西昆侖早古生代志留系溫泉溝群沉積演化分析

肖本萬

（河南省地質礦產勘查開發局第三地質礦產調查院 信陽 464000）

隨著近幾年西昆侖地區地質工作的逐步深入，西昆侖地區基礎地質問題研究成為地學研究的熱點。也是近年來西昆侖地區基礎地質工作研究的重點。

本文以巖石學與地層學的基本理論和研究方法作為指導，對西昆侖區域上志留系溫泉溝群進行了沉積特征研究和區域對比，對溫泉溝群進行了沉積演化分析。該研究成果對系統研究西昆侖古沉積環境和演化規律提供一定的依據。

1 地質背景

研究區位于青藏高原喀顏昆侖造山帶上，具體位于古亞洲構造域和特提斯構造域（即昆南-羌北縫合系）內北羌塘-唐古拉地塊[5]（圖1）。區域總體構造線呈北西-南東向展布。

區域上屬于巴顏喀拉-羌塘地層大區，北部以木吉-木扎令斷裂為界，與北塔里木-南疆地層大區之塔里木地層區斷層接觸。巴顏喀拉-羌塘地層大區以苦水海斷裂和雪尖山斷裂為界，自北向南又分為巴顏喀拉地層區、北羌塘地層區和南羌塘地層區。而志留系溫泉溝群是巴顏喀拉-羌塘地層中呈北西-南東向帶狀自木吉至岔路口廣泛分布。

2 溫泉溝群實測剖面特征

依據該套地層區域分布和巖石組合特征，將區內溫泉溝群自下而上劃分為粉砂巖組（S1Wsl）、砂巖組（S1Wss）和板巖組（S1Wssl）三個組[1][2]。在進行“新疆1∶5萬克孜勒吉勒干幅等五幅區調”工作時，測制了三個巖性組的剖面，其剖面特征為：

2.1 溫泉溝群粉砂巖組（S1Wsl ）

該組剖面位于喀拉喀什河東南5005高地[1]，剖面起點坐標：Y=78°46′39″，X=35°26′10″，H=4936，方位15°，剖面長度1017 m，厚大于505.34m，未見頂底，南端與上覆中泥盆統落石溝（D2l）組斷層接觸。

未見頂

5深灰色薄層狀（絹云）綠泥變質粉砂質細粒長石石英砂巖 55.67m

4深灰色千枚狀粉砂質板巖，局部磁鐵礦化，星點狀分布 15.06m

3深灰色薄層狀絹云綠泥變質粉砂質細粒長石石英砂巖 115.64m

2灰色（絹云）中薄層狀綠泥變質粉砂質細粒長石石英砂巖 194.26m

1深灰色薄層狀細砂質粉砂巖，局部夾細砂巖和泥質板巖 ＞124.71m

未見底

通過以上剖面看出溫泉溝群粉砂巖組巖性為深灰色碎屑巖沉積，下部（1-2層）為薄層狀粉砂巖、細粒長石石英砂巖、泥質板巖互層，組成旋回性沉積韻律，由細砂巖-粉砂巖-板巖構成基本層序。向上（3-5層）以粉砂巖為主，夾細砂巖、白云石化泥質硅質巖和透鏡狀鐵質砂巖。

2.2 志留系下統溫泉溝群砂巖組（S1Wss ）

該組剖面位于苦水海西[1]，起點坐標：X=35°33′20″，Y=79°18′30″，H=5075.00，總方位314.95°，總長5.9km，厚度大于1483.2m，未見頂底，南端與下伏中下奧陶統冬瓜山群上組（O1-2D2）白云石絹云變質中粒長石石英砂巖斷層接觸。

圖1 西昆侖地區沉積地層分布特征圖

18深灰色絹云綠泥變質中細粒長石砂巖

斷層

17深灰色薄層狀絹云綠泥變質中粒-中細粒長石砂巖9.71m

16灰色-深灰色薄層狀綠泥絹云變質中細粒長石砂巖62.13m

15黃綠色薄層狀綠泥絹云變質細中粒長石砂巖 35.13m

14黃綠色薄層狀絹云綠泥變質中細粒長石砂巖 55.05m

13灰綠色薄層狀綠泥絹云變質細中粒長石砂巖 14.52m

12黃綠色薄層狀絹云綠泥變質中細粒長石砂巖 16.94m

11灰綠色薄層狀綠泥絹云變質細中粒長石砂巖 ＞29.97m

斷層

10灰色薄層狀絹云綠泥變質細中粒-中細粒長石砂巖299.57m

9深灰色薄層狀絹云綠泥變質中粒長石砂巖 126.12m

8灰色薄層狀碳酸鹽變質細中粒長石砂巖 139.22m

7灰色-深灰色絹云綠泥變質中粒長石砂巖 144.62m

6深灰色綠泥變質細中粒長石砂巖65.21m

5深灰色薄層狀絹云綠泥變質中粒長石砂巖 149.90m

4深灰色薄層狀綠泥變質細中粒長石砂巖 18.53m

3深灰色泥質板巖 5.16m

2灰色薄層狀絹云綠泥變質細中粒長石砂巖 56.16m

1灰色薄層狀絹云綠泥變質中粒長石砂巖 114.96m

斷層

下伏奧陶系冬瓜山群上組（OD2）白云石絹云變質中粒長石石英砂巖

剖面上溫泉溝群砂巖組巖性顯示淺變質特征，砂巖內主要出現白云母變質礦物，其次為黑云母和綠泥石；巖性組合上，砂巖粒度由下向上整體上顯示中粒→細中粒→細粒→中細粒變化特征。下部（1層）主要為中厚層狀中粒長石砂巖，中下部主要為薄層狀細中粒長石砂巖、中細粒長石砂巖，顯示中細粒-細粒砂巖-粉砂質泥巖構成的基本層序；中上部巖性主要為薄層狀細粒長石砂巖、粉砂質泥巖，其次為細中粒長石砂巖，發育由細粒砂巖-粉砂巖-泥巖構成的基本層序，上部為薄層狀中細粒長石砂巖、細粒長石砂巖。

2.3 溫泉溝群板巖組（S1Wssl ）

該組剖面位于新疆和田縣紅山湖東5268高地[1]，剖面起點坐標：X=35°24′26″，Y=79°01′47″，H=5098.00，總方位2.4°，厚度大于1208.1m未見頂底，剖面長度8396m，南端與上覆地層石炭系上統恰提爾群（C2q1）角度不整合接觸。

未見頂（向斜核部）

10深灰色粘土板巖夾紫紅色斑點板巖，斑點主要為褐鐵礦 183.81m

9深灰色絹云千枚巖 77.39m

8深灰色、青色絹云千枚巖、粘土（斑點）板巖 71.47m

7紫灰色細晶石英白云巖、灰-紫紅色白云石化含生物屑砂屑灰巖、紫紅色含生物屑灰巖質礫巖，含化石三葉蟲、海百合莖 36.73m

6深灰色-灰色絹云千枚巖夾深灰色含硅質粘土板巖387.83m

5深灰色粉砂質板巖夾紫紅色斑點板巖，斑點主要為褐鐵礦 5.61m

4深灰色-青灰色絹云千枚巖 1561m

3青灰色粉砂質板巖夾紫紅色斑點板巖，斑點主要為褐鐵礦 33.47m

2青灰色-灰色絹云（綠泥）千枚巖 328.60m

1灰色-深灰色粉砂質板巖，夾灰色薄層狀細粒砂巖67.59m

斷層

志留系下統溫泉溝群砂巖組（S1wss）中細粒長石石英砂

剖面上反映出板巖組主要為一套細碎屑巖夾碳酸鹽沉積，下部以泥巖和粉砂巖為主，夾細粒砂巖，向上以粉砂巖為主，夾生物屑灰巖、砂屑灰巖薄層和灰巖質礫巖。

3 區域對比分析

西昆侖志留系溫泉溝群在空貝利-木吉-布倫口-塔河西-塔吐魯溝-紅山湖-甜水海一帶廣泛岀露。2002年至2006年，西昆侖地區1∶25萬區域地質調查及部分1∶5萬區域地質礦產調查工作，對西昆侖地區志留紀溫泉溝群區域沉積特征進行了詳細研究。

3.1 溫泉溝群區域沉積特征分析與對比

3.1.1 區域沉積特征對比分析

根據1∶25萬庫爾干幅區調[3]成果，溫泉溝群在木吉西鐵克塔希整體顯示為下部砂巖多、泥巖少，上部泥巖多、砂巖少，屬于退積。

根據1∶25萬艾提開爾丁薩依幅、英吉沙縣幅區調[6]成果，溫泉溝群在木吉南部瓊巴額什溝一帶下部為灰黑色絹云長石板巖，中部為灰色中層狀白云質絹云長石板巖、粉晶砂屑灰巖，上部主要為灰色細粒長石石英巖夾深灰色含磁鐵礦絹云千枚巖。

根據1∶5萬阿勒塔什等四幅區調[4]成果，溫泉溝群自下而上劃分為阿克別爾迪溝組（S1a）和瓊恰特組（S1q），整合接觸，下部巖原巖主要為長英質砂巖和灰巖，中部主要為大理巖，上部為深灰色變復成分礫巖和灰紅色菱鐵礦層。整體由下向上碎屑成分逐漸減少，碳酸鹽巖逐漸增加的趨勢，顯示退積特征。

根據1∶25萬岔路口幅、阿克莎依湖幅區調[2][5]成果，溫泉溝群自下而上分為粉砂巖組、砂巖組和板巖組。粉砂巖組巖性主要為深灰色-灰色中薄層狀（含鈣）石英粉砂巖等，為退積沉積，總體為一套深水復理石建造。在苦水海南（剖面⑧）砂巖組主要由長石石英砂巖、長石砂巖等組成，由下到上總體具有巖層越來越薄，砂粒越來越細，為近源快速堆積；由砂巖-粉砂巖構成的韻律，韻律層具鮑馬序列特征。在紅山湖東南（剖面⑨）板巖組主要為泥質板巖、石英粉砂巖，具有水下滑塌快速堆積特征。

3.1.2 區域巖性組合對比

溫泉溝群以塔吐魯溝為界，顯示東西向不同的巖石組合特征。塔吐魯溝以西的空貝利-木吉-布倫口-塔河西-贊坎一帶，溫泉溝群整體顯示為碎屑巖-碳酸鹽巖沉積建造，自西向東巖性組合主要有片巖類組合、碎屑巖類組合、角巖類組合、粉砂巖類組合。

塔吐魯溝以東的塔吐魯溝-麻扎-拐彎達坂-紅山湖一帶，溫泉溝群整體顯示為碎屑巖沉積建造。

自西向東巖性組合特征對比情況，自下而上分布、北西部和南東部對應的沉積環境為：下部濱海←→淺海、中部淺海←→半深海-深海、上部濱海←→淺海，說明了在巖性組合差異的同時，也反映了沉積環境的不同。

3.2 溫泉溝群區域沉積環境對比分析

趙振明等[7]曾經對西昆侖地區志留系溫泉溝群、達坂溝群和東昆侖鴨子泉火山巖組、白干湖組、灘間山群、賽什騰組及納赤臺群(OSN)進行了沉積環境、物質組成等方面的對比研究，認為整個東西昆侖山地區從西向東沉積環境為濱淺海→深海→濱淺海→深海，溫泉溝群作為西昆侖地區志留系的一套地層，又存在自身內部的沉積環境變化特征，沉積環境為西北部淺水環境，東南部為深水環境。

空貝利以南溫泉溝群主要為一套碎屑巖夾碳酸鹽巖沉積，以細碎屑巖為主，整體表現為下部砂巖多、泥巖少，上部泥巖多、砂巖少，顯示退積特征，沉積環境應為濱海（遠濱）→淺海陸棚后緣的演化。

木吉至恰特一帶溫泉溝群主要為一套碎屑巖夾碳酸鹽巖沉積，整體顯示為退積特征。巖石顏色較深，以薄層為主，說明沉積環境穩定，上部白云質含量較高，含珊瑚、腕足類化石，整體為海進的淺水環境。綜合以上分析，判斷其沉積環境應為淺海陸棚前緣環境。

布倫口一帶，溫泉溝群阿克別組自下而上碎屑巖成分逐漸漸少，碳酸鹽類增多，整體顯示出向上海水變深；中部大理巖內多見菱鐵礦夾層，向上發育砂質條帶或薄層，表明其沉積環境由較穩定趨向動蕩，沉積環境相當于濱海相遠濱帶-過渡帶向淺海陸棚后緣演化。從溫泉溝群垂向環境遷移特點反映出：阿克別爾迪溝期為海退序列，瓊恰特早期海進，晚期海退的特點，其沉積環境為濱海遠濱-過渡→淺海陸棚后緣→淺海陸棚前緣→濱海臨濱的演化。

塔河西-贊坎西一帶，溫泉溝群下部以細-粉砂巖為主，沉積環境屬于濱海相遠濱帶；上部灰巖相應增加，即從下部的濱海相帶演化為淺水陸棚前緣，沉積環境為半深海斜坡相。綜合分析，該區溫泉溝群沉積環境為淺海陸棚后緣→半深海斜坡→深海→半深海斜坡演化。

在紅山湖-苦水海-甜水海一帶，溫泉溝群主要為一套碎屑巖沉積，局部夾碳酸鹽巖和中基性火山巖。其中板巖組主要為一套碎屑巖夾碳酸鹽沉積。砂巖組主要為一套碎屑巖沉積，為半深海濁流沉積特征。

通過以上分析，溫泉溝群形成環境應為被動大陸邊緣自陸坡-陸隆區半深海-深海相向陸棚淺海區域演變的沉積環境。

4 沉積演化分析

志留系溫泉溝群在經歷了晚奧陶世的短暫沉積間斷以后，早志留世原特提斯小洋盆開始了沉積，直到晚志留世才最終結束沉積作用，早志留世沉積地層為溫泉溝群，中晚志留世沉積地層為達坂溝群。

根據上文溫泉溝群區域沉積特征、沉積環境的分析，溫泉溝群總體經歷了由淺變深再變淺的沉積演化過程，溫泉溝群形成環境應為被動大陸邊緣自陸坡-陸隆區半深海-深海相向陸棚淺海區域演變的沉積環境。其三維沉積演化模型如圖2。

早志留世溫泉溝群早期：在塔吐魯溝至空貝利一帶為濱岸相遠濱-過渡帶沉積，海水較淺，主要沉積了一套碎屑巖-碳酸鹽巖建造，海水整體經歷了上升、相對下降再上升的海平面波動；在塔吐魯溝至苦水海一帶為淺海陸棚沉積，海水相對較深，海水經歷了下降、上升再上升的海平面波動，主要沉積了一套碎屑巖夾少量碳酸鹽巖建造。

溫泉溝群中期：隨著海侵的進一步發展，海水變深，沉積速率相對下降。在塔吐魯溝至空貝利一帶主要為淺海陸棚沉積；在塔吐魯溝至苦水海一帶同樣隨著海侵的進一步發展，海水發展為半深海-深海相，經歷了海進、海退、海進的多個階段的海平面波動，主要為半深海斜坡-陸隆至深海相沉積，沉積韻律、鮑馬序列、粒序層、交錯紋層和同沉積角礫巖發育，主要沉積作用為濁流沉積、等深流沉積和重力滑塌作用。

圖2 溫泉溝群沉積演化模型圖[1]

溫泉溝群晚期：隨著海侵結束，隨著海平面上升速率降低并最終緩慢下降，開始海退，海水變淺。在塔吐魯溝至空貝利一帶變為了濱海遠濱-濱岸沉積，發育波狀構造；在塔吐魯溝至苦水海一帶變為了淺海陸棚沉積沉積，物質較細，并伴隨滑塌作用形成灰巖質礫巖夾層。

5 結論

（1）西昆侖志留系溫泉溝群位于青藏高原北西緣、喀顏昆侖造山帶上，屬于巴顏喀拉-羌塘地層區。西昆侖志留系溫泉溝群主要為一套碎屑巖夾碳酸鹽巖沉積建造，局部發育火山巖。溫泉溝群形成環境應為被動大陸邊緣自陸坡-陸隆區半深海-深海相向陸棚淺海區域演變的沉積環境。

（2）西昆侖志留系溫泉溝群其演化為早期：為濱岸相遠濱-過渡帶沉積，海水較淺，主要沉積了一套碎屑巖-碳酸鹽巖建造；中期：海水變深，沉積速率相對下降，主要為半深海斜坡-陸隆至深海相沉積；晚期：隨著海侵結束，隨著海平面上升速率降低并最終緩慢下降，開始海退，海水變淺。