鄂西恩施地區三疊紀嘉陵江組三段與二段局部沉積間斷的識別及巖相古地理研究

李 朋, 張翔陽, 祝安安, 袁永紅, 毛啟曦, 吳 龍, 李忠林

(1.湖北省地質調查院,湖北 武漢 430034; 2.湖北省地質局 第六地質大隊,湖北 孝感 432000)

鄂西恩施地區三疊紀嘉陵江組三段與二段局部沉積間斷的識別及巖相古地理研究

李 朋1, 張翔陽1, 祝安安1, 袁永紅2, 毛啟曦1, 吳 龍1, 李忠林1

(1.湖北省地質調查院,湖北 武漢 430034; 2.湖北省地質局 第六地質大隊,湖北 孝感 432000)

一般認為晚二疊世—早三疊世的地層均為連續沉積。本次調查過程中,通過地層剖面、露頭刻畫等資料的研究對比分析,識別出局部區域嘉陵江組三段與二段(T1j3/T1j2)之間的沉積間斷特征。在恩施地區,總體上表現為開闊臺地—局限臺地—蒸發臺地的變化特征,對于恢復嘉陵江組沉積時期的古地理具有重要的意義。

沉積間斷;巖相古地理;嘉陵江組三段與二段

沉積間斷是由于沉積物沉積過程中的無沉積作用,沉積物沉積后固結成巖前的準同生期侵蝕作用,以及沉積物成巖后因構造作用、海平面升降、古地理、古氣候變化等造成的某一地質時期內沉積記錄中斷的現象。沉積間斷是指在沉積過程中出現的一個小的或比較短的沉積中斷現象,一般在恢復沉積之前很少或沒有發生過侵蝕作用[1]。沉積間斷的“普遍性”經歷了一個漫長的探索和認識過程,已為地質學者們認識和接受[2-10]。

研究區位于湖北省西部恩施州及宜昌地區(圖1)。地理坐標為東經109°30′～110°30′,北緯30°00′～30°40′。主要發育寒武紀—三疊紀地層。本文通過野外地質調查及區域地質的綜合分析,識別出嘉陵江組三段與二段之間的沉積間斷特征。

1 研究區嘉陵江組地層特征

嘉陵江組一段：與下伏大冶組地層為連續沉積。主要發育淺灰色厚層灰質白云巖、微晶白云巖、巖溶角礫巖,巖溶角礫巖一般發育于該段中下部。在恩施—利川一帶,該段巖層總體以薄—中層為主,時見厚層狀微晶白云巖。該段厚度變化范圍46～131.5 m。

嘉陵江組二段:為淺灰色夾淺紫紅色厚—中層白云質灰巖、薄層灰泥巖,局部夾中層狀砂屑灰巖。漁峽口、高坪、建始等地,總體以薄層狀為主,該段中上部發育數米厚毫米—厘米級灰泥巖。恩施—利川一帶則以中—薄層狀灰泥巖為主,局部中層狀,中上部夾一層至數層中—厚層狀微晶白云巖。該段厚度變化范圍207～571 m。

嘉陵江組三段:下部以厚層—塊狀微晶白云巖、巖溶角礫巖為主；中部總體以白云巖為主；恩施—宣恩一帶上部夾白云質灰巖、炭質頁巖夾層。該段巖溶角礫巖發育厚度相對較大，表明其具備短期暴露特征。厚度變化范圍112～185 m。在恩施—利川一帶,嘉陵江組三段上部發育炭質泥巖(圖2),巖溶角礫巖不甚發育,表明嘉陵江組三段沉積時期為潮坪相沼澤亞相沉積。與建始—長陽一帶以厚層白云巖、巖溶角礫巖為特征的蒸發臺地相沉積組合明顯不同,反映不同的沉積環境。巴東野三關一帶呈連續沉積,淺紫紅色白云質灰巖不發育;西部地區嘉陵江組三段與二段主要以一套淺紫紅色白云質灰巖連續過渡,代表短期暴露沉積,基本無剝蝕;研究區東南部則可識別出沉積間斷界面,代表其盆地展布形態總體為南高北低,東高西低。

2 嘉陵江組三段與二段接觸關系變化特征

通過對1∶20萬恩施幅[11]、1∶25萬建始幅[12]、1∶5萬恩施等五幅、1∶5萬高店子等四幅區調資料綜合分析,結合路線調查過程中嘉陵江組三段與二段接觸關系變化進行野外露頭識別和素材收集,總體上具有如下表現特征:

圖1 研究區地質圖Fig.1 The geologic map of study area

2.1 恩施—宣恩、巴東野三關一帶連續沉積特征

該帶嘉陵江組三段與二段連續沉積,但在巖性組合上存在一定的差異。恩施—宣恩一帶(圖2、圖3),二段巖性變化特征為:灰色薄層灰泥巖—灰色中層狀灰泥巖、砂屑灰巖—淺灰色中層狀白云質灰巖;嘉陵江組三段下部巖性變化特征為:淺灰色中—厚層狀灰質白云巖,向上發育厚層狀微晶白云巖、巖溶角礫巖,中上部發育多套灰巖與炭質泥頁巖互層或夾層沉積。顯示由開闊臺地過渡為局限臺地,向上由于巖性組合的變化可識別為沼澤亞相。

圖2 不同位置接觸界面變化圖Fig.2 The contact interface in different area1.微晶灰巖;2.砂屑灰巖;3.白云質灰巖;4.灰質白云巖;5.微晶白云巖;6.角礫白云巖。

巴東野三關一帶嘉陵江組二段以中—薄層狀微晶灰巖向上過渡為白云質灰巖;三段底部為厚層狀微晶白云巖,局部砂屑白云巖,向上可見巖溶角礫巖。為連續沉積特征。

2.2 建始高坪—巴東清太坪一帶連續沉積并有間歇短時暴露的沉積特征

該帶可細分為兩種樣式:一種發育于建始高坪—清太坪(清江北岸)一帶,嘉陵江組二段以中—薄層狀微晶灰巖為主,頂部過渡為中層狀砂屑灰巖、白云質灰巖,表現為水體持續變淺的特征,與嘉陵江組三段的接觸界線在橫向上為一波曲面,波曲面上部為具溶蝕孔洞的淺紫紅色白云巖,向上孔洞逐漸減少至消失(圖4-B,圖5-A、B、D)。其上一般發育一套巖溶角礫巖,代表水體動蕩并伴有間歇暴露的特征。

另一種見于清太坪南部一帶,嘉陵江組二段上部巖性與建始高坪一帶類似。但三段以巖溶角礫巖或渣狀破碎的灰質白云巖、白云巖與嘉陵江組二段接觸,接觸面呈波曲狀,反映短期暴露剝蝕,并有巖溶崩塌的特征(圖4-A,圖5-C)。

3 區域對比

通過對調查區剖面資料[11-13]對比(圖6),認為三疊紀嘉陵江組沉積時期,沉積古地理在橫向上存在較明顯變化。

嘉陵江組沉積特征在區域上具有明顯變化(圖6)。嘉陵江組一段在區域內厚度不大,總體以厚層—塊狀微晶白云巖、巖溶角礫巖為主。巴東響水洞剖面角礫巖不發育,沉積水體相對較深;大龍坪剖面以顆粒白云巖、巖溶角礫巖為主,代表沉積水體最淺的位置。因此,在嘉陵江組一段沉積時期,由北向南沉積水體逐漸變淺。

圖3 恩施—宣恩一帶T1j3/T1j2連續過渡接觸特征Fig.3 T1j3/T1j2 contact characteristics in Enshi-XuanenA.恩施西;B.宣恩椒園;C.恩施天橋;D.宣恩椒園嘉陵江組三段中上部的炭質頁巖層。

圖4 沉積間斷特征圖Fig.4 The sketch showing the characteristics of depositional break1.微晶灰巖;2.白云質灰巖;3.微晶白云巖;4.具溶蝕孔洞白云巖;5.角礫巖;6.白云質泥巖。

嘉陵江組二段以灰巖為主。厚度較大。五峰大龍坪剖面以顆粒灰巖、砂屑灰巖、生物擾動灰巖為主,代表沉積時期水動力較大,水體較淺;巴東響洞坪剖面以薄層微晶灰巖為主,局部夾白云巖;巴東龍潭坪剖面則以薄層—微薄層灰巖為主。因此,從巖性變化規律分析可知,在嘉陵江組二段沉積時期,巴東龍潭坪剖面位置水體最深,且水體較為安靜,向南至大龍坪、向北響洞坪剖面則表現為水體逐漸變淺。在嘉陵江組三段與二段的接觸關系上,調查區南部、西北部則表現為強烈發育的溶蝕空洞及巖石的氧化色,反映沉積水體極淺,接近暴露面。

4 研究區巖相古地理特征

通過上述研究,認為嘉陵江組三段沉積早期,調查區存在明顯的相變特征(圖7),古地理表現為中東部呈近東西向的凸起,當海平面下降時出現短時暴露,恩施及其南部沉積水體相對較深,嘉陵江組三段中上部發育一至兩套炭質泥頁巖層為臺地相沼澤亞相沉積特征。向北至建始及野三關一帶主要為厚層微晶白云巖,間夾巖溶角礫巖,三段則主體以微晶白云巖為主,間夾巖溶角礫巖,表現為局限臺地相沉積特征。高坪—清太坪及其南部一線,則以淺紫紅色碳酸鹽巖的發育為特征,嘉陵江組三段與二段的接觸面呈現波曲特征,為蒸發臺地相沉積特征,并于泗井鄉發生短時暴露而剝蝕。

圖5 典型露頭照片Fig.5 The typical outcrop photograph A.高店子嘉陵江組二段頂部暴露特征;B.清太坪中北部嘉陵江組二段淺肉紅色微晶灰巖;C、D.清太坪南部嘉陵江組二段與三段沉積間斷;E.枝柘坪嘉陵江組二段頂部厚層白云質灰巖;F.清太坪嘉陵江組二段頂部巖溶構造。

圖6 嘉陵江組區域對比圖Fig.6 The regional correlation chart of the Jialingjiang formation plane section in the workplace1.砂屑灰巖;2.微晶灰巖;3.蠕蟲狀灰巖;4.白云質灰巖;5.微晶白云巖;6.巖溶角礫巖。

5 結語

本次研究認為,嘉陵江組三段—二段沉積時期,相對海平面發生多次動蕩,導致巖性變化頻繁,形成沉積間斷和短時暴露特征。通過對上述沉積間斷等標志的識別,確定了該區在沉積時期為蒸發臺地—局限臺地—開闊臺地的沉積規律,也是全球海平面變化的結果。

圖7 調查區嘉陵江組三段沉積期巖相古地理圖Fig.7 The sketch showing the depositional model of the upper Jialingjiang formation1.灰巖;2.白云巖;3.巖溶角礫巖;4.具溶蝕孔洞白云巖;5.灰質白云巖;6.炭質泥頁巖。

嘉陵江組三段與二段沉積時期發生的沉積變化,是對區域構造作用的沉積響應,至少代表了沉積期間調查區發生過一次構造變化作用,對于這次構造的強度及影響范圍,需要今后收集更廣泛的資料進行印證。

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(責任編輯：于繼紅)

Identification of Depositional Break between the Middle and the Upper JialingjiangFormation of Lithofacies Paleogeography,Enshi Area of Western Hubei

LI Peng1, ZHANG Xiangyang1, ZHU An’an1, YUAN Yonghong2, MAO Qixi1, WU Long1, LI Zhonglin1

(1.HubeiInstituteofGeologicalSurvey,Wuhan,Hubei430034; 2.SixthGeologicalBrigadeofHubeiGeologicalBureau,Xiaogan,Hubei432000)

Former profiling data considers that it is successive sedimentation during Late Permian epoch to Early Triassic epoch in Enshi of western Hubei. Nevertheless,under this research,it also has depositional break in local area between the middle and upper Jialingjiang Formation (T1j3/T1j2) through the method of comparative analysis of stratigraphic section. In this area,it generally shows variation characters from open-platform to local-platform and to evaporate-platform,having great influences on recovering paleogeograghy in Early Triassic period.

depositional break; lithofacies paleogeography; the middle and the upper Jialingjiang Formation

2015-04-16;改回日期:2015-12-23

中國地質調查局地質調查項目(12120114066101)。

李朋(1984-),男,工程師,礦產普查與勘探專業,從事區域地質、構造—地層方面的研究工作。E-mail:pengli198666@163.com

P534.51; P586

A

1671-1211(2016)01-0006-05

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.201601002

數字出版網址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20160108.1345.002.html 數字出版日期:2016-01-08 13:45