北川甘溪地区中泥盆统岩石特征及沉积环境浅析

2014-11-26罗准LUOZhun

价值工程 2014年5期

罗准LUO Zhun

（贵州大学资源与环境学院，贵阳 550508）

（College of Resources and Environment，Guizhou University，Guiyang 550508，China）

1 区域地质背景

川西北龙门山甘溪地区位于古扬子板块西北与古斯特东北的枢纽地带，沉积作用过程和大地构造发展经历了复杂而独特的历程。北川地区位于四川盆地西北缘，处于龙门山巨型推覆构造带的北段，地势较高。北川地区之主题为唐王寨-仰天窝向斜，为其中一个推覆体，呈北东走向，两翼角度基本对称，核部由上泥盆纪和下石炭纪地层构成，两翼为志留系和中下泥盆统，其上次级褶皱和断裂均不发育。甘溪泥盆系剖面的大地构造位置录属于燕山-喜马拉雅期龙门山山前褶皱冲带内，横穿唐王寨。向斜次级构造单元的北西翼，地层出露完整，无大的断层和明显地层缺失，北川甘溪呈半地堑式区域，刚好在泥盆世时期接受了泥盆纪的沉积。区内泥盆纪地层达4800 米，以唐王寨向斜北西翼最厚。中泥盆世时期从老到新出露地层依次为养马坝组（D1y/D2y），金宝石组（D2j），观雾山组（D2g）。

2 地层岩石学特征

2.1 陆源碎屑岩

2.1.1 泥质岩区域内泥质岩发育较广，包括粉砂质泥岩、泥岩和含钙粉砂岩泥岩等类型。而这其中又以粉砂质泥岩分别最为广泛。构成泥质岩的粘土矿物主要是伊利石，粉砂颗粒以石英、斜长石、钾长石为主，钙质主要是泥晶方解石。发育于混积陆鹏的局限陆棚沉积环境中。

2.1.2 粉砂岩粉砂颗粒有石英、燧石、玉髓、钾长石、斜长石以及重矿物、绿帘石、褐帘石和电气石等，与之相伴生的有伊利石，少量高岭石和泥晶方解石。因此共有四种类型粉砂岩即石英砂岩、粘土质石英粉砂岩、泥晶石英粉砂岩、含钙质粘土质粉砂岩等。发育于混积陆棚的局限陆棚沉积环境中。

2.1.3 砂岩在该区域发育广泛，类型有中-粗粒石英砂岩、中粒石英砂岩、中细粒石英砂岩和细粒石英砂岩。中-粗粒石英砂岩、中粒石英砂岩分布在区内观雾山组中，发育于开阔陆棚沉积环境。中细粒石英砂岩分布在观雾山组合金宝石组中，处于局限陆棚沉积环境中。细粒石英砂岩分布在观雾山组、金宝山组合养马坝组中，处于局限陆棚沉积环境中。

2.2 碳酸盐岩碳酸盐岩在区内广泛发育，岩石类型多样，岩性多不纯，生物化石丰富，最有特色的则是生物礁灰（云）岩。区内石灰岩的矿物成分主要有方解石，少量白云岩和粘土矿物及黄铁矿等。岩石常有白云化和硅化，野外产状薄至中厚层状、块状者均有，易溶，多发育有溶洞。石灰岩类型有内碎屑灰岩、生物屑灰岩、鲕粒灰岩、生物灰岩、泥晶灰岩、晶粒灰岩和泥灰岩等。

2.2.1 内碎屑灰岩主要有砂屑灰岩，有时含有砾屑，胶结物多为亮晶，常与团粒灰岩和泥晶灰岩相互过渡，局部有不均与白云化，同时伴有生物屑和团块团粒等。发育在混积陆鹏的开阔陆鹏沉积环境中。

2.2.2 生物屑灰岩包括泥晶生物屑灰岩和亮晶生物屑灰岩，是本区分布最广的岩石类型之一，所含生物屑多种多样，以腕足、介形虫、海百合、海胆、珊瑚、三叶虫、腹足、双壳、层孔虫、钙质海绵骨针、竹节虫、藻类和苔藓虫等，有时见示底构造。生物屑常常不显分选性，大小混积，但经风暴浪改造者有粒序性。发育在混积陆棚的开阔陆棚沉积环境中。

2.2.3 鲕粒灰岩鲕粒以真鲕为主，次为薄皮鲕和复鲕。真鲕以同心圆状为多见，一般2-7 圈。部分经重结晶和白云化等而成为残余鲕粒结构。鲕粒核心有陆源碎屑和生物碎屑等，多为亮晶胶结，有时可见胶结物并有等厚环边胶结，为混积陆鹏的开阔陆棚的产物。

2.2.4 泥晶灰岩区内分布广泛，经重结晶和白云化后常成为结晶灰岩或白云质灰岩。多数泥晶灰岩中含有生物碎屑、内碎屑和陆源碎屑等。各种环境中均有产出，其中以混积陆棚的局限陆鹏发育最多。

2.2.5 晶粒灰岩由泥晶灰岩经重结晶作用而成，据重结晶的程度不同可分为粉晶灰岩、细晶灰岩和中晶灰岩等。在混积陆鹏的局限陆鹏和开阔陆鹏都有发育。

2.2.6 泥灰岩泥灰岩中方解石矿物一般呈泥晶级，发育水平层理，并有黄铁矿化。该类岩石以局限陆棚沉积环境中多见。

2.3 生物礁特征中泥盆世晚期是生物礁发育的顶峰，本区泥盆纪地层发育较全，非常具有代表性。礁体主要为陆鹏上的点礁，由浅灰色珊瑚灰岩和层孔虫灰岩组成。发现一出露礁体高近20 米，平面上延伸较远。礁岩类型有粘结岩、粘结-骨架岩、障积岩、障积-骨架岩四类。

3 沉积特征

区内混合沉积主要特征是陆源碎屑与海相碳酸盐以较高频率交互沉积和同一岩层内陆源碎屑组分与碳酸盐组分混合沉积。

3.1 泥岩与颗粒灰（云）岩交互沉积此类混合沉积在区内广泛分布，经岩石学和沉积相分析，泥岩主要为混积陆棚局限台地的沉积产物，混积特征为泥岩与颗粒灰（云）岩互层或以夹层的形式出现。

3.2 泥岩与晶粒灰（云）岩交互沉积此类沉积分布在区内南部，经岩石学和沉积相分析，泥岩为混积陆棚局限台地的沉积产物，晶粒灰（云）岩为混积陆棚开阔陆棚和局限陆棚的沉积产物，混积特征为泥岩和颗粒灰（云）岩交互或以夹层的形式出现。

3.3 石英砂岩与颗粒灰（云）岩交互沉积此类沉积分布在区内南部，经岩石学和沉积相分析，石英砂岩主要是混积陆棚开阔台地的沉积产物，颗粒灰（云）岩主要为混积陆棚开阔陆棚的沉积产物，混积特征为石英砂岩与颗粒灰（云）岩互层或以夹层的形式出现。

3.4 同一岩层中陆源碎屑组分与碳酸盐组分混合沉积区内此沉积类型广泛分布，岩石学特征和沉积相分析表明构成此混积岩的陆源碎屑组分与碳酸盐组分从局限陆棚到开阔陆棚都有。有的岩层陆源碎屑含量高，为碳酸盐陆源碎屑岩或碳酸盐质陆源碎屑岩，有的岩层碳酸盐组分含量高，为含陆源碎屑碳酸盐岩或为陆源碎屑质碳酸盐岩。

图2 北川甘溪剖面中的泥质灰岩

4 单剖面分析沉积环境浅析

区内剖面中底部的养马坝组以沉积砂、泥、灰岩互层组合为主，可分为2 个由砂岩-泥岩-灰岩组成的海进-海退沉积旋回；中统中下部的金宝石组亦由砂岩-泥岩-灰岩组成2 个海进-海退沉积旋回，与下部地层不同的是旋回中砂岩厚度减薄但粒度变粗，灰岩厚度增大，生物礁相沉积增强，顶部被巨厚的块状砂岩超覆；上部的观雾山组主体发育有2.5 个海进-海退旋回，其中下部第一个旋回由砂岩-页岩、泥晶灰岩-生物礁灰岩组成，中部第二个旋回由泥晶灰岩、泥灰岩薄互层-生物礁灰岩、白云岩组成，上部为海进沉积层序，岩性以薄层泥晶灰岩为主，向上泥灰岩和黑色炭质页岩增多。

总体上看，区内剖面中泥盆统的岩性、岩相组成和地层旋回性变化规律，显著特征为中统下部以发育间歇受陆源碎屑注入影响的浑水碎屑岩与清水碳酸盐岩的韵律行性交替沉积为主，中统上部则以沉积很少手陆源碎屑注入影响的清水碳酸盐岩沉积为主。沉积环境为混积陆棚，混积陆棚环境以发育陆源碎屑以发育陆源硅质碎屑和碳酸盐的混合沉积为特征。区内混积岩发育较多，厚度较大，岩石类型多样，据岩性沉积构造和野外产状可进一步分为二个亚相，即局限陆棚和开阔陆棚。局限陆棚沉积了粉砂质泥灰岩、泥晶石英砂岩、粉砂质泥晶生物屑灰岩及含生物屑粉砂质泥岩等。开阔陆棚则发育泥晶石英砂生物屑灰岩，砂纸泥灰岩和风暴岩等。