青海省雁石坪地区侏罗系中统雀莫错组沉积特征及环境分析

王李相

吉林省第四地质调查所,吉林 通化 134001

0 引言

青海省雁石坪地区位于青藏高原羌塘盆地东部，唐古拉山脉北麓，青藏公路穿过该区，历史上断续进行过各类零星的地质研究。二十世纪八十年代，本区较系统地开展了1∶100万、1∶25万及1∶20万区域地质调查，编写了《青海省岩石地层》等相关资料，为该区奠定了基本地质框架。雁石坪地区侏罗系中、上统总体特征为：纵向上具有“三砂夹两灰”的分布特征，雀莫错组即为其中的第一层“砂”。

根据《青海省岩石地层》，雀莫错组的定义是指“不整合于三叠系上统结扎群及以前地层之上，整合于侏罗系中统布曲组之下的由紫色、灰紫色及灰色为主的复成分砾岩、含砾砂岩、石英砂岩、杂色砂岩、粉砂岩夹少量灰岩、铁质砂岩组成的地层体，是一个由粗变细的地层序列”[1]。依据地层产出层位、岩性特征及宏观上的可分性，将该组分为上、中、下三个段级非正式填图单位。

因工作比例尺较小，雀莫错组在本区的具体特征阐述不够完整，而且组内各段的划分无明显标志层，对野外工作指导性有限。作者通过在该区开展的1∶5万区调工作，分析了雀莫错组在雁石坪及周边地区的岩石组合特征(1)吴玉诗，王李相.青海1∶5万雁石坪地区六幅区调工作总结[R].吉林省地质调查院，2013.，对比前人资料，将该组内普遍发育的两层灰岩作为划分各段的标志层，并探讨了该组在本区的形成环境，希望能对该区今后的地质工作有所参考。

1 区域地质背景

雁石坪地区发育一套中生界滨—浅海相沉积地层，除东北部有少量三叠系巴贡组、波里拉组及中南部有零星的古近系沱沱河组外，区内主要出露侏罗系中、上统雁石坪群碎屑岩和碳酸盐岩，自下而上划分为雀莫错组、布曲组、夏里组、索瓦组和雪山组；地层总体走向为北西—南东向，倾向多为北东或南西，随褶皱两翼变化。沉积旋回性特别明显，垂向上具有“三砂两灰”的组成特征，构造变形较弱，层序相对完整。与下伏上三叠统结扎群巴贡组呈角度不整合接触、断层接触，与上覆古近系沱沱河组呈角度不整合接触(图1)。

图1 雁石坪地区区域地质图[2]

区内构造形式主要为褶皱和断裂。褶皱构造多成群出现，呈雁行式排列，包括雁石坪坳陷(斜列式)雁行式褶皱群、加布陇贡玛—索达间复式褶皱、诺陇巴马—查钦曲复式褶皱等。

断裂构造按空间展布方向以北西和北东向最为发达，另有部分为近东西向、近南北向，断裂性质有逆冲断裂、逆掩断裂、平移走滑断裂和正断裂。发生时间为燕山运动晚期和喜马拉雅运动。

区内岩浆岩不发育，主要是分布在南东部的木乃岩体，呈椭圆状，侵位于中、上侏罗统雀莫错组—索瓦组中，侵入时代为晚白垩世。岩性主要为石英二长岩、黑云辉石石英二长岩等。在北西部碾廷将日有少量辉长岩、安山岩分布。

2 岩石组合及横向变化

雀莫错组总体上是一套以灰紫色、灰色为主的由含砾砂岩、杂砂岩、粉砂岩、泥岩夹少量灰岩组成的地层体，根据在雁石坪地区测制的剖面，各段在不同位置具有如下(见表1)岩石组合特征：

由表1可见，雀莫错组的岩石组合主要是由细粒砂岩、粉砂岩、泥岩等陆源碎屑岩组成的粗细相间的沉积序列，颜色多为紫色，含Fe2O3，是雁石坪西南部楚钦陇巴一带镜铁矿的矿源层。下段和中段的顶部夹数层碳酸盐岩，中、上段岩石中有部分轻微的变质现象，主要是填隙物的重结晶和石英颗粒的次生加大，部分变质程度较高者可达板岩级。其形成可能与局部的(褶皱)构造活动有关。

表1 雁石坪地区雀莫错组出露层位及岩石组合特征表

雀莫错组在区域上岩性、岩相与正层型所在地基本一致，仅底部复成分砾岩在横向上不稳定，有时相变为砂岩，而砾岩在杂多县吉青多一带有所增多，在雁石坪一带仅有少量出露。砂岩中发育微细水平层理、平行层理、交错层理、楔状层理等，并夹有硅质灰岩，岩石中碎屑粒度由西向东粒度变粗，砾岩夹层增多，石膏夹层增多。根据区域内雀莫错组厚度等值线图，该组可能以唐古拉兵站—依仓玛之间为沉积中心，向周围均变薄[3](图2)。

图2 雁石坪地区雀莫错组厚度等值线图[3]

综合各段出露厚度，雀莫错组在雁石坪镇仅出露上段，九十二道班附近厚度最小，向南东和北西方向均有逐渐变厚的趋势[2](图3)，从总体上看，侏罗纪早、中期雁石坪地区地势要比南部的唐古拉山一线要高，故缺失该组的中、下段；北部雁石坪镇附近上段沉积厚度大于九十二道班，可能该区为局部的障壁海或瀉湖环境。

图3 侏罗系中统雀莫错组地层对比图(2)吴玉诗，王李相.青海1∶5万雁石坪地区六幅区调工作总结[R].吉林省地质调查院，2013.

3 基本层序与沉积环境简析

3.1 基本层序

根据在雁石坪及周边地区测制的剖面，该区雀莫错组各段基本层序特征如下：

下段(J2q1)：该段出露较少，主要分布在加多陇地区，由细粒长石砂岩、石英砂岩、含海绿石石英砂岩、长石石英砂岩等中碎屑岩组成，夹铁质粉砂岩、泥质粉砂岩等细碎屑岩，局部含砾，顶部发育少量碳酸盐岩。总体具有向上变细的趋势，局部体现小范围粗细相间的韵律性变化。层理不发育，局部见平行层理、水平层理、交错层理等(图4)。

图4 雀莫错组下段层序特征图

中段(J2q2)：雀莫错组中段在九十二道班、扎加和旁吉日等大部分地区主要由细粒长石砂岩、石英砂岩、岩屑砂岩等中碎屑岩组成，夹石英粉砂岩、含铁泥质粉砂岩、深灰色页岩等细碎屑岩，顶部发育粉砂质泥微晶灰岩、泥晶灰岩、团粒亮晶灰岩等碳酸盐岩。主要显示为粗细相间的不对称韵律性、旋回性沉积特征。发育波状层理、交错层理、平行层理等。

在东部查琼日—阿日陇巴地区，下部以粉砂质泥岩、(含海绿石)粉砂岩等细碎屑岩为主，夹细粒长石砂岩、(含海绿石)长石石英砂岩等中碎屑岩；中部主要为细粒岩屑长石砂岩、(含海绿石)长石石英砂岩等中碎屑岩；上部为互层状分布的细粒砂岩、粉砂岩，顶部发育碳酸盐岩。组成粗、细相间的不对称韵律性沉积序列，总体由下至上具有细—粗—细的旋回性沉积特征。发育平行层理、水平层理、波状层理、交错层理等(图5)。

图5 雀莫错组中段层序特征图

上段(J2q3)：雁石坪镇和查琼日—阿日陇巴地区，主要岩石组合为：粉砂质泥岩、泥质、钙质粉砂岩等细碎屑岩与细粒岩屑杂砂岩、长石杂砂岩、长石石英砂岩等中碎屑岩组成的粗细相间的不对称韵律性沉积序列，局部夹少量杂色灰岩质细砾岩，部分粉砂岩中含砾。发育水平层理、平行层理、砂纹层理、交错层理、重荷模、波痕等(图6)。

图6 雀莫错组上段层序特征图

在九十二道班、扎加、旁吉日地区，该段以各类细粒砂岩为主，夹页岩、粉砂岩等细碎屑岩和少量碳酸盐岩，顶部石英砂岩中含砾，以粗细相间的不对称韵律性、旋回性沉积为主要特征，总体略具向上变粗的趋势。

综上所述，雀莫错组在雁石坪附近各地区表现出不同的层序特征，多呈现出一种粗细相间的韵律性沉积特征，但总体具有由下至上，由粗—细—粗的旋回性层序特征。

3.2 沉积环境简析

羌塘盆地接受早侏罗世沉积后，在印支运动Ⅲ幕的影响下，抬升为陆并遭受剥蚀，海平面下降，海水退至盆地南缘。直到中侏罗世巴柔期时，羌塘盆地发生大规模海侵并接受沉积(3)李勇,张玉修.青藏高原羌塘盆地东部中-晚侏罗世沉积相及层序地层分析[R].成都理工大学地质调查研究院，2005.。雀莫错组表现为一海侵沉积相序列。区域上该组下部为活动型山区辫状河流相，中上部演变为滨浅海三角洲相。下部河流相为一套厚层状紫红色砾岩，底部侵蚀作用强烈，冲刷面起伏明显，砾石成分复杂，主要为石英岩、燧石、火山岩、砂岩等。砾石大小不等，含量可高达70%，向上含量降低，基质为中-细砂。砾石层呈透镜状产出，正粒序韵律明显，并且发育大型槽状交错层理等。但在雁石坪地区该组下部特征表现不明显，仅在局部有少量砾岩分布，显示该区在侏罗世早期尚未接受大范围沉积作用，可能处于抬升与沉降的平衡期。中部三角洲相平行层理、楔状交错层理及沙纹层理等极为发育，总体表现为滨海三角洲相沉积特征。在纵向上由三角洲平原—三角洲前缘—前三角洲三个亚相组成的总体上水进退积型三角洲沉积体系。[4]

雀莫错组中、下段沉积环境：查琼日—阿日陇巴地区，该组中、下段是一套由泥岩、粉砂岩等细碎屑岩与细粒、中细粒砂岩等中碎屑岩组成的粗细相间的沉积序列，岩石中发育平行层理、水平层理、波状层理、交错层理等，总体由下至上逐渐变粗。各单层沉积厚度不大，反映了水动力条件的强、弱交替频繁变化，其沉积环境可能是三角洲平原亚相前端或水下分支河道、分支间湾等部位。

扎加、旁吉日、索达地区，以细粒砂岩为主，部分砂岩中含海绿石，砂岩分选较好，发育平行层理、交错层理、局部见砂纹层理，反映其沉积时的水动力条件较强。根据(PM18、PM19)粒度分析特征，砂屑主要是细砂级、粗粉砂级和粉砂级，少量中砂、砾级。细砂级碎屑分选性较好，属近于对称的正偏态；概率累计曲线以跳跃总体为主，有少量悬浮次总体和滚动次总体，推测沉积环境为滨岸—潮坪或三角洲河道沉积环境。粉砂级碎屑分选性中等，近对称分布，以跳跃总体为主，分2～3个次总体，推测为三角洲河道或潮坪沉积环境(图7)。

图7 雀莫错组中段粒度分析概率累计曲线特征图(4)吴玉诗，王李相.青海1∶5万雁石坪地区六幅区调工作总结[R].吉林省地质调查院，2013.

该组中、下段的岩石组合、构造特征体现了河流与波浪交替作用的过程，其沉积环境可能主要在三角洲前缘相的砂坝、远砂坝、席状砂沉积部位，局部为三角洲平原亚相前端，砂岩中含海绿石也说明了其海水沉积的特征。局部的深灰色页岩可能形成在离岸更远的前三角洲与三角洲前缘的交汇部位。

雀莫错组中、下段顶部均发育一套碳酸盐岩沉积，是该组分段的一个重要标志层。岩性主要为浅灰色粒屑、生物屑泥微晶灰岩、含介屑细晶灰岩、深灰色泥晶灰岩、团粒亮晶灰岩等。灰岩中的粒屑主要以生物屑、团粒为主，含少量鲕和砂屑。生物碎屑多为不完整的碎片状，磨圆度、分选性均差，可能是风暴搬运至低能环境后沉积而成；团粒亮晶灰岩的生成环境是中-高能浅水区，结合与砂岩、粉砂岩互层状分布的特点，推测其形成环境可能是干热气候下的三角洲分支间湾或瀉湖沉积，代表了该时段海平面的上升。

雀莫错组上段沉积环境：雁石坪镇、查琼日—阿日陇巴地区，沉积一套由粉砂质泥岩、泥质、钙质粉砂岩等细碎屑岩与岩屑杂砂岩、长石(杂)砂岩、长石石英砂岩等中碎屑岩组成的粗细相间韵律性沉积，夹少量碳酸盐岩，局部含砾质成分，部分砂岩、粉砂岩中含海绿石。岩石中发育平行层理、水平层理、交错层理、沙纹层理、重荷模等构造。

该组上段分布范围广，沉积厚度巨大，向海延伸远，说明形成三角洲的河流规模大，陆源碎屑物携带能力强，沉积时间较长。

上部大量岩屑、长石杂砂岩说明离物源区较近，碎屑搬运不远，杂基的存在表明水动力条件不强，可能与障壁环境有关。砂岩、粉砂岩中含海绿石，说明是在海水中形成，水深应超过10 m。砂岩多分布于河口附近，由河流带来的粗碎屑物因水动力条件的降低而快速沉积形成近岸河口砂坝、分支流河道、远砂坝沉积；随着水流动能的减弱，开始沉积粉砂、泥质等细碎屑物。砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩的互层状分布反映了这一沉积过程。

同时砂岩与泥质粉砂岩、粉砂质泥岩的互层状分布也反映了气候的干、湿变化所影响的河流携带能力的变化，当气候相对干旱时，水动力较弱，河流多携带细粒的粉砂、泥质成分，降水充沛时河流携带大量粒度较粗、分选差的粗碎屑成分，形成砂岩、杂砂岩、砾质砂岩等层位。

该段夹有数层灰—灰黑色含粒屑微晶灰岩、亮晶粒屑灰岩，岩石中的粒屑成分以鲕粒为主，少量生物碎屑和砂屑。其形成环境可能有两种，其一为有搅动水的温暖浅水，当淡水补给不足时，海水中的碳酸钙过饱和析出，围绕藻类或潮汐带来的粉砂、泥形成鲕粒沉积而成；其二是大的风暴潮后残留在大型的陆上泻湖中的海水沉积而成。另外这些普遍发育的灰岩也可能代表了海进过程中的小规模反复性。

在九十二道班、扎加和旁吉日地区，雀莫错组上段是一套以中碎屑岩为主夹细碎屑岩的岩石组合，上部发育碳酸盐岩。砂岩成分较纯，分选较好，部分砂岩中含有海绿石，沉积厚度大，可能是在波浪作用为主的条件下形成的离岸较远的三角洲前缘地带。上部碳酸盐岩沉积与雁石坪等地该段上部的碳酸盐岩岩性、层位等特征相似，应为同一条件下形成。

根据粒度分析结果，雀莫错组上段砂岩中的砂屑主要为细砂级、粉砂级碎屑。其中细砂碎屑分选性较好，近对称分布，主要由跳跃总体组成，少量悬浮总体。累计概率曲线较陡，说明水动力较强，推测为三角洲河道、砂坝或滨岸沉积。粉砂级碎屑分选性较好，近对称分布，跳跃总次占主体，少量为悬浮总次，推测为三角洲水下河道或滨岸、海岸砂丘潮坪沉积环境。少量中砂级碎屑分选中等，正偏态分布，由跳跃总体组成，推测为滨岸沉积(图8)。

图8 雀莫错组上段累积概率曲线图(5)吴玉诗，王李相.青海1∶5万雁石坪地区六幅区调工作总结[R].吉林省地质调查院.2013.

根据以上岩石组合、沉积构造、粒度分析特征等，雀莫错组上段的沉积环境可能是障壁海环境中的三角洲相沉积，其中在雁石坪、查琼日—阿日陇巴地区是离岸较近的平原亚相，发育河口砂坝、分支流砂坝、远砂坝及分流间湾等沉积类型。在九十二道班、扎加和旁吉日地区，是离岸较远受波浪控制的三角洲前缘亚相。

谭富文等根据碳、氧同位素在本组的分布特征，认为中侏罗世雀莫错期沉积水体主要以陆源淡水作用为主，沉积环境属陆缘近海湖。岩石的结构和成分成熟度低，几乎所有的砂岩均见有电气石、斜长石、变质岩屑及基性火山岩屑等低成熟类组分，结合古流向分析，其物源主要来自于北部可可西里造山带[5]。

陈兰等根据发育在雀莫错组中、上部的淡水、瀉湖相双壳类化石组合，认为本组是一海侵初期的滨-浅海沉积，间夹瀉湖相沉积[3-4]。王建坡等根据古生物化石、古生物活动遗迹特征，认为早巴通期雁石坪地区为干-冷气候,偶尔为干-热气候的条件下形成的瀉湖-潮坪相沉积组合，说明在这段时间内有较大的风暴发生[5]。

4 结论

通过以上分析，结合前人资料，本文认为雀莫错组是一套由砂岩、粉砂岩、泥岩、页岩及少量碳酸盐岩构成的近岸滨、浅海相沉积，其沉积环境总体是三角洲相，局部为障壁海、瀉湖及潮坪相，以三角洲前缘相的砂岩、粉砂岩沉积为主；中、下段沉积特征显示了河流与波浪交替作用的过程，可能是三角洲前缘相靠近前三角洲的部分，上段可能是三角洲前缘相靠近三角洲平原相的部分，其中、上部发育的碳酸盐岩沉积可能与小规模的海水进退有关，可作为分段标志层。该组纵向表现为：由下至上粗-细-粗的沉积特征显示了水体由浅变深再变浅的进退过程。横向上虽有局部起伏，但向南东方向水体逐渐加深。