黃陵背斜陡山沱組沉積相對比分析與磷礦成因研究

翁騁，康波，李俊超

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黃陵背斜陡山沱組沉積相對比分析與磷礦成因研究

翁騁1.2，康波1.2，李俊超1.2

（1.湖北省地震局，武漢 430071；2.中國地震局地震研究所，武漢 430071）

黃陵背斜處于揚(yáng)子地臺上揚(yáng)子臺褶帶的東緣。該背斜東邊為當(dāng)陽向斜，西邊為秭歸向斜，三者軸向幾乎互相平行，方位近似南北向，仙女山斷裂位于其西南部。在對該地區(qū)其中兩個剖面（青林口剖面和樟村坪巖心剖面）進(jìn)行細(xì)致測量研究，發(fā)現(xiàn)這兩個剖面的陡山沱組巖性主要為白云巖，并且沉積構(gòu)造復(fù)雜，因此該地區(qū)的沉積相非常有研究價值，兩者可以進(jìn)行對比研究。另外，樟村坪地區(qū)發(fā)現(xiàn)有大量的磷礦，我們對這些磷礦的形成機(jī)理也進(jìn)行了分析研究。

黃陵背斜；沉積相；磷礦；成因

黃陵背斜處于揚(yáng)子地臺上揚(yáng)子臺褶帶的東緣。該背斜東邊為當(dāng)陽向斜，西邊為秭歸向斜，三者軸向幾乎互相平行，方位近似南北向，仙女山斷裂位于其西南部。背斜本身為穹窿構(gòu)造，主要巖性為前震旦系結(jié)晶雜巖，西翼陡東翼緩，依次是震旦系到三疊系，層間大都為連續(xù)的整合或假整合接觸，在震旦系和前震旦系之間出現(xiàn)有角度不整合。目前，國內(nèi)對該地區(qū)的研究尚不充分，我們在該地區(qū)對其中兩個剖面（青林口剖面和樟村坪巖心剖面）進(jìn)行細(xì)致的測量研究，發(fā)現(xiàn)這兩個剖面的陡山沱組巖性主要為白云巖，并且沉積構(gòu)造多樣化，例如發(fā)現(xiàn)有帳篷構(gòu)造、層理、鳥眼構(gòu)造、竹葉狀灰?guī)r等，因此該地區(qū)的沉積相非常有研究價值，兩者可以進(jìn)行對比研究。另外，樟村坪地區(qū)發(fā)現(xiàn)有大量的磷礦，對這些磷礦的形成機(jī)理也有非常重要的研究意義。

圖1 黃陵背斜周緣地質(zhì)草圖

1 區(qū)域地質(zhì)背景

揚(yáng)子克拉通東南緣沿新元古代早期（-900Ma）江南造山帶與華夏陸塊拼合，組成了統(tǒng)一的華南陸塊。揚(yáng)子克拉通北部沿秦嶺-大別造山帶與華北克拉通相隔，西部沿龍門山斷裂帶與松潘-甘孜褶皺帶相鄰。揚(yáng)子克拉通核部發(fā)育了典型的穹窿構(gòu)造，稱“黃陵背斜”（圖1）。

其中部分出露了太古宙-古元古代基底（崆嶺高級變質(zhì)巖）和新元古代黃陵侵入雜巖體巖基，故秭歸縣及其周邊所處的揚(yáng)子克拉通核部通常稱為黃陵地區(qū)或崆嶺地區(qū)。

黃陵背斜呈近SN向，其穹窿構(gòu)造導(dǎo)致核部出露了前寒武紀(jì)早期基底地質(zhì)及侵入其中的新元古代黃陵侵入雜巖體。這些地質(zhì)單元被新元古代晚期至顯生宙地層覆蓋，分布于黃陵背斜的周邊地區(qū)。

2 剖面介紹

2.1 青林口剖面陡山沱巖性介紹

青林口剖面位于黃陵背斜的西南翼，在月亮包—墓坪—青林口—羅家村一帶，此剖面為近年公路施工新開掘出來的新剖面，之前未被研究過，青林口剖面地層分布相當(dāng)齊全，從黃陵花崗巖一直到寒武紀(jì)的水井沱組全部連續(xù)出露，而且剖面相當(dāng)新鮮。

第四段：黑色頁巖，下部為石煤層，污手；中部含大量黃鐵礦和重晶石自形晶體；上部含大量碳酸鹽結(jié)核，呈“鍋底狀”結(jié)構(gòu)，結(jié)核直徑5～150cm；頂部為一套黃白色頁巖，含豐富鈣質(zhì)；第三段：灰白色、灰色中薄層狀微晶白云巖夾黑色燧石條帶或透鏡體層；第二段：灰白色中層狀泥質(zhì)白云巖與黑色頁巖互層，層間夾少量黑色碳質(zhì)頁巖，部分層位含有硅質(zhì)結(jié)核和硅質(zhì)條帶；第一巖性段：蓋帽白云巖，厚層狀，石英脈發(fā)育。中部發(fā)育似帳篷構(gòu)造和重晶石沉積，上部的厚層狀白云巖中含燧石層，發(fā)育大量后期溶孔。

2.2 樟村坪剖面陡山沱組巖性介紹

樟村坪地區(qū)位于峽東黃陵背斜的北翼區(qū)內(nèi)陡山沱組中部發(fā)育一明顯的暴露間斷面該間斷面以下富含膠磷礦，而間斷面以上的白云質(zhì)灰?guī)r中富含硅磷質(zhì)結(jié)核。樟村坪地區(qū)陡山沱組的典型剖面位于萬家溝磷礦，區(qū)內(nèi)陡山沱組假整合覆蓋于南華系南沱組冰磧巖之上，自下而上由7部分組成，即：①2.65m厚的灰色白云巖；②21.6m厚的黑色泥巖、頁巖頂部夾膠磷礦薄層；③2.5m厚的黑色膠磷礦；④20.0m厚的灰色厚層白云巖，頂部發(fā)育一明顯的暴露間斷面；⑤5.2m厚的灰色中薄層白云巖；⑥24.6m厚的深灰色富含硅磷質(zhì)結(jié)核及條帶的厚層白云巖；⑦>11.7m厚的灰色薄層灰?guī)r夾鈣質(zhì)頁巖（圖2）。

圖2 樟村坪剖面巖性鏡下照片

3 沉積相特征分析

3.1 青林口剖面陡山沱組

1）第一段沉積相：陡山沱組蓋帽白云巖以微亮晶白云質(zhì)灰?guī)r為主體，其原生碳酸鹽顆粒應(yīng)該是一種似球粒。無論是海相還是非海相，許多灰?guī)r都含有一些無結(jié)構(gòu)次圓狀的微晶顆粒，它們大多具有微米或毫米級粒徑，一般被稱為似球粒。似球粒是對多成因的、灰泥質(zhì)碳酸鹽巖顆粒廣義的描述性術(shù)語，一般缺乏內(nèi)部結(jié)構(gòu)。許多似球粒呈次圓狀或圓狀，卵形和桿形也可能出現(xiàn)。粉砂-細(xì)砂級顆粒的粒徑在幾微米到幾毫米，但大部分灰質(zhì)似球粒很少超過500pm，一般粒徑小于200pm，經(jīng)常在30～100pm之間。似球粒與鱺粒和核形石的不同之處在于沒有同心和放射狀內(nèi)部結(jié)構(gòu)且顆粒較小，和小而圓的內(nèi)碎屑區(qū)別是有統(tǒng)一的形狀、分選好和尺寸?。?200pm）。海洋環(huán)境形成的似球粒是低能淺海潮間和潮下臺地相碳酸鹽巖的主要組成部分。似球粒出現(xiàn)在富集建造的似球?；?guī)r中，或和其他顆粒類型一起構(gòu)成碳酸鹽巖的顆粒組分。似球粒組成顆粒支撐和泥質(zhì)支撐組構(gòu)（形成灰泥質(zhì)顆?；?guī)r，顆粒質(zhì)灰泥石灰?guī)r，顆粒巖和粘結(jié)巖結(jié)構(gòu)）、單獨(dú)的或集合的顆粒，出現(xiàn)在層狀和凝塊狀結(jié)構(gòu)中。似球粒一般出現(xiàn)在淺海潮間一潮下帶陸架碳酸鹽巖和生物礁、泥丘中，也大量出現(xiàn)在深水碳酸鹽巖中，很少或沒有出現(xiàn)在非熱帶冷水碳酸鹽巖中，這與熱帶淺海碳酸鹽巖中的繁盛形成反差。

圖3 青林口剖面陡山沱組沉積相

圖4 樟村坪剖面陡山沱組沉積相

2）第二段沉積相：巖性以灰白色微晶薄至中層狀白云巖與黑色頁巖互層為主，部分層位含有結(jié)核。反映較深水、靜水的潮下高能帶的沉積相，波浪作用較強(qiáng)。

3）第三段沉積相：巖性以灰色、淺灰色薄至中厚層狀白云巖、泥質(zhì)白云巖為主，夾少量頁巖、粉砂質(zhì)泥巖，具條紋狀、薄板狀，具硅質(zhì)條紋和條帶，反映為較深水、靜水的潮下—淺海陸棚相沉積。上部可見“竹葉狀”灰?guī)r，應(yīng)為原地破碎的灰?guī)r，在水的強(qiáng)烈振蕩下形成，反映海水間歇動蕩的潮間高能環(huán)境。

4）第四段沉積相特征：巖性以硅質(zhì)巖和硅質(zhì)頁巖為主。層內(nèi)方解石被硅質(zhì)巖交代，反映了半深海-深海的遠(yuǎn)洋沉積，沉積速度較緩慢，能量較低的穩(wěn)定沉積。應(yīng)該發(fā)生在陸表海的深盆，大陸架以外，以及洋殼上的深海部分（圖3）。

圖5 青林口剖面和樟村坪剖面陡山沱組巖性對比

3.2 樟村坪剖面陡山沱組

1）第一段沉積相：巖性以細(xì)-粉晶白云巖和角礫白云巖夾燧石條帶為主，中部含有膠磷礦，反映較深水、靜水的潮下高能帶的沉積相，波浪作用較強(qiáng)。

2）第二段沉積相：巖性以深灰-淺灰中厚層狀泥粉晶白云巖，中部白云巖含有膠磷礦，一般含P2O539.5％左右。非晶質(zhì)，多呈塊狀狀鮞粒結(jié)構(gòu)，有時呈結(jié)核狀、球粒狀或粉末狀，上部為白云巖含有燧石條帶，部分為泥質(zhì)白云巖為主。反映較深水、靜水的潮下—淺海陸棚相沉積。

3）第三段沉積相：巖性以淺灰-灰黑色薄中層泥粉晶白云巖夾薄層硅質(zhì)白云巖，上部夾硅質(zhì)團(tuán)塊和硅質(zhì)層為主。反映半深海-深海的遠(yuǎn)洋沉積，沉積速度較緩慢，能量較低的穩(wěn)定沉積。

4）第四段沉積相：巖性以灰黑色薄層狀粉晶白云巖夾灰黑色中層狀粉晶白云巖為主。反映低能淺海潮間和潮下臺地相，較低能的環(huán)境（圖4）。

4 討論與結(jié)論

青林口剖面與樟村坪剖面的陡山沱組在巖性和時期上基本一致可以進(jìn)行巖性劃分和對比（圖5）。

通過對兩個剖面巖性和沉積相的對比分析研究，發(fā)現(xiàn)兩個剖面反映海平面的升降基本一致，從第四段至第一段海水深度均呈逐漸變淺的趨勢，表明樟村坪區(qū)和峽東區(qū)在震旦世的古環(huán)境基本相一致。

樟村坪地區(qū)富含磷礦，可能是因?yàn)樵搮^(qū)域斷裂構(gòu)造比較復(fù)雜，長期而強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動，以及風(fēng)化溶蝕，不僅使淋濾作用得以徹底進(jìn)行，而且把分布在礦源層中溶解出來的磷質(zhì)，歸攏在較小的空間范圍，發(fā)育于含磷地層中的構(gòu)造破裂帶內(nèi)。一方面磷質(zhì)來源豐富（該時期大量繁殖藻類以及浮游生物)，另一方面又是淋濾交代的理想環(huán)境和磷質(zhì)富集的良好空間。這些原因可能導(dǎo)致了本區(qū)富含磷礦。

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Sedimentary Facies of the Doushantuo Formation of the Huangling Anticline and Genesis of Phosphorite Deposits

WENG Cheng1,2KANG Bo1,2LI Jun-chao1,2

(1-Hubei Earthquake Administration, Wuhan 430071; 2-Earthquake Institute, China Seismological Bureau, Wuhan 430071)

The Huangling anticline lies on the eastern edge of the upper Yangtze fold belt of the Yangtze platform. It is between is the Dangyang syncline in the east and the Zigui syncline in the west, their axes are almost parallel to each other, nearly longitudinal. The Xiannvshan fault is located in the southwest. Study of the Qinlingkou section and the Zhangcunping section indicates that the Doushantuo Formation consists mainly of dolomite with complicated sedimentary structure. Their sedimentary facies is of important research value. This paper deals with phosphorite deposit in the Zhangcunping region.

Huangling anticline; Doushantuo Formation; sedimentary facies; Qinlingkou section; Zhangcunping section; Phosphorite

P536

A

1006-0995（2017）03-0355-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.03.001

2016-11-14

翁聘（1990-），男，浙江衢州人，助理工程師，研究方向：地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)