川西南-滇东北地区晚二叠世早期海陆过渡相沉积地层特征及岩相古地理探讨

2024-01-08李雁龙胡杰孟標黄德智桂宾

四川地质学报 2023年4期

李雁龙，胡杰，孟標，黄德智，桂宾

（1.四川省第八地质大队，四川西昌 615000；2.四川省第四地质大队，成都 611130）

在川西南-滇东北地区的峨眉-东川一带，峨眉山玄武岩组呈南北长约450 km、东西宽约380 km 的带状分布（图1）。自上世纪60 年代以来，该区相继开展的区域地质调查工作在会东、巧家、会泽、普格、美姑、甘洛、峨眉等地发现峨眉山玄武岩组之下有厚数十厘米至数米的透镜状海陆过渡相沉积地层，其后由四川省地矿局编制完成的《四川省区域地质志》、《四川省岩石地层》和云南省地矿局编制完成的《云南省区域地质志》、《云南省岩石地层》等报告，详细记述和分析了峨眉山玄武岩组的岩性-岩相、区域变化及喷发时代，并将该套海陆过渡相沉积地层与不含陆相地层的玄武岩一并划归为峨眉山玄武岩组或划属“下乐平组”，将玄武岩之下以灰岩为主的地层划归为栖霞组或茅口组或阳新组，认为二者为（喷发）不整合接触，反映了地表快速抬升后的浅表剥蚀响应或者连续沉积。

图1 研究区峨眉山玄武岩分布简图（据1∶150 万西南地质图修改）

然而，峨眉山玄武岩组与下伏阳新组灰岩的界线并没有因为不整合接触而清晰明了，在中二叠统阳新组与晚二叠统峨眉山玄武岩组接触界线附近的灰岩与玄武岩往往呈现出互为交织的沉（堆）积现象。比如，在四川会东戛吉、锅筐崖及宁南英哥等地中二叠统阳新组灰岩的中部发现夹有厚10 余米至20 余米的玄武岩；在会东糖房、宁南英哥、金沙江沿岸和布拖、金阳及甘洛上仓等地中二叠统阳新组（茅口组）灰岩的上部亦发现夹有厚数米至百余米的玄武岩。同时，在峨眉山玄武岩组底部也常见有灰岩透镜体，其厚度为数十米至百余米，如越西县马前门地区的峨眉山玄武岩组地层中的灰岩透镜体长达数公里，厚度最大可达88 米。因此，形成了众多不同的观点，比如在峨眉山玄武岩成岩环境方面，出现海相、陆相的认识（陈文一等，2003；张招崇等，2001；宋谢炎等，1998；林建英，1987；熊舜华等，1984）；在成岩时代上，出现早二叠世、晚二叠世之说（何冰辉，2016）。

本文初步报道了在川西南-滇东北一带的峨眉山市挖断山、乐山市沙湾、美姑县柳红、普格县西罗等13 个地区峨眉山玄武岩组与阳新组（茅口组）灰岩之间发现的一套厚数米的海陆过渡相含煤岩系地层的分布、规模、岩石组合、古生物化石和地层接触关系等特征，并探讨其岩相古地理特征和建组研究的意义。这一发现丰富了川滇地区中二叠世晚期古地理资料，以期为今后研究川滇地区中晚二叠世沉积演化过程、岩相古地理特征以及确定峨眉山玄武岩早期喷发古地理环境、时限等提供了新线索和基础资料。

1 地质背景

广义峨眉山玄武岩组的分布范围南抵云南建水、屏边，北越四川南江，西以小金河深断裂为界，东至贵州晴隆地区，一般是指以玄武岩为主的暗色岩系，具有厚度大、多旋回喷发特征（何冰辉，2016；王瑞华等，2011）。在四川南江-盐源一带，峨眉山玄武岩组呈北东向狭长带状分布，发育柱状节理及枕状构造，指示其为海陆过渡相沉（堆）积；在云南会泽-东川一带则多发育柱状节理，喷发间歇期沉积了河湖相的红色砂泥岩，指示其为陆相沉（堆）积。与下伏地层（阳新组或茅口组）一般被认为是喷发不整合接触（张良钜和杨育富，2019；王甘露等，2009），但局部地区玄武岩与灰岩的沉积基本上连续的（张宏辉等，2022）。在区域上大致以康滇地轴为界，西部的金河-箐河深断裂沿线属线状坳陷地带，在峨眉山玄武岩组喷发前沉积了平川组滨海—浅海陆棚边缘斜坡相之石英砂岩-泥岩-（砂砾屑）灰岩，并伴有滨浅海相基性玄武质角砾岩-凝灰岩-玄武岩的沉（堆）积（唐广成和张璐，2021）；而金河-箐河深断裂与小金河深断裂间，因隆升、剥蚀无沉积；小金河深断裂以西，以强烈火山活动为特征，在巴颜咯拉地块东缘沉（堆）积了中-上二叠统大石包组半深海相基性火山岩。东部即泸定-西昌-攀枝花以东，总体上是峨眉山玄武岩与阳新组灰岩直接呈不整合接触，但调查发现在越西海棠-甘洛片马、峨眉挖断山-美姑柳红、普格西罗、会东坝口、巧家大富凉山-会泽罗布等地沉积了含煤碎屑岩夹不纯碳酸盐岩组合之地层体，与上、下地层均呈平行不整合接触，具备了单独建组研究的意义。

本次研究在系统查阅不同年代完成的1︰25 万～1︰5 万区域地质调查成果资料基础上，通过开展系统的野外地质路线调查和地质剖面观测，对川西南-滇东北地区二叠系阳新组灰岩与峨眉山玄武岩组间出露的一套海陆过渡相含煤细碎屑岩夹泥（质）灰岩地层单元进行了详细的岩石组合、古生物化石和地层接触关系等方面的调查研究。

2 空间分布及岩石组合

峨眉山玄武岩组在川滇黔地区大面积分布，厚度不一，比如在贵州地区最薄仅几米至几十米，而在四川米易、云南寻甸等地则可达2 553～2 748 m（林建英，1987），云南宾川地区厚达5 000 余米（王瑞华等，2011）。其底部多以玄武质火山角砾岩、角砾状凝灰岩以及玄武岩等岩石直接不整合覆于阳新组（或茅口组）灰岩之上（徐则民，2011；刘冉等，2021)，这与峨眉山地幔柱的活动导致的地壳抬升、阳新组灰岩顶部风化剥蚀有关（李宏博等，2011；何斌等，2005；宋谢炎等，2002）。在川西简阳地区峨眉山玄武岩沿着薄弱带上升、爆发，喷发时挟带灰岩碎屑，从而在底部形成含灰岩质火山角砾岩，同时个别地段在灰岩与玄武岩接触界面上发育了古风化壳（刘冉等，2021；夏茂龙等，2020）；在滇东北乌蒙山地区玄武岩与灰岩相互交叉的构造现象反映地壳抬升幅度小速度缓慢，古环境为处于海平面以下碳酸盐台地的基本连续沉积；而以凝灰岩、泥岩、灰岩质角砾岩为主，甚至部分地段发育煤线的岩石组合反映其古环境为抬升后地表已露出水面（张宏辉等，2022）。

地幔柱的中心位置、地壳抬升速度和幅度直接决定了茅口组沉积末期灰岩的剥蚀程度和之上沉积的岩石组合特征（李宏博等，2011，2013；何斌等，2005，2003）。调查发现，在四川峨眉山市挖断山、乐山市沙湾、甘洛县片马、越西县海棠、甘洛县波洛、哈喏李脚、尼汉马柴已桥、美姑县柳红、普格县西罗、会东县坝口、云南巧家县大富凉山、鲁甸县小寨、会泽县罗布等13 个地区的峨眉山玄武岩组底部与阳新组大套灰岩之间发育有以含煤碎屑岩为主夹泥（质）灰岩的海陆过渡相地层。该套地层单元在区域上厚度较为稳定，南北厚度较稳定，向东具变厚趋势，一般厚度0.5～4.2 m，最厚为会泽县罗布地区（厚35 m）（图2）。

这套地层的基本岩性组合为黄灰、绿灰、深灰-灰黑色（含砾）泥岩或（铝质）粘土岩、铁质泥岩、碳质泥（页）岩夹钙（泥）质粉砂岩、煤线，向上夹灰色薄-中层泥质灰岩、灰黑色泥灰岩等（图3）。其中在峨眉山市挖断山地区该地层单元的岩性组合自下而上依次为：灰白色铝土质粘土岩（0.8 m）→透境状煤层（0.1 m）→灰色泥质灰岩夹黑色页岩（0.5 m）→灰黑色泥质砂岩夹碳质页岩及煤线，含Pecopteis rigida（坚直节羊齿）Cladophlebissp.（枝脉蕨），Cordaitessp.（柯达木）等化石（0.7 m）；在乐山市沙湾地区为：黄褐色含砾泥岩（1.2 m）→黄色硬质页岩夹青灰色白云质灰岩及薄层碳质泥岩，灰岩中含珊瑚、菊石（0.3 m）→黄灰、褐色含碳、含砂质泥岩，有时含石英砾石（0.3 m）→黑色泥灰岩（0.4 m）→浅青灰色页岩及黄红色铁质泥岩（0.3 m）；在美姑县柳红地区为：灰黄色碳质粘土岩，有植物化石碎片（0.7 m）→黑色碳质页岩（0.03 m）→灰黑色铁质泥岩（0.15 m）；在普格县西罗地区为：黄绿色细砾岩（0.7 m）→灰色钙质粉砂岩夹泥质灰岩透镜体，产Lepidodendronoculagfetis（Abbado），Calamitessp.，Pecopterissp.等（1.1 m）→灰黑色泥灰岩，产Calamitessp.及双壳类化石（0.5 m）→绿灰、灰绿色砂质页岩夹碳质页岩透镜体，含植物化石碎片（1.2 m）→灰绿色粘土质页岩（0.7 m）；在甘洛县哈罗李脚地层为厚度约0.5 m的碳质页岩夹玄武岩。与下伏阳新组灰岩、上覆峨眉山玄武岩组均呈平行不整合接触，界面波状起伏，尤其是在普格县西罗地区，该特征最为典型（图3c）。其底部以透镜状砾岩与下伏阳新组灰岩接触，界面呈波状起伏，波长约4 m，波高约60 cm，多浑圆状；顶部以粘土质页岩与上覆峨眉山玄武岩组玄武岩接触，界面亦为波状，波长约3 m，波高约0.4 m，断续分布铁质风化壳。

3 古物面貌及时代限定

该地层单元内古生物化石稀少，灰岩中常含珊瑚类、菊石类及双壳类碎片，植物化石赋存于粉砂岩、碳质泥（页）岩、泥灰岩中，保存差，多呈碎片，仅峨眉挖断山、普格西罗有较完整的植物化石：Pecopterissp.，P.rigida，Cladophlebissp.，Cordaitessp.，Calamitessp，Lepidodendronoculagfetis（Abbado），Oculusfelissp.。

这些古生物分子在华北、陕西、内蒙等地二叠系地层中广泛发育，赋存地层的岩性-岩相可与内蒙大兴安岭林西组对比，均属一套海陆过渡相地层，而化石则多赋存于上部灰、黑、绿灰等深色岩层中。化石组合面貌属华夏植物群，主要化石分子为Pecopteris、Calamites属，除Cladophlebis属时代为K-P 跨度较大外，Lepidodendron、Calamites、Cordaites、Pecopteris属均为二叠纪，以中-晚二叠世最为繁盛、丰度最高，其中Pecopteris属及分子是华北地区中二叠世晚期主要分子。因此，这些植物化石的存在也是阳新世晚期研究区地壳抬升接受剥蚀沉积的响应。鉴于该地层平行不整合于阳新组灰岩之上、峨眉山玄武岩组之下，控制了峨眉山玄武岩喷发旋回的底界，推测其时代应属阳新世冷坞期早时。

4 岩相古地理及意义

区域不整合界面和沉积相转换面是层序地层界面识别的重要标志，而煤线（层）的发育更是指示了海平面的变化（邵龙义等，2013）。结合区域上岩相古地理研究成果，我们初步认为研究区在阳新世冷坞期早时，因地处康滇古隆起东侧，长期遭受大面积不均衡抬升，剥蚀频繁而又强烈（何斌等，2003），沉积作用微弱，仅局部低洼区接受海相、海陆过渡相碎屑—碳酸盐岩沉积和少量火山沉积岩、熔岩的沉（堆）积（图4）。该期的古地理格局沿袭了阳新世孤峰期的古隆起特点，海平面仍在持续上升或大面积隆升，海退加剧，部分陆源物质已参与化学沉积。

图4 研究区阳新世冷坞期早时岩相古地理图

在上述峨眉挖断山、乐山沙湾、普格西罗等原始低洼处均有残余海，且与广海连通，其中乐山沙湾、普格西罗沉积有滨岸砾岩、少量滨岸沙，但大多属滨岸平原粘土，向东水动力减弱，以粘土等泥质岩为主，靠海一侧（泥质）灰岩富含珊瑚类、蜓类、双壳类、菊石类化石，但受水动力、波浪作用的强烈影响，化石保存差；向陆一侧由滨岸平原逐渐向湖泊演化，多处达深湖环境，以含植物化石的泥灰岩或泥质灰岩为特征。之后水体变浅，以研究区多地该地层单元上部出现碳质泥页岩为特征，代表由湖泊→沼泽的演化。沼泽后期研究区全面成陆接受了陆相峨眉山玄武岩的大规模喷发与堆积，喷发间歇期有少量陆相地层沉积，由西向东陆相沉积夹层增多、增厚。