香毛山一带下—中寒武统层序地层划分及盆地演化特征

甘肃地质学报　２００２　２００２　第ｌ１卷第１期　ＡＣＴＡ　ＧＥＯＬＯＧＩＣＡ　ＧＡＮＳＵ　Ｖ０Ｉ＿１１　Ｎｏ．１　文章编号：１００４—４１１６【２００２）０１—０００２—０６　香毛山一带下一中寒武统层序地层　划分及盆地演化特征　张彦杰‘，朱四宏。，金ｔ甘肃省地质调查院，甘肃兰州霞　，马惠萍。　７３５０００　７３００００；２甘肃省地勘局第四勘查院，甘肃酒泉７３００２０）　３．甘肃省地勘局第二勘查院．甘肃兰州摘要：通过对香毛山一带早一中寒武世黑蕊沟组岩石特征、沉积相和沉积构造环境等的调　查研究，认为黑菠沟组沉积盆地属扳由伸展机制下形成的裂罄徽洋盐。根据相序变化特征、层序　叠置形式、体采域组台特点及界面性质等搏该套地层划分为４十层序，并从盆地垂向沉积充填特　征等方面探讨了盆地从形成一发展一成熟一萎缩闭台的演化过程。　关键词：普毛山一带；早一中寒武世黑茨沟组；层序地层　盆地演化　中图分类号：Ｐ５３９，２　文献标识码：Ａ　研究区位于甘肃肃北县昌马南部一带，属北祁连加里东造山带的西段。笔者２０００年在该　地区参加１：５万区域地质调查工作时，首次在前人划归的中寒武世地层的中下部发现了早寒　武世微体植物化石，共７个属（Ｌｅｉｏｓｐｈａｅｒｉｄｉａ，Ｌｏｐｈｏｓｐｈａｅｒｉｄｉｕｍ，Ｃｙｍａｔｏｓｐｈａｅｒ（１，Ｒｅ￣ｓｐｈａ—　ｅｒｉｄｉｕｍ，Ｓｙｎｓｐｈａｅｒｉｄｉｕｍ，Ｍｕｌｔｉｐｌｉｃｉｓｐｈａｅｒｉｄｉｕｒｎ，Ｒｅｔｉｎａｅｉｔｅｓ）∞，从而将其年代地层重新厘定　为早一中寒武统，且岩石组合及构造一沉积环境等特征可与北祁连地层小区的黑茨沟组对比。　区内该套地层发育良好，出露较为完整，沉积厚度累计达８　０００余米，且向西厚度增大，其展布　方向与区域构造线方向一致，呈ＮＷＷ－－ＳＥＥ向。根据沉积建造的差异，划分出５个段级非正　式岩石地层单位。其中一、二段形成时代为早寒武世，三、四、五段相当于中寒武世沉积（前人　在相当层位中采得中寒武世三叶虫化石：Ｈｙｐａｇｎｏｓｔｕｓ　ｃｆ．，Ｌａｔｄｉｍｂａｔｕｓ，Ｄａｔｏｎｇｉｔｅｓ　ｓｐ，Ｌｉｏ—　ｐｅｉｓｈａｎｉａ　ｓｐ，等）　我们对该套地层进行了基本层序、沉积相和沉积环境的详细调查研究，建立　了岩石地层格架，划分出４个层序，并据盆地充填特征，探讨了盆地形成一发展一成熟一萎缩　的演化过程。　１层序地层单元划分及其特征　层序地层学为盆地的沉积充填研究提供了比传统地层学更完善的一套理论和方法体系　警鐾是琶量　｛嚣　调查项目　东湾、三道湾幅ｌ：５万区域地质１闾查　部分成果　①南京地质古生暂研究所尹磊明鉴定　维普资讯 http://www.cqvip.com

第１期　张彦杰，等　香毛山一带下一中寒武统层序地层捌分及盆地演化特征　３　它系统地建立了地层次序及其构造关系，台理地解释了地层内部构成与盆地形成的构造机制　和地球动力学背景的成因联系　区内早一中寒武世黑茨沟组属裂谷微洋盆沉积，本次根据相　序变化特征、沉积层序叠置形式、体系域组台特点及界面性质等自下而上划分出４个层序。各　层序与岩石地层单位的关系、层序内部结构、沉积标志、界面性质、沉积体系域划分及海平面变　化见图１、２。　１　１层序Ｉ　该层序下伏界面在区域上以不整合或断裂构造与古元古代北大河岩群片岩相接触，分析　认为其层序底界面属Ｉ型。本层序由海侵体系域、高水位体系域组成。海侵体系域由黑茨沟　组一段下部滨海沙滩一泻湖相石英砂岩央砂屑灰岩及微晶白云岩组成，后因海侵迅速扩张，海　水不断加深，向上陆源碎屑基本消失，泥钙质成分增加，具明显退积地层结构，顶部出现含藻类　化石的碳质板岩及薄层含碳灰岩，显示相对海平面上升最高，水深达到最大海泛面时的沉积。　国，　：国ｓ圈・圉ｓ＿匿　国　厘ｅ　图１　香毛山一带早一中寒武世黑茨淘组岩石地层格架　ｆｒａｍｅｗｏｒｋ　ｉｎ　ｔｈｅⅪａｒＩ　ｈａｎ　ｄｉｓｔｒｉｃｔ　目，。　Ｆｉｇ　１　Ｈｅ￣ｅｉｇｏｕ　Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅａｒｌｙ—ｍｉｄｄｌｅ　Ｃａｍｂｒｉａｎ　Ｅｐｏｃｈ　ｔｈｅ　ｌｉｔｈｏｓｔｒａｔｉｇｒａｐ￣ｆｉｃ　１一古砾凝灰质岩屑砂岩『古砂砾泥硅质岩；２一长石岩屑砂岩『细一粉砂岩；３一凝灰质细一粉砂岩／岩屑石英砂岩　４－－石英眇岩；５－－安山质玄武岩ｆ粉砂质泥岩；６一硅质岩／泥硅质岩；卜角砾灰岩『台燧石灰岩；　８一散晶灰岩怕云岩；９一细一粉晶藏岩Ｊ滑塌角砾藏岩；１Ｉ＝卜凝缩段毫米级页岩；咖｝　一蜉侵体系域　高水位体系域：ＬｓＴ＿低水位体系域｝ｃｓ＿凝塘段；ｍｆｓ一最大海泛面　维普资讯 http://www.cqvip.com

４　甘肃地质学报　第１１卷　层　帅　岩地层　组　段　代号　ｍ　岩石地性柱　盆地演化特征　悔平面变　沉积标志　沉积榴　屠序　徘　地层　构造漕　盆ｌ电演　化升降　暮墟　鳍杓　化阶段　化　＾段　层序地甚划分及＃特征　五　生三　磐　ｅ　’　ｊ　段　｛　ｌ　‘　●　ｌ茬　　萋蓍　１　茎　盆阶　成　地　中　黑　Ｉ　四　￡　藉　匡兰　—Ｃｋ　段　下　熟段　Ｊ　裂　萤　三　Ｅ　＝＝＝＝＝　一、移　ｌ　段　÷÷　Ｅ（Ｄ　ｓ　ｊ　陷　盆　地　寨　一　一　ｉ　ｅ　ｒ５３７　＇－￣　＇　Ｉ拉　裂　陷　筮　淘　武　．匿　且　言耋芑　＝１　一　统　组　￡　次　海　岛　ｉｌ　伸　晨阶　ｊ　ｌ　陆　啪　嚣湃　ｍ　ｓ　—Ｃ　阶　镕　丧　台地前　缘斜墟　一ｔＬ　ＳＢｒ　旨Ｒ　＝　段　段　盆陷　地形　开台　嗣地　初戚　始阶　裂段　量　熙　废｝　黼　—Ｉｒ●　～　Ｉ　ｌ　＜Ｄ　国园ｚ困目固国・目目・囤・囤ａ固－田：田，囤．　圈２香毛山一带早一中寒武世黑茨淘蛆层序地层划分爰盆地演化特征　Ｆｉｇ　２　Ｈｅｉｅｉ￣ｏｕ　Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅａｒｌｙ—ｍｉｄｄｌｅ　Ｃａｍｂｒｉａｎ　Ｅｐｏｃｈ　ｔｈｅ　ｓｅｑｕｅｎｃｅ　５ｔｒａｔｉｇｒａｐｈｉｃ　ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｒｌｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｂｌａｉｎ　ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ　ｆｅａｔｕｒｅｓｌ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｘｉａｎｇｍａｏｓｈａｎ　ｄｉｓｔｒｉｃｔ　１一板状交错层理；２一冲洗交错层理；３一抄纹层理；４一透镜状层理；５一韵律层理；６一水平纹层；　７一水平层理；８一重荷摸　９一粒序层理；ｌ０一包卷层理；儿一藻类化石；１２－一退喜｝；１３－－］￣；１４－－￣喜！；研一海侵体系域　Ｈｓ卜高水位体系域；ＬｓＴ一低本位体系域；ｃｓ一凝缩段；　ｒ最大海霞面；１号＿饥饿段；ｓ　一岩相结构转换面　维普资讯 http://www.cqvip.com

第１期　张彦杰，等　香毛山一带下一中寒武统层序地层划分及盆地演化特征　５　高水位体系域由黑茨沟组一段中下部开阔台地相台燧石细一粉晶灰岩、微晶灰岩构成，向上层　理厚度增加，粒径变粗，显示早期以加积叠置形成为主，晚期反映进积堆积的特点。该层序横　向延展稳定。　１　２层序Ⅱ　该层序底界面为Ⅱ型，表现为岩相结构转换面，界面上下岩层具较高的铁质，使岩石呈现　紫红色，显示水体较浅的氧化环境。该层序由斜坡扇、海侵体系域、高水位体系域组成ａ斜坡　扇由黑茨沟组一段中上部台地前缘斜坡相紫灰色角砾状灰岩夹砂质灰岩、微晶灰岩的进积一　加积层序叠加而成，该体系域沉积呈西宽东窄楔形体分布于羊头大坂一带。黑茨沟组一段上　部，其底为细一粉晶灰岩、含砂质板岩夹粉砂泥质板岩，向上以钙质千枚岩、粉砂泥质板岩夹微　晶灰岩为主，具明显退积一加积型地层结构特征，属海侵体系域沉积。海侵使相对海乎面上升　达到最高，沉积容纳空间大，海水最深，形成次深海欠补偿盆地沉积的灰绿色泥硅质板岩，发育　水平纹理构造，相当于饥饿段低速率沉积物。黑茨沟组一段顶部为细一粉砂质板岩，靠底层夹　硅质岩，发育水平层理构造，属浅海陆棚相沉积，总体显示沉积速率逐渐增大，沉积物粒度变　粗，层理向上变厚的海退进积型地层结构．组成高水位体系域，该层序高水位体系域不发育，很　快被层序Ⅲ海侵体系域替代。　１　３层序Ⅲ　底界面属Ⅱ型，表现为岩相结构转换面，东部显示向岸超覆特点。由海侵体系域、高水位　体系域组成。海侵体系域由黑茨沟组二段中下部陆栅内缘斜坡一陆棚相台砾中细粒凝灰质砂　岩、含砾砂质板岩、中细粒长石岩屑砂岩夹粉砂岩及含砂灰岩透镜体组成，基本层序显示沉积　粒度由粗变细，水体逐渐变深的海进退积结构。向上出现次深海泥硅质岩沉积，发育水乎纹理　构造，显示海乎面上升最高时的凝缩段沉积。黑茨沟组二段上部岩性为陆棚相粉砂质板岩、砂　质板岩及含砂砾泥硅质板岩夹微晶灰岩，发育水平层理构造，具进积一加积结构特点，属高水　位体系域沉积。　１．４层序Ⅳ　底界面属Ⅱ型，为一岩相结构转换面。由低水位体系域、海侵体系域及高水位体系域组　成。低水位体系域由黑茨沟组三段陆栅边缘斜坡相凝灰质细一粉砂岩、凝灰砂质板岩夹泥质　板岩组成，具重荷模、包卷层理、沙纹层理构造．属典型浊积岩沉积。海侵体系域由黑茨沟组四　段中下部中基性火山熔岩夹砂泥质板岩组成，垂向层序具弱退积－－Ｊ￣ｎ积地层结构，沉积环境属　次深海沉积。黑茨沟组四段中上部岩石组合自下而上为泥硅质板岩到中基性火山熔岩夹泥硅　质板岩，局部可见锰质结核，是盆地演化成熟阶段深海乎原沉积，具加积地层结构。黑茨沟组　五段下部以泥硅质板岩、粉砂岩、粉砂泥质板岩为主，向下为砂质板岩夹长石石英砂岩、岩屑砂　岩、硅质岩及灰岩透镜体，岩石中含有黄铁矿颗粒，沉积环境为处于氧化界面以下的陆棚边缘　盆地相，总体显示海水变浅，沉积粒度向上变粗的海退进积一加积型地层结构，组成高水位体　系域。此后沉积盆地逐渐抬升萎缩，至晚寒武世香毛山组为一套滨海潮坪相碎屑岩建造。　２沉积盆地构造一沉积演化特征　区内早一中寒武世黑茨沟组沉积盆地属板内伸展扩张机制下形成的裂谷微洋盆地，表现　为地层的岩相及厚度变化大、火山活动频繁、深水沉积发育等。盆地垂向沉积充填特征基本反　映出盆地从形成一发展一成熟一萎缩闭合的全过程（图１）。　维普资讯 http://www.cqvip.com

６　甘肃地质学报　第１１卷　２　１盆地初始裂陷形成阶段　相当于黑茨沟组一段中下部沉积，岩性总体以台地相微晶灰岩、含燧石细一粉晶灰岩为　主，底部出现滨海陆源碎屑岩，靠上部出现角砾灰岩　该岩性段含钡值较高（３　９００×１０　），反　映大陆裂谷沉积环境特征。角砾灰岩属板内拉伸应力作用产生的同生断裂或地震诱发的滑塌　沉积。局部夹有透镜状产出的凝灰岩及玄武安山岩，显示相对弱的火山活动。上述特征反映　出盆地形成初期的引张裂陷作用。　２　２盆地裂硝发展阶段　相当于黑茨沟组一段上部及二、三段沉积，对应沉积建造主要为陆棚相粉砂岩夹硅质岩，　陆棚一陆棚内缘斜坡相含砾凝灰质砂岩、含砾砂质板岩夹粉砂岩及砂质灰岩，陆棚边缘斜坡相　细火山碎屑浊流沉积，局部有次深海硅一泥质沉积。上述特征总体反映出盆地进一步的裂陷　扩张，海侵范围由南向北逐渐扩大，海盆不断加深，同时伴随扩张陆壳减薄，中基性岩浆活动强　烈（形成区内平头沟辉长闪长岩侵人体）。　２　３盆地演化成熟阶段　相当于黑菠沟组四段的沉积，岩性主要为中基性火山熔岩夹泥硅质板岩，具次深海一深海　沉积特征。火山熔岩显示典型裂谷微洋盆的特征，其与构造肢解的超基性岩、辉长岩等共同构　成微洋盆型蛇绿岩组合。此时海侵范围最大，以深海、次深海欠补偿硅泥质沉积为主。　２　４盆地挤压抬升萎缩阶段　相当于黑茨沟组五段的沉积，该时期由于裂谷轴线的火山活动，释放了地幔热柱大量的热　能，壳下热对流强度减弱，从而导致陆内裂谷不再扩张或壳下对流方式的改变导致裂谷带地壳　收缩，使初始洋盆发生有限俯冲，形成黑茨沟组五段以陆盆边缘盆地相陆源碎屑岩为主的沉　积，反映物源供给充分，水体相对变浅的特点，盆地应力状态由扩张变为挤压为主，力学特点体　现了裂陷盆地进入萎缩抬升阶段的演化特征　３结语　黑菠沟组Ｎｗｗ向展布于北祁连山中、西段，由于构造作用，区域上多缺失下部层位，北　祁连山西段的香毛山一带该套地层发育较好，出露齐全，属裂谷微洋盆沉积环境下的一套基性　火山一沉积建造。本文首次对该套巨厚的海相地层进行了层序地层的研究，并划分了４个层　序；依据沉积盆地充填特征，探讨了盆地从形成、发展、成熟至闭合的演化过程。此成果对该套　地层的区域研究及探讨北祁连西段的构造演化具有重要意义。　本文为东湾、三道湾幅１：５万区域地质调查的部分成果，是集体劳动的成果。在成文过程　中得到甘肃省地调院朱伟元教授级高级工程师及原地调院地调六所陈耀宇、张本旗、许荣科高　级工程师的指导，在此谨表诚挚谢意。　维普资讯 http://www.cqvip.com

第１期　张彦杰，等　香毛山一带下一中寒武统层序地层划分及盆地演化特征　７　参考文献　［１］　甘肃省地质矿产局甘肃省区域地质志［Ｍ］北京：地质出版社，１９８９　【２］地质矿产部直管局沉积岩区１　５万区域地质填图方洁指南［Ｍ：武祝：中国地质大学出版社，１９９１　【３］冯益昆，何世平祁连山大地掏造与造山作用［Ｍｊ北京：地质出版社，１９９６　【４］壬东坡，刘立大陆裂答盆地层序地层学的研究【』］岩榴古地理，１９９４，１４（３）　ＳＥＱＵＥＮＣＥ　ＳＴＲＡＴＩＧＲＡＰＨＩＣ　ＣＬＡＳＳＩＦＩＣＡＴ１０Ｎ　ＡＮＤ　ＢＡＳＩＮ　ＥＶ０ＬＵＴＩｏＮ　ＦＥＡＴＵＲＥＳ　０Ｆ　ＬｏＷＥＲ—ＭＩＤＤＬＥ　ＣＡＭＢＲＩＡＮ　ＳＥＲＩＥＳ　ＩＮ　ＸＩＡＮＧＭＡＯＳＨＡＮ　ＤＩＳＴＲＩＣＴ　ＺＨＡＮＧ　Ｙａｎ－ｊｉｅ　，ＺＨＵ　Ｓｉ—ｈｏｎｇ２，ＪＩＮ　Ｘｉａ　，ＭＡ　Ｈｕｉ—ｐｉｎｇ３　（１　Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｓｕｒｖｅｙ　ｏｆ　Ｇａｎｓｕ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｌａｎｚｈｏｕ　７３００００，Ｃｈｉｎａ；　２　Ｎｏ　４　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｇｅｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｍｉｎｅｒａｌ　Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ，Ｇａｎｓｕ　Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ　Ｂｕｒｅａｕ　Ｇｅｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｍｉｎｅｒａｌ　Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Ｊｉｕｑｕａｎ　７３５０００，Ｃｈｉｎａ；　３．Ｎｏ　２Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＧｅｏ（ｏｇｙ　ａｎｄＭｉａｅｒａ［Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ，Ｇａ￣ｓｕ　Ｐｒｏｖｉｎｃｉｌ　ＢｕｒｅａｕｏａｆＧｅｄｏｇｙ　ａｎｄ　Ｍｉｎｅｒａｌ　Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，Ｌａｎｚｈｏｕ　７３００２０．ＣｈｉｎＢ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ　ｓｔｕｄｙｉｎｇ　０ｎ　ｔｈｅ　ｒｏｃｋｓ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｌｓｔｉｃｅｓ，ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ　ｆａｃｅｓ，ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ－ｔｅｃｔｏｎｉｃ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｅｃｔ，Ｈｅｉｃｉｇｏｕ　Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅａｒｌｙ—ｍｉｄｄｌｅ　Ｃａｍｂｒｉａｎ　Ｅｐｏｃｈ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｘ［ａｎｇｍａｏｓｈａｎ　ｄｉｓｔｒｉｃｔ，ｗｅ　ｈｏｌｄ　ｔｈａｔ　ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ　ｂａｓｉｎ　ａｒｅ　ｂｅｌｏｎｇ　ｔｏ　ａ　ｒｉｆｔ　ｖａｌｌｅｙ　ｍｉｃｒｏ—ｏｃｅａｎ　ｂａｓｉｎ，ｗｈｉｃｈ　ｆｏｒｍｅｄ　ｄｕｒｉｎｇ　ｓｔｒｅｔｃｈ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ。ｆ　ｐｌａｔｅ　Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｆａｃｅｓ　ｃｈａｎｇｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｅｓ．ｔｈｅ　ｐａｔｅｎｔ　ｏｆ　ｓｅｑｕｅｎｃｅ　ｓｔｒａｔｉｇｒａｐｈｉｃ　ｐｉｌｅ　ｕｐ，ａｓｓｅｍｂｌａｇｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｌｓｔｉｃｅｓ　ｏｆ　ｓｙｓｔｅｍ　ｔｒａｃｔｂｏｕｎｄａｒｙ　，ｐｌａｎｅ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｅｃｔ，ｗｅ　ｈａｖｅ　ｄｉｖｉｄｅｄ　ｔｈｅ　ｓｅ！ｄｅｓ　ｏｆ　ｓｔｒａｔｉｇｒａｐｈｙ　ｉｎｔｏ　ｆｏｕｒ　ｓｅｑｕｅｎｃｅｓｗｈｉｌｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　，ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙ　ｆｉｌｌｅｄ　ｕｐ　ｂａｓｉｎ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ，ｗｅ　ｈａｖｅ　ｐｒｏｂｅｄ　ｉｎｔｏ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｎ　ｆｒｏｍ　ｓｐｒｏｕｔ　ｔｏ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｍａｔｕｒｅ，ｓｈｒｉｎｋ　ｃｌｏｓｅ　ｅｎｔｉｒｅｌｙ　ｐｍｃｅｓａ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｉｎ　Ｘｉａｎｇｍａｏｓｈａｎ　ｄｉｓｔｒｉｃｔ；Ｈｅｉｃｉｇｏｕ　Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｄｆ　ｅａｒｌｙ—ｍｉｄｄｌｅ　Ｃａｍｂｒｉａｎ　Ｅｐｏｃｈ；　Ｓｅｑｕｅｎｃｅ　ｓｔｒａｔ　ｒａｐｈｉｃ；Ｂａｓｉｎ　ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ　ｆｅａｔｕｒｅｓ