東秦嶺山陽-柞水盆地泥盆系“劉嶺群”沉積構造及古流向特征研究

吳濤

(大陸動力學國家重點實驗室，西北大學地質學系，陜西 西安 710069)

江小均

(昆明理工大學西南地質調查所，云南 昆明 650093；中國地質科學院地質研究所，北京 100037)

周海

(大陸動力學國家重點實驗室，西北大學地質學系，陜西 西安 710069)

秦嶺造山帶是位于華北板塊和揚子板塊之間的復合型大陸造山帶[1]。按東秦嶺地區(qū)現(xiàn)今地表地質特征，可以分別以寶雞-洛南-欒川斷裂帶和商丹斷裂帶為界，劃分為華北地塊南緣構造帶、北秦嶺構造帶和南秦嶺構造帶3個層次的構造帶[2]。東秦嶺地區(qū)存在一個古秦嶺海洋，新元古代開始發(fā)育, 奧陶紀末期開始關閉,志留紀晚期完全閉合。在古秦嶺洋板塊的北部發(fā)育具溝、弧、盆體系的古活動大陸邊緣，南部發(fā)育被動大陸邊緣。繼古秦嶺海洋板塊北緣活動大陸邊緣俯沖消減作用之后，其南、北2 個古大陸邊緣進一步接近而碰撞,北側的活動大陸邊緣沿商南-丹鳳縫合帶向南仰沖到南側的被動大陸邊緣前沿。研究區(qū)位于陜西省商洛市山陽縣色河鋪鄉(xiāng)青石埡村(N：33°32′54.5″；E：109°42′08.0″)，其構造位置處于山陽-鳳鎮(zhèn)斷裂以北的劉嶺盆地。山陽-鳳鎮(zhèn)一線的基底隆褶帶的出現(xiàn)，正是揚子地塊向華北地塊俯沖碰撞時形成的海溝外緣隆起帶，由于板塊沿海溝俯沖下彎導致其后部拱曲。劉嶺盆地南以鳳鎮(zhèn)-山陽斷裂為界，北以商丹縫合帶為界，西至太白縣下白云一帶，東至商南以南，處在秦嶺板塊最北緣與華北板塊相交接的部位。

秦嶺泥盆紀處于加里東運動之后，由于秦嶺構造演化比較復雜，北秦嶺泥盆紀出露較少，南秦嶺較多，表明南北秦嶺在加里東期的構造演化是不同的。長期以來, 東秦嶺泥盆系沉積環(huán)境和沉積構造背景一直存在著較大爭議，主要觀點有：①北秦嶺加里東期造山之后的前陸盆地[3]；②南秦嶺古被動大陸邊緣沉積[4-5]；③被動大陸邊緣盆地沉積[6-7];④活動大陸邊緣或弧前盆地[8]。 為此，筆者對東秦嶺山陽-柞水盆地泥盆系“劉嶺群”中沉積構造研究和古流向數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計分析。

1 沉積構造特征

東秦嶺泥盆系劉嶺盆地僅發(fā)育有中、晚泥盆統(tǒng)，因而將這一套地層統(tǒng)稱為劉嶺群，是一套以細碎屑巖為主的沉積，夾少量碳酸鹽巖、石英砂巖及菱鐵礦等，此外還有(變質)火山碎屑巖[9]。在中-晚泥盆世早期，該盆地顯示濱岸大陸架向斜坡-盆地體系演化的退積充填序列，反映裂陷盆地擴大、加深的趨勢[10-12]。

東秦嶺泥盆系劉嶺群的總體沉積環(huán)境為濱淺海沉積環(huán)境，自下而上沉積環(huán)境由牛耳川組為水動力較弱的淺海陸棚相→海水加深→池溝組淺海陸棚相→海水變淺→青石埡組為潮下帶沙坪-潮間帶混合坪-潮上帶泥坪相環(huán)境→水體加深→桐峪寺組下部為淺海陸棚相(海進序列)，向上變?yōu)闉I淺海相(海退序列)→海水變淺→二峪河組變?yōu)楹ｊ懡换ハ?潮坪相)。有學者認為劉嶺群為一套深水復理石沉積[13]。

該研究區(qū)基本屬于海岸淺水沉積體系，由薄-厚層狀細-中粒長石石英砂巖和石英砂巖組成，主要巖相包括交錯層狀砂巖、平坦層狀砂巖及少量粉砂巖和泥巖。一般從粉砂質板巖或含鈣泥質粉砂巖開始，以深灰色泥質灰?guī)r互板巖結束，可作為與下伏池溝組及與上覆下東溝組的劃分標志，其詳細地質剖面如圖2所示。

注:D2q為青石埡組；D2q1為青石埡組下部；D2q2為青石埡組上部；D2xd為小東溝組。圖1 研究區(qū)西溝口-青石埡-二峪河青石埡組剖面圖

2 古流向特征

波痕是由風、水流或波浪等介質的運動在沉積物表面所形成的一種波狀起伏的層面構造，是反映古水流方向的最常見和最明顯的標志[14]。按成因，波痕可分為浪成波痕、流水成因波痕和風成波痕3種類型，其中浪成波痕、流水成因波痕為淺水波痕，風成波痕多出現(xiàn)于沙漠、湖泊和海濱岸的沙丘沉積中。按對稱方式，波痕可分為不對稱波痕和對稱波痕，其中不對稱波痕的水流方向垂直波脊的走向，波痕陡傾面的傾向方向指示水流方向，而對稱波痕代表雙向水流，水流方向垂直于波脊走向。

表1 陜西省山陽縣色河鋪-黑山鎮(zhèn)剖面波痕統(tǒng)計表

注：H為海拔高度值。

圖2 研究區(qū)古流向圖

通過野外觀察，在陜西山陽縣青石埡村的青石埡組剖面上發(fā)現(xiàn)大量波痕、小型斜層理和潮汐層理。表1所示為陜西省山陽縣色河鋪-黑山鎮(zhèn)剖面波痕統(tǒng)計表。從表1可以看出，在山陽青石埡地區(qū)發(fā)現(xiàn)的波痕主要為不對稱波痕。針對其選取4個有效GPS點進行測量統(tǒng)計，用stereo軟件成玫瑰花圖(見圖2)，顯示其具有單一的指向性，且其指示的古流向為正北方向。

3 結論

1)東秦嶺山陽柞水盆地的泥盆系處在南秦嶺被動大陸邊緣向北秦嶺活動大陸邊緣俯沖的關鍵地帶，且主要受南秦嶺被動大陸邊緣控制，其沉積背景為淺海相、濱淺海相。

2)通過東秦嶺山陽柞水盆地泥盆系典型剖面的波痕統(tǒng)計分析，認為該研究區(qū)的古流向為正北方向。

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