新疆東昆侖卡爾瓦西地區早古生代哈拉巴依溝組地層序列及沉積特征

繆樹森，詹天宇，李玉鵬

吉林省地質調查院，吉林 長春 130102

0 引言

調查區位于青藏高原北緣昆侖山高寒缺氧無人區，受交通、生活等自然條件的制約，地質工作程度甚低，屬于典型的地質空白區。1958年以后，陸續才有地質工作者對該區展開零星的地質調查。由于工作條件極差，工作地區限于交通線及山區邊緣。盡管如此，他們的成果至今仍有一定的參考價值。總結幾十年來本區的地質工作，大體可以劃分三個階段：20世紀50至70年代為零星路線地質和礦產調查階段；20世紀80至20世紀末為1∶1 000 000區域地質調查、1∶500 000水系沉積物調查、青藏高原科學考察和部分專題研究階段；本世紀開始，為國土資源大調查階段。本工作區早古生代哈拉巴依溝組地層主要為一套中細粒碎屑巖為主的下粗上細非對稱復雜地層序列。

1 地質概況

測區位于東昆侖山脈西段，根據《青海省巖石地層》[1]結合《新疆巖石地層》[2]及《東昆侖及鄰區地質》[3]，同時根據工作區構造格架和地層的時空展布特點，確定測區屬于華北地層大區，秦祁昆地層區，東昆侖—中秦嶺地層分區。以昆中斷裂為界，其北屬為東昆中地層小區，其南為東昆南地層小區為本次的工作區。測區出露地層在空間位置上地層北部老，南部新，從北向南出露依次為古元古代苦海巖群苦海雜巖（PtK.），奧陶—志留紀納赤臺群哈拉巴依溝組（OSh），泥盆紀中泥盆世布拉克巴什組（D2bl），二疊紀早二疊世布青山群樹維門科組（P1-2?），二疊紀中二疊世布青山群馬爾爭組（P2m），第四紀中更新世冰磧層及冰水堆積、晚更新世冰水堆積及沖洪積層、全新世風積、沖洪積、沖積層。其中前寒武紀地層苦海巖群構成本區的結晶基底巖系。

2 哈拉巴依溝組地層概述

該組系李光岑、林寶玉（1982）在原青海省地質局石油普查大隊（1962）于《祁連山、阿爾金山、昆侖山的地層概況》一文中所創“納赤臺系”、以及青海省第一區調隊（1981）將出露于格爾木納赤臺東北至三道灣山一帶的變砂巖夾千枚巖及石灰巖稱“納赤臺群”的基礎上將其分解創名而得。《青海省巖石地層》沿用此命名。現在定義：指分布于昆侖山東段布爾汗布達山一帶，整合于石灰廠組之上一套以千枚巖、變砂巖、板巖為主夾云母片巖及薄層灰巖，底部為礫巖，區域上夾有火山熔巖、火山碎屑巖的地層序列。

圖 1 卡爾瓦西地區地質簡圖Fig.1 Geologic sketch map of Kaerwaxi area

早古生代納赤臺群哈拉巴依溝組地層，總體走向為北西方向展布，其底部被花崗閃長巖、二長花崗巖所侵入，受后期構造控制多為斷層接觸關系，局部與苦海巖群呈斷層接觸關系，其上部被晚更新世沖洪積層所覆蓋，位于昆中斷裂和大九壩斷裂之間，呈條帶狀展布，出露面積大約為240 km2，控制厚度大于3 735.10 m，為一套低級區域變質、熱接觸變質的碎屑巖及泥質巖建造特點，其巖性主要為砂巖，其中夾有較薄的板巖和千枚巖，本區認為這套地層為砂巖段。

由于后期不均一動力變質作用疊加，地層在低級區域變質基礎上局部形成了一些構造巖；晚期又受大面積巖漿侵入影響，巖石普遍發生了熱接觸變質，生成大量不同類型及不同級別的接觸變質巖石，如角巖及角巖化砂巖。

本區所出露哈拉巴依溝組地層主要以砂巖為主，其千枚巖出露的較少較薄，所以該區為哈拉巴依溝組的砂巖段（OShb），未見千枚巖段。

3 哈拉巴依溝組沉積特征

3.1 巖石組合、沉積相特征及物源分析

3.1.1 巖石組合

主要以灰色變中細粒長石巖屑砂巖、灰色角巖化細粒長石巖屑砂巖、灰色變不等粒長石巖屑砂巖、青灰色變質中細粒巖屑砂巖、灰黑色角巖化中細粒巖屑砂巖、深灰色角巖化細粒巖屑長石砂巖、灰色角巖化黑云母巖屑雜砂巖為主，夾有灰色黑云母長英質角巖、深灰色含碎屑綠泥黑云長英質角巖、斑點狀黑云堇青石角巖、灰色二云母石英片巖、灰色綠泥石英絹云母千枚巖、灰色碎裂化硅質板巖、深灰色綠泥長石石英巖，是一套淺變質巖系，原巖以碎屑巖、泥質巖為主。

3.1.2 沉積相特征

該組巖石主要為砂巖段。從卡爾瓦東至卡爾瓦西一帶，其巖性以厚層狀—中厚層狀長石巖屑(雜)砂巖、巖屑砂巖為主，其間夾有厚層狀長英質角巖、粉砂質板巖、千枚巖等。從橫向上看，卡爾瓦西地區以長石巖屑砂巖為主，夾有厚層的角巖，薄層的千枚巖、板巖、片巖，而卡爾瓦東以厚層狀—中厚層狀長石雜砂巖、長石巖屑砂巖為主，其中千枚巖和板巖相對卡爾瓦西相對較厚。總體上從西向東，板巖、片巖、千枚巖逐漸增厚，而砂巖逐漸變薄。主體碎屑巖橫向上從西到東，皆以厚層狀巖屑砂巖、長石巖屑砂巖為主的低成熟度碎屑構成特點；在縱向上該組下部以厚層狀巖屑砂巖、長石雜砂巖、薄層狀巖屑粉砂巖為主，向上逐漸變為中厚層狀長石巖屑砂巖，其間局部夾有長石石英砂巖和長石砂巖。反映出該組的下部碎屑骨架成熟度低，而向上的中部，見有長石石英砂巖、長石砂巖，其碎屑骨架具有較高成熟度的特點，該組上部，主要以厚層狀—中厚層狀長石巖屑砂巖為主，其碎屑骨架成熟度較低，規律性不強。該組巖石碎屑骨架以弱富巖屑、長石為主，而貧石英的特點。從下至上，巖屑砂巖—長石巖屑砂巖—長石石英砂巖（長石砂巖）—長石巖屑砂巖。顯示砂巖中底部巖屑含量較高，而石英長石含量較低，而到中部，石英長石含量逐漸增多，向上又變為巖屑含量較高（圖2）。

該組巖石中，水平層理、平行層理、粒序層理、楔狀交錯層理、板狀交錯層理、斜層理極為發育。該組下部砂巖單層以厚層狀—中厚層狀為主，中部砂巖夾粉砂巖、泥質巖以薄層狀—中薄層狀為主，上部砂巖、泥質巖單層以厚層狀—中厚層狀為主，反映出當時的沉積環境，有低能靜水環境及水動力一般的水環境。

總體上哈拉巴依溝組為一套中細粒碎屑巖為主，其層位特征從底到頂：厚層狀角巖化長石巖屑砂巖—中厚層狀含碎屑綠泥黑云長英質角巖—中厚層狀變質不等粒長石巖屑砂巖—中層狀中細粒長石巖屑砂巖—中厚層狀黑云母長英質角巖—絹云綠泥千枚巖，構成下粗上細非對稱旋回性基本層序。

圖 2 哈拉巴依溝組砂巖中Q-F-R圖解Fig.2 Q-F-R diagram of sandstone in Halabayigou Formation

該巖層中其層序從底向上為巖屑砂巖—泥質巖；長石巖屑砂巖—泥質巖；長石巖屑砂巖—巖屑砂巖—泥質巖；長石巖屑砂巖—長石石英砂巖、雜砂巖—泥質巖；長石巖屑砂巖—泥質巖，一套多組下粗上細非對稱自旋回性層序，發育有鮑馬層序，be、bcd、cd、bc段（圖3）。

上述沉積標志特征，初步判斷其沉積相為大陸斜坡次深海相—深海相。為碎屑巖—泥質巖建造，具有復理石建造特點，含少量火山物質，沉積物厚度一般為2 207.4 ～3 735.10 m。

3.1.3 物源分析

對卡爾瓦西三條剖面采用薄片點計法對哈拉巴依溝組砂巖的骨架成分進行了統計，參加統計的三條剖面40塊樣品，從礦物含量表明，石英：15%～90%，長石：2%～48%，巖屑：2%～58%，利用Q-F-L圖解劃分的版塊構造物源區類型（圖4），從砂巖骨架的投影點看，該組的物質來源主要為再旋回的造山帶和未切割的島弧，少數物質來源為過渡大區，反映出該組碎屑物是典型的構造活動帶的產物，碎屑成分與島弧組分十分相似，綜上所述，該套沉積物陸源擴張階段，弧后盆地或弧前盆地的沉積環境的產物。

圖 3 哈拉巴依溝組旋回性沉積層序圖Fig.3 Cyclicity sedimentary sequence diagram of Halabayigou Formation

圖 4 Q-F-L圖解劃分的板塊構造物源區類型Fig.4 Plate tectonic source areas type divided by Q-F-L diagram

3.2 哈拉巴依溝組剖面特征

新疆若羌縣卡爾瓦西地區哈拉巴依溝組（OShb）實測剖面（PM007），剖面起點坐標：X：758 286.44，Y： 4 079 370.47，H： 4 845.30；終點坐標：X：754 021.16,Y: 4 073 428.93 ，H：4 430.00，總厚度大于3 795.20 m（圖5），該剖面北端與苦海巖群呈斷層接觸，南端被晚更新世沖洪積層所覆蓋，未見頂，北部老，南部新，為倒轉層序單斜構造，局部發育一套復式背向斜。

新疆若羌縣卡爾瓦西地區哈拉巴依溝組（OShb）實測剖面（PM001），剖面起點坐X：763 572.59，Y： 4 076 977.91，H：4 996.40；終點坐標：X：760 803.12 ，Y：4 070 170.44 ，H： 4 503.80。總厚度大于2 594.5 m （見圖6），該剖面北端與苦海巖群呈斷層接觸，南端被晚更新世沖洪積層所覆蓋，未見頂，北部老，南部新，為倒轉層序單斜構造。

3.3 粒度分析

累積頻率曲線表明，樣品的粒級柱狀分布圖呈現單峰（圖7），峰值在2.0～4.0Φ（0.25～0.062 5 mm），主體粒級是細顆粒（0.062 5～0.25 mm），少量中粒（0.25～0.5 mm），整體呈現近正態分布，懸浮組分含量較低，分選差。累積頻率曲線呈“上拱弧形”，切線斜率較陡，近75°角，巖石樣品中碎屑顆粒的分選中等。

圖 5 新疆若羌縣卡爾瓦西地區哈拉巴依溝組（OShb）實測剖面（PM007）Fig.5 Measured pro fi le of Halabayigou Formation(OShb) in Kaerwaxi region, Ruoqiang County, Xinjiang (PM007)

概率累積曲線呈現中—高斜率“跳躍—懸浮”兩段式（圖8）。在跳躍組分中，斜率為近50°角，此部分粒級的碎屑顆粒分選中等；懸浮組分線段的分選稍差，近20°角，此部分粒級的碎屑顆粒分選差。懸浮的細粒級含量低，但粒級范圍較寬，此粒級分選較差。

各個粒級含量相差懸殊，跳躍組分含量占優勢（50%），懸浮組分含量較低（10%）。樣品中顆粒粒級中細混雜、分選相差較大，尤其是懸浮組分分選差表明可能有細粒空落凝灰物質的混入。

綜合分析，樣品的粒度組成特征為牽引流水體搬運，并可能有少量空落的細粒火山凝灰加入。

4 時代探討

目前該地層成巖年齡仍尚難以具體確定。本次調查主要依據1∶25萬布喀達板峰幅資料將該套地層時代歸屬于晚奧陶—志留紀。

本次調查顯示與哈拉巴依溝組接觸的巖體為中志留世花崗閃長巖、黑云母英云閃長巖，該巖體形成時代較哈拉巴依溝組地層形成較晚，本次在花崗閃長巖、黑云母英云閃長巖測得同位素年齡值為422.4±3.5～427.7±5.2Ma（U-pb），為中志留世侵入體，說明哈拉巴依溝組形成時代至少在中志留世以前，因此哈拉巴依溝組形成的時代為晚奧陶—早志留紀（O-S1）。

5 結論

（1）通過剖面測制確定了研究區哈拉巴依溝組為一套中細粒碎屑巖為主的下粗上細非對稱復雜地層序列。

（2）對于哈拉巴依溝組判斷其沉積相為大陸斜坡次深海相－深海相。為碎屑巖—泥質巖建造，具有復理石建造特點，含少量火山物質。

參考文獻：

[1] 青海省地質礦產局. 青海省巖石地層[M].武漢：中國地質大學出版社，1997.

[2] 新疆維吾爾自治區地質礦產局. 新疆維吾爾自治區巖石地層[M].武漢: 中國地質大學出版社, 1999.

[3] 李榮社, 計文化, 楊永成, 等. 昆侖山及鄰區地質[M].北京:地質出版社, 2008.