湘北地区二叠系露头层序地层特征与成矿研究

杨少辉，罗 鹏，杨 俊，彭能立，曹顺红

（湖南省地质调查院，湖南 长沙 410000）

碳酸盐露头层序地层已有较多的研究成果[3-5]，笔者以1:5万区调项目为依托，通过实测剖面研究，运用露头层序地层方法对湘北地区二叠系层序地层进行研究，结合二叠纪矿产发育特征，探讨层序特征与成矿规律的关系。

1 地质概况

研究区位于扬子陆块江南造山带北东缘，属扬子地层区。区内二叠系有梁山组、栖霞组、茅口组、孤峰组、龙潭组和吴家坪组。梁山组为一套陆源碎屑岩夹煤层，平行不整合于泥盆系之上；栖霞组为浅水台地相生物碎屑灰岩，瘤状泥晶泥质灰岩、瘤状含生物碎屑泥晶灰岩；茅口组为生物屑灰岩，瘤状灰岩，灰质白云岩；孤峰组为（泥质）硅质岩，含炭质硅质岩；龙潭组为含煤碎屑岩沉积；吴家坪组为灰黑色薄至中层状泥晶灰岩、（含）生物屑灰岩夹白云质灰岩。

2 露头层序地层特征

研究区二叠系共可划分为11个三级层序（图1）。

2.1 SQ-1

该层序由梁山组构成，底界面为Ⅰ型层序界面，以灰白色粘土层或含褐色铁矿泥岩发育为标志。仅发育海侵体系域，为滨海沼泽相的页岩夹细粒石英砂岩。

2.2 SQ-2

由栖霞组下部构成，属Ⅱ型层序界面，为一个“TST+HST”序列。海侵体系域由粉-泥晶含泥质灰岩组成；高水位体系域为灰至深灰色粉晶（含）泥质灰岩，夹灰黑色燧石结核。

2.3 SQ-3

由栖霞组中部构成，属Ⅱ型层序界面，为一个“TST+CS+HST”序列。海侵体系域由灰至深灰色含生物屑泥晶灰岩、泥晶含泥质灰岩，属浅水碳酸盐岩台地沉积；凝缩段为灰色薄至中层状含生物屑泥晶含泥质灰岩与纹层状泥灰岩互层，局部夹燧石结核；高水位体系域为灰至深灰色厚层状粒屑灰岩。

2.4 SQ-4

由栖霞组上部构成，属Ⅱ型层序界面，为一个“TST+HST”序列。海侵体系域由深灰色中层状含生物屑含泥质灰岩、中层状瘤状生物屑粉-泥晶灰岩构成，生物屑为蜓类、有孔虫、介形虫等；高水位体系域为灰至深灰色块状生物屑泥晶灰岩、含生物屑泥晶灰岩及泥晶灰岩，生物屑可见有苔藓虫、介形虫、有孔虫等。

2.5 SQ-5

由栖霞组顶部与茅口组下部构成，属Ⅱ型层序界面，为一个“TST+CS+HST”序列。海侵体系域（TST）由生物屑泥晶含泥质灰岩、（含）生物屑粉晶含泥质灰岩组成，产海百合茎、腕足类、苔藓虫化石，属开阔台地向斜坡过渡的沉积环境；凝缩段（CS）为灰黑色纹层状泥灰岩夹含生物屑粉-泥晶泥质灰岩；高位体系域（HST）为灰色中至厚层状生物屑泥，产腕足类及海百合茎等化石。

2.6 SQ-6

由茅口组中上部构成，属Ⅱ型层序界面，为一个“TST+HST”序列。海侵体系域由浅灰色块状生物屑粉晶灰岩与瘤状泥晶灰岩组成，属碳酸盐岩上斜坡亚相沉积；高位体系域为含生物屑（泥）粉晶灰岩夹厚层状含生物屑粉晶含灰质白云岩、含生物屑含泥质白云岩，产蜓类、腕足类、苔藓虫、珊瑚等化石。

2.7 SQ-7

由孤峰组构成，属Ⅱ型层序界面，仅发育海侵体系域，由灰黑色薄层状含炭质泥质硅质岩及硅质岩组成，发育水平纹层，属碳酸盐岩台地相台盆亚相沉积。

2.8 SQ-8

由龙潭组构成，属Ⅰ型层序界面，为一个“TST+HST”序列。海侵体系域为灰黑色炭质页岩；高位体系域为灰黑色炭质页岩夹薄层状含炭质泥灰岩。属滨岸相沼泽亚相沉积。

2.9 SQ-9

图1 二叠系层序地层划分图

由吴家坪组下部构成，属Ⅱ型层序界面，为一个“TST+HST”序列。海侵体系域为深灰色含燧石结核泥晶灰岩、瘤状含生物屑泥晶灰岩；高位体系域为灰黑色状含生物屑（粉）泥晶灰岩、生物屑泥晶灰岩及白云质灰岩，产双壳类、珊瑚、蜓类化石。

2.10 SQ-10

由吴家坪组中部构成，属Ⅱ型层序界面，为一个“TST+HST”序列。海侵体系域为生物屑粉（泥）晶灰岩及含燧石结核泥晶灰岩，属开阔台地相沉积；高位体系域为灰黑色厚层状含燧石结核灰质白云岩，属局限台地相沉积。

2.11 SQ-11

由二叠系吴家坪组上部构成，属Ⅱ型层序界面，为一个“TST+HST”序列。海侵体系域由灰黑色泥晶灰岩夹硅质岩与巨厚层-块状含燧石结核粉-泥晶灰岩组成，产珊瑚、腕足类化石，属较深水台地相沉积；高位体系域为灰色、深灰色中层状泥晶白云质灰岩夹灰黑色透镜状、似层状硅质岩，产珊瑚等化石，属局限台地相沉积。

3 露头层序与成矿规律探讨

湘北地区二叠系内发育有煤矿、海泡石、菊花石矿，其中煤矿主要赋存于梁山组和龙潭组，海泡石和菊花石矿主要赋存于茅口组中。

研究区煤矿主要形成于三级层序海侵后期的高水位体系域中，如层序1(SQ-1)和层序8（SQ-8）的高水位体系域中，与前人研究较为吻合[6]。其为一套滨岸沼泽相含煤碎屑沉积。煤层一般夹于炭质页岩中，厚0.6m～0.8m。呈透镜状产出，长达1.8km～2.75km。

研究区是二叠纪海泡石沉积的有力地带[7]，区内海泡石矿主要发育层序4（SQ-4）凝缩段至高水位体系域中，此时最大海泛期，岩性由泥灰岩、泥岩构成，发育水平纹层构造。矿石为含海泡石钙镁质页岩或含海泡石泥灰岩。海泡石含量一般为5%～40%。粘土型矿石呈浅灰、灰白或灰褐色，具弱丝绢光泽，粘性强，断口参差，质轻，具页片状或土状构造。