”一詞最好應(yīng)限定在擠壓造山運動(包括俯沖消減過程中島弧的形成)中。由于復(fù)理石與磨拉石常相伴出現(xiàn),分別代表了造山前期(或造山萌動期)和造山期(造山主幕)作為沉積響應(yīng)的沉積建造組合,兩者間應(yīng)為連續(xù)過渡關(guān)系,但空間上則會于強烈隆起的造山期向山脈外緣/復(fù)理石前鋒部位遷移。按照有關(guān)文獻,復(fù)理石是濁流沉積的海相地層,厚度大,幾乎不含化石,是具有薄層遞變層理和明顯韻律層、形成于海洋濁流環(huán)境的巖石組合。一般將其視為前造山階段的沉積組合,代表造山主幕發(fā)生之前毗鄰隆升地區(qū)物源沉積形成。磨拉石建造是同造山作用形成的分選差、磨圓度低的快速粗大碎屑沉積,形成于近海(部分為海相或三角洲相)和陸相環(huán)境中。其特征是厚度巨大、無遞變層理、具交錯層,由礫巖、砂巖、頁巖、泥灰?guī)r等構(gòu)成,有時會含有煤層和碳酸鹽類沉積物。在地層剖面上往往是下部顆粒細,上部顆粒粗,并由陸相沉積物構(gòu)成。其形成起因于造山作用主幕期間或緊鄰其后的山脈抬升剝蝕,堆積在較早形成的復(fù)理石前鋒部位。根據(jù)上述沉積序列和沉積特征,如果不考慮造山運動發(fā)生的環(huán)境,把南光泥盆系分別叫做復(fù)理石和磨拉石也是比較符合的。但是,正如人們早已熟知的南光泥盆紀沉積物中含有大量來自火山巖漿弧的火山碎屑物,反映其“造山作用”過程,與阿爾卑斯造山運動下形成的復(fù)理石和磨拉石有所不同,這里的“磨拉石”和“復(fù)理石”的形成與火山巖漿組成的島弧/山弧的形成有關(guān)。筆者曾將南光泥盆紀沉積與阿爾卑斯的復(fù)理石、磨拉石沉積特征作過比較,除沉積物源組成不盡相同外,二者的沉積構(gòu)造、沉積序列表現(xiàn)出的韻律結(jié)構(gòu)、鮑馬序列等均顯示類似的特點,說明在造山運動過程中兩者在沉積作用方面均作出了比較一致的響應(yīng)。如果不著重考慮沉積響應(yīng)發(fā)生的過程,將兩者形成的結(jié)果進行比較,南光泥盆系的復(fù)理石和磨拉石與阿爾卑斯基本上可以進行對比。正因為如此,本文將南光泥盆系的沉積建造視為與阿爾卑斯相同/類似的沉積建造。2南光泥盆系pge在1∶20萬勐臘幅、尚勇幅區(qū)域地質(zhì)報告(2)中,對景洪南光泥盆系剖面進行了比較細的分層,并采集了大量的巖礦鑒定標本和一定數(shù)量的古生物化石,為剖面地層時代的確定提供了比較可靠的依據(jù)。報告認為,南光附近泥盆系由中—上泥盆統(tǒng)組成,中泥盆統(tǒng)由灰色不等粒長石砂巖與深灰色板狀泥巖夾凝灰質(zhì)粉砂巖互層的韻律沉積組成(未建組),其中富含海百合莖,瓣鰓類和腕足類化石,有腕足類:Glyptospirifersp.,Productellasp.,Indospirifersp.,Productellanasp.,海扇:Isorthissp.;Pterinopecyen?sp.,表明此段地層應(yīng)屬海相沉積。所含腕足類化石均見于廣西中泥盆世地層中,故將該套地層置于中泥盆統(tǒng)。后經(jīng)“云南地層清理”,將其命名為中泥盆統(tǒng)帕當(dāng)組。上泥盆統(tǒng)南光組代表本區(qū)以含斜方薄皮木為標志的晚泥盆世陸相/海陸交互相地層。巖性為一套凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)碎屑巖(凝灰質(zhì)砂礫巖和礫巖),總厚大于2296m。其中含有Leptophloeumrhombicum為代表的植物化石,反映了該組屬于陸相地層。之后較長時間對南光泥盆系的認識,基本上只停留在區(qū)調(diào)報告的水平。1998年,筆者在西雙版納進行野外地質(zhì)調(diào)查工作時,曾與成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所王增和李興振教授一起,從景洪到官木(國境線邊)沿瀾滄江進行考察,期間專門到南光附近對泥盆系剖面進行了觀察研究,發(fā)現(xiàn)該剖面下部為一套典型的濁流沉積,并認為南光泥盆系存在有斜坡-盆地相和陸相沉積環(huán)境的差別,存在不協(xié)調(diào)。盡管筆者曾作了陸相河流水道沉積切入斜坡-盆地環(huán)境的解釋,但始終未消除對其沉積巖相古地理環(huán)境進行深入研究的興趣。直到2012年6月,筆者受云南地調(diào)局信息中心邀請到該區(qū)進行遙感影像解譯野外檢查驗證工作,有機會深入該區(qū)進行較詳細的研究。南光地區(qū)泥盆系在遙感影像圖上呈現(xiàn)出與眾不同的獨特地貌景觀,表現(xiàn)為一條NNE向的褶皺山脈,清楚地展現(xiàn)出它是一條獨特的古老山脈的片段。這是一個具有挑戰(zhàn)性的認識。因此,當(dāng)筆者重新對南光剖面進行觀察研究時,重點把精力放在野外實際資料的收集上,最終取得了較好的效果,形成了本文所提出的認識。3層理層理特征南光附近泥盆系沿瀾滄江兩岸連續(xù)出露超過2km,沒有浮土掩蓋,原區(qū)域地質(zhì)調(diào)查資料認為,該區(qū)泥盆系為一由南光組組成的較為開闊的背斜構(gòu)造,核部由凝灰?guī)r、層凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r等組成。不知何故,實測剖面僅表示了從背斜核部到北西翼的地層層序,對南東翼未表示。也許是工作者認為,背斜兩翼對稱,剖面層序只表示了一翼。由剖面表示的地層層序,綜合可以得出如下認識:下部以凝灰?guī)r夾板巖及凝灰質(zhì)粉砂巖為主;中部為凝灰?guī)r、層凝灰?guī)r及晶屑凝灰?guī)r;上部為巖屑砂巖、長石砂巖和凝灰?guī)r互層,夾硅質(zhì)板巖;頂部之底部為凝灰質(zhì)礫巖和板巖,向上為巖屑砂巖/礫巖夾長石砂巖、砂礫巖。其中下部板巖及中部凝灰?guī)r中含植物化石LeptophloeumrhombicumDawson等,厚度大于1690.8m。從所述情況,層位并不完全。2012年6月,筆者到南光附近對泥盆系剖面進行了觀察研究,證實南光泥盆系剖面確實為一由上泥盆統(tǒng)南光組為主組成的背斜構(gòu)造,同時發(fā)現(xiàn)在背斜核部還存在一套具有韻律沉積特征的濁流復(fù)理石沉積。從核部向背斜南東翼露頭連續(xù)出露,整個地層層序清楚地顯示了水體由深到淺、由海相到陸相的比較完整的海退沉積序列(圖2)。以上列剖面為準,將相關(guān)地層巖性和沉積構(gòu)造特征作如下描述,自下而上大致可以分為3段。1段為薄層—中層狀凝灰質(zhì)砂巖、粉砂巖及泥質(zhì)巖組成韻律沉積層,宏觀特征發(fā)育比較均一的薄層—中層狀層理,層厚1~10cm。其中可見凝灰?guī)r、粉砂巖和泥板巖間互出現(xiàn),巖石成分為凝灰質(zhì)、巖屑粉砂巖、粉砂質(zhì)和泥質(zhì),以發(fā)育平行層理為主。其原生層理微觀特征顯示出明顯的濁流沉積特點,多以出現(xiàn)鮑馬層列中的cde段或bcd段構(gòu)造占優(yōu)勢,發(fā)育波紋層理、波狀層理、平行紋層、平行層理及變形層理,濁積巖中尚可見發(fā)育透鏡狀層理和交錯紋層。流水沖刷面上層理表現(xiàn)平整,濁積巖cde段特征仍清晰可見,并且出現(xiàn)了底部ab段的特點,與下伏粉砂巖、泥巖間存在一明顯起伏的沖刷面;局部尚可見交錯層理和ab段底部接觸清晰的沖刷層理;其中下部見薄層狀硅泥質(zhì)(sm)直接覆于砂泥、硅質(zhì)沉積組成的滑塌巖塊(sb)之上。在巖層中巖屑成分減少,粉砂質(zhì)和凝灰質(zhì)出現(xiàn)較多泥質(zhì)的情況下,巖石顏色變深呈灰黑色,其中的微細紋層則變得更加密集細膩,由于其中夾有一定的凝灰質(zhì)成分,薄層狀特征仍較清楚,凝灰質(zhì)集中部位常風(fēng)化成黃褐色與黑灰色粉砂,泥質(zhì)間表現(xiàn)出明顯的相變關(guān)系,靠濁積巖上部見粉砂質(zhì)、泥質(zhì)巖與凝灰?guī)r呈現(xiàn)出清楚的相變關(guān)系。從整段的總體特征看,以細、粉砂、泥質(zhì)成分為主,夾少量硅質(zhì)和凝灰質(zhì)。層理細薄到中層為主(2~10cm),不含礫石,向上凝灰質(zhì)有所增多,厚大于160m。2段以凝灰?guī)r、層凝灰?guī)r的大量出現(xiàn)作為該段的開始,層理特征有明顯的變化,表現(xiàn)為細薄層理明顯減少,主要以中層狀為主,成分以細、粉砂為主,巖石硬脆,節(jié)理發(fā)育,微細層以平行條紋、條帶狀層理為主,偶爾可見含有細砂巖的礫石。當(dāng)凝灰?guī)r出現(xiàn)較多時,沉積碎屑巖常呈巖塊/俘虜體狀殘留在凝灰?guī)r中,凝灰?guī)r雖也顯層理,但“透入性”表現(xiàn)卻不如碎屑沉積巖發(fā)育,其與沉積巖間也表現(xiàn)出明顯的相變關(guān)系,顯示它可能不是與沉積碎屑一起被流水搬運來的。最能顯示這種特點的是,當(dāng)凝灰?guī)r大量聚積時,它不僅不顯層理,有時還表現(xiàn)出“巖枕”構(gòu)造(rp)的特點,應(yīng)屬凝灰泥流沉積,顯示其處于斜坡環(huán)境。此段巖石中以細、粉砂、泥質(zhì)沉積為主,有時也見發(fā)育有不完整的鮑馬序列,但其中卻不時出現(xiàn)一些塊狀巖屑粗砂和砂礫巖(ch),與細碎屑沉積之間的層理并未受到擾動,其界線表現(xiàn)出一種突變切入關(guān)系,應(yīng)為水道沉積,表明此段沉積應(yīng)屬斜坡環(huán)境。層位由下向上,巖石逐漸含礫,不顯鮑馬序列特征,上部逐漸夾有礫巖和砂礫巖層,并且各種巖石中普遍含礫石,層層分割的層理特征已不明顯,表明出自下而上水體逐漸變淺并逐漸向陸相沉積過渡的特點。此段厚約180m,總體穩(wěn)定向SE傾斜,傾角45~55°。3段出現(xiàn)大量中厚層—厚層塊狀的礫巖。礫石成分復(fù)雜,有鈉長斑巖、石英鈉長斑巖、英安斑巖、霏細斑巖/角斑巖、硅質(zhì)巖/石英巖、次生泥巖、蝕變玄武巖、巖屑砂巖、細砂巖、粉砂巖等,礫石大小多為幾厘米,僅少量達10cm以上;礫石多有一定磨圓,少量呈棱角狀;礫石分選不好,大小混雜,主要為基底膠結(jié),局部也見呈接觸膠結(jié),膠結(jié)物為凝灰質(zhì)和巖屑砂質(zhì);礫石含量一般為50%~70%,最多可達90%以上;一般雜亂堆積,局部呈定向排列(方向大致呈300~120°)。礫巖中有時夾有不規(guī)則狀的含礫巖屑砂巖,呈不規(guī)則長條狀順層產(chǎn)出。礫巖根據(jù)其結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征判斷,應(yīng)為河床堆積,沿走向延伸不遠即為含礫砂巖,含礫巖屑砂巖被含礫凝灰?guī)r所代替,其中見含有植物碎屑,從礫石成分中主要為火山物質(zhì),未見有中深變質(zhì)巖,連脈石英也很少,也未見有灰?guī)r,說明源區(qū)可能與火山巖漿弧有關(guān)。此處陸相礫巖、巖屑砂礫巖、含礫巖屑砂巖厚大于200m。礫巖層向上即為含礫碎屑砂巖夾多層礫巖。沿江一帶礫巖、砂礫巖因流水沖刷,表面常附一層黑色鐵膜,顯得油亮可鑒。盡管南光組在此形成一背斜構(gòu)造,但兩翼的巖性和層序特征卻不對稱(圖3)。南東翼的層位巖性情況已如前述,北西翼卻未見較多礫巖。從深水盆地沉積到斜坡濁流沉積,可以看到發(fā)育極好的鮑馬序列,向上濁流沉積之上逐漸出現(xiàn)有粗碎屑、巖屑砂巖、含礫砂巖(sg)與濁積巖(tu)之間為整合過渡關(guān)系,表明水體逐漸變淺。同時見含礫巖屑砂巖中含細薄層條紋、條帶狀粉砂巖不穩(wěn)定不規(guī)則的同沉積巖層,含礫巖屑砂巖不顯層理,顯示其可能屬于斜坡上部的滑塌沉積。含礫巖屑砂巖向上礫石含量有所增加,出現(xiàn)礫巖、砂礫巖、巖屑粗砂巖等。礫石成分與南東翼的礫巖差不多,但礫石含量卻較低(最多可達20%~30%),不具分選、膠結(jié)物為凝灰質(zhì)和巖屑砂。巖石呈厚層塊狀產(chǎn)出,含礫極不均勻。同時附近的殘留巖塊(非原生露頭)中可以見到很好的陸相沉積特征,見有由粗?！辛r屑砂巖形成的規(guī)模較大的斜層理;同時出現(xiàn)含泥礫、粉砂巖“塊礫”及植物碎屑成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度都很低的巖屑雜砂巖,反映了一種快速堆積、分選極差的陸相沉積特征。另外在巖屑雜砂巖中含有保存較好的炭化植物化石,充分顯示了南光組陸相地層的特征。由此向上露頭出露極好,主要為含礫巖屑砂巖、含礫凝灰質(zhì)砂巖、粉砂巖、泥巖,巖石普遍含礫。巖性巖相變化較大,成層極不穩(wěn)定,可見發(fā)育斜層理、滑動構(gòu)造等,巖屑砂巖層層面不時可見植物碎屑,其中可見不規(guī)則不穩(wěn)定的砂礫巖、礫巖出現(xiàn)。有時可見灰紫紅色厚層—塊狀含礫砂巖,向上復(fù)又出現(xiàn)較多礫巖、含礫砂巖。其西與下石炭統(tǒng)曼丙組灰?guī)r呈斷層接觸,從巖性及沉積構(gòu)造特征,主要應(yīng)為河流三角洲相沉積,可能存在過短暫的湖泊沉積(背斜兩翼沉積序列特征見圖4)。4南光周邊泥盆系沉積的地質(zhì)背景及沉積盡管南光背斜兩翼南光組的層序巖性不對稱,但巖性層序自下而上表現(xiàn)出水體由深到淺、由海到陸的轉(zhuǎn)變演化過程。據(jù)維塞爾研究認為,濁流形成要有足夠的水深、足夠的坡度及有效的海退作用等因素。就水深而言,大多數(shù)人認為濁流形成于深水環(huán)境(水深可從1000~8000m),最近發(fā)現(xiàn)也可形成于淺水(7100m)的浪基面以下的環(huán)境。形成濁流沉積的第2個條件是存在不穩(wěn)定的斜坡。有效的海退作用是形成濁流沉積的第3個必要因素,有效的海退作用可由海平面的下降、構(gòu)造運動、各種海岸地形的變化及快速的沉積作用等引起。形成濁流沉積的第4個條件是有觸發(fā)濁流產(chǎn)生流動的因素,如地震、海嘯、暴風(fēng)浪及洪泛(湖泊中形成的濁流)等突發(fā)事件發(fā)生。由南光附近泥盆系沉積序列所表現(xiàn)的特征看,其濁流沉積的產(chǎn)生條件(因素)是完全與上述條件符合的。由于沉積區(qū)毗鄰火山巖漿弧,濁流沉積的觸發(fā)流動因素自然少不了火山噴發(fā)時產(chǎn)生的地震影響。對比阿爾卑斯造山運動過程所形成的沉積建造組合,下部中泥盆統(tǒng)帕當(dāng)組相當(dāng)于造山作用初期,盆地反轉(zhuǎn)階段的濁流/復(fù)理石沉積。南光附近從中泥盆統(tǒng)帕當(dāng)組沉積中留下了由海到陸轉(zhuǎn)變過程的記錄。其上陸相沉積的上泥盆統(tǒng)南光組則應(yīng)屬磨拉石建造。豐富、復(fù)雜的各類碎屑沉積較好地記錄了造山作用中山脈隆升的過程。沉積碎屑的成分反映了物源區(qū)為火山巖漿活動形成的一條山脈。由粗碎屑沉積物空間分布情況判斷,背斜東翼明顯大于西翼,表明東部離物源區(qū)近;西部以河流沖積相為特征,應(yīng)為離物源區(qū)較遠的三角洲沉積,火山凝灰?guī)r等的分布情況也反映了這一趨勢。筆者注意到,原1∶20萬區(qū)域地質(zhì)報告中由于對一些地層層序認識上的偏差,認為以陸相粗碎屑巖為主的地層代表了加里東運動以后中泥盆世古陸邊緣的山麓堆積。前述粗碎屑的礫石成分看不出古陸提供物源的明顯信息,倒是充分反映了有一條火山巖漿弧組成的山脈的存在。至于對地層時代的認識,顯然是由于對地層層序認識的錯誤而產(chǎn)生的。在勐臘幅、尚勇幅區(qū)域地質(zhì)報告(2)“地質(zhì)發(fā)展史的探討”章節(jié)中,盡管對泥盆紀地質(zhì)發(fā)展史的論述不一定正確,但筆者發(fā)現(xiàn),其所作的南光附近沿瀾滄江北岸的景洪縣(現(xiàn)為市)盤窯附近的構(gòu)造素描圖(原報告圖66)所表現(xiàn)的地質(zhì)構(gòu)造,與筆者實際觀察情況基本一致。說明南光一帶存在由中泥盆統(tǒng)怕當(dāng)組為核部,上泥盆統(tǒng)南光組為兩翼的背斜構(gòu)造(圖5)。只不過是當(dāng)時沒有準確認識到怕當(dāng)組的沉積環(huán)境和沉積建造的特征,以及與上覆南光組陸相地層的相互關(guān)系。5景洪南光泥盆系的形成環(huán)境云南西部瀾滄江流域南段,由于特殊的地理位置和地質(zhì)地貌景觀,多年來一直受到中外地質(zhì)學(xué)家的關(guān)注。自20世紀70年代以來,已相繼發(fā)表了不少文章及著作,對瀾滄江構(gòu)造帶的地質(zhì)構(gòu)造特征,在地質(zhì)歷史演化中的作用及與相鄰地區(qū)間的發(fā)展演化關(guān)系提出了若干頗有見地的觀點和認識。持昌寧-孟連帶屬古特提斯主洋觀點的認為,瀾滄江構(gòu)造帶為昌寧-孟連洋向東俯沖形成的島弧火山-巖漿帶和弧后盆地,也有人認為臨滄地塊東側(cè)瀾滄江帶屬于深大斷裂/古板塊縫合帶,但對縫合帶的位置認識尚不一致,有人認為縫合帶緊鄰臨滄地塊向東緣/或為臨滄地塊向東逆沖將其掩伏在地塊之下;有人認為縫合帶位于瀾滄江以東的酒房斷裂,由于該區(qū)缺少下三疊統(tǒng),因此認為該區(qū)在早印支期曾經(jīng)歷了一次強烈的構(gòu)造運動———瀾滄運動,形成早印支褶皺帶。致使區(qū)內(nèi)中三疊統(tǒng)忙懷組/下坡頭組直接不整合在下伏古生代地層之上。而景洪南光泥盆系雖然早已發(fā)現(xiàn),在各種地質(zhì)文獻和專著中均對其有所提及,云南省區(qū)域地質(zhì)志將其置于臨滄古陸東緣的海陸過渡相—濱海相環(huán)境,云南巖相古地理圖集也表示了大致相同的認識,但均未對其沉積建造特征和大地構(gòu)造環(huán)境作過比較明確的表述。雖然也有人注意到該區(qū)華力西運動的存在,內(nèi)容也主要是強調(diào)石炭紀—二疊紀的地層接觸關(guān)系,明確提出瀾滄江帶屬于晚華力西構(gòu)造帶。筆者注意到在關(guān)于瀾滄江帶形成的各種觀點中,所建立的地質(zhì)構(gòu)造演化模式中均難以找到南光泥盆系的位置。也許是因為南光泥盆系中含有大量火山碎屑物質(zhì)的緣故,瀾滄江火山巖漿弧的背景使其獨有的沉積建造特征淹沒在火山巖漿弧之中,未能引起足夠的重視。因此對于景洪南光泥盆系復(fù)理石(濁積巖)建造和磨拉石建造的確定,為正確認識該區(qū)泥盆紀時大地構(gòu)造環(huán)境提供了依據(jù),也突顯出滇西地區(qū),尤其是瀾滄江帶地質(zhì)構(gòu)造研究的不足。筆者注意到,1∶