浅析巴里坤县下石炭统黑山头组岩石特征及沉积环境

林 乐

(新疆地矿局第一区域地质调查大队，新疆 乌鲁木齐 830013)

文中在收集前任资料的基础上、结合在野外的观察等研究分析，对巴里坤马善萨伊-下涝坝乡京伊什克苏-索尔巴斯陶一带下石炭统黑山头组眼石组合、生物面貌、上下层的接触关系、沉积相沉积环境等特征，并对其中的火山岩部分应用岩石化学分析方法探讨其构造环境，论述地层沉积环境和大地构造背景。

1 分布概况及接触关系

该组地层主要分布于新疆1∶25万三道岭图幅中部与北部地区，巴里坤塔格北缘断裂主要分布于该组地层的南侧区域上（图1）。以长条状特征分布于红井子断裂北侧区域上，形成背斜特征，七角井大向斜外围主要出露于红井子断裂的南侧区域上，展布特点呈现弧形特征，具有非常大的面积，并延伸向东侧的方向，岩体侵入作用对地层起着重要的破坏作用，同时覆盖较厚的第四系地层，零星的出露于巴里坤谷地，具有非常小的面积[1，2]。

图1 研究区地层区划图

小夹山周围的黑山头组呈不整合的角度和下伏地层D1d进行接触，札勒格孜库都克组（萨尔乔克）呈断层或不整合的角度接触下伏的02-3w与O3m，黑山头组呈整合接触状态与下伏D3kg进行接触，主要分布于克什克涅巴斯陶（下涝坝）周围，其他下伏地层多呈断层接触状态与图幅内黑山组进行接触，姜巴斯套组呈平行不整合的状态与其上部进行接触，三塘湖组（下二叠统）与柳树沟组（石炭统）呈不整合的角度覆盖局部地段的上策，剩下的均表现为断层接触状态。

2 岩石地层单位划分与命名

此地层主要是指火山碎屑岩沉积与正常陆源碎屑岩不整合接触的上覆姜巴斯套组，中酸性火山岩夹于上侧位置，凝灰砂岩以及钙质凝灰砂岩和火山灰凝岩与泥质粉砂岩和硅质粉砂岩和钙质砂岩（灰黑灰绿色浅灰色等）是其主要的岩性特征。安山玢岩与石英斑岩有时分布于上部[3-5]。

该组地层在前人进行七角井幅1：20万区调过程中，划分为大南湖组（中泥盆统）和雅满苏组（下石炭统），区内1993年1∶5万区域地质调查过程中，新疆地矿局第二区调队将此组地层归为托斯巴斯陶组（下石炭统）。然而在1999年新疆维吾尔自治区岩石地层，又废弃掉该组名。此次研究测定，通过对比该区的岩石与生物地层，将该地层单位划分为黑山头组（C1h）。

3 岩石学特征

经此次研究调查分析，火山岩与火山碎屑沉积岩和正常碎屑岩组成的一套岩石组合为该组地层，玄武岩和安山岩与碳质粉砂岩和沉凝灰岩与凝灰质岩屑砂岩等是其主要的言行特征。依照地层岩性以及古生物和沉积建造等特点，能够进行两个段之分：一套为火山角砾岩与碳质粉砂岩和以及沉凝灰岩与凝灰质砂岩和少量的灰岩透镜体与玄武岩等组成的岩性组合；泥质粉砂岩和砂砾岩以及集块岩和火山角砾岩与玄武岩等共同组成第二岩性组合特点。现将岩石特征分述如下：

长石岩屑砂岩：其支撑主要为颗粒，并呈线状特点进行颗粒间接触，分布非常均匀的碎屑。具有非常好的分选性，为一般的磨圆度水平，达到85%的碎屑含量，黑云母以及岩屑和石英斜长石和少量的绿帘石和绿泥石等是其主要的组成成分，安山岩与凝灰岩和泥硅质岩（少量）是其岩屑的主要成分，黑云母在其中具有非常突出的变形特点，在呈挠曲状硬度较高的碎屑间分布，次园状以及次棱状的石英与长石在碎屑间分布，成因为火山碎屑类型。

细砂岩：其支撑主要为颗粒，线状特点与颗粒间接触，其组成主要为碎屑与填隙物为其主要组成，达到80%的碎屑量，岩屑以及石英和长石和火山落入物（少量）共同组成。碎屑呈现均匀的分布特征，一般磨圆与分选，次园状与次棱角状多见，英安岩是其主要组成，硅质岩与泥质岩和霏细岩相对较少，分不少量的安山岩与石英岩。

粉砂岩：主要支撑为颗粒和杂基，颗粒间呈现无接触与接触特点，呈现均匀的碎屑分布特点，此棱角状在岩屑中多见，棱角状分布较少，石英以及凝灰岩和长石等是其主要的成分。

沉凝灰岩：陆源碎屑以及火山碎屑是其重要组成，长英质矿物（重结晶）火山灰是火山碎屑的主要组成，表现为嵌状特点，呈现均匀的分布特点。鸡骨状与不规则状是玻屑的主要特点。泥质岩屑以及石英和霏细岩屑与英安岩屑与斜长石等是陆源碎屑的主要组成，安山岩岩屑以及硅质岩屑分布较少。

通过这些可以看出：①火山岩是物源区的主要母岩。②具有较高的岩屑含量，表现为棱角状和次棱角状，显示成熟低的成分结构特点，显示出不彻底的风化作用以及未进行远处搬运和过快堆积的特点。③分布较少的杂基含量，显示具有较强的沉积区水动力特点，非常突出的淘洗特征。

4 时代讨论

在对区内进行1∶5万区调过程中，将大量的植物化石以及腹足、腕足等植物化石进行采集，与阿克沙克组、黑山头组的生物化石组合进行对比，维宪期（早石炭世）是其主要的时代。通过对沉积岩内大量的动物化石和古生物化石进行调查，全面分析认为区内含古生物化石的岩性组合（下石炭统地层）和黑山头组非常类似，因此将黑山头组将托斯巴斯陶组进行替代，早石炭世中期是其主要的时代。

5 形成环境分析

泥灰质粉-细砂岩和泥质粉砂岩共同组成该组地层的第一段，细碎屑岩是其主要的特点。火山岩在第二段不断增多，发现粗碎屑岩的粗砂岩和砾岩等，海相动物化石在第一段中大量分布，具有保存完好的生物介壳类化石，提示浅海陆棚环境是其主要特点。芦木属植物在第二段中大量出现，认为此时出现水体变浅不断增强的滨海环境，火山活动在此也不断增强。综合分析海相环境是黑山头组的主要环境特点，海退环境自底部向顶部不断出现，浅海→滨海，总体沉积环境为滨浅海环境。