西昆仑早古生代志留系温泉沟群沉积演化分析

2019-04-30肖本万

新疆有色金属 2019年1期

关键词：沉积环境长石细粒

肖本万

（河南省地质矿产勘查开发局第三地质矿产调查院信阳 464000）

随着近几年西昆仑地区地质工作的逐步深入，西昆仑地区基础地质问题研究成为地学研究的热点。也是近年来西昆仑地区基础地质工作研究的重点。

本文以岩石学与地层学的基本理论和研究方法作为指导，对西昆仑区域上志留系温泉沟群进行了沉积特征研究和区域对比，对温泉沟群进行了沉积演化分析。该研究成果对系统研究西昆仑古沉积环境和演化规律提供一定的依据。

1 地质背景

研究区位于青藏高原喀颜昆仑造山带上，具体位于古亚洲构造域和特提斯构造域（即昆南-羌北缝合系）内北羌塘-唐古拉地块[5]（图1）。区域总体构造线呈北西-南东向展布。

区域上属于巴颜喀拉-羌塘地层大区，北部以木吉-木扎令断裂为界，与北塔里木-南疆地层大区之塔里木地层区断层接触。巴颜喀拉-羌塘地层大区以苦水海断裂和雪尖山断裂为界，自北向南又分为巴颜喀拉地层区、北羌塘地层区和南羌塘地层区。而志留系温泉沟群是巴颜喀拉-羌塘地层中呈北西-南东向带状自木吉至岔路口广泛分布。

2 温泉沟群实测剖面特征

依据该套地层区域分布和岩石组合特征，将区内温泉沟群自下而上划分为粉砂岩组（S1Wsl）、砂岩组（S1Wss）和板岩组（S1Wssl）三个组[1][2]。在进行“新疆1∶5万克孜勒吉勒干幅等五幅区调”工作时，测制了三个岩性组的剖面，其剖面特征为：

2.1 温泉沟群粉砂岩组（S1Wsl ）

该组剖面位于喀拉喀什河东南5005高地[1]，剖面起点坐标：Y=78°46′39″，X=35°26′10″，H=4936，方位15°，剖面长度1017 m，厚大于505.34m，未见顶底，南端与上覆中泥盆统落石沟（D2l）组断层接触。

未见顶

5深灰色薄层状（绢云）绿泥变质粉砂质细粒长石石英砂岩 55.67m

4深灰色千枚状粉砂质板岩，局部磁铁矿化，星点状分布 15.06m

3深灰色薄层状绢云绿泥变质粉砂质细粒长石石英砂岩 115.64m

2灰色（绢云）中薄层状绿泥变质粉砂质细粒长石石英砂岩 194.26m

1深灰色薄层状细砂质粉砂岩，局部夹细砂岩和泥质板岩＞124.71m

未见底

通过以上剖面看出温泉沟群粉砂岩组岩性为深灰色碎屑岩沉积，下部（1-2层）为薄层状粉砂岩、细粒长石石英砂岩、泥质板岩互层，组成旋回性沉积韵律，由细砂岩-粉砂岩-板岩构成基本层序。向上（3-5层）以粉砂岩为主，夹细砂岩、白云石化泥质硅质岩和透镜状铁质砂岩。

2.2 志留系下统温泉沟群砂岩组（S1Wss ）

该组剖面位于苦水海西[1]，起点坐标：X=35°33′20″，Y=79°18′30″，H=5075.00，总方位314.95°，总长5.9km，厚度大于1483.2m，未见顶底，南端与下伏中下奥陶统冬瓜山群上组（O1-2D2）白云石绢云变质中粒长石石英砂岩断层接触。

图1 西昆仑地区沉积地层分布特征图

18深灰色绢云绿泥变质中细粒长石砂岩

断层

17深灰色薄层状绢云绿泥变质中粒-中细粒长石砂岩9.71m

16灰色-深灰色薄层状绿泥绢云变质中细粒长石砂岩62.13m

15黄绿色薄层状绿泥绢云变质细中粒长石砂岩 35.13m

14黄绿色薄层状绢云绿泥变质中细粒长石砂岩 55.05m

13灰绿色薄层状绿泥绢云变质细中粒长石砂岩 14.52m

12黄绿色薄层状绢云绿泥变质中细粒长石砂岩 16.94m

11灰绿色薄层状绿泥绢云变质细中粒长石砂岩＞29.97m

断层

10灰色薄层状绢云绿泥变质细中粒-中细粒长石砂岩299.57m

9深灰色薄层状绢云绿泥变质中粒长石砂岩 126.12m

8灰色薄层状碳酸盐变质细中粒长石砂岩 139.22m

7灰色-深灰色绢云绿泥变质中粒长石砂岩 144.62m

6深灰色绿泥变质细中粒长石砂岩65.21m

5深灰色薄层状绢云绿泥变质中粒长石砂岩 149.90m

4深灰色薄层状绿泥变质细中粒长石砂岩 18.53m

3深灰色泥质板岩 5.16m

2灰色薄层状绢云绿泥变质细中粒长石砂岩 56.16m

1灰色薄层状绢云绿泥变质中粒长石砂岩 114.96m

断层

下伏奥陶系冬瓜山群上组（OD2）白云石绢云变质中粒长石石英砂岩

剖面上温泉沟群砂岩组岩性显示浅变质特征，砂岩内主要出现白云母变质矿物，其次为黑云母和绿泥石；岩性组合上，砂岩粒度由下向上整体上显示中粒→细中粒→细粒→中细粒变化特征。下部（1层）主要为中厚层状中粒长石砂岩，中下部主要为薄层状细中粒长石砂岩、中细粒长石砂岩，显示中细粒-细粒砂岩-粉砂质泥岩构成的基本层序；中上部岩性主要为薄层状细粒长石砂岩、粉砂质泥岩，其次为细中粒长石砂岩，发育由细粒砂岩-粉砂岩-泥岩构成的基本层序，上部为薄层状中细粒长石砂岩、细粒长石砂岩。

2.3 温泉沟群板岩组（S1Wssl ）

该组剖面位于新疆和田县红山湖东5268高地[1]，剖面起点坐标：X=35°24′26″，Y=79°01′47″，H=5098.00，总方位2.4°，厚度大于1208.1m未见顶底，剖面长度8396m，南端与上覆地层石炭系上统恰提尔群（C2q1）角度不整合接触。

未见顶（向斜核部）

10深灰色粘土板岩夹紫红色斑点板岩，斑点主要为褐铁矿 183.81m

9深灰色绢云千枚岩 77.39m

8深灰色、青色绢云千枚岩、粘土（斑点）板岩 71.47m

7紫灰色细晶石英白云岩、灰-紫红色白云石化含生物屑砂屑灰岩、紫红色含生物屑灰岩质砾岩，含化石三叶虫、海百合茎 36.73m

6深灰色-灰色绢云千枚岩夹深灰色含硅质粘土板岩387.83m

5深灰色粉砂质板岩夹紫红色斑点板岩，斑点主要为褐铁矿 5.61m

4深灰色-青灰色绢云千枚岩 1561m

3青灰色粉砂质板岩夹紫红色斑点板岩，斑点主要为褐铁矿 33.47m

2青灰色-灰色绢云（绿泥）千枚岩 328.60m

1灰色-深灰色粉砂质板岩，夹灰色薄层状细粒砂岩67.59m

断层

志留系下统温泉沟群砂岩组（S1wss）中细粒长石石英砂

剖面上反映出板岩组主要为一套细碎屑岩夹碳酸盐沉积，下部以泥岩和粉砂岩为主，夹细粒砂岩，向上以粉砂岩为主，夹生物屑灰岩、砂屑灰岩薄层和灰岩质砾岩。

3 区域对比分析

西昆仑志留系温泉沟群在空贝利-木吉-布伦口-塔河西-塔吐鲁沟-红山湖-甜水海一带广泛岀露。2002年至2006年，西昆仑地区1∶25万区域地质调查及部分1∶5万区域地质矿产调查工作，对西昆仑地区志留纪温泉沟群区域沉积特征进行了详细研究。

3.1 温泉沟群区域沉积特征分析与对比

3.1.1 区域沉积特征对比分析

根据1∶25万库尔干幅区调[3]成果，温泉沟群在木吉西铁克塔希整体显示为下部砂岩多、泥岩少，上部泥岩多、砂岩少，属于退积。

根据1∶25万艾提开尔丁萨依幅、英吉沙县幅区调[6]成果，温泉沟群在木吉南部琼巴额什沟一带下部为灰黑色绢云长石板岩，中部为灰色中层状白云质绢云长石板岩、粉晶砂屑灰岩，上部主要为灰色细粒长石石英岩夹深灰色含磁铁矿绢云千枚岩。

根据1∶5万阿勒塔什等四幅区调[4]成果，温泉沟群自下而上划分为阿克别尔迪沟组（S1a）和琼恰特组（S1q），整合接触，下部岩原岩主要为长英质砂岩和灰岩，中部主要为大理岩，上部为深灰色变复成分砾岩和灰红色菱铁矿层。整体由下向上碎屑成分逐渐减少，碳酸盐岩逐渐增加的趋势，显示退积特征。

根据1∶25万岔路口幅、阿克莎依湖幅区调[2][5]成果，温泉沟群自下而上分为粉砂岩组、砂岩组和板岩组。粉砂岩组岩性主要为深灰色-灰色中薄层状（含钙）石英粉砂岩等，为退积沉积，总体为一套深水复理石建造。在苦水海南（剖面⑧）砂岩组主要由长石石英砂岩、长石砂岩等组成，由下到上总体具有岩层越来越薄，砂粒越来越细，为近源快速堆积；由砂岩-粉砂岩构成的韵律，韵律层具鲍马序列特征。在红山湖东南（剖面⑨）板岩组主要为泥质板岩、石英粉砂岩，具有水下滑塌快速堆积特征。

3.1.2 区域岩性组合对比

温泉沟群以塔吐鲁沟为界，显示东西向不同的岩石组合特征。塔吐鲁沟以西的空贝利-木吉-布伦口-塔河西-赞坎一带，温泉沟群整体显示为碎屑岩-碳酸盐岩沉积建造，自西向东岩性组合主要有片岩类组合、碎屑岩类组合、角岩类组合、粉砂岩类组合。

塔吐鲁沟以东的塔吐鲁沟-麻扎-拐弯达坂-红山湖一带，温泉沟群整体显示为碎屑岩沉积建造。

自西向东岩性组合特征对比情况，自下而上分布、北西部和南东部对应的沉积环境为：下部滨海←→浅海、中部浅海←→半深海-深海、上部滨海←→浅海，说明了在岩性组合差异的同时，也反映了沉积环境的不同。

3.2 温泉沟群区域沉积环境对比分析

赵振明等[7]曾经对西昆仑地区志留系温泉沟群、达坂沟群和东昆仑鸭子泉火山岩组、白干湖组、滩间山群、赛什腾组及纳赤台群(OSN)进行了沉积环境、物质组成等方面的对比研究，认为整个东西昆仑山地区从西向东沉积环境为滨浅海→深海→滨浅海→深海，温泉沟群作为西昆仑地区志留系的一套地层，又存在自身内部的沉积环境变化特征，沉积环境为西北部浅水环境，东南部为深水环境。

空贝利以南温泉沟群主要为一套碎屑岩夹碳酸盐岩沉积，以细碎屑岩为主，整体表现为下部砂岩多、泥岩少，上部泥岩多、砂岩少，显示退积特征，沉积环境应为滨海（远滨）→浅海陆棚后缘的演化。

木吉至恰特一带温泉沟群主要为一套碎屑岩夹碳酸盐岩沉积，整体显示为退积特征。岩石颜色较深，以薄层为主，说明沉积环境稳定，上部白云质含量较高，含珊瑚、腕足类化石，整体为海进的浅水环境。综合以上分析，判断其沉积环境应为浅海陆棚前缘环境。

布伦口一带，温泉沟群阿克别组自下而上碎屑岩成分逐渐渐少，碳酸盐类增多，整体显示出向上海水变深；中部大理岩内多见菱铁矿夹层，向上发育砂质条带或薄层，表明其沉积环境由较稳定趋向动荡，沉积环境相当于滨海相远滨带-过渡带向浅海陆棚后缘演化。从温泉沟群垂向环境迁移特点反映出：阿克别尔迪沟期为海退序列，琼恰特早期海进，晚期海退的特点，其沉积环境为滨海远滨-过渡→浅海陆棚后缘→浅海陆棚前缘→滨海临滨的演化。

塔河西-赞坎西一带，温泉沟群下部以细-粉砂岩为主，沉积环境属于滨海相远滨带；上部灰岩相应增加，即从下部的滨海相带演化为浅水陆棚前缘，沉积环境为半深海斜坡相。综合分析，该区温泉沟群沉积环境为浅海陆棚后缘→半深海斜坡→深海→半深海斜坡演化。

在红山湖-苦水海-甜水海一带，温泉沟群主要为一套碎屑岩沉积，局部夹碳酸盐岩和中基性火山岩。其中板岩组主要为一套碎屑岩夹碳酸盐沉积。砂岩组主要为一套碎屑岩沉积，为半深海浊流沉积特征。

通过以上分析，温泉沟群形成环境应为被动大陆边缘自陆坡-陆隆区半深海-深海相向陆棚浅海区域演变的沉积环境。

4 沉积演化分析

志留系温泉沟群在经历了晚奥陶世的短暂沉积间断以后，早志留世原特提斯小洋盆开始了沉积，直到晚志留世才最终结束沉积作用，早志留世沉积地层为温泉沟群，中晚志留世沉积地层为达坂沟群。

根据上文温泉沟群区域沉积特征、沉积环境的分析，温泉沟群总体经历了由浅变深再变浅的沉积演化过程，温泉沟群形成环境应为被动大陆边缘自陆坡-陆隆区半深海-深海相向陆棚浅海区域演变的沉积环境。其三维沉积演化模型如图2。

早志留世温泉沟群早期：在塔吐鲁沟至空贝利一带为滨岸相远滨-过渡带沉积，海水较浅，主要沉积了一套碎屑岩-碳酸盐岩建造，海水整体经历了上升、相对下降再上升的海平面波动；在塔吐鲁沟至苦水海一带为浅海陆棚沉积，海水相对较深，海水经历了下降、上升再上升的海平面波动，主要沉积了一套碎屑岩夹少量碳酸盐岩建造。

温泉沟群中期：随着海侵的进一步发展，海水变深，沉积速率相对下降。在塔吐鲁沟至空贝利一带主要为浅海陆棚沉积；在塔吐鲁沟至苦水海一带同样随着海侵的进一步发展，海水发展为半深海-深海相，经历了海进、海退、海进的多个阶段的海平面波动，主要为半深海斜坡-陆隆至深海相沉积，沉积韵律、鲍马序列、粒序层、交错纹层和同沉积角砾岩发育，主要沉积作用为浊流沉积、等深流沉积和重力滑塌作用。