西秦岭三叠纪盆地的沉积环境及盆地演化研究

韩学坤

（甘肃省地质矿产勘查开发局第一地质矿产勘查院，甘肃 天水 741020）

研究区三叠纪地层是西秦岭印支造山带的重要组成部分，在甘肃境内是最后一套海相沉积地层，并以中、下三叠统为主。该套地层主要分布在甘南和陇南两地区，且连片呈近东西向展布，向西可延至青海省境内。从整体上看，三叠系属巨厚复理石相沉积建造，它真实地记录着印支运动中特提斯北东端的沉积演化历史。深入对区内三叠纪盆地沉积类型、层序、地层格架的研究，这将有助于提高区内基础地质研究的程度。

1 区域地质背景

研究区三叠纪海相沉积地层构成整个西秦岭的主体（图1），在区内大致以漳县～武山，合作～临潭～宕昌及尕海～腊子口断裂带为界，自北而南划分出中秦岭海西～印支断褶带、南秦岭（北带）三叠纪陆内裂陷盆地、南秦岭（南带）加里东～印支断褶带三个构造单元[1]。在三叠纪时期，该边缘海经历了由浅水碳酸盐台地～台地边缘～陆棚海～大陆斜坡～深海盆地的构造～沉积演化过程。这种演变无疑是受控于其当时所处的特殊大地构造背景。

图1 西秦岭三叠纪分布图

2 研究区三叠纪地层

研究区三叠纪地层划分（表1）。

表1 研究区三叠地层划分表

印支运动早中期，西秦岭三叠纪盆地涉及区域，在伸展机制作用下，盆地南部碳酸台地北侧发生大面积凹陷。在盆地南缘（及碳酸台地）沉积了早三叠世扎里山组、马热松多组，同时在盆地中或盆地北部沉积了隆务河组，其后沉积了中三叠世郭家山组、光盖山组、大河坝组[2]。中三叠世拉丁期及晚三叠世秦岭发生重大变革，西秦岭三叠纪盆地由东向西逐渐闭合，褶皱回返造山，于晚三叠世后闭合成陆（殷鸿福1989）。中晚三叠世大河坝组上部过渡为滨～浅水沉积，反映了特提斯海退全过程。

3 沉积环境分析

通过分析西秦岭三叠纪岩石地层沉积环境演化，明显地划分印度期～安尼期和拉丁期～晚三叠世两个不同的发展演化阶段。

（1）早三叠世～中三叠世早期的沉积环境。该阶段继承了晚二叠世以来的浅海台地相碳酸盐岩的沉积格局。即仍处于稳定的浅海碳酸盐台地的沉积环境。在沉积岩相和古生物群落方面，均能与扬子海区大体对比[3]。从早三叠世早期开始，研究区处于一个广阔的浅海沉积环境，即开阔台地碳酸盐沉积。中三叠世早期沉积环境由局限台地相转为开阔海台地相，岩石组成特征以浅灰色中厚～厚层状亮晶灰岩、含白云质灰岩及介壳、海百合生物碎屑灰岩为主，属于正常浅海的环境。

图2 西秦岭中～晚三叠世沉积环境

（2）中三叠世晚期～晚三叠世沉积环境。该期岩相古地理格局发生了重大变化。现今的白龙江流域在中印支运动中抬升为隆起，在研究区形成了由东往西伸出的白龙江隆起，隆起北部出现洮河裂陷海槽，而隆起南部测出现松潘～甘孜海槽。这两个海槽在研究区西侧连通成一个海域(图2)，成为特提斯大海槽的组成部分。

中三叠世晚期沉积环境包括滨海相和斜坡浊流相两种沉积环境。滨海沉积环境主要出现于紧靠白龙江隆起的滨海地带。在隆起北侧光盖山一带，光盖山组沉积早期的粉砂岩中含腕足类、双壳类及植物碎屑。在半岛南西端南侧，郎木寺一带仍沉积由长石砂岩、岩屑砂岩、粉砂岩、粉砂质粘土岩、生物碎屑灰岩和粉晶灰岩组成。光盖山北坡，光盖山组反映为斜坡浊流，在光盖山组下部，遗迹化石广为发育。反映出斜坡半深海～深海沉积环境。

中晚三叠世时，大河坝组下段为斜坡最下部的深水浊流沉积，海水由浅变深，浊积扇不断向陆退缩（扩展），岩性由粗变细，又由细变粗，反映海水已由深逐渐变浅，标志着斜坡扇在向海方向推进，应该说，这是西秦岭三叠纪海槽闭合回返的前兆。

4 盆地演化

从研究区的沉积组合分析，区内的坳陷自早三叠世就已开始，这是由于自石炭纪以来坳陷中心从中秦岭向南北迁移所致（殷鸿福，1991）。为此从早三叠世起，把研究区的三叠纪地层按其岩性组合、沉积特征划分为两个构造幕，即引张构造幕和挤压构造幕。

4.1 引张构造幕 （Ⅰ）

研究区扎里山组、马热松多组、郭家山组、光盖山组，时限分别大致相当格里斯巴赫期、斯派斯期、拉丁早～中期，经历了初始坳陷，早期裂陷、中期裂陷、晚期裂陷活动，故将盆地演化分为四个阶段。

初始坳陷阶段（Ⅰa）相当于研究区扎里山组地层，时限大致为格里斯巴赫阶～斯密斯阶（即印度阶～奥仑尼阶中期）。研究区内该组沉积物厚度较大，物源供给较充足及未见滑塌堆积物特征可推断，沉积盆地性质的转换和沉降具渐变性，故将其划归为沉降坳陷是较合理的。

早期裂陷扩张阶段（Ⅰb）相当于斯派斯期（奥仑尼阶晚期）的沉积，对应岩石单位：盆地南缘为马热松多组；盆地北缘为隆务河组。从角砾的特征可以推断该事件沉积具突发性。隆务河组反应为深海～半深海(浊流)相复理石沉积。

中期裂陷扩张阶段（Ⅰc）时限大致为安尼阶，相当于研究区郭家山组的沉积，在此时期，可能随中秦岭海盆的进一步扩张裂陷，使研究区一带的地壳因均衡作用梢有回返上升，形成区内的边缘鲕滩。该组岩层中夹有较多的角砾灰岩透镜或条带，表明在此时限内地壳不稳定或海平面上升下降频繁。

晚期裂陷扩张阶段（Ⅰd）相当于研究区光盖山组的地层，时限大致为拉丁阶早～中期，在此期间，沉积盆地有几次不同规模的裂陷，盆地的分异性和活动性大为增强，碎屑流、重力流活动频繁，规模较大（无热液活动），但盆地仍以贫氧～缺氧欠补偿的沉积为背景。

4.2 挤压构造幕 （Ⅱ）

时限大致相当拉于丁阶晚期～卡尼阶早期，对应岩石单位为大河坝组的上下岩段，盆地分别在原扩张的基底上，骤然挤压抬升，将其按时间顺序划分为如下二个阶段：

早期挤压抬升阶段（Ⅱa）时限大致为拉丁阶晚期～卡尼阶早期，相当于研究区大河坝组下段的沉积，盆地内扩张应力减小，是西秦岭三叠纪海盆闭合回返的前兆。

晚期挤压抬升阶段（Ⅱb）时限大致为卡尼阶早期，相当于研究区大河坝组上段的沉积，说明盆地内挤压应力明显增强的力学性质的改变，体现了裂陷盆地进入了萎缩抬升充填的特征。

可见，中国主要大地构造单元至少在三叠纪早期尚未拼合成一体，当时西秦岭海(北特提斯海)范围非常辽阔，接受了巨厚的浊积岩系。三叠纪末期西秦岭裂陷海槽迅速关闭，地壳演化发生历史性改变，区内地壳构造体制由拉张转变为南北向挤压状态，中晚三叠世浊积岩系发生了强烈形变，导致大规模的地壳缩短，形成了宏伟的西秦岭印支期褶皱带。