云南建水官廳地區(qū)晚泥盆世法門期牙形石帶的發(fā)現(xiàn)及五指山組的厘定意義

趙云江，包佳鳳，彭成龍，王曉林

(1.云南省地質(zhì)調(diào)查院，昆明 650216；2.貴州省地質(zhì)調(diào)查院，貴陽 550081)

1 區(qū)域地質(zhì)背景

20世紀(jì)70年代完成了1∶20萬元陽幅、大鹿馬幅、建水幅、金平幅、個舊幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作[7-10]，其中石炭系按時代劃分為C1(下石炭統(tǒng))、C2(中石炭統(tǒng))、C3(上石炭統(tǒng))三個年代地層單位，巖石地層單位未予劃分。1∶20萬元陽幅、大鹿馬幅對建水官廳以南-紅河以北一帶石炭系劃分為C2(中石炭統(tǒng))、C3(上石炭統(tǒng))兩個年代地層單位，巖石類型均為一套泥晶灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、大理巖，二者間為整合接觸。C3(上石炭統(tǒng))與上覆二疊系下統(tǒng)棲霞組(P1q)呈假整合接觸關(guān)系及有化石依據(jù)的茅口組(P1m)反推對比劃分為C2(中石炭統(tǒng))、C3(上石炭統(tǒng))。地層缺乏古生物依據(jù)。1∶20萬元陽幅、大鹿馬幅、建水幅、金平幅、個舊幅石炭系(包括C1(下石炭統(tǒng))、C2(中石炭統(tǒng)))分別有兩種不同的地層層序，一種為隱晶質(zhì)灰?guī)r-塊狀灰?guī)r，另一種為灰?guī)r夾基性火山巖(甚至包括超基性火山巖)、硅質(zhì)巖的地層層序，C3(上石炭統(tǒng))為灰?guī)r、硅質(zhì)條帶灰?guī)r夾硅質(zhì)巖。

1∶5萬白顯幅、馬街幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查證實[13]，1∶20萬元陽幅、大鹿馬幅C2(中石炭統(tǒng))、C3(上石炭統(tǒng))主要為碳酸鹽巖夾硅質(zhì)(巖)條帶泥晶灰?guī)r、基性火山巖含牙形石Palmatolepisrhomboids帶地層層序。根據(jù)所獲牙形石Palmatolepisrhomboids帶將其劃分對比為泥盆系上統(tǒng)革當(dāng)組(D3g)，歸屬個舊地層分區(qū)。革當(dāng)組(D3g)為臺地相沉積，主要為一套鮞?；?guī)r，不夾基性火山巖及硅質(zhì)巖、碎屑巖[2]。本文根據(jù)巖石組合、生物組合特征將其厘定為泥盆系上統(tǒng)五指山組(D3w)(部分厘定為泥盆系中-上統(tǒng)榴江組)(表1)。需強(qiáng)調(diào)的是，1∶20萬元陽幅、大鹿馬幅C2(中石炭統(tǒng))、C3(上石炭統(tǒng))無古生物依據(jù)，1∶20萬建水幅C1(下石炭統(tǒng))、C2(中石炭統(tǒng))、C3(上石炭統(tǒng))有確切的時代依據(jù)，說明1∶20萬元陽幅、大鹿馬幅C2(中石炭統(tǒng))、C3(上石炭統(tǒng))不等同于1∶20萬建水幅C2(中石炭統(tǒng))、C3(上石炭統(tǒng))，個舊地層分區(qū)黃龍組包括1∶20萬元陽幅、大鹿馬幅、建水幅、個舊幅C1(下石炭統(tǒng))、C2(中石炭統(tǒng))、C3(上石炭統(tǒng))地層[2]。

2 官廳地區(qū)五指山組地層層序

2013年筆者在進(jìn)行1∶5萬白顯幅、馬街幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查過程中測制了1∶20萬元陽幅、大鹿馬幅C2(中石炭統(tǒng))、C3(上石炭統(tǒng))地層剖面，剖面位于建水縣官廳鎮(zhèn)乍拉村寨(圖1)紅河北岸(102°44′，23°17′)，露頭總體良好，主要為一套泥晶灰?guī)r、硅質(zhì)條帶泥晶灰?guī)r、大理巖夾白云巖及基性火山巖(并有基性-超基性巖墻群侵入)[4]，巖石發(fā)生不均衡變質(zhì)，局部發(fā)生顯著的碎裂巖化、大理巖化。泥晶灰?guī)r中采獲晚泥盆世法門期牙形石Palmatolepisrhomboids帶化石。根據(jù)巖石組合特征，本文將其厘定為泥盆系上統(tǒng)五指山組(D3w)，下部為泥盆系榴江組(Dl)，歸屬東南地層區(qū)右江地層分區(qū)(本文)，官廳地區(qū)泥盆系上統(tǒng)五指山組層序(圖2)如下：

表1 滇東南建水官廳地區(qū)五指山組劃分沿革表

2.1 剖面列述

上覆地層：下石炭統(tǒng)壩達(dá)組(C1b)灰黑、深灰色炭質(zhì)泥巖

>14.10m

--------------------整 合 接 觸--------------------

泥盆系上統(tǒng)五指山組(D3w)：

18.淺灰黃色含陸屑泥質(zhì)泥-微晶灰?guī)r

36.70m

17.深灰色碎裂巖化含泥質(zhì)泥-微晶白云巖

33.10m

16.灰綠色角礫多屑沉凝灰?guī)r

17.60m

15.淺灰色碎裂巖化含藻跡白云質(zhì)泥晶灰?guī)r

64.00m

14.淺灰色含藻跡白云質(zhì)泥晶灰?guī)r

56.10m

13.灰、淺灰色薄層狀泥晶灰?guī)r。產(chǎn)牙形石：Hindeodellasp.，Gen.et.sp.indet.

60.20m

12.淺灰綠色綠泥鈣質(zhì)硅質(zhì)板巖

15.90m

11.黑灰色板劈理化碎裂巖化炭泥質(zhì)泥-微晶白云質(zhì)灰?guī)r。產(chǎn)牙形石：polyanthussp.Paseudopo-lynathussp.，Hindeodellasp.

17.60m

灰綠色絹云母化綠泥石化角閃輝石輝綠巖侵入

10.淺灰色微粒白云石大理巖

85.10m

9.灰紫色強(qiáng)烈絹云母化玄武巖

23.40m

8.淺灰色微細(xì)粒含硅質(zhì)條帶白云石大理巖。產(chǎn)牙形石：PalmatolepisrhomboidsSanm-emann，PalmatolepisglabrleptaZiegler&Huddle，，Palmatolepissp.，Roundyabrevip-ennataSanmemann，NeoprioniodussmithiStauffer，Hindeodellasp.

34.50m

灰綠色拉輝煌斑巖脈侵入

7.灰、淺灰、灰白色碎裂巖化含硅質(zhì)條帶泥晶灰?guī)r。產(chǎn)牙形石：PalmatolepispooleiSandbersandZiegler，PalmatolepisquadrantinodosalobataSannemann，PalmatolepisglaberaleptaZieglerHuddle，Palmatolepiscf.minutaBransm&Mehl，Palmatolepissp.，RoundyabrevipennataSannemann，NeoprioniodussmithiStauffer，HibbardellatelumHuddle

23.90m

6.淺灰色微粒白云石大理巖

23.20m

5.深灰色微細(xì)粒白云石大理巖質(zhì)角礫巖

14.20m

--------------------整 合 接 觸--------------------

泥盆系中統(tǒng)榴江組(Dl)

4.紫灰色含細(xì)砂質(zhì)泥質(zhì)粉砂巖

7.30m

3.深灰色弱碎裂巖化不等粒白云石大理巖

12.80m

2.灰紫、暗紫色少量灰綠色鈣質(zhì)頁巖

6.00m

1.淺灰色微細(xì)粒白云石大理巖

53.30m

--------------------斷 層 接 觸--------------------

侏羅系下統(tǒng)馮家河組(J1f)：淺褐灰色含中砂質(zhì)粉-細(xì)粒石英砂巖

69.00m

圖1 官廳乍拉泥盆系上統(tǒng)五指山組(D3w)分布及實測剖面位置圖

2.2 巖石地層劃分

2.2.1 五指山組(D3w)

五指山組(5～18層)主要為泥晶灰?guī)r、硅質(zhì)條帶泥晶灰?guī)r、白云石大理巖夾角礫凝灰?guī)r、強(qiáng)烈蝕變玄武巖，厚505.5m，底以泥質(zhì)粉砂巖與泥盆系中-上統(tǒng)榴江組為劃分標(biāo)志，與榴江組呈整合接觸，頂部炭質(zhì)泥巖與石炭系統(tǒng)壩達(dá)組為劃分標(biāo)志，與壩達(dá)組泥巖呈整合接觸。

2.2.2 榴江組(Dl)

榴江組(1～4層)主要為灰綠色鈣質(zhì)頁巖、砂泥質(zhì)粉砂巖、深灰色不等粒大理巖，未見底，厚79.4m，未獲化石，與侏羅系下統(tǒng)馮家河組(J1f)呈斷層接觸。官廳地區(qū)榴江組可與1∶5萬者太-底圩幅榴江組對比，但1∶5萬者太-底圩幅榴江組出露完整，其中夾厚度不等的基性火山巖，“南丹型”的沉積特征非常顯著。

2.2.3 達(dá)蓮塘組(Dd)

乍拉剖面未見達(dá)蓮塘組出露，但在剖面西側(cè)分布一套灰、深灰色薄層狀泥晶灰?guī)r、硅質(zhì)巖，灰?guī)r中發(fā)現(xiàn)中泥盆世艾菲爾期牙形石polygnathuscostatuscostatus-polygnathuspseudofoliatus帶，根據(jù)巖石組合及生物組合特征將其劃分為下-中泥盆統(tǒng)達(dá)蓮塘組。

圖2 滇東南官廳乍拉泥盆系上統(tǒng)五指山組(D3w)實測剖面圖

官廳地區(qū)泥盆系自下而上劃分為下-中泥盆統(tǒng)達(dá)蓮塘組、中-上泥盆統(tǒng)榴江組、上泥盆統(tǒng)五指山組三個地層單位，榴江組出露不完整，未獲時代依據(jù)。但泥盆紀(jì)發(fā)現(xiàn)艾菲爾期牙形石polygnathuscostatuscostatus-polygnathuspseudofoliatus帶，巖石組合特征在區(qū)域上與達(dá)蓮塘組一致。右江地槽最低層位為中泥盆世地層，官廳地區(qū)中-晚泥盆世屬于右江地槽的一部分。

2.3 五指山組生物及年代地層

2.3.1 五指山組(D3w)牙形石重要種屬描述及年代

發(fā)現(xiàn)多個Palmatolepissp.斷片，時代：D3(晚泥盆世)。

2.3.2 五指山組(D3w)生物地層

建水官廳地區(qū)五指山組未獲大化石，灰?guī)r中獲豐富的牙形石，可建立一個與全球?qū)Ρ鹊难佬问瘞В篜almatolepisrhomboids帶。

Palmatolepisrhomboids帶產(chǎn)于五指山組中下部泥晶灰?guī)r、白云石大理巖中，以大量出現(xiàn)Palmatolepisrhomboids帶分子為特征，以Pa.-pootei滅絕為標(biāo)志，重要分子有NeoprioniodussmithiStauffer、HibbardellatelumHuddle。除本區(qū)外，該牙形石帶在廣西還見于宣武三里組、南丹五指山組，并且是五指山組同名帶化石，湖南錫礦山標(biāo)準(zhǔn)剖面及新田黃公塘麻塘窩的錫礦山組也有見及，在北美、歐洲及澳大利亞法門期下部相當(dāng)層位均有發(fā)現(xiàn)。

2.3.3 五指山組(D3w)年代

乍拉剖面表明五指山組與其上覆下石炭統(tǒng)壩達(dá)組呈整合接觸，與下伏泥盆系中-上統(tǒng)榴江組呈整合接觸，五指山組含Palmatolepisrhomboids帶，地質(zhì)年代為晚泥盆世法門期，但上部含牙形石Polygnathussp.、Paseudopotygnathussp.、Hindeodellasp.帶，有早石炭世巖關(guān)期之色彩。由此可見，官廳地區(qū)五指山組具有明顯的穿時性，與廣西五指山組具有穿時性特征驚人的相似。

3 五指山組對比

3.1 五指山組(D3w)對比

廣西晚泥盆世“南丹型”沉積有兩種類型[5]：一種為臺溝型，水體相對較淺；另一種為海槽型，水體相對較深，有明顯的火山活動，火山巖類型從基性熔巖、中性熔巖-酸性熔巖均有見及。但五指山組為碳酸鹽巖建造或夾火山巖、硅質(zhì)巖建造，并且不含陸源碎屑巖。

滇東南上泥盆統(tǒng)五指山組為云南地礦局二區(qū)測隊二分隊(1978)首次引入，具體代表者桑-董堡一帶晚泥盆世晚期沉積。全層厚約50m，下部灰白色或綠色薄層狀矽質(zhì)灰?guī)r，上部為淺灰色層狀不純矽質(zhì)灰?guī)r[2]。滇東南地區(qū)晚泥盆世“南丹型”沉積統(tǒng)稱榴江組，主要為粘土巖、灰?guī)r、硅質(zhì)條帶灰?guī)r、硅質(zhì)泥巖、硅質(zhì)巖，向上硅質(zhì)增多，富含竹節(jié)石，總體顯深水沉積特點[1]，但其中均未發(fā)現(xiàn)有火山巖，僅與廣西的臺溝型沉積相當(dāng)。五指山組為碳酸鹽巖建造或夾火山巖、硅質(zhì)巖建造，并且不含陸源碎屑巖(圖3)。

圖3 滇東南建水官廳-廣西南丹海槽型泥盆系上統(tǒng)五指山組(D3w)柱狀對比圖

建水官廳地區(qū)泥盆系上統(tǒng)五指山組主要為灰黑-深灰色泥晶灰?guī)r、大理巖，夾基性火山巖、硅質(zhì)條帶灰?guī)r及凝灰?guī)r、角礫狀灰?guī)r，局部薄層特征明顯，厚505.5m，未見底，與下伏榴江組及上覆下石炭統(tǒng)壩達(dá)組深灰色炭質(zhì)泥巖均呈整合接觸?；?guī)r中基本不見顆粒結(jié)構(gòu)，泥晶結(jié)構(gòu)少量保存較好，沉積環(huán)境為拉伸背景下深水盆地-斜坡環(huán)境。

綜上，建水官廳地區(qū)泥盆系上統(tǒng)五指山組巖石組合、沉積環(huán)境、沉積構(gòu)造背景及上覆地層巖性完全可與廣西境內(nèi)稱之為海槽型沉積進(jìn)行對比。但其沉積物厚度大得多，基性火山巖夾層更厚，說明建水官廳地區(qū)晚泥盆世五指山組沉積時拉張構(gòu)造背景比廣西境內(nèi)層型地區(qū)相對強(qiáng)烈。同時，廣西境內(nèi)五指山組頂、底界線可以是穿時的，也可以不穿時，建水地區(qū)五指山組底面界線未發(fā)現(xiàn)穿時現(xiàn)象，但頂面界線可穿時至上覆石炭紀(jì)底部，與廣西五指山組具有穿時特征一致。

3.2 五指山組(D3w)沉積特征

《廣西的泥盆系》將泥盆系“南丹型”分為臺溝型及海槽型[5]，兩種類型均為深水沉積。海槽型沉積有火山活動，并認(rèn)為后者水體相對更深。筆者綜合廣西泥盆系“南丹型”資料認(rèn)為：五指山組為深水盆地沉積，且處于強(qiáng)烈拉張的構(gòu)造背景，但由于拉張極不均勻，在拉張相對更強(qiáng)烈地段有火山噴發(fā)活動，拉張相對較弱地段則無火山噴發(fā)活動，可能伴隨基性巖侵入。通過對比發(fā)現(xiàn)建水官廳地區(qū)與廣西境內(nèi)“南丹海槽型”晚泥盆世五指山組共性特征是：均為一套碳酸鹽巖夾硅質(zhì)(巖)條帶泥晶灰?guī)r夾火山巖建造，至少不夾碎屑巖，并且含相同的牙形石Palmatolepisrhomboids帶，同時，兩地五指山組明顯都具有穿時現(xiàn)象。最大的特征差異是：官廳地區(qū)(包括滇東南地區(qū))五指山組尚未發(fā)現(xiàn)中-酸性火山熔巖。

4 個舊地層小區(qū)(本文)與黔西南地層小區(qū)界線劃分

本文根據(jù)所獲牙形石Palmatolepisrhomboids帶，結(jié)合其中所夾基性火山巖、硅質(zhì)條帶泥晶灰?guī)r(或硅質(zhì)巖)，將其厘定為泥盆系上統(tǒng)五指山組，且建水官廳地區(qū)五指山組巖石組合特征與廣西“南丹型”特征一致，遂將其劃歸東南地層區(qū)，即將東南地層區(qū)右江地層分區(qū)范圍擴(kuò)大到滇東南官廳地區(qū)(圖4)。另一方面，在五指山組南西側(cè)灰黑色薄層狀泥晶灰?guī)r、硅質(zhì)巖中發(fā)現(xiàn)中泥盆世艾菲爾期牙形石polygnathuscostatuscostatus-polygnathuspseudofoliatus帶，這套地層可與區(qū)域上達(dá)蓮塘組進(jìn)行對比。本文將官廳地區(qū)泥盆系劃分為下-中泥盆統(tǒng)達(dá)蓮塘組、中-上泥盆統(tǒng)榴江組及上泥盆統(tǒng)五指山組。自中泥盆世開始處于強(qiáng)烈的拉伸環(huán)境，與區(qū)域上右江地槽演化特征一致。與揚(yáng)子地層區(qū)被動大陸邊緣沉積相比，東南地層區(qū)地層發(fā)育特點表現(xiàn)出活動性沉積的特征。

圖4 揚(yáng)子地層區(qū)-東南地層區(qū)巖石地層區(qū)劃簡圖(本文)

5 意義

《云南省巖石地層》[2]對云南省巖石地層單位進(jìn)行了全面清理和系統(tǒng)總結(jié)，將滇東南官廳地區(qū)石炭系地層劃分對比為石炭系黃龍組，歸屬東南地層區(qū)個舊地層分區(qū)，認(rèn)為屬臺地相(穩(wěn)定型)沉積，其影響比較深遠(yuǎn)。區(qū)域上，個舊地層分區(qū)泥盆系-二疊系并非只有臺地(穩(wěn)定型)相沉積，還包括海槽型沉積如榴江組、壩達(dá)組、順甸河組、巖頭組、領(lǐng)薅組[11]。建水官廳地區(qū)晚泥盆世法門期牙形石Palmatolepisrhomboids帶的發(fā)現(xiàn)為厘定滇東南地區(qū)泥盆系上統(tǒng)五指山組(包括泥盆系中統(tǒng)榴江組)地層層序提供了重要的古生物學(xué)依據(jù)，證實了官廳地區(qū)晚泥盆世“南丹(海槽)型”沉積的存在。