地质通报  2020, Vol. 39 Issue (10): 1549-1560  
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杨运军, 韩旭, 边小卫, 张满社, 张明运. 陕西勉略宁三角区略阳群沉积环境及原型盆地分析[J]. 地质通报, 2020, 39(10): 1549-1560.
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Yang Y J, Han X, Bian X W, Zhang M S, Zhang M Y. An analysis of sedimentary environment and prototype basin of Lueyang Group in the Mian-Lue-Ning triangle area Shaanxi Province[J]. Geological Bulletin of China, 2020, 39(10): 1549-1560.
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基金项目

陕西省公益性地质调查项目《陕西省勉略宁地区基础地质调查》(编号:20150102,20170102)及其委托业务专题《略阳群地层特征及构造意义》

作者简介

杨运军(1972-), 男, 博士, 高级工程师, 从事大地构造与矿产调查研究。E-mail:sxddyyyj@163.com

文章历史

收稿日期: 2019-07-04
修订日期: 2020-08-12
陕西勉略宁三角区略阳群沉积环境及原型盆地分析
杨运军, 韩旭, 边小卫, 张满社, 张明运    
陕西省矿产地质调查中心, 陕西 西安 710068
摘要: 陕西勉略宁三角区北部晚古生代略阳群沉积岩系广泛发育,主要分布于南秦岭摩天岭地块东段及勉略结合带附近。长期以来对其地层划分、沉积环境及沉积盆地认识存在较大分歧,野外调查研究认为,略阳群具有分布广,岩石组合复杂、沉积环境多样(构造变形较强)的特点。其下部踏坡组发育粗→细碎屑岩构成的韵律型-旋回型沉积层序,按沉积水体自浅而深可分为3段:下段粗碎屑岩来自不同源区山前冲积扇相的近源沉积,古水流方向由南向北;中上段以发育中细粒碎屑岩局部夹海底扇水道沉积为特征,代表海陆交互三角洲相(三角洲前缘亚相和前扇三角洲亚相),踏坡组总体反映为受古地理地形限制的山前冲积扇-海陆交互三角洲相(局部海底扇亚相)环境;上部略阳组主体为碳酸盐台地相(台地边缘浅滩-生物礁-台地泻湖亚相)和斜坡相沉积环境。以略阳群为代表的沉积作用及物质记录了摩天岭地块北缘-勉略地区晚古生代裂陷→局限稳定台盆背景的沉积事件。其沉积环境研究表明,略阳群是摩天岭地块东段于晚古生代发育于褶皱基底之上的陆缘局限盆地,该认识有助于反演勉略宁三角区晚古生代盆地沉积机制和构造演化模型。
关键词: 勉略宁三角区    略阳群    沉积环境    原型盆地    
An analysis of sedimentary environment and prototype basin of Lueyang Group in the Mian-Lue-Ning triangle area Shaanxi Province
YANG Yunjun, HAN Xu, BIAN Xiaowei, ZHANG Manshe, ZHANG Mingyun    
Shaanxi Center of Mineral Geological Survey, Xi'an 710068, Shaanxi, China
Abstract: Lueyang Group sedimentary rock of the Late Paleozoic is located in the Mian-Lue-Ning triangle area, Shaanxi Province. It is mainly distributed in the east of Motianling block and Mian-Lue suture of South Qinling Mountain. According to field survey, there are differences in sedimentary environment and Prototype basin. Lueyang Group. is characterized by wide distribution, complex rock assemblage and diverse sedimentary environment. The rhythm-cyclic sedimentary sequence composed of coarse to fine clastic rocks developed in Tapo Formation can be divided into three sections. The lower section includes the coarse clastic rocks from alluvial fan of different source areas, and the ancient water direction is from south to north; the middle-upper section is characterized by the sedimentary deposits of the middle-high grained clastic rocks, which represent the delta environment. Lueyang Formation consists of carbonate platform facies and slope facies. The sedimentary action and material records represented by the Tapo Group marked the deposition events of late Paleozoic rifting and confined stabilization basin background on the east margin of the Motianling block and Mian-Lue suture. The research has great significance in the study of tectonic evolution in Mian-Lue-Ning triangle area.
Key words: Mian-Lue-Ning triangle area    Lueyang Group    sedimentary environment    prototype basin    

勉略宁三角区位于摩天岭地块东段,构造位置处于扬子板块西北缘秦岭造山带、松潘-甘孜造山带及扬子板块构造结部位,分别被勉略构造带、青川-阳平关断裂、虎牙断裂3条断裂带围限于三角形块体内,并向东收缩尖灭,是中国大陆中央造山系重要的组成部分[1]。其北缘勉略结合带主体呈近东西向延伸,是秦岭地区显生宙以来仅次于分隔中国南北重大构造界线商丹带的另一条重要构造带,也是陕西境内地质构造最复杂、最有争议的地区(图 1)。勉略宁三角区地质结构主要由新太古代结晶基底、新元古代过渡基底及新元古代南华纪以后沉积盖层组成[2-3]

图 1 勉略宁地区构造位置(a)与区域地质简图(b) Fig.1 Tectonic location (a) and regional geological map (b) of Mian-Lue-Ning area 1—略阳组;2—踏坡组中上段;3—踏坡组下段灰质砾岩;4—踏坡组下段杂砾岩;5—志留系;6—震旦系;7—秧田坝岩组;8—巨亭岩组;9—陈家坝岩组;10—黑木林岩组;11—阳坝岩组;12—大安岩组;13—峡口驿基性岩;14—黑木林超基性岩;15—太古宇;16—金家河千枚岩;17—关家沟绢云片岩;18—纸房沟变火山岩;19—五郎坪变火山岩;20—沙坝岩组;21—低庄沟岩组;22—英云闪长岩;23—二长花岗岩;24—石英闪长岩;25—闪长岩;26—辉长岩;27—花岗片麻岩;28—片麻岩;29—蛇纹岩;30—脆性断层;31—脆韧性剪切带;32—伸展剥离断层;33—走滑断层;34—韧性断层;35—火山通道;36—剖面位置;37—采样(统计)位置

晚古生代略阳群沉积岩系广泛发育于南秦岭略阳县猬子沟—荷叶坝及以西地区,空间上呈不规则扇形沿摩天岭地块东段向勉略结合带南缘撒开并向东西延伸,南北宽2~22 km,东西长约42 km,关于其盆地沉积特征及形成环境一直是近年的研究热点[4-9] 。已有研究表明,以略阳群为沉积记录的晚古生代边缘海盆主要分布于摩天岭地块东部略阳及扬子板块东缘高川地区[4],尤以略阳段最发育和典型,其岩性组合区域上具有其独特性,构成晚古生代沉积盖层的主体部分,与下伏新元古代火山岩及侵入岩不整合接触。略阳群自创立以来对其形成时代、沉积特征、沉积环境及所属古沉积盆地构造属性存在不同认识[4] ,争议的主要焦点在于对元古宙以来勉略宁三角区的地质背景、沉积体系等认识存在分歧。

笔者结合大量野外调查和分析,并综合勉略宁三角区及其邻区区域构造演化主流观点[8, 10-14]认为,勉略宁地区很可能不存在晚古生代以来的古洋盆及其沟弧盆体系,踏坡组与略阳组形成时限和构造背景主要为新元古代中晚期以来,在摩天岭地块-勉略构造带多岛弧盆系拼合-间歇式裂解基础上,继扬子板块北缘勉略地区裂陷之后,于晚古生代在勉略裂陷海槽南缘发育的局限裂陷盆地-稳定台盆-台地型沉积事件[13] 。本文通过对勉略宁三角区踏坡组与略阳组的沉积特征、沉积环境及构造背景分析,对沉积作用发生的原型盆地性质进行探讨。

1 略阳群沉积特征 1.1 踏坡组沉积特征 1.1.1 地层特征

踏坡组最早由秦岭区测队创名于略阳县城南踏坡寺,杜定汉等改称其为踏坡组[14-16]。陕西省地质矿产局将踏坡组定义为碧口群与略阳组之间的一套以砾岩和砂砾岩为主夹板岩和千枚岩的地层序列,底部以砾岩与碧口群不整合接触,顶部以千枚岩夹砂岩与略阳组整合接触。并将以灰岩质砾为主的一套粗碎屑岩命名为塔宝寺组,与下伏新元古代火山岩及侵入岩等不整合接触[4]

踏坡组主要分布于略阳县夹门子沟、苇子沟—徐家沟、坪沟一带,总体为一套由砾岩、砂砾岩、砂岩、粉砂质板岩组成的地层,顶部以板岩夹泥质灰岩与上覆略阳组硅质板岩、灰岩整合过渡,底部以砾岩角度不整合覆于碧口岩群、灯影组之上。剖面上据沉积粒度由粗到细可分为3个岩性段,各岩性段在边界附近时有穿插,但总体上下关系明确。以略阳县田坝-厂里踏坡组地质剖面为例说明(图 2)。

图 2 略阳县田坝-厂坝泥盆系踏坡组地质剖面(据参考文献修改) Fig.2 Geological section of the Tianba-Changba Devonian Tapo Formation, Lueyang County (D2-C)l—略阳组;D1t3—踏坡组上段;D1t2—踏坡组中段;D1t1—踏坡组下段;Pt3yt—秧田坝岩组

上覆地层:泥盆系—石炭系略阳组:生物碎屑灰岩

下伏地层:中新元古界秧田坝岩组

剖面上,踏坡组(D1t)砾岩、砂岩及板岩构成多个下粗上细的沉积层序,厚约515.8 m。总体为一套粗-细碎屑岩的沉积组合,发育由粗到细碎屑岩构成的韵律型-旋回型沉积层序。第一段砾岩为巨厚层块状,砾石粗大,砾径以20~60 cm为主,个别达1 m以上,多为棱角状漂砾,砾石成分有花岗岩、玄武岩、酸性火山岩、灰岩、砂砾岩、杂基支撑,基底式胶结,杂基为含砾粗粒岩屑杂砂岩,发育底冲刷构造和粒序层理,砂岩可见波状层理(图 3-a),普遍显示陆相近源堆积特点;第二段为浅灰色中厚层岩屑杂砂岩,长石石英杂砂岩夹含砾杂砂岩,局部夹粉砂质板岩。砂岩中发育底冲刷构造、示顶构造及印模构造(图 3-b、c)。自下而上砂屑中长石含量减少而石英含量增多,粒径变细,磨圆度增多,单层厚度变薄,反映水体由浅变深,海平面上升,由低水位体系域开始向海进体系域过渡;第三段为灰色绢云母粉砂质板岩,总体反映了深水低能环境特点,是海平面上升阶段海进体系域的产物。

图 3 踏坡组粒序层理(a)、示顶构造(火焰构造)(b)和印模构造(c) Fig.3 Graded bedding (a), geopetal structure (b) and stamping die structure (c) of Tapo Formation
1.1.2 砾岩组成特征及源区分析

粗粒碎屑岩尤其砾岩,包含有丰富可靠的源区和盆地演化信息[17]。因此,综合研究砾岩砾石组成可提供盆地源区岩石类型,揭示构造背景和盆地性质。选择集中出露于略中公路西北一带的9处砾岩露头进行了砾石成分、粒度、成熟度统计。结果表明:垂向上,自下而上砾石含量和粒度具有向上变细的趋势;横向上,以二里沟新元古代古隆起分割的东西两侧砾岩砾石成分具有明显差异,其中:①塔宝寺一带的砾岩(样品6~9),砾石含量大于50%,成分主要为白云岩,次为灰岩,部分石英岩、砂岩及少量花岗岩,磨圆分选差,多为次棱角-浑圆状,砾径大小悬殊,一般10×20 cm~30×40 cm,局部略有定向。胶结物主要为钙质和少量泥砂质,呈接触-基底式胶结,碳酸盐岩砾石成分可以与其南侧灯影组岩石类型对比(图 4样品6~9a、b、c);②荷叶坝一带砾岩(样品1~5),砾岩多呈厚层块状,由不同岩性的棱角状砾石混杂而成,分选性差-较差,砾径大小不一,变化范围2~60 cm,个别大于80 cm;砾石为次圆状-棱角状,成分复杂,有花岗岩、玄武岩、酸性火山岩、微晶灰岩、砂岩等,杂基支撑,基底式胶结,杂基成分主要为砂级物质和泥质,砾石成分完全可以与其南侧元古宙宇口群火山岩及中酸性侵入岩原岩对比(图 4样品1~5a、b、c)。平面上底部砾岩沿踏坡组底界呈一系列扇状楔形体分布;③采自砾岩-砂岩韵律层,砂岩样品粒度分析显示,粒度由中细砂和泥质组成、砂岩颗粒分选磨圆度差,杂基含量高,粒度曲线呈中低斜率平缓曲线,以牵引、悬浮总体为主,对数分布曲线多呈非-偏正态分布,跳跃总体不发育、斜率低,粒度概率曲线形态复杂,介于三角洲-河流环境范围,反映了冲积扇前缘特点(图 4样品1~9d、e)。

图 4 踏坡组砾岩统计 Fig.4 Statistics of Tapo Formation conglomerate a—砾石成分;b—砾石磨圆度;c—砾石粒度统计;d—砂岩粒度频率;e—砂岩粒度概率曲线
1.1.3 砂岩组成特征及源区分析

研究中还选取了踏坡组的砂岩样品进行颗粒成分统计,每个样品所统计的总颗粒数不低于400个。该砂岩的岩石类型主要为细粒-中粒长石岩屑砂岩,分选性较差,磨圆度中等-较差,成熟度较低,胶结类型多为钙质胶结和泥质胶结。石英含量42%~61%,平均48.2%。长石含量25%~41%,平均33.4%,绢云母化强烈。

沉积物岩屑成分以灰岩(钙质岩屑)为主,考虑碳酸盐岩岩屑的成因可能是盆外岩屑(即和陆源碎屑一起从物源区剥蚀搬运而来),也可能为内岩屑(即为盆内成因),本次对岩屑中的碳酸盐岩岩屑进行单独统计。踏坡组砂岩碎屑组分统计表数据见表 1

表 1 踏坡组砂岩碎屑组分统计结果 Table 1 Statistical table of Tapo Formation sandstone detrital components

根据Dickinson对世界上典型地区砂岩碎屑成分统计和划分,建立用于判断源区构造背景的三角图解[18],将表 1踏坡组砂岩颗粒统计结果投入Dickinson三角图解进行了源区构造背景的分析。将砂岩颗粒中的碳酸盐岩岩屑计入陆源碎屑的颗粒总数中,在图解中,大部分样品点落在稳定陆块、再旋回造山带和岩浆弧物源区的交界区域,判别效果不明显(图 5-a);砂岩颗粒中的碳酸盐岩岩屑不计入陆源碎屑的颗粒总数中,在Q-F-L图解(图 5-b)中,大部分样品点落在稳定陆块区域,只有3个点落在边缘外,但仍靠近稳定陆块区域。综合分析,认为踏坡组砂岩的源区构造背景应为相对稳定的大陆环境,与近陆源山前冲积扇-海陆交互三角洲相环境一致。

图 5 略阳踏坡砂岩Q-F-L大地构造背景判别图解 Fig.5 Discriminant diagrams of the tectonic background of Tapo sandstone Q-F-L, Lueyang Q—石英;F—长石;L—岩屑
1.1.4 沉积相分析

沉积相是沉积物的生成环境、生成条件和其特征的总和,是在一定沉积环境、一定时间内的物质表现,其变化严格受盆地周边单元及其基底构造演化的控制[19],因此沉积相及其组合的时空变化特征,可以反映盆地沉积物的充填过程及其沉积环境变化,也可揭示盆地的构造演化史。

空间上,踏坡组第一段砾岩为巨厚-块状复成分砾岩,结构成熟度和成分成熟度均为中等-较差,杂基支撑,杂基为含砾粗粒岩屑杂砂岩,基底式胶结,反映踏坡组一岩性段主体为重力碎屑流主导山前冲积扇(含河流相)沉积,局部发育粒序层理,原划分塔宝寺组为踏坡组的一部分,二者分属被元古宙古隆起分割的来自2个不同扇源沉积物,物源分别来自灯影组和碧口群(包含同期侵入岩),属陆相山前冲积扇沉积体系(图 1图 4)。

第二段发育浅灰色中厚层岩屑杂砂岩、长石石英杂砂岩夹少量含砾杂砂岩、局部泥砂质灰岩或少量粉砂质板岩组合。砂岩中发育底冲刷构造、火焰构造-印模等示顶构造及小型软沉积变形。从下向上砂屑中长石含量减少而石英含量增多,粒径变细,磨圆度变好,单层厚度变薄,反映海平面上升期水体由浅而深的低水位体系域开始向海侵体系域过渡,相当于较深水扇三角洲体系(三角洲前缘,局部发育水道砾岩沉积)。由于盆地受后期构造改造强烈,古流向测定显示盆地西部水流方向为北东向,中东部以北东—北西向为主,水流方向总体指示由南向北,由粗碎屑岩代表的近源向细碎屑岩为特征的远源或盆地中心变化。

第三段为灰色绢云母粉砂质板岩,总体反映了深水低能环境特点,是海平面上升阶段海侵体系域的产物。局部发育粒序层理和砾岩透镜体(海底水道),部分具有浊积岩沉积特点,代表了由陆缘坡底扇碎屑流和盆地平原所组成的深水海盆环境。指示由南向北沉积盆地处于强烈裂陷阶段,相当于前扇三角洲(海底扇)沉积体系。

总体踏坡组反映出摩天岭地块北缘略阳局限盆地沉积的特点,踏坡组底部砾岩和粗砂岩的粗碎屑岩组合反映沉积物供给充分、近源快速堆积特点,代表以快速垂向加积过程为特征的冲积扇体系;中上部沉积组合及沉积层序代表了由扇三角洲相、浅海陆棚相和局部海底扇相组合的浅水扇三角洲沉积体系。指示略阳盆地初期经历了强烈坳陷阶段,直到晚泥盆世—石炭纪转为缓慢稳定沉积,最终被浅水碳酸盐台地(略阳组)所代替。

1.1.5 时代依据及区域对比

踏坡组整合于略阳组之下,前人在嘉陵江、柳树沟、铧厂沟等地均采获丰富化石,能确定时代的有UtaratuiaPachyfavositesStringophyllumDisphyllum irregularePeneckiella minimaPalmatodellaCyrtospirifer,TenticospiriferDibunophyllum sp.,Lithostrotion yaolingense,Arachnolusma sp.,Coninia sp.,Cyringopora sp.,Bradyphyllum sp.等[20]。其中Utaratuia是中泥盆统艾菲尔阶的标准分子,Disphyllum,Temnophyllum等是秦岭地区中—上泥盆统常见分子,Cyrtospirifer,Tenticospirifer是上泥盆统标准分子。Lithostrotion,Dibunophyllum,Arachnolasma,Caninia,Cyringopora等均为下石炭统分子。因略阳组中也含有中泥盆世—早石炭世化石,结合踏坡组、略阳组空间关系和生物地层学综合分析,认为将踏坡组的时代为定为早泥盆世为宜。

略阳盆地踏坡组时代可以和勉略构造带南缘郭镇岩组、朱家山岩组类比。郭镇岩组为一套陆源碎屑沉积夹少量碳酸盐岩组合,上覆朱家山岩组则以不等厚粉晶灰岩与绢云千枚岩互层组合出现。朱家山岩组生物化石资料较丰富,包括Squameo favosites aff.zueitaiensis Kuo(鳞巢珊瑚接近咀台种)、Favosites regularrissimus(似规则蜂巢珊瑚)、Thamnopora sp.(通孔珊瑚)、Classialveolites sp.、Sycidium(直立轮藻)等,时代为早—中泥盆世,二者代表了勉略海槽南缘的沉积体系特征。

区域上踏坡组可与扬子板块东缘高川盆地对比[4],略阳盆地和高川盆地作为仅有的扬子周缘晚古生代有限洋盆残留沉积得以保存。在高川盆地泥盆纪沉积序列中,底部普遍发育陆缘碎屑岩和碳酸盐质浊积岩,代表陆缘缓坡体系向盆地一端变陡的趋势,类似于略阳盆地踏坡组下段砾岩近源沉积序列和中上部砂-泥岩(夹碳酸盐)远端沉积组合。

1.2 略阳组沉积特征 1.2.1 地层特征

该套地层最早由赵亚曾等命名为“略阳石灰岩” [16],以灰黑色厚层块状灰岩为主。陕西区测队将该单元改称为“略阳组”,并把其分布范围限于略阳一带,时代限于早石炭世晚期。20世纪90年代地层清理时,定义略阳组为整合在踏坡组之上的一套灰色-灰黑色薄-中厚层含珊瑚化石灰岩为主,夹粉砂质板岩、砂岩的地层,其时代划为晚泥盆世—石炭纪[20-21]。其后,陕西省区域地质调查队沿用此划分方案,并根据岩性将略阳组划分为上下两段,两段分别由不同构造岩片组成,各岩片间主要为断层接触,共同构成勉略构造带重要物质组成和演化记录。

下伏地层:中新元古界碧口群秧田坝岩组(Pt2-3yt)灰绿色变火山凝灰质砂岩

下段出露于勉略构造带以南的高家山、朝阳洞一带,受构造带影响变形强烈,主要为灰黑色-黑色薄层炭质板岩、硅质板岩等,总厚度不大,产状平缓,与下伏踏坡组为整合接触,与上覆略阳组上段为过渡接触,其分布范围较局限,沿走向存在沉积尖灭现象;略阳组上段在康县豆坝乡白崖沟一带出露较好,以该剖面为例(图 6)加以说明。

图 6 康县豆坝乡白崖沟略阳组上段地质剖面(据参考文献③修改) Fig.6 Geological section of the upper section of Lueyang Formation from Baiya ditch, Douba Township, Kangxian County Pt2-3yt—秧田坝组;(D2-C)l—略阳组

剖面上,主要由灰色、深灰色粉晶-微晶灰岩、生物碎屑灰岩、泥(质)灰岩夹少量深灰色-灰黑色含炭千枚岩、粉砂质板岩构成下细上粗、下薄上厚的韵律性基本层序,厚度大于1376 m,该岩性段以薄-中厚层状(含生物碎屑)灰岩为主,产珊瑚、腕足类和海百合茎化石,见菊石、双壳类碎片(图版Ⅰ)。顶部夹白云质灰岩、白云岩,下与中新元古代秧田坝岩组呈断层接触,上未见顶。

图版Ⅰ   PlateⅠ   a.生物碎屑亮晶颗粒灰岩;b.生物碎屑粒泥灰岩;c.含丰富有孔虫及生屑泥粒灰岩;d.珊瑚骨架灰岩;e.泥晶灰岩(钙泥岩);f.炭质微晶灰岩
1.2.2 沉积相分析

略阳组下段为深色微层-薄层硅质岩、炭硅质板岩组成的硅泥质韵律,总体与下伏踏坡组为整合接触,主要分布于略阳县西杨家沟-吴家沟及勉略构造带以南的高家山、朝阳洞一带,厚度约48.26~101.7 m,发育小中型滑塌构造及软沉积(示顶)变形构造(图 7-a、b),指示沉积物供应不充足,属相对海平面较高,比较闭塞的台地潟湖(台地前缘)-斜坡环境;上段发育中厚层状微晶-细晶灰岩、生物(碎屑)灰岩和泥质灰岩,富含珊瑚(图 7-c)、腕足类化石,广泛分布于略阳县荷叶坝及其以西地区,总体属碳酸盐岩开阔台地相沉积,可细分为台地边缘浅滩亚相和生物礁亚相;略阳组顶部向上逐渐过渡为白云岩、白云质灰岩沉积,属海退层序的高水位体系域浅海碳酸盐岩开阔台地相。略阳组总体沉积组合、岩层厚度、物质组成、生物碎屑含量等变化特征及区域展布特征,揭示了略阳组沉积环境由水体较深相对封闭的台地边缘潟湖(斜坡)-碳酸盐台地相-开阔台地相变化。

图 7 略阳组示顶构造(a)、泥岩中小型软沉积变形(b)和珊瑚化石(c) Fig.7 Geopetal structure of the Lueyang Formation (a), small and medium mudstone soft sedimentary deformation (b) and astroies (c)
1.2.3 时代依据及区域对比

已报道略阳组中珊瑚化石产出的时代从中泥盆世早期(艾菲尔期)、晚泥盆世早期(弗拉斯期)—早石炭世晚期(维宪期),以及上石炭统科化石[20]。其中,中泥盆世早期(艾菲尔期)和早石炭世晚期(维宪期)均有典型分子,另外,所产出的腕足类化石CyritospiriferTenticospirifer均为晚泥盆世的标准分子。

本次在略阳组中首次发现了丰富的、意义重要的有孔虫和牙形石化石(图版Ⅱ),如ConsobrinellopsisKoskinotextulariaParaarchaediscusEostaffellaEndothyraPseudotaxis等,化石中有孔虫时代为早石炭世维宪—谢尔普霍夫期,朱家洞发现牙形石化石为早石炭世杜内期,同时还发现了晚泥盆世法门期和早石炭世杜内期的牙形石。结合区域已发现的有孔虫、牙形石、珊瑚和腕足类化石的生物地层学研究,综合认为将略阳组的时代置于中泥盆世—石炭纪为宜[9]

区域上综合略阳组岩性组合、生物面貌、沉积岩相与构造环境,略阳组可与扬子北缘小北河、扬子板块东缘高川盆地勉略地层小区石炭纪对比[4, 14],代表该时期扬子周缘总体为浅海相退积型陆棚-盆地沉积体系(图 8)。

图 8 朱家洞早石炭杜内期牙形石微体化石 Fig.8 Late Tournaisian conodontic microbody fossils, Zhujiadong
2 略阳群沉积环境及原型盆地分析

特定的大地构造相限定了相应的沉积盆地演化及充填序列[22],构造背景分析是研究沉积盆地机制的重要因素,以往区域地质填图和科学研究对略阳群沉积环境认识存在分歧,主要原因是对沉积盆地形成演化大地构造背景认识存在差异,导致了对盆地形成演化的不同认识,结合勉略构造带及摩天岭地块最新研究成果,对略阳盆地形成背景及原型盆地性质做进一步探讨。

2.1 新元古代早中期略阳盆地褶皱基底形成

以往对略阳群盆地性质认识存在以蛇绿岩为代表的晚古生代洋盆[23-24]、新元古代褶皱基底经南华纪后陆缘裂解基础上发育上叠盆地等不同观点[4, 14],究其原因,一是因为印支造山期构造改造使反映晋宁期洋陆转化记录的火山岩(蛇绿岩)及勉略构造带强烈变形变位而混杂残缺不全,二是以往分析测试方法和手段不同,造成包括摩天岭地块碧口群火山岩系及勉略构造带火山岩块(蛇绿岩)年代学方面差异引起构造属性方面存在分歧[14, 25-28]

随着陕西省公益性“陕西省勉略宁地区基础地质调查”项目开展,获得大量的火山岩岩石地球化学数据和一批精确的同位素测年成果,揭示摩天岭地块碧口群火山岩系及勉略带内火山岩块形成时限为新元古代早中期[2-3, 11, 14, 25, 27-33],不支持存在晚古生代蛇绿岩残片代表的泥盆纪—二叠纪古洋盆的观点。最新资料显示,新元古代早中期(约800 Ma),在全球Rodinia超大陆整体离散而局部俯冲碰撞的复杂背景下,勉略地区发育局限洋盆俯冲-汇聚-碰撞形成的多岛弧盆系,奠定了略阳盆地早期褶皱基底,一定程度上为略阳盆地后期形成演化提供了早期物源。

2.2 新元古代—早古生代大陆边缘裂谷盆地形成

新元古代晚期三角区多岛弧盆系形成之后,扬子板块北缘及勉略地区于南华纪—震旦纪(800~540 Ma)进入板块均衡调整期[34-37] ,该时期三角区发生间歇式陆内(缘)裂解-裂陷作用,最终在扬子北缘摩天岭地块和勉略地区发生伸展裂解事件,沿勉略构造带南缘形成裂谷盆地,相继沉积了南华纪关家沟组、金家河组粗碎屑岩-碳酸盐岩组合,时代相当于南华纪—震旦纪[38],为裂陷环境下近缘快速堆积的活动型建造;在震旦纪进入相对稳定的台地沉积阶段[36, 39];早古生代寒武纪开始包括扬子板块西北缘摩天岭地块及南秦岭地区再次处于持续的裂解-裂陷(勉略海槽形成)阶段,勉略带北大堡岩组内发育的奥陶纪洋岛型火山岩及较深水沉积组合指示勉略带及邻区在早古生代整体处于裂解体制下[34, 40];陆源碎屑岩广泛超覆于新元古代褶皱基底之上,记录着勉略宁三角区沉积盆地演化关键信息。说明勉略宁三角区沉积体系初形成于南华纪,经历震旦纪并延续到寒武纪,分别代表了新元古代以来扬子北缘-勉略地区裂解及沉积作用不同阶段时限,新元古代褶皱基底、早古生代扬子陆缘裂谷盆地为略阳盆地沉积体系共同提供物源,同时也为晚古生代扬子板块北缘略阳盆地形成、发展、演化,直至消亡提供了时空制约。

2.3 晚古生代略阳陆缘局限盆地形成

晚古生代延续伸展背景,主导着扬子板块北缘由早古生代较深水-深水裂解环境沉积过渡为差异升降主导的稳定台盆-台地沉积演化阶段。随着商丹洋俯冲碰撞趋于结束,扬子板块周缘及内部伸展作用逐渐平息,加里东期扬子板块大多地区在晚志留世隆升为陆[41],角度不整合关系是该时期重要的记录,代表了相应勉略构造带及邻区转变为稳定的碎屑岩重力流-碳酸盐岩台地沉积。勉略宁三角区及勉略构造带两侧以略阳群为代表的泥盆纪—石炭纪沉积体系沉积相、沉积充填序列、古生物地理区系基本相同,属浅海相退积型充填序列,反映伸展-拉张背景[4, 42]。略阳群沉积组合特征及其岩相古地理研究表明,踏坡组代表的山前冲积扇-三角洲体系(深水海底扇)的发育指示早泥盆世略阳盆地处于强烈裂陷阶段,踏坡组物源分析及古流向表明,其物质来源于南部扬子板块北缘摩天岭地块碧口群(含同期侵入岩)和震旦系灯影组;略阳组沉积组合反映较闭塞的台地泄湖(台地前缘)-浅海碳酸盐台地相特征。归纳分析认为,晚古生代勉略宁三角区略阳盆地发育于南华纪—早古生代先期陆缘裂谷盆地之上,晚古生代构造差异升降控制着盆地定型、发展、演化并最终消亡,直至印支期秦岭南北大陆汇聚-陆内俯冲碰撞造山,勉略海槽连同整个南秦岭焊接整体海盆闭合沉积作用结束。综合略阳群沉积序列、岩相古地理、年代地层学及沉积盆地环境分析,建立了略阳盆地泥盆纪—石炭纪以2个沉积序列为典型的沉积演化模式(图 9)。

图 9 略阳群地层对比及沉积演化示意图 Fig.9 Stratigraphic correlation and sedimentary evolution diagram of Lueyang Group ①—D1t1塔坡组第一段;②—D1t2塔坡组第二段;③—D1t3塔坡组第三段;④—(D2-C)l1略阳组第一段;⑤—(D2-C)l2略阳组第二段
3 结论

(1) 略阳群沉积组合特征及其沉积环境研究表明,略阳盆地是扬子板块北缘摩天岭地块东段于晚古生代发育于新元古代褶皱基底, 新元古代—早古生代大陆边缘裂谷盆地之上的陆缘局限盆地,发育2个主要的沉积序列。

(2) 盆地早期山前冲积扇-三角洲相(局部海底扇相)沉积序列:以踏坡组为主体,形成于盆地强烈裂陷阶段,沉积物物源分析及古流向显示,其物质来源于摩天岭地块碧口群火山岩系(含同期侵入岩)和震旦系灯影组碳酸岩系,踏坡组总体反映受古地理地形制约的山前冲积扇-三角洲相古地理环境,其沉积时代为早泥盆世。

(3) 盆地稳定期碳酸盐岩台地沉积序列:以略阳组为主体,包括台地泄湖(台地前缘-斜坡)-碳酸盐台地相沉积环境,代表沉积盆地趋于稳定构造演化阶段,略阳组最新化石和微体化石结果显示时代为中泥盆世—石炭纪,代表了略阳盆地演化最晚时限。

(4) 略阳群独特的区域空间分布、沉积环境和沉积序列是研究勉略宁三角区构造演化和盆地充填分析珍贵的物质记录,标志着摩天岭地块东部—勉略地区晚古生代裂陷→稳定构造演化背景下发生的局限盆地沉积事件,该认识对反演勉略宁三角区晚古生代盆地机制和构造演化具有重要意义。

致谢: 对参加过野外调查、数据分析、成果编写人员付出的辛勤工作表示感谢,对野外工作中中国地质大学(北京)王训练教授及其团队亲临指导深表谢意,在文章编写中得到陕西省地质调查院张拴厚教授级高工的有益指导,对以往在该区所有开展过工作的同仁一并致谢。

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