北川甘溪地區中泥盆統巖石特征及沉積環境淺析

羅準LUO Zhun

（貴州大學資源與環境學院，貴陽 550508）

（College of Resources and Environment，Guizhou University，Guiyang 550508，China）

1 區域地質背景

川西北龍門山甘溪地區位于古揚子板塊西北與古斯特東北的樞紐地帶，沉積作用過程和大地構造發展經歷了復雜而獨特的歷程。北川地區位于四川盆地西北緣，處于龍門山巨型推覆構造帶的北段，地勢較高。北川地區之主題為唐王寨-仰天窩向斜，為其中一個推覆體，呈北東走向，兩翼角度基本對稱，核部由上泥盆紀和下石炭紀地層構成，兩翼為志留系和中下泥盆統，其上次級褶皺和斷裂均不發育。甘溪泥盆系剖面的大地構造位置錄屬于燕山-喜馬拉雅期龍門山山前褶皺沖帶內，橫穿唐王寨。向斜次級構造單元的北西翼，地層出露完整，無大的斷層和明顯地層缺失，北川甘溪呈半地塹式區域，剛好在泥盆世時期接受了泥盆紀的沉積。區內泥盆紀地層達4800 米，以唐王寨向斜北西翼最厚。中泥盆世時期從老到新出露地層依次為養馬壩組（D1y/D2y），金寶石組（D2j），觀霧山組（D2g）。

2 地層巖石學特征

2.1 陸源碎屑巖

2.1.1 泥質巖 區域內泥質巖發育較廣，包括粉砂質泥巖、泥巖和含鈣粉砂巖泥巖等類型。而這其中又以粉砂質泥巖分別最為廣泛。構成泥質巖的粘土礦物主要是伊利石，粉砂顆粒以石英、斜長石、鉀長石為主，鈣質主要是泥晶方解石。發育于混積陸鵬的局限陸棚沉積環境中。

2.1.2 粉砂巖 粉砂顆粒有石英、燧石、玉髓、鉀長石、斜長石以及重礦物、綠簾石、褐簾石和電氣石等，與之相伴生的有伊利石，少量高嶺石和泥晶方解石。因此共有四種類型粉砂巖即石英砂巖、粘土質石英粉砂巖、泥晶石英粉砂巖、含鈣質粘土質粉砂巖等。發育于混積陸棚的局限陸棚沉積環境中。

2.1.3 砂巖 在該區域發育廣泛，類型有中-粗粒石英砂巖、中粒石英砂巖、中細粒石英砂巖和細粒石英砂巖。中-粗粒石英砂巖、中粒石英砂巖分布在區內觀霧山組中，發育于開闊陸棚沉積環境。中細粒石英砂巖分布在觀霧山組合金寶石組中，處于局限陸棚沉積環境中。細粒石英砂巖分布在觀霧山組、金寶山組合養馬壩組中，處于局限陸棚沉積環境中。

2.2 碳酸鹽巖 碳酸鹽巖在區內廣泛發育，巖石類型多樣，巖性多不純，生物化石豐富，最有特色的則是生物礁灰（云）巖。區內石灰巖的礦物成分主要有方解石，少量白云巖和粘土礦物及黃鐵礦等。巖石常有白云化和硅化，野外產狀薄至中厚層狀、塊狀者均有，易溶，多發育有溶洞。石灰巖類型有內碎屑灰巖、生物屑灰巖、鮞粒灰巖、生物灰巖、泥晶灰巖、晶粒灰巖和泥灰巖等。

2.2.1 內碎屑灰巖 主要有砂屑灰巖，有時含有礫屑，膠結物多為亮晶，常與團粒灰巖和泥晶灰巖相互過渡，局部有不均與白云化，同時伴有生物屑和團塊團粒等。發育在混積陸鵬的開闊陸鵬沉積環境中。

2.2.2 生物屑灰巖 包括泥晶生物屑灰巖和亮晶生物屑灰巖，是本區分布最廣的巖石類型之一，所含生物屑多種多樣，以腕足、介形蟲、海百合、海膽、珊瑚、三葉蟲、腹足、雙殼、層孔蟲、鈣質海綿骨針、竹節蟲、藻類和苔蘚蟲等，有時見示底構造。生物屑常常不顯分選性，大小混積，但經風暴浪改造者有粒序性。發育在混積陸棚的開闊陸棚沉積環境中。

2.2.3 鮞粒灰巖 鮞粒以真鮞為主，次為薄皮鮞和復鮞。真鮞以同心圓狀為多見，一般2-7 圈。部分經重結晶和白云化等而成為殘余鮞粒結構。鮞粒核心有陸源碎屑和生物碎屑等，多為亮晶膠結，有時可見膠結物并有等厚環邊膠結，為混積陸鵬的開闊陸棚的產物。

2.2.4 泥晶灰巖 區內分布廣泛，經重結晶和白云化后常成為結晶灰巖或白云質灰巖。多數泥晶灰巖中含有生物碎屑、內碎屑和陸源碎屑等。各種環境中均有產出，其中以混積陸棚的局限陸鵬發育最多。

2.2.5 晶粒灰巖 由泥晶灰巖經重結晶作用而成，據重結晶的程度不同可分為粉晶灰巖、細晶灰巖和中晶灰巖等。在混積陸鵬的局限陸鵬和開闊陸鵬都有發育。

2.2.6 泥灰巖 泥灰巖中方解石礦物一般呈泥晶級，發育水平層理，并有黃鐵礦化。該類巖石以局限陸棚沉積環境中多見。

2.3 生物礁特征 中泥盆世晚期是生物礁發育的頂峰，本區泥盆紀地層發育較全，非常具有代表性。礁體主要為陸鵬上的點礁，由淺灰色珊瑚灰巖和層孔蟲灰巖組成。發現一出露礁體高近20 米，平面上延伸較遠。礁巖類型有粘結巖、粘結-骨架巖、障積巖、障積-骨架巖四類。

3 沉積特征

區內混合沉積主要特征是陸源碎屑與海相碳酸鹽以較高頻率交互沉積和同一巖層內陸源碎屑組分與碳酸鹽組分混合沉積。

3.1 泥巖與顆粒灰（云）巖交互沉積 此類混合沉積在區內廣泛分布，經巖石學和沉積相分析，泥巖主要為混積陸棚局限臺地的沉積產物，混積特征為泥巖與顆粒灰（云）巖互層或以夾層的形式出現。

3.2 泥巖與晶粒灰（云）巖交互沉積 此類沉積分布在區內南部，經巖石學和沉積相分析，泥巖為混積陸棚局限臺地的沉積產物，晶粒灰（云）巖為混積陸棚開闊陸棚和局限陸棚的沉積產物，混積特征為泥巖和顆粒灰（云）巖交互或以夾層的形式出現。

3.3 石英砂巖與顆粒灰（云）巖交互沉積 此類沉積分布在區內南部，經巖石學和沉積相分析，石英砂巖主要是混積陸棚開闊臺地的沉積產物，顆粒灰（云）巖主要為混積陸棚開闊陸棚的沉積產物，混積特征為石英砂巖與顆粒灰（云）巖互層或以夾層的形式出現。

3.4 同一巖層中陸源碎屑組分與碳酸鹽組分混合沉積 區內此沉積類型廣泛分布，巖石學特征和沉積相分析表明構成此混積巖的陸源碎屑組分與碳酸鹽組分從局限陸棚到開闊陸棚都有。有的巖層陸源碎屑含量高，為碳酸鹽陸源碎屑巖或碳酸鹽質陸源碎屑巖，有的巖層碳酸鹽組分含量高，為含陸源碎屑碳酸鹽巖或為陸源碎屑質碳酸鹽巖。

圖2 北川甘溪剖面中的泥質灰巖

4 單剖面分析沉積環境淺析

區內剖面中底部的養馬壩組以沉積砂、泥、灰巖互層組合為主，可分為2 個由砂巖-泥巖-灰巖組成的海進-海退沉積旋回；中統中下部的金寶石組亦由砂巖-泥巖-灰巖組成2 個海進-海退沉積旋回，與下部地層不同的是旋回中砂巖厚度減薄但粒度變粗，灰巖厚度增大，生物礁相沉積增強，頂部被巨厚的塊狀砂巖超覆；上部的觀霧山組主體發育有2.5 個海進-海退旋回，其中下部第一個旋回由砂巖-頁巖、泥晶灰巖-生物礁灰巖組成，中部第二個旋回由泥晶灰巖、泥灰巖薄互層-生物礁灰巖、白云巖組成，上部為海進沉積層序，巖性以薄層泥晶灰巖為主，向上泥灰巖和黑色炭質頁巖增多。

總體上看，區內剖面中泥盆統的巖性、巖相組成和地層旋回性變化規律，顯著特征為中統下部以發育間歇受陸源碎屑注入影響的渾水碎屑巖與清水碳酸鹽巖的韻律行性交替沉積為主，中統上部則以沉積很少手陸源碎屑注入影響的清水碳酸鹽巖沉積為主。沉積環境為混積陸棚，混積陸棚環境以發育陸源碎屑以發育陸源硅質碎屑和碳酸鹽的混合沉積為特征。區內混積巖發育較多，厚度較大，巖石類型多樣，據巖性沉積構造和野外產狀可進一步分為二個亞相，即局限陸棚和開闊陸棚。局限陸棚沉積了粉砂質泥灰巖、泥晶石英砂巖、粉砂質泥晶生物屑灰巖及含生物屑粉砂質泥巖等。開闊陸棚則發育泥晶石英砂生物屑灰巖，砂紙泥灰巖和風暴巖等。

5 結論

北川甘溪地區中泥盆統巖石類型多樣，發育有陸源碎屑巖和碳酸鹽巖，巖性多不純。生物礁發育，礁體類型有粘結巖、粘結-骨架巖、障積巖、障積-骨架巖四類。混合沉積發育，混合沉積類型主要為陸源碎屑與碳酸鹽交互沉積和同一巖層內兩者的組分內混合沉積。沉積混進為混積陸棚，可細分為局限陸棚和開闊陸棚兩個次級沉積環境。

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