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  地质通报  2018, Vol. 37 Issue (9): 1731-1735  
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张庆奎, 杨宾, 邵学峰, 陈树良, 赵明远, 吕凤祥. 内蒙古巴拉格歹地区构造混杂岩带中浊积岩、震积岩特征及意义——以内蒙古哈拉黑等八幅1:5万区域地质调查为例[J]. 地质通报, 2018, 37(9): 1731-1735.
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Zhang Q K, Yang B, Shao X F, Chen S L, Zhao M Y, Lü F X. The petrological characteristics and tectonic implications of turbidite and seismite in Balagedai tectonic melange belt, Inner Mongolia: Take regional geological survey scaled 1:50000 in Halahei area, Inner Mongolia as an example[J]. Geological Bulletin of China, 2018, 37(9): 1731-1735.
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基金项目

中国地质调查局项目《内蒙古1:5万哈拉黑等八幅区域地质矿产调查》(编号:DD20160048-08)

作者简介

张庆奎(1967-), 男, 硕士, 教授级高级工程师, 地质学专业。E-mail:zhangqingkui2008@163.com

文章历史

收稿日期: 2018-01-10
修订日期: 2018-04-10
内蒙古巴拉格歹地区构造混杂岩带中浊积岩、震积岩特征及意义——以内蒙古哈拉黑等八幅1:5万区域地质调查为例
张庆奎 , 杨宾 , 邵学峰 , 陈树良 , 赵明远 , 吕凤祥     
辽宁省地质勘查院, 辽宁 大连 116100
摘要: 浊积岩为具有鲍马序列的古海沟沉积,其部分沉积物与古海沟地震密切相关,由于岛弧外弧海沟地质构造复杂,洋板块俯冲及火山岩的喷发,地震活动强烈、频繁,沉积岩在成岩过程不断受到地震扰动,形成具有地震活动特点的震积岩。通过对巴拉格歹地区构造混杂岩带中浊积岩、震积岩的研究,识别出浊积岩系的具递变层理的槽模、沟模等冲刷铸模,包卷层理构造及最顶部黑色粉砂质泥岩段;识别出震积岩系的液化脉、地震震碎角砾岩、滑塌角砾岩、震褶岩-卷曲、纹层状、阶梯状断层构造等,建立并确认浊积岩、地震岩识别标志,恢复古地理构造环境,认为原划分的大石寨组应该解体,应为一套弧前盆地古海沟浊积岩沉积。结合浊积岩中的火山岩、基性岩及区域上化石山发现的超基性岩,初步确认,在测区浊积岩与岛弧火山岩、洋壳沉积物受板块碰撞拼接作用,由一系列逆冲断裂将上述各种块体构造就位在一起,形成构造混杂岩,为二连-贺根山缝合带在本区东延问题提供了资料。
关键词: 巴拉格歹    浊积岩    震积岩    二连-贺根山缝合带    
The petrological characteristics and tectonic implications of turbidite and seismite in Balagedai tectonic melange belt, Inner Mongolia: Take regional geological survey scaled 1:50000 in Halahei area, Inner Mongolia as an example
ZHANG Qingkui, YANG Bin, SHAO Xuefeng, CHEN Shuliang, ZHAO Mingyuan, LÜ Fengxiang     
Liaoning Provincial Institute of Geological Exploration, Dalian 116100, Liaoning, China
Abstract: The turbidite is the ancient trench sediments with Bouma series. And part of the sediment is closely related to the ancient trench earthquake. Due to oceanic plate subduction and volcanic eruption, the seismic activities are intense and frequent at the trench. The Sedimentary rocks are constantly disturbed by earthquakes during diagenetic process at this area. So, the seismites recording seismic activities are formed. By studying the turbidite and seismite in Balagedai tectonic melange belt, we recognize the turbidite sequence and the seismite sequence. The turbidite sequence includes flushing molds such as ditch mold and flute cast with graded bedding, convolute bedding, and the black silty mudstone at the top sequence. The seismite sequence includes fluidized vein, shattered breccia, slump breccia, seismic crimp, laminar or stepped fault, etc. Then we establish the identification marks of turbidite and seismite rocks. Furthermore, we restored the paleotectonic environment of Dashizhai Formation at study area. And the former Dashizhai Formation divided by predecessor should be broken up. Dashizhai Formation is the turbidite sediment at the ancient trench in the arcfront basin. Considering the volcanics, basic rocks or ultrabasic rocks in Huashi Hill in the turbidite, we get the conclusion that, due to plate collision, the turbidite, arc volcanic rocks and oceanic sediments are bunched together by a series of thrust faults. So the tectonic melange is formed. This provide evidence that Erlian-Heihe suture zone extends eastern to the study area.
Key words: Balagedai    turbidite    seismite    Erlian-Heihe suture zone    

研究区位于二连-贺根山蛇绿构造混杂岩带的东侧,锡林浩特岩浆弧范畴(图 1)。二连-贺根山蛇绿构造混杂岩带位于西伯利亚板块与华北板块之间的兴蒙造山带内,是研究中亚造山带增生造山的关键地区之一。浊积岩是增生造山带的重要组成部分,本次笔者在哈拉黑地区开展1:5万区调工作时,对原划分的一套半深海-深海伴随火山喷发的大石寨组进行了解体。初步认为其应为一套构造混杂岩,岩性以浅变质长石岩屑砂岩、岩屑长石砂岩、粉砂质泥质板岩、凝灰质板岩、火山角砾凝灰岩、流纹岩、英安岩等为主,硅质(泥)岩和少量玄武岩(枕状)、变质安山岩,玄武岩、辉石岩、橄榄辉石岩等能干层呈块体分布在其中,各岩层之间为断层接触,其中本次工作获得变质安山岩LAICP-MS锆石U-Pb同位素年龄为346.4±1.4Ma,为早石炭世。解体出的砂岩发育粒序层理、平行层理、包卷层理等,构成鲍玛序列,伴生震积岩。该套浊积岩系具有相变剧烈、构造改造强烈、总体无序的特征,其中发育多条逆冲断层,断层构造样式表现为构造片岩、糜棱岩及被闪长玢岩贯入的网脉状裂隙。

图 1 研究区区域地质背景及位置图 Fig.1 The regional geological background and position map of the study area Ⅰ—额尔古纳地块;Ⅱ—兴安地块;Ⅲ—松嫩地块;Ⅳ—布列亚-佳木斯地块;Ⅴ—侏罗纪增生杂岩;Ⅵ—白垩纪大陆边缘浊积岩及火山岩
1 贺根山缝合线

关于贺根山缝合线主要有2种观点,一是西起二连浩特经苏尼特左旗到贺根山一带[1];二是西起索伦山经苏尼特左旗到贺根山一带[2],而对于往东北方向延伸缺乏证据。通过在哈拉黑地区开展的区调工作中发现的构造混杂岩,以及发育其中具伴生震积、滑塌等他生突发沉积建造的浊积岩的系统研究,初步认为贺根山缝合线从研究区通过,发现的大型多重推覆构造及其中的韧脆性构造变形,以及伴随的洋壳残留块体的就位就是很好的例证。

2 浊积岩

20世纪50年代初浊流理论的建立,开辟了沉积学研究的一个新领域,被认为是沉积学的一次大革命,最早由瑞士自然科学工作者Forel于1887年提出。划时代的事件当属荷兰人Kuenen等[3]于1950年联名发表的《浊流是递变层理的成因》一文,认为浊流可以在深海中形成砂质沉积。20世纪50—60年代浊流理论得到极大的丰富和发展,人们认识到浊流不仅是海底峡谷和递变层理成因的主要机制,而且是现代海洋乃至所有沉积盆地中搬运和沉积物的重要活动营力。Middleton等[4]提出浊积岩在垂向上的演化层序。

研究区前人认为的一套半深海-深海伴随火山喷发的大石寨组[5],经过本次工作在其内部解体出一套浊积岩系。原大石寨组为一套远洋硅泥砂质浊积岩为基质胶结的海底火山岩、残留洋壳无序构造混杂岩,其中的断层十分发育,由一系列倾向140°~210°的逆冲断层组成。

区内浊积岩特征:研究区内浊积岩由自下向上变细的5个层段组成,最底部由具递变层理的杂砂岩组成(A段),底面具有槽模、沟模等冲刷铸模;往上为B段,具有平行层理的砂岩;C段为具小波痕交错层理、变形层理的粉砂岩;D段为具有水平纹理的粉砂岩、粉砂质泥岩;最顶部为E段,为块状泥岩。

(1) A段(底部递变层)

由粉砂、细砂、砾级沉积物组成,近底部砾石发育。具块状或递变层理,粒度下粗上细,为正递变,反映浊流能量逐渐减弱。在厚的粒序层底部可出现几厘米厚的逆递变层,但很快就变为正递变层。底面上有冲刷充填构造和多种印模构造,如槽模(图版Ⅰ-a)、沟模、重荷模(图版Ⅰ-b)等。A段较其他段厚度大,代表递变悬浮沉积的产物。

图版Ⅰ   PlateⅠ   a.槽模;b.重荷模;c、d.纹层状构造;e.包卷层理;f.滑塌变形层理

(2) B段(下平行纹层段)

与A段为渐变关系,由细粒、粉砂级物组成,含泥质。具平行层理(图版Ⅰ-cd),粒度递变不明显。纹层由片状炭屑和长石岩屑定向分布与纹层状、豆荚状黄灰色细砂岩互层所致,沿层面揭开可见剥离线理。

(3) C段(流水沙纹层段)

以粉砂为主,有细砂和泥质。具小型流水沙纹交错层理和爬升沙纹交错层理,在沙纹的层系之间见含泥质的纹层,并出现包卷层理、泥岩撕裂屑和滑塌变形层理(图版Ⅰ-ef),这是由于流水改造和重力滑动的复合作用造成的。C与B连续过渡。多数学者[6]认为是在A和B段沉积后,浊流转变为低密度流,出现牵引流水流机制所致。

(4) D段(上平行纹层段)

为泥质粉砂和粉砂质泥沉积,与B段相似,具有断续水平纹层。

(5) E段(黑色泥岩段)

为远洋泥质沉积,由黑色、黄绿色页岩或泥岩夹黄色砂岩透镜体组成,微显水平层理,沉积厚度巨大,与上覆层为突变或断层接触。该套地层面理置换十分普遍,泥质、粉砂质等细碎屑岩中板劈理十分发育,板劈理总体走向为110°~55°,南倾,与板块俯冲消减及其后的弧陆-陆陆碰撞作用有关。该组劈理又受到后期构造叠加改造,发生褶皱变形。实际上E段已不属浊流沉积,但它是判断深水浊流沉积的重要标志[7]

3 震积岩

震积岩是由Seilacher[7]于1969年首次提出的,Seilacher发现美国加州新近纪中新世具有递变断裂特征的蒙特利页岩,认为是断层活动诱发地震引起的,并正式提出震积岩,定义为构造活动区未固结的水下沉积物受到地震活动的改造与再沉积形成的沉积物。随后许多地质学家对震积岩(震浊积岩)进行了系统的研究,提出了震褶岩、震裂岩、震塌岩、自碎屑角砾岩、内碎屑副角砾岩及液化角砾岩6种岩石类型[8-9]

前人根据地震岩构造、沉积特征建立了震积岩垂向序列[10-12]:下伏未震层、微同沉积断裂层、微褶皱变形层、碎块层、液化均一层,上覆未震层。与其他沉积序列一样,很难在单一剖面上看到完整的震积岩沉积序列,泥质等软沉积物更容易被液化,地震作用更容易被记录下来。

研究区震积岩特征:在研究区兴安水库东侧排洪道构造混杂岩带的浊积岩中发育震积岩。区内震积岩至上而下包括递变断裂层、震碎角砾岩、震褶岩及层内断层、滑塌巨角砾岩、震积角砾岩、震浊积岩等单元,具有原地相地震干扰层和异地相滑来震积层双层结构,两层之间被不整合面分隔。构造主要有地震液化脉、碳酸盐液化脉、震褶岩、震塌岩、层内阶梯状断层,这些都是强烈构造活动的反映[13]

3.1 地震液化脉

液化砂脉主要发育在B段的下部,在各层内砂脉密集排列,数量多达10多层;震前沉积层为薄层粉-细砂(砂粒以长石和石英为主)与砂质泥岩的互层或夹层,大多数脉的单层厚度为5~10cm(图版Ⅱ-a),层面上呈网脉状,按源层与侵入方向,有的源层在下、自下而上侵入,有的源层在上、自上而下侵入(图版Ⅱ-cd),局部可见少量碳酸质液化脉,产出于细砂岩的夹层中(图版Ⅱ-b)。

图版Ⅱ   PlateⅡ   a.地震细砂岩液化脉;b.地震碳酸质液化脉;c.地震类缝合线钙质液化脉;d.碳酸质液化脉与液化角砾岩共生;e.震积角砾岩;f.震塌岩;g、h.震褶岩卷曲构造;i.层内阶梯状断层

液化脉是地震触动水饱和的砂层,在饱和砂层内形成足够大的超孔隙水压力而导致液化物沿围岩裂隙或微断裂侵入或被挤入形成[14];它们是大地构造活动区最常见的地震事件记录[15]

3.2 震塌岩-震积角砾岩

区内震积角砾岩主要为可拼接性的震裂岩,角砾为原地沉积的泥岩夹层,多沿纹层方向被撕裂,裂缝宽1~5cm,被方解石充填。其原岩大多数属于水下沉积,角砾的下伏砂层常伴有液化现象,被撕裂、截断的泥砾具有可拼合性(图版Ⅱ-ef)。

震塌体的颜色和成分具有明显的差异。可能是由于地震波的作用,上覆沉积岩失稳,产生塌落,震塌体在地震摇晃及塌落过程中产生角砾岩化,震积角砾断面呈棱角状,多为灰色泥岩碎块[16]

(3) 震褶岩-卷曲构造

区内震褶岩具有典型的卷曲变形构造,表现为微褶皱纹层构造,是震积岩中非常发育的构造变形现象,是由地震活动使未固结的可塑性泥砂沉积物液化引起的层内扭曲、卷曲变形为主的同生变形构造,以层内发育小揉皱、卷曲变形构造为特征(图版Ⅱ-gh)。

(4) 阶梯状断层

区内表现为一系列微细并近似于平行排列的同沉积小断层(图版Ⅱ-i),是沉积地层在振动液化过程中在层内形成的规模较小的阶梯状正断层,仅分布于较薄的岩层内,断距小,倾角陡,以张性断裂为主,多呈阶梯状平行排列。

4 讨论与结论

地史时期的地震多发生在构造活动背景下,因此,可以通过震积岩的研究恢复盆地的构造活动性和盆地形成的大地构造背景。早二叠世晚期,额尔古纳-兴安地块与锡林浩特-松嫩-佳木斯微板块之间的大洋最终关闭,俯冲带活动强烈,造成增生楔浊积岩、洋壳物质构造就位[17]

区内发育的具液化砂岩脉、液化角砾岩、震裂缝充填构造、同沉积断层、震褶曲等沉积变形构造的震积岩,是十分醒目的强构造与地震活动的岩石学记录[18-19]。该系列震积岩的发现为区内早二叠世的强构造活动提供了新证据。

对巴拉格歹地区浊积岩、震积岩的研究说明,原划分的大石寨组应该解体,其中硅泥质岩、粉砂岩应为一套弧前盆地古海沟浊积岩沉积;火山岩(变质安山岩、英安岩、流纹岩、火山碎屑岩)为岛弧火山岩;橄榄辉石岩、辉绿岩、枕状玄武岩及一部分硅泥质岩应为一套古洋壳残片。由于额尔古纳-兴安地块与锡林浩特-松嫩-佳木斯微板块拼接造山,形成的一系列逆冲断裂将上述各种块体块构造就位在一起,能干性强的火山岩、超基性侵入岩等呈构造透镜体存在于浊积岩中。

巴拉格歹地区浊积岩、震积岩的沉积特征及其特殊的构造属性暗示本区当时处于强烈的构造活动状态,存在增生作用,可以与本区构造混杂岩、高镁安山岩及化石山蛇纹石化橄榄岩相互印证,表明本区确实存在板块消减带(缝合带)。依据对本区巴拉格歹具伴生震积、滑塌等他生突发沉积建造的浊积岩的系统的研究,为二连-贺根山构造缝合带的东延问题、成因类型及俯冲时间的约束提供基础资料。

致谢: 中国地质调查局沈阳地质调查中心汪岩教授级高工、钱程高级工程师详细审阅全文并提出了宝贵的建议,在此表示衷心的感谢。审稿专家提出宝贵建议,表示感谢。

参考文献
[1] 任纪舜. 中国东部及临区大地构造演化的新见解[J]. 中国区域地质, 1989, 4: 283–300.
[2] 邵济安, 臧邵先, 牟保磊, 等. 造山带的伸展构造与软流圈隆起——以兴蒙造山带为例[J]. 科学通报, 1994, 39(6): 28–34.
[3] Kuenen M. Stratiform breccias and asociated deformation structures recording Neogene earthquake in syn-rift sediments of the Egyptian Red Sea coas[J]. Geol. Soc. Egypt Spec. Publ., 1950, 1: 189–204.
[4] Middle T, Pieri P, Tropeano M. Late Pleistocene soft-sediment defomation structures interpreted as seismites inparalic deposits in the city of Bari[C]//Ettensohn F R, Rast N, Brett C E. Ancient Seis-mites: Boulder. Colorado: Geological Society of America Special Paper, 2002, 35(9): 75-85.
[5] 赵芝.内蒙古大石寨地区早二叠世大石寨组火山岩的地球化学特征及其构造环境[D].吉林大学硕士学位论文, 2008.
[6] 吴勘. 震积岩、海啸岩、震浊积岩研究进展[J]. 地质通报, 2010, 30(2): 136–139.
[7] Seilacher A. Fault-graded bed interpreted seismites[J]. Bull. Ass. Petrol. Geol, 1969, 13(1/2): 155–159.
[8] 路慎强. 济阳坳陷古近系碎屑岩地层中震积岩识别标志研究[J]. 中国石油大学学报(自然科学版), 2006, 30(5): 8–13. DOI:10.3321/j.issn:1000-5870.2006.05.002.
[9] 孙晓猛, 梁定益, 聂泽同. 大陆边缘震积岩序列——以金沙江中段震积岩为例[J]. 现代地质, 1995, 9(3): 271–278.
[10] 夏青松, 田景春. 额尔多斯盆地南部上三叠统延长组震积岩的发现及地质意义[J]. 沉积学报, 2007, 25(2): 201–203. DOI:10.3969/j.issn.1000-0550.2007.02.006.
[11] 乔秀夫, 宋天锐, 高林志, 等. 地层中地震记录[M]. 北京: 地质出版社, 2006.
[12] 南凌, 崔之久. 地震混杂岩(震积岩)的沉积特征和识别[J]. 地震地质译丛, 1996, 18(6): 1–9.
[13] 张邦花, 田洪水, 吕明英, 等. 震积岩——古地震灾变事件的岩石学记录[J]. 自然科学研究科教导刊, 2010, 11月(下): 147–151.
[14] 杜远生, 韩欣. 论震积作用和震积岩[J]. 地球科学进展, 2000, 15(4): 389–394. DOI:10.3321/j.issn:1001-8166.2000.04.005.
[15] 乔秀夫, 宋天锐, 高林志, 等. 碳酸盐岩振动液化地震序列[J]. 地质学报, 1994, 68(1): 16–34.
[16] 乔秀夫, 高林志, 彭阳, 等. 古郯庐带沧浪铺阶地震事件、层序及构造意义[J]. 中国科学(D辑), 2001, 31(11): 911–918.
[17] 付文利, 王艳琴, 杨光, 等. 东营凹陷沙三段、沙四段震积岩研究[J]. 油气地质与采收率, 2004, 11(2): 6–8. DOI:10.3969/j.issn.1009-9603.2004.02.002.
[18] 王昌勇, 郑荣才, 高振中. 准噶尔盆地下侏罗统八道湾组震积岩的发现及其研究意义[J]. 地质论评, 2008, 54(6): 821–827. DOI:10.3321/j.issn:0371-5736.2008.06.012.
[19] 杜远生. 中国地震事件沉积研究的若干问题探讨[J]. 古地理学报, 2011, 13(6): 581–590.