滇東北會(huì)澤縣魯納地區(qū)宣威組沉積相分析

徐 杰，向經(jīng)緯，王浩宇，毛家偉

(中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)黃金第十支隊(duì)，云南 昆明 650000)

出露于云南會(huì)澤地區(qū)宣威組(P3x)形成于晚二疊世末期，其下伏為峨眉山玄武巖(P3e)，多以峨眉山玄武巖的噴發(fā)上限作為宣威組的成巖年齡。近年來(lái)有關(guān)宣威組的含礦性研究成果較為豐富，云南富樂(lè)鉛鋅礦、云南會(huì)澤大黑山鋁土礦、云南富源縣新廠鉛鋅礦和云南省鎮(zhèn)威煤礦等[3～5]，都與宣威組關(guān)系密切。本文通過(guò)野外勘查、剖面測(cè)制、巖石薄片觀察、剖面對(duì)比等一系列工作，探討晚二疊世該區(qū)域的古環(huán)境演化特征，也為宣威組區(qū)域性成礦研究、沉積盆地屬性研究和P-T生物大滅絕影響因子探索等提供資料。運(yùn)用傳統(tǒng)地層學(xué)、沉積學(xué)、古生物學(xué)等的研究方法，對(duì)宣威組古生物-沉積相、古地理和古環(huán)境演化等方面進(jìn)行更進(jìn)一步研究，把其成礦模式和沉積演化規(guī)律進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，擬建立起宣威組沉積時(shí)期的區(qū)域性地層構(gòu)造格架和演化發(fā)展模式。

1 研究區(qū)地質(zhì)背景

研究區(qū)地處揚(yáng)子古陸塊滇東碳酸鹽巖臺(tái)地，受構(gòu)造作用控制，整體構(gòu)造呈北東-南西向展布。出露地層有泥盆系、石炭系、二疊系和三疊系。泥盆系、石炭系為碳酸鹽巖，二疊系自下而上包含有梁山組(P1l)、陽(yáng)新組(P2y)、峨眉山玄武巖(P3e)、宣威組(P3x)，其中梁山組(P2l)與宣威組(P3x)為碎屑巖沉積，陽(yáng)新組(P2y)為碳酸鹽沉積；宣威組(P3x)之上為下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組(T1f)。本區(qū)宣威組(P3x)出露面積30.64km2。并與峨眉山玄武巖(P3e)相毗鄰，總體呈北東向條帶狀展布(圖1)。

本區(qū)斷層整體呈北東-南西向延伸，包括2條正斷層和4條性質(zhì)不明斷層[6～8]。

2 巖石學(xué)特征

2.1 剖面概述

在研究區(qū)共測(cè)制兩條宣威組地層剖面(Pm01和Pm02)。

(1)會(huì)澤縣務(wù)德魯納鄉(xiāng)鐵廠村宣威組剖面(Pm01)：起點(diǎn)坐標(biāo)：東經(jīng)103°42′50″，北緯26°20′00″，終點(diǎn)坐標(biāo)：東經(jīng)103°42′37″，北緯26°20′00″，剖面露頭良好(圖2)，巖層總厚度為198.9m。下伏地層為峨眉山組(P3e)深褐色致密塊狀玄武巖。宣威組(P3x)底部為灰黃色塊狀礫巖、暗紫色中薄狀含礫粉砂巖、灰色厚層長(zhǎng)石巖屑砂巖、暗紫色薄層狀泥質(zhì)粉砂巖等。中部為黃褐色礫巖、土黃色粉砂質(zhì)泥巖。頂部為黃色中層狀粉砂巖夾土黃色中層狀粉砂質(zhì)泥巖、黃綠色中層狀中粗粒巖屑砂巖，砂巖中見鐵質(zhì)結(jié)核。上覆地層為飛仙關(guān)組(T1f)紫紅色中層狀中粗粒巖屑砂巖。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

圖2 魯納鄉(xiāng)鐵廠村宣威組(P3x)實(shí)測(cè)地層剖面圖(Pm01)

(2)會(huì)澤縣上村鄉(xiāng)河口-大岔河宣威組剖面(Pm02)：起點(diǎn)坐標(biāo)：東經(jīng)103°36′08″，北緯26°05′48″，終點(diǎn)坐標(biāo)：東經(jīng)103°36′05″，北緯26°05′51″，厚108.3m。下伏地層為峨眉山組(P3e)深褐色致密杏仁狀玄武巖。宣威組(P3x)下部為灰黑-灰綠色礫巖、灰黃色泥巖、含細(xì)礫泥巖。中部為灰紫色含細(xì)礫泥巖，青灰色中-薄層狀泥巖。上部為青灰色中層狀泥質(zhì)粉砂巖夾泥巖、青灰色泥質(zhì)細(xì)砂巖夾粉砂質(zhì)泥巖等，細(xì)砂巖呈透鏡狀產(chǎn)出。上覆地層為飛仙關(guān)組(T1f)淺紫紅色薄層狀泥巖、巖屑砂巖(圖3)。

圖3 會(huì)澤縣上村鄉(xiāng)河口—大岔河宣威組(P3x)實(shí)測(cè)地層剖面(Pm02)

2.2 巖石類型及特征

通過(guò)野外實(shí)勘和室內(nèi)薄片觀察，宣威組巖性主要為陸源碎屑巖類，巖石類型包括礫巖、含礫泥巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖、巖屑雜砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥巖等，兩條剖面中所涉及的同種巖性并無(wú)較大區(qū)別。

圖4 研究區(qū)宣威組(P3x)砂巖分類圖解Fig 4.Classification Diagram of XuanweiFormation(P3x)Sandstone

(1)礫巖：礫巖是判別辮狀河三角洲和扇三角洲的重要標(biāo)志，一般認(rèn)為辮狀河三角洲中無(wú)重力流成因礫巖，礫巖也是反映物源類型、距離、沉積速率等的重要載體。宣威組礫巖由礫石、粗砂、中砂、細(xì)砂、粉砂和填隙物組成。礫石大小2mm～10mm，主要呈圓狀、次圓狀，少量為次棱角狀，成分主要為泥質(zhì)巖和粉砂質(zhì)泥質(zhì)巖。占全部的 25%；粗砂粒徑0.5mm～2mm，主要呈圓狀、次圓狀，少量為次棱角狀，成分主要為泥質(zhì)巖和粉砂質(zhì)泥質(zhì)巖，含少量石英。占全部的 27%；中砂粒度0.25mm～0.5mm，主要呈圓狀、次圓狀，少量為次棱角狀，成分主要為泥質(zhì)巖和粉砂質(zhì)泥質(zhì)巖，含少量石英。占全部的 20%；細(xì)砂粒度0.06mm～0.25mm，主要呈圓狀、次圓狀，少量為次棱角狀，成分主要為泥質(zhì)巖和粉砂質(zhì)泥質(zhì)巖，含少量石英。占全部的 10%。粉砂粒度0.004mm～0.06mm，主要呈次棱角狀，成分主要為巖屑和石英，含極少量長(zhǎng)石和石英。占全部的 3%。填隙物：為泥質(zhì)，含大量的氧化鐵質(zhì)。占全部的15%。Pm02底部紫灰色塊狀礫巖的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、磨圓度均和Pm01相似，唯一的區(qū)別在于，Pm02礫巖中礫石成分主要為玄武巖(圖5-a、圖5-b)。

(2)砂巖、細(xì)粉砂巖：有土黃色薄層狀粉砂巖、灰白-黃褐色中層狀粉砂巖和暗紫色中層狀泥質(zhì)細(xì)砂巖等，均由陸源碎屑和填隙物組成。細(xì)砂和粉砂的成分主要為巖屑，含極少量長(zhǎng)石(約5%)和石英(約5%)，填隙物主要為泥質(zhì)，含大量的氧化鐵質(zhì)。部分粉砂巖中含細(xì)小礫石，均為次棱角狀(圖5-c)。

(3)巖屑砂巖：可見黃綠色中層狀中粗粒巖屑砂巖、淺紫紅色薄層狀巖屑砂巖、巖屑雜砂巖和灰色厚層狀長(zhǎng)石巖屑細(xì)砂巖等(圖4)，砂質(zhì)結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。主要由巖屑(約30%)、長(zhǎng)石約(20%)、石英(約30%)和填隙物組成，為鐵質(zhì)膠結(jié)(圖5-e)

(4)粉砂質(zhì)泥巖、泥巖：多為青灰色薄-中層狀粉砂質(zhì)泥巖和泥巖、局部可見灰黑色薄層狀碳質(zhì)泥巖，主體為泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄-中層狀構(gòu)造。主要由粘土礦物組成，粉砂質(zhì)含量較少。碳質(zhì)泥巖中含大量有機(jī)質(zhì)(圖5-f)。

2.3 沉積構(gòu)造

礫巖中局部可見扁平面定向排列，觀察到大型槽狀交錯(cuò)層理，Pm02底部礫巖中可見正粒序?qū)?。長(zhǎng)石巖屑砂巖、細(xì)砂巖中發(fā)育小型楔狀交錯(cuò)層理(圖5-c)、平行層理(圖5-d)和沉積旋回等。粉砂巖和泥巖中發(fā)育波狀層理、小型交錯(cuò)層理和水平層理。Pm01上部紫紅色薄層泥巖、土黃色、淺紫紅色中層粉砂質(zhì)泥巖互層，泥巖單層厚2cm～8cm，粉砂巖單層厚15cm～20cm。

圖5 宣威組(P3x)特征巖性照片

3 沉積相劃分

宣威組(P3x)Pm01號(hào)剖面中礫石成分為泥質(zhì)巖和粉砂質(zhì)泥巖(圖5-a)，此二者均難以長(zhǎng)距離搬運(yùn)，判斷為近源沉積，且作用時(shí)間不長(zhǎng)，重力流水動(dòng)力減弱后出現(xiàn)牽引流沉積特點(diǎn)。Pm02底部礫巖物源更接近峨眉山玄武巖風(fēng)化區(qū)，礫石均呈圓狀、次圓狀，少量次棱角狀(圖5-b)。搬運(yùn)距離適中且持續(xù)時(shí)間加長(zhǎng)，礫石底部為雜基支撐，向上逐漸變?yōu)轭w粒支撐。重力流動(dòng)能逐漸減弱且牽引流持續(xù)發(fā)生，由泥石流沖刷形成的凹槽成為古河道的初始河床。結(jié)合物源特征、分選性、磨圓度、水動(dòng)力條件、沉積構(gòu)造等多方面信息，判斷研究區(qū)宣威組為扇三角洲沉積(圖6)[11-12]。

研究區(qū)宣威組屬扇三角洲相細(xì)分為扇三角洲平原、扇三角洲前緣2個(gè)亞相，包括泥石流、分流河道、水下分流河道、水下分流河道間、席狀砂、遠(yuǎn)砂壩等6個(gè)微相。

圖6 魯納地區(qū)宣威組(P3x)沉積相劃分圖

3.1 扇三角洲平原亞相

宣威組扇三角洲平原亞相中包含泥石流和分流河道兩個(gè)沉積微相。

(1)泥石流微相：灰黃色塊狀礫巖，礫石大小1cm～10cm，分選和磨圓度較差，基底膠結(jié)，膠結(jié)物為泥質(zhì)，為泥石流主體沉積。暗紫色薄-中層狀含礫粉砂巖，礫石含量較少，為泥石流主體運(yùn)移末期，流體動(dòng)力減弱后沉積。

(2)分流河道微相：黃綠色中層狀中粗粒巖屑砂巖，砂巖中可見鐵質(zhì)結(jié)核。業(yè)內(nèi)針對(duì)鐵質(zhì)結(jié)核的成因研究尚無(wú)定論，綜合圍巖特征和結(jié)核層位成層性，推測(cè)為含鐵流體沿裂隙沉積形成。發(fā)育槽狀交錯(cuò)層理。

3.2 扇三角洲前緣亞相

宣威組扇三角洲前緣亞相中包含水下分流河道、水下分流河道間、席狀砂和遠(yuǎn)砂壩四個(gè)沉積微相。

(1)水下分流河道微相：局部可見黃褐色礫巖，呈向上礫徑變小的正粒序沉積，扁平面平行排列，具河道礫巖特征?；疑駥訝铋L(zhǎng)石巖屑細(xì)砂巖，發(fā)育槽狀交錯(cuò)層理，反映水動(dòng)力適中，且為常年流水。

(2)水下分流河道間微相：為暗紫色薄層泥質(zhì)粉砂巖，土黃色中層狀泥質(zhì)粉砂巖。層理較弱，含少量有機(jī)質(zhì)，在剖面中所占比例小，推測(cè)被流體多次改造遷移。

(3)席狀砂微相：為暗紫色薄層粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、土黃色中層狀粉砂質(zhì)泥巖互層，或按不同比例交錯(cuò)排列，發(fā)育小型波狀層理、水平層理。

(4)遠(yuǎn)砂壩微相：紫紅色薄層泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，發(fā)育水平層理、小型波狀層理，反映水動(dòng)力較，且水平面升降幅度小。

4 沉積環(huán)境分析

研究區(qū)宣威組沉積時(shí)期，結(jié)合巖性、沉積建造和古生物等特征，其沉積環(huán)境演化可分為兩個(gè)階段。

(1)氣溫升高、降水驟增階段：在沉積建造中，泥石流是高能水體的可靠記錄，同一巖組內(nèi)大面積泥石流的出現(xiàn)，也標(biāo)示著該地史沉積期水源補(bǔ)給充足。從Pm01和Pm02剖面底部礫巖中都出現(xiàn)指示古河床特征的大型槽狀交錯(cuò)層理，且沉積建造相似。從圖1中可以看出，兩條剖面相距約12km，在陸相沉積中，僅單一水源的供給和水動(dòng)力改變難以形成大規(guī)模的泥石流，而且整個(gè)扇體缺少前扇三角洲部分，并不太符合單一水源的扇體特征，故推測(cè)為該區(qū)域降水驟增，在不同位置引發(fā)了不同規(guī)模的泥石流。

(2)氣溫和降水量均保持恒定階段：由泥石流剝離地表所形成的凹槽成為早期河床，為沉積湖盆的形成創(chuàng)造了有利條件。粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖中的平行層理、小型波狀層理、水平層理等(圖6)，說(shuō)明整個(gè)研究區(qū)沉積水體較淺，均處于流體、波浪和潮汐的改造范圍之內(nèi)，水動(dòng)力處于一個(gè)小幅波動(dòng)的范圍，水源供給趨于穩(wěn)定。部分層位含植物碎屑，但未采集到較為完整的化石。結(jié)合臨近區(qū)域前人成果，研究區(qū)及相臨范圍內(nèi)宣威組主要包含焦羊齒(Compsopterissp.)，蘆木(Calamitessp.)，櫛羊齒(Pecopterissp.)，此外，還有孢粉：Leiotriletes，Punctatisporites，Calamospora，Cyclogranisporites等化石[13]，均指示溫暖濕潤(rùn)的沉積環(huán)境。宣威組以儲(chǔ)煤豐富為外界所知，適宜的氣候和植被資源是成煤的必要條件[14]。從Pm01號(hào)剖面看，宣威組(P3x)沉積旋回完整度、沉積構(gòu)造發(fā)育程度和沉積厚度均大于Pm02號(hào)剖面的情況，也說(shuō)明成巖時(shí)期古海拔從Pm02剖面到Pm01剖面逐漸變低。呈西南高、東北低的緩坡狀，魯納地區(qū)處于水流匯聚地帶的湖盆邊緣。

5 結(jié)論

(1) 滇東會(huì)澤魯納地區(qū)宣威組主要為陸源碎屑巖，包括礫巖、含礫泥巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖、巖屑雜砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、泥巖等。

(2) 研究區(qū)宣威組為扇三角洲沉積，包括扇三角洲平原和扇三角洲前緣兩種亞相，細(xì)分為泥石流、分流河道、水下分流河道、水下分流河道間、席狀砂和遠(yuǎn)砂壩6種微相。

(3) 研究區(qū)宣威組成巖時(shí)期，位處沉積湖盆邊緣，主要受地貌控制，沉積水體較淺，氣候溫暖濕潤(rùn)。整個(gè)研究區(qū)古海拔呈西南高，東北低的緩坡狀。