我國東北地區早寒武世含膏巖系特征及巖相古地理

程 林，張曉光，常麗麗

（中國建筑材料工業地質勘查中心遼寧總隊，遼寧 沈陽 110004）

非金屬礦在我國經濟建設中起著重要作用，為使我國重要非金屬礦在今后戰略規劃中有充分的依據，摸清資源家底和資源潛力，中國地質調查局開展“全國重要非金屬礦資源潛力評價”項目。中國建筑材料工業地質勘查中心遼寧總隊負責石膏礦潛力評價，以石膏礦為重點，系統收集已有科研和勘查資料成果，應用成礦預測新理論新方法，總結我國石膏礦區域成礦條件和成礦規律，系統分析和研究我國石膏礦產成礦規律，開展成礦預測，為我國石膏資源保障戰略提供依據。

本文為其中一部分，主要對我國東北早寒武世含膏巖系特征及巖相古地理進行分析。

1 含膏巖系特征

東北早寒武世賦存石膏和硬石膏地層為饅頭組與堿廠組，與我國西南地區龍王廟組相當。本區較集中分布于吉林東熱、下四平—渾江、灣溝、撫松一帶，遼寧遼陽—本溪及遼西的凌源一帶。區內早寒武世含(硬)石膏巖系主要由石灰巖、白云巖、(硬)石膏巖、磚紅色白云質泥巖等組成碳酸鹽—硫酸鹽—紅色泥質巖建造，可劃分出3～4個旋回，其中頂部旋回段巖性發育最全，厚度最大，沉積相標志也最明顯。

饅頭組巖性主要為磚紅色白云質泥巖和泥質白云巖，巖石成分以水云母、白云石與鐵質為主。該組頂部紅層6～8m以下均具石膏化，其特征是白色纖維石膏以細脈狀、薄層狀時疏時密地出現。此外，小透鏡狀、瘤狀和星點狀石膏也常有出現。石膏的出現是早寒武世饅頭期海盆鹽化的最終標志，紅層中常可見到龜裂、雨痕、細微波紋理，以及食鹽假晶等指相標志。

石膏和硬石膏巖層，一般呈青灰色，也有呈磚紅色和淺粉色者，常具水平或微波紋層理，石膏礦物具定向排列和拉長現象。硬石膏多呈微晶和細晶，石膏則常呈細至粗晶，晶體有時長達1cm，有微量天青石混雜其間。

泥質白云巖為綠灰色或雜色，塊狀構造，有時可見波狀紋理。白云石呈細微粒與粘土礦物混生，稀少的石膏常順層呈細紋狀產出。

石灰巖為灰黑和深灰色，具不規則條帶或條紋構造，可見縫合線構造，常含鮞粒和細碎屑，以及黃鐵礦和泥炭質等，偶見三葉蟲生物碎片。

區內寒武系地層發育，出露廣泛，化石豐富。上覆地層為下寒武統毛莊組，下伏地層為中震旦統康家組、橋頭組(遼寧地區)或八道路江組、麥溝組(吉林地區)，寒武系最大沉積厚度約1000m，劃為三統八組，詳見下表。

遼吉地區寒武系劃分表

遼寧遼陽和本溪一帶的石膏和硬石膏層賦存于下寒武統饅頭組與堿廠組中，而吉林省通化和渾江一帶的石膏和硬石膏層僅見于饅頭組中。

2 東北早寒武世巖相古地理

從寒武紀至三疊紀，中國大陸逐漸擴大，陸緣海不斷南移，早、中寒武世陸緣海分布在遼寧東部與吉林南部，形成濱海堆積碳酸鹽巖碎屑巖建造石膏、硬石膏礦床。本區自震旦紀康家期后地殼上升，沉積間斷，寒武紀時大致承襲了震旦紀古構造和古地理格局。薊縣運動使遼吉南部地區抬升，造成普遍海退，鑒于地殼運動的不平衡性，當北部鐵嶺靖宇古陸和南部千山狼林古陸上升剝蝕時，太子河流域、桓仁、渾江、鴨綠江和柳(河)海(龍)輝(南)等一相對沉降黑溝其來自華北方向的海侵，首先使吉林南部局部凹地中沉積了含磷碎屑巖、含疊層石泥質碳酸鹽巖等濱海灘相巖石，之后經短暫間斷，堿廠期海盆擴張，海水漸次加深，于太子河流域、柳海輝和渾江盆地中廣泛沉積了瀝青質灰巖、白云質灰巖、含燧石灰巖，出現了三葉蟲和其他腕足類正常海相選生物群落，海水能量顯示為潮下廣海低能環境，形成了早寒武世的海侵高潮。堿廠后期，海盆稍有收縮，潮間帶的疊層藻灰巖、含灰巖角礫的碳酸鹽巖發及瀝青質臭味灰巖相繼出現。此時，邊緣殘余海區海水濃縮，鹽度梯度值升高，分異和沉淀了一些(硬)石膏層，構成本區早寒武世最老的蒸發巖層。

饅頭期，地塊仍趨穩定，南北古陸剝蝕區顯示平緩低山地形特征，其間的狹長槽形海盆的堆積速度增大，岸進作用加劇，海水繼續后撤，潮上環境得以擴展，太子河流域至渾江一帶形成以淺陸表海的潮坪—瀉湖—薩布哈古地理景觀。海域中多處水下高地使之形成了若干個封閉至半封閉的成膏鹽次級盆地。此時氣候干旱，蒸發量高于補給量，盆內既有陸源粉砂泥級沉積物，又具碳酸鹽和膏鹽類(石膏、硬石膏、食鹽)沉積物，它們彼此交替產出組成多個旋回。由于地殼升隆運動不均衡，致使海水時進時退，但總趨勢以退為主。古地理環境依次按潮下局限海—潮間坪—潮上低地瀉湖—潮上薩布哈—潮上鹽泥坪灘的順序反復循環，組成一套比陸源紅層更占優勢的海退沉積序列。沉積物為白云質灰巖—白云巖—(硬)石膏巖—紅色泥質巖。色序韻律為黑—灰—綠—紫—紅。愈近剖面上方，紅色優勢愈顯。各旋回單元巖性的更替，反映地殼在相對上升運動，海水深度漸淺，以致最終使沉積物暴露于水面之上，只是在特大高潮和風暴襲擊時始能淹沒。海水鹽類濃度漸增，從正常海水階段，進而準鹽化(石膏)階段，最終發展至氯化物(鹽晶)階段，膏鹽層在各相應階段應運而生。此時，生物化石極為貧乏，僅在局部灰巖夾層中偶見生物化石殘片。

毛莊期初，繼承了饅頭期某些沉積特色，但巖性以暗綠色粉細砂巖、泥巖韻律層為主，巖石具波狀海退式粒序級層理，層面上密布大量白云母殘片，時夾數層具礫屑構造的灰巖薄層或透鏡體，其中的三葉蟲和腕足類等化石碎片，顯示為潮間帶下部至開闊海岸水下平原特征。

中寒武世徐莊期富含海綠石的砂質巖的出現，宣告寒武紀前期進間的海退結束，新的繼承性的更廣泛的海侵自此伊始，此后寒武紀的各類巖相代表潮下至潮間低—高能廣闊淺海環境。

[1]張曉光,盧杰,宋春振,等.全國重要非金屬礦資源潛力評價石膏礦資源潛力評價報告[R].全國重要非金屬礦資源潛力評價,2012:7-21.

[2]羅大有.燈塔海積下寒武統石膏礦床[J].中國非金屬礦工業導刊,1999(6):35-36.

[3]王貽軍,賓曉蓓,李陽艷.榮官石膏礦饅頭組沉積相[J].四川建材學院學報,1986(1):39-46.