新疆东昆仑西段黄沙河地区托库孜达坂组地质特征及沉积环境分析

刘欢，王海波，鲁浩，王超，万鹏

(山东省第三地质矿产勘查院，山东 烟台 264004)

0 引言

东昆仑造山带位于中央造山系西段，青藏高原北缘，是经历了多期次构造运动的复合型大陆造山带[1-5]，李荣社[4]等将东昆仑造山带自北向南分为东昆北(祁漫塔格)弧后盆地、东昆中微陆块(复合岩浆弧)、昆南增生杂岩带和巴颜喀拉前陆盆地[3,6-7]。黄沙河地区在大地构造位置上位于东昆仑造山带西段南缘，属于昆南增生杂岩带(图1a)。

研究区内地层较发育，以晚古生代—中生代地层为主，主要为下志留统白干湖组、中泥盆统布拉克巴什组、下石炭统托库孜达坂组、下二叠统碧云山组、中二叠统卡尔瓦组、上三叠统桃湖组、上侏罗统库孜贡苏组，局部出露少量中元古代变质基底(长城系小庙组及新生代地层[7-13])。下石炭统托库孜达坂组主要分布于研究区中部(图1b)，出露面积多达930km2。根据最新的新疆岩石地层手册[7]，该套地层为“灰白、灰绿、紫褐色碎屑岩及灰绿、灰紫色火山碎屑岩、灰绿、灰紫色火山岩夹灰白、灰黑色灰岩。一般下部以碎屑岩为主，上部为火山岩和灰岩，含丰富腕足、珊瑚化石”。由于地处藏北高原，自然条件恶劣，研究区地质成果资料相对较少[14-15]，原1∶25万矿调将该套地层仅划分到群[16](1)新疆维吾尔自治区地质调查院．1∶25万鲸鱼湖幅(J45C004004)、木孜塔格幅(J44C004003)区域地质调查报告，2002年。山东省第三地质矿产勘查院．新疆若羌县大沙沟一带1∶5万一道梁幅等(J45E019019、J45E020018、J45E020019、J45E021018、J45E021019)五幅区域地质矿产调查报告，2018年。湖南省地质调查院．且末县一级电站幅(J45C003002)1∶25万区调报告，2003年。，对其研究也仅限于地层内火山岩成因及时代特征，认为托库孜达坂群火山岩的形成与俯冲作用有关，是古特提斯分支洋北向俯冲的结果[17]；而对地层内的沉积岩及灰岩鲜有研究，陈刚等[18]对且末县米特河地区托库孜达坂组下段(碎屑岩)进行粒度特征及成因分析，认为其沉积环境为浅海—半深海相环境，显示了海进沉积序列特征。本文依托“新疆若羌县大沙沟一带5幅1∶5万区域地质矿产调查”等项目，通过研究剖面特征、基本层序、粒度参数、生物化石等，对东昆仑西段黄沙河地区托库孜达坂组进行沉积环境分析，以期为区域地质调查提供参考依据，为东昆仑造山带的演化提供地质资料。

图b：1—第四纪全新世河床、河漫滩冲积砂、砾石；2—第四纪更新世冲洪积砂、砾；3—唢纳湖组上段砂岩、粉砂岩；4—唢纳湖组下段砾岩、含砾粗砂岩；5—库孜贡苏组上段(砂岩段)；6—库孜贡苏组下段(砾岩段)；7—桃湖组碎屑岩；8—卡尔瓦组碳酸盐岩夹碎屑岩段；9—卡尔瓦组碎屑岩段；10—碧云山组碎屑岩段；11—托库孜达坂组碳酸盐岩段；12—托库孜达坂组碎屑岩段；13—白干湖组变砂岩段；14—白干湖组片岩段；15—硅质岩(透镜体)；16—灰岩(岩块)；17—玄武岩(岩块)；18—三叠纪二长花岗岩；19—实测逆断层；20—实测正断层；21—推测断层；22—化石取样位置图1 新疆东昆仑黄沙河地区区域地质图(a，据文献[11]改)及托库孜达坂组地质简图(b)

1 地层特征

下石炭统托库孜达坂组主要分布于阿尔金断裂以南的东昆仑山。东昆仑西段黄沙河地区托库孜达坂组主要分布于黑峰山-碎石沟-屏障岭一带，沿木孜塔格-鲸鱼湖深大断裂(昆南断裂)，呈EW向展布。该套地层顶部与上侏罗统库孜贡苏组、中新统唢呐湖组均呈断层接触，下部大部分被第四系覆盖，仅局部可见其与下志留统白干湖组呈断层接触(图1b)。

研究区托库孜达坂组主要为一套正常碎屑岩夹碳酸盐岩、硅质岩沉积。通过野外调查(图2、图3)，根据其岩性组合可分为2个岩性段，下段岩性主要为灰色、深灰色岩屑砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩及硅质岩，岩性变化较大，局部地段岩石发生浅变质或弱变形；上段岩性主要为灰白色泥亮晶灰岩夹灰黑色生物碎屑灰岩，化石以珊瑚、层孔虫、海百合茎为主。与新疆地层岩石地层岩性划分基本一致。

1—砾岩；2—亮晶灰岩夹生物碎屑灰岩；3—岩屑砂岩；4—泥质粉砂岩；5—硅质岩；6—构造破碎带；7—实测逆断层；8—实测性质不明断层；9—库孜贡苏组下段(砾岩段)；10—托库孜达坂组碳酸盐岩段；11—托库孜达坂组碎屑岩段；12—粒度分析样品取样位置及编号图2 研究区托库孜达坂组典型地质剖面

1—生物碎屑灰岩；2—砾岩；3—岩屑砂岩；4—绢云母板岩；5—泥晶灰岩；6—硅质岩；7—钙质粉砂质岩屑砂岩；8—断层图3 研究区托库孜达坂组地层综合对比柱状图

1.1 托库孜达坂组碎屑岩段

该段为一套滨浅海—半深海相的碎屑岩沉积，其主要岩性以灰黑色粉砂质板岩、灰黑色极薄层状泥质粉砂岩、硅质泥质粉砂岩、浅灰褐色长石石英中细粒砂岩、灰黑色极薄层状变质泥质粉砂岩、青灰色中—薄层状变质岩屑石英中砂岩夹灰褐色钙泥质粉砂岩为主。粉砂岩以发育平行层理为主，局部见粒序层理及微小的斜层理、包卷层理的沉积构造。地层中见有大量的灰黑色、灰绿色碎裂岩化硅质岩、含泥硅质岩、褐铁矿化含砾硅质岩、含硫化物硅质岩等，层厚约2～5cm。该段地层具有明显的复理石特征，韵律层发育，可见鲍马序列，主体见下部为a-b-c，局部见完整的a-b-c-d沉积；中部发育c-d层序，之后又恢复到a-b段沉积序列。与上部出露的碳酸盐岩段呈断层接触关系。

1.2 托库孜达坂组碳酸盐岩段

该段为一套半深海相的碳酸盐岩建造。其出露的主要岩性，底部为深灰色碎裂岩化生物碎屑粒屑灰岩、灰色碎裂含生物碎屑微晶灰岩，生物化石(图4)，含量约占10%～15%；上部灰黑色含生物碎屑含粒屑微晶灰岩、灰—浅灰白色含生物碎屑白云质亮晶微晶灰岩、灰褐色—浅灰白色碎裂岩化白云质亮晶灰岩，浅肉红色含生物碎屑亮晶泥晶微晶灰岩，未见顶，与托库孜达坂组碎屑岩段呈断层接触。

a—阎婆线纹长身贝(C1-P1)；b—小笛管珊瑚(S-C)；c—假罗氏孔珊瑚(C1)；d—放射虫化石(D3-C1)图4 托库孜达坂组典型化石照片

2 岩石学特征

2.1 碎屑岩类

(1)粗—细粒岩屑石英砂岩：灰色、深灰色，粗—细粒砂状结构，块状构造。岩石由碎屑(95%)和填隙物(5%)组成。碎屑主要由石英(25%～80%)、岩屑(20%～75%±)组成，长石少见。碎屑呈次棱角—次圆状，粒度大小0.06～3.6mm的占90%，小于0.06mm的占10%，呈接触-孔隙式胶结。

(2)粉砂质细砂岩：灰色、深灰色，粉砂—细砂状结构，块状构造。岩石由碎屑(95%)和填隙物(5%)组成。碎屑由石英(30%)、长石(少量)、岩屑(70%)组成。碎屑呈棱角—次棱角状，粒度大小0.02～0.1mm之间，呈接触-孔隙式胶结。

(3)粉砂质泥岩：灰色、浅灰色、深灰色，粉砂质泥质结构(显微鳞片结构)，定向构造。岩石由细粉砂屑和泥质组成。粉砂屑(40%)粒度大小0.01～0.02mm。主要由石英、岩屑、云母组成，云母大致定向分布，分布较均匀，分布微量褐铁矿。泥质(60%)有重结晶，由鳞片状黏土矿物组成，并具定向分布。

2.2 碳酸盐岩类

(1)生物碎屑灰岩：灰色，致密块状，生物碎屑泥晶结构，层状构造，滴稀盐酸剧烈起泡。岩石由生物屑和填隙物组成，具生物屑泥晶结构。生物屑30%，种类有有孔虫、藻、腕足、海百合、苔藓虫和介形虫等，多为自形—半自形，大小多在3.6～0.12mm之间，海百合、有孔虫和藻类保存较完整，苔藓虫和介形虫较破碎。填隙物70%，多为小于0.004mm的泥晶方解石，局部见少量由重结晶作用生成的微—细晶方解石，不均匀分布。

(2)浅灰白色弱白云石化微晶灰岩：浅灰白色，微晶结构，块状构造。岩石中除了有极个别生物屑外，主要由小于0.03～0.004mm的微晶方解石组成，局部见由重结晶作用生成的粉—细晶方解石，不均匀分布，细晶方解石颗粒间紧密嵌生。

2.3 硅质岩类

含放射虫硅质岩：灰色、浅灰色、浅褐灰色、深灰色，隐晶—显微微粒结构，块状构造。岩石由隐晶—显微微粒状石英(80%～99%)组成，其次为放射虫(少量～15%)，分布少量黏土(5%～7%)杂质及褐铁矿、白钛石尘点。黏土杂质较均匀分布，硅质成分呈隐晶状。放射虫呈圆形，已由微粒石英组成，有少部分呈菱形，呈压扁的椭圆状，大小0.08～0.25mm，分布较均匀。

3 时代特征

托库孜达坂组广泛分布于木孜塔格-鲸鱼湖断裂以北，黄沙河-雁头山-屏障岭一带，前人根据地层内的放射虫及珊瑚化石，将此套地层时代厘定为下石炭统。新疆地调院在1∶25万木孜塔格幅区域地质调查工作中，在研究区内的硅质岩中采集到大量的放射虫化石，经鉴定，其中的AlbaillellaindensisWon是杜内阶顶部到维宪阶底部的带化石(2)新疆维吾尔自治区地质调查院，1∶25万鲸鱼湖幅(J45C004004)、木孜塔格幅(J44C004003)区域地质调查报告，2002年。；湖南省地质调查院在1∶25万且末县一级电站幅区调工作中，在该套地层碳酸盐岩中采集到腕足类化石(Gigantoproductussp.,Linoproductussp.等)，经鉴定，时代为早石炭世晚期(3)湖南省地质调查院，且末县一级电站幅(J45C003002)1∶25万区调报告，2003年。。许鑫在对阿克苏河地区托库孜达坂组中火山岩进行研究时，测定其锆石U-Pb年龄为364.1～343.8Ma[17]，为晚泥盆-早石炭晚期。

本次工作在屏障岭一带的灰岩中采得大量化石，经鉴定主要为：阎婆线纹长身贝Linoproductuscora(Orbigny)(图4a)，小笛管珊瑚(未定种)Syringoporellasp.(图4b)，网格苔藓虫(未定种)Fenestellasp.，假罗氏孔珊瑚(未定种)Pseudoroemeriporasp.(图4c)等，其中假罗氏孔珊瑚为石炭纪典型化石，Linoproductuscora(Orbigny)为石炭-早二叠世典型化石因子。

另外在碎石沟一带硅质岩中采集到大量放射虫化石，经送中国地质大学(武汉)地球科学学院鉴定，化石主要有：Spongoentactinellasp.、Spongoentactinellaparacorynacanthasp.、Trilonchesp.、Triloncheelegans、Triloncheechinate、Stigmosphaerostylusvariospina、Stigmosphaerostylussp.、Triaenosphaerasp.、ArchocyrtiumriedeliArchocrytiumcostuligerum、Archocrytiumvenustum、Archocrytiumsp.、Holoeciscusforemana、Holoeciscussp.、Apophysisphaeraornate、Entactiniasp.、Asteroentactiniasp.、Tetrentactiniasp.。其中Apophysisphaeraornate(Hinde)是晚泥盆世法门期至早石炭世维宪期带化石(图4d)。

综上所述，根据化石组合特征，笔者将该组时代定为早石炭世。

4 沉积环境分析

黄沙河地区托库孜达坂组沉积建造以碎屑岩建造为主，其次为碳酸盐岩化建造，可以识别出鲍马序列，反映出半深海环境，而且在邻区发现了火山岩夹碎屑岩的岩石组合特征[18-21]，说明该组在沉积的同时海底火山活动频繁，时有喷发，反映出当时沉积环境已有向滨浅海相过渡的特点。

本次工作在托库孜达坂组碎屑岩段中采集2件砂岩进行了粒度分析，据参数显示，平均粒径0.3367～1.8333φ，以细砂为主；标准偏差0.9598～1.4273φ，分选中等；偏度-0.2566～-0.0155，为负偏态，峰态0.9368～1.008，为中窄—很窄。累计概率曲线图(图5)由跳跃和悬浮两个次总体组成，缺失滚动次总体。跳跃次总体含量81%～90%，斜率较高，为55°～60°，反映分选中等至较好。悬浮次总体含量低，为1%～2%，斜率0°～1°，反映分选差。S截点3～3.4φ，两个次总体之间多为渐变关系，混合度为-2φ左右，个别为突变关系。各特征均显示沉积物系经过一定搬运筛选之后的海相产物。概率图与半深海沉积的特征十分相似。

图5 下石炭统托库孜达坂组碎屑岩段砂岩粒度分析累积概率曲线图

微体古生物----放射虫(Radiolaria)，属于原生动物门的肉足纲，是一类单细胞具伪虫的海洋浮游生物。现代放射虫出现于各大洋和地中海中，能适应于各种水体，从极地到赤道，从水表到深海。然而最丰富还是在水深25～500m之间，岸边浅水中极少见。现代富含放射虫壳体的硅质软泥，主要分布在热带海洋底和两极高纬度地带。它们在太平洋的深度为4800～5300m，在印度洋为5000～5500m。因此人们通常把地质时期的放射虫硅质岩视为一种远洋深水环境的标志。

综上，根据地层岩性和生物化石组合来看，黄沙河地区下石炭统托库孜达坂组的沉积环境为半深海—滨浅海沉积环境。

5 结论

(1)通过剖面岩石组合特征分析及基本层序研究，将新疆东昆仑西段黄沙河地区托库孜达坂组分为下段碎屑岩段和上段碳酸盐岩段，碎屑岩段岩性以砂质板岩、岩屑砂岩、泥质砂岩为主，碳酸盐岩段主要岩性为灰白色微晶灰岩和灰黑色含生物碎屑灰岩。

(2)在研究区石炭纪托库孜达坂组中采集到珊瑚类、腕足类化石，经鉴定，其中的假罗氏孔珊瑚为石炭纪典型化石，阎婆线纹长身贝为石炭-早二叠世典型化石因子，确定地层时代为早石炭世。

(3)托库孜达坂组以碎屑岩建造为主，其次为碳酸盐岩建造，可以识别出鲍马序列，反映出半深海相环境，结合碎屑岩段粒度曲线特征及放射虫化石特征，确定该套地层的沉积环境为半深海—滨浅海沉积环境。