广西丹池地区碳酸盐岩中缝合线构造特征及成因分析
2016-04-21马文富
■马文富
（广西壮族自治区地球物理勘察院广西柳州545005）
广西丹池地区碳酸盐岩中缝合线构造特征及成因分析
■马文富
（广西壮族自治区地球物理勘察院广西柳州545005）
在广西丹池地区,缝合线构造主要发育于泥盆系和石炭系碳酸盐岩中，缝合线构造的种类主要有锯齿状缝合线、波状缝合线、交叉缝合线、网格状缝合线。缝合线构造的形成因素包括岩性、岩石温度和压力、岩石空隙度和渗透性、流体作用、构造作用等。
丹池地区缝合线类型成因
1 引言
缝合线构造在碳酸盐岩中普遍发育，赵健、罗根明等（2005年）认为它既可以沿着两种不同成分碳酸盐岩层间发育，也可以发育在同一岩性层内部，其形成与碳酸盐岩在埋藏或变形期间的压力有关[1]。国内外均对缝合线构造进行一些研究，包括缝合线构造特征、分类、地质意义、成因机制等，但对广西地区缝合线构造的研究很少，也不够深入，而且广西丹池地区尚未发现对缝合线构造研究的相关资料。
本文根据笔者2009～2012年开展的《广西南丹-河池地区锡多金属矿远景调查》项目，通过分析了实测地层剖面（102km）和1:5万地质测量（1880km2）资料，结合野外观察，总结了广西丹池地区碳酸盐岩中缝合线构造特征，并对其成因进行分析。
2 研究区地质背景
研究区位处世界闻名的丹池锡—多金属成矿带南东段，区域构造位于扬子陆块西南缘，右江盆地的北东侧，属古特提斯构造域和环太平洋构造域的复合部位，区内构造复杂，沉积矿产、中低温热液矿产发育，是古特提斯多岛海（洋）构造演化等国际前沿课题研究的关键地区。该区域中上元古界为一套浅海、半深海复理石泥砂质夹火山碎屑岩建造，早古生代界为巨厚的复理石沉积，在研究区未出露。
区内出露的地层为晚古生界、中生界及少许第四系，以石炭系为主，发育有盆地（台沟）、斜坡、台地等多种沉积，为一套海相沉积碳酸盐岩-硅质岩-碎屑岩组合。沉积类型多样，台、沟（盆）多相并存，岩相复杂。泥盆系是该区域主要的赋矿层位，以深水盆地（台沟）硅泥质岩沉积为主构成，归属代表断陷盆地缺氧低能沉积环境的南丹型沉积相区。
区域内发育NW、NE、SN和EW等多组构造，以NW褶皱和断裂最为醒目，其在加里东基底和前震旦结晶基底均有反映，控制了该区基底坳陷与成矿带的展布。加里东运动之后，伴随古特提斯洋的开裂，基底、同生断裂活动，引起地壳裂解差异沉陷，区域内沉积形成一套以陆源碎屑-碳酸盐岩的沉积建造。
3 缝合线构造特征
3.1 地层特征
广西丹池地区缝合线构造主要发育于泥盆系、石炭系碳酸盐岩中，而二叠系栖霞组和茅口组碳酸盐岩中仅少数地方见到缝合线构造，其中上泥盆统五指山组及融县组、下石炭统英塘组灰岩中缝合线构造最为发育，其次为石炭系近岸－远岸碳酸盐台地相都安组、大埔组、黄龙组、马平组以及斜坡至盆地相的有鹿寨组、巴平组、南丹组中的碳酸盐岩（灰岩中缝合线最为发育、其次为白云岩）。
3.2 缝合线构造分类
缝合线的类型前人已经进行了一些总结和描述，缝合线类型划分方法多样，蔡杰兴（1990年）认为依垂直缝合面的形态大小，肉眼可见的称显缝合线；只在显微镜下才能看到的称隐缝合线[2]。李国蓉（1997年）认为根据缝合线的产状特征、缝内残留物组成、缝间相互关系、缝与其他成岩组构的关系，可分为三期三类：微缝合线（Ⅰ）、平行层面展布的缝合线（Ⅱ）、垂直或斜交层面展布的缝合线（Ⅲ）[3]。唐方成（1988年）认为缝合线可分为原生缝合线和次生缝合线两种类型[4]。
笔者在收集前人对国内外缝合线构造研究的基础上，结合本区野外实地观察和室内资料的综合分析，从形态特征上将广西丹池地区缝合线划分为：锯齿状缝合线、波状缝合线、交叉缝合线、网格状缝合线。
3.2.1 波状缝合线
本区最常见的一种缝合线类型，主要发育于微晶灰岩、含生物屑灰岩、白云质灰岩中，其次发育于白云岩，整体呈波状起伏，根据波的形态还可以分为两种类型，即波形较为宽缓的称为平缓型波状缝合线（图1，b）；波形较陡的称为波状缝合线（图1，a）。有些缝合线发育于同一岩层中，而有些发育不同岩性层中，如图1，b中缝合线两侧分别为白云质灰岩和微晶灰岩；个别缝合线将早期的裂隙面（缝合线）切割并发生错动（图1，c）；偶见个别缝合线呈透镜状（图1，d）。
图1 下石炭统地层中波状缝合线
3.2.2 锯齿状缝合线
此类缝合线在本区较为常见，主要发育于微晶灰岩、生物屑灰岩、白云质灰岩中，因其形态似锯齿而得名，缝合线两边岩石裂面参差不齐，每个“齿”呈不对称三角形，顶角大部分呈尖棱状，局部呈次棱状，缝合线宽0.5～5mm不等，个别达1cm以上，普遍延伸不长，大部分在1m以内，个别达数米（图2）。
3.2.3 交叉缝合线
是指两条或者两条以上缝合线相互交叉，有点斜交，有的相互垂直，甚至相互切割，局部形成网状缝合线（图1，c、图3）。本区交叉缝合线也较为常见，主要发育于灰岩中，缝合线的形态各异，长短不一，个别通过两者的切割情况判断形成的期次。
图3 黄龙组（C2h）灰岩中斜交缝合线
3.2.4 叠瓦状缝合线
是由多条形态不一大致平行的缝合线相互排列形成的叠瓦状构造。缝合线之间的距离为数毫米至厘米不等，缝合线的深度较浅，普遍发育于岩石表面（图4上部），而深度较大甚至切穿岩层的很少形成叠瓦状缝合线，而是形成单条波状或锯齿状缝合线（图4下部）。
图4 丹池地区下坳-永安一带叠瓦状缝合线
4 缝合线构造成因分析
前人对于缝合线构造的成因有多种假说，刘和甫（1959年）认为：缝合线的形成时间是不一致的，一种是在晚期成岩阶段形成的，其成因以压力溶解作用为主，而另一种是在后生阶段形成的，其成因以溶解作用为主[5]。蔡杰兴（1990年）则认为碳酸盐岩要形成缝合线必须具备以下四个条件：
（1）岩石的最高温度和承受的最低压力（应力）符合PT-TP图式或直线方程式：
PT=kTP-b
（2）岩石要有足够的空隙度和渗透率。
（3）岩石空隙中要含有CO2流动性水溶液。
（4）岩石中要有比最主要矿物难溶的微量矿物杂质[2]。李方正（1988年）认为沉积岩中的缝合线同沉积岩中的结核的成因一样，有原生的，也有次生的[6]。
笔者比较认同蔡杰兴的观点，结合广西丹池地区的实际，认为缝合线的形成是多种因素作用的结果，主要有以下几个方面的因素：①岩性；②岩石温度和压力；③岩石空隙度和渗透性；④流体作用；⑤构造作用等。
①岩性
本区缝合线主要发育于灰岩、白云质灰岩、白云岩中，而这些岩石的矿物成分主要为方解石、白云石等，可以与CO2、H2O发生化学作用而溶解，容易形成缝合线；相反，以石英为主要矿物成分的粉砂岩、砂岩等不易形成缝合线构造，说明了岩性对形成缝合线构造具有很大的影响。
②岩石温度和压力
温度和压力是矿物溶解和运移的重要因素，岩石达到一定温度后发生溶解，而压力的变化会使流体发生运移。
③岩石空隙度和渗透性
空隙度为CO2、H2O提供空间，渗透性则保证了H2O及溶质的流通。
④流体作用
流体在化学反应中必不可少，通过流体的大量运移，有利于物质的运移和沉淀，从而形成缝合线。
⑤构造作用
包括褶皱、断裂、岩体侵入等，使岩层发生变形、破裂，有利于缝合线构造的形成。
5结语
缝合线是在碳酸盐岩广泛发育，在丹池地区则主要发育于泥盆系和石炭系灰岩、白云质灰岩、白云岩中，其形态各异，类型有：锯齿状缝合线、波状缝合线、斜交缝合线、网格状缝合线。缝合线的成因受多种因素（物理条件、化学条件、外部应力）相互作用形成的。
[1]赵健,罗根明,曾佐勋,姬献峰,程明.缝合线研究新进展--以湖北大冶铁山地区为例[J].现代地质，2005，19（4）.
[2]蔡杰兴.缝合线特征及成因机理 [J].岩石学报，1990（2）.
[3]李国蓉.碳酸盐岩中缝合线的形成机制及其储集意义讨论 [J].矿物岩石，1997,17（2）.
[4]唐方成.下扬子区中-下三叠统碳酸盐岩中的缝合线构造 [J].江苏地质，1988（1）.
[5]刘和甫.缝合线的形成及其在石油地质上的意义.地质论评，1959.
[6]李方正.辽南寒武系中统缝合线类型--兼论缝合线构造的成因.辽宁地质，1988（1）.
P61[文献码]B
1000-405X（2016）-6-82-2
