淺析巴里坤縣下石炭統黑山頭組巖石特征及沉積環境

林 樂

(新疆地礦局第一區域地質調查大隊，新疆 烏魯木齊 830013)

文中在收集前任資料的基礎上、結合在野外的觀察等研究分析，對巴里坤馬善薩伊-下澇壩鄉京伊什克蘇-索爾巴斯陶一帶下石炭統黑山頭組眼石組合、生物面貌、上下層的接觸關系、沉積相沉積環境等特征，并對其中的火山巖部分應用巖石化學分析方法探討其構造環境，論述地層沉積環境和大地構造背景。

1 分布概況及接觸關系

該組地層主要分布于新疆1∶25萬三道嶺圖幅中部與北部地區，巴里坤塔格北緣斷裂主要分布于該組地層的南側區域上（圖1）。以長條狀特征分布于紅井子斷裂北側區域上，形成背斜特征，七角井大向斜外圍主要出露于紅井子斷裂的南側區域上，展布特點呈現弧形特征，具有非常大的面積，并延伸向東側的方向，巖體侵入作用對地層起著重要的破壞作用，同時覆蓋較厚的第四系地層，零星的出露于巴里坤谷地，具有非常小的面積[1，2]。

圖1 研究區地層區劃圖

小夾山周圍的黑山頭組呈不整合的角度和下伏地層D1d進行接觸，札勒格孜庫都克組（薩爾喬克）呈斷層或不整合的角度接觸下伏的02-3w與O3m，黑山頭組呈整合接觸狀態與下伏D3kg進行接觸，主要分布于克什克涅巴斯陶（下澇壩）周圍，其他下伏地層多呈斷層接觸狀態與圖幅內黑山組進行接觸，姜巴斯套組呈平行不整合的狀態與其上部進行接觸，三塘湖組（下二疊統）與柳樹溝組（石炭統）呈不整合的角度覆蓋局部地段的上策，剩下的均表現為斷層接觸狀態。

2 巖石地層單位劃分與命名

此地層主要是指火山碎屑巖沉積與正常陸源碎屑巖不整合接觸的上覆姜巴斯套組，中酸性火山巖夾于上側位置，凝灰砂巖以及鈣質凝灰砂巖和火山灰凝巖與泥質粉砂巖和硅質粉砂巖和鈣質砂巖（灰黑灰綠色淺灰色等）是其主要的巖性特征。安山玢巖與石英斑巖有時分布于上部[3-5]。

該組地層在前人進行七角井幅1：20萬區調過程中，劃分為大南湖組（中泥盆統）和雅滿蘇組（下石炭統），區內1993年1∶5萬區域地質調查過程中，新疆地礦局第二區調隊將此組地層歸為托斯巴斯陶組（下石炭統）。然而在1999年新疆維吾爾自治區巖石地層，又廢棄掉該組名。此次研究測定，通過對比該區的巖石與生物地層，將該地層單位劃分為黑山頭組（C1h）。

3 巖石學特征

經此次研究調查分析，火山巖與火山碎屑沉積巖和正常碎屑巖組成的一套巖石組合為該組地層，玄武巖和安山巖與碳質粉砂巖和沉凝灰巖與凝灰質巖屑砂巖等是其主要的言行特征。依照地層巖性以及古生物和沉積建造等特點，能夠進行兩個段之分：一套為火山角礫巖與碳質粉砂巖和以及沉凝灰巖與凝灰質砂巖和少量的灰巖透鏡體與玄武巖等組成的巖性組合；泥質粉砂巖和砂礫巖以及集塊巖和火山角礫巖與玄武巖等共同組成第二巖性組合特點。現將巖石特征分述如下：

長石巖屑砂巖：其支撐主要為顆粒，并呈線狀特點進行顆粒間接觸，分布非常均勻的碎屑。具有非常好的分選性，為一般的磨圓度水平，達到85%的碎屑含量，黑云母以及巖屑和石英斜長石和少量的綠簾石和綠泥石等是其主要的組成成分，安山巖與凝灰巖和泥硅質巖（少量）是其巖屑的主要成分，黑云母在其中具有非常突出的變形特點，在呈撓曲狀硬度較高的碎屑間分布，次園狀以及次棱狀的石英與長石在碎屑間分布，成因為火山碎屑類型。

細砂巖：其支撐主要為顆粒，線狀特點與顆粒間接觸，其組成主要為碎屑與填隙物為其主要組成，達到80%的碎屑量，巖屑以及石英和長石和火山落入物（少量）共同組成。碎屑呈現均勻的分布特征，一般磨圓與分選，次園狀與次棱角狀多見，英安巖是其主要組成，硅質巖與泥質巖和霏細巖相對較少，分不少量的安山巖與石英巖。

粉砂巖：主要支撐為顆粒和雜基，顆粒間呈現無接觸與接觸特點，呈現均勻的碎屑分布特點，此棱角狀在巖屑中多見，棱角狀分布較少，石英以及凝灰巖和長石等是其主要的成分。

沉凝灰巖：陸源碎屑以及火山碎屑是其重要組成，長英質礦物（重結晶）火山灰是火山碎屑的主要組成，表現為嵌狀特點，呈現均勻的分布特點。雞骨狀與不規則狀是玻屑的主要特點。泥質巖屑以及石英和霏細巖屑與英安巖屑與斜長石等是陸源碎屑的主要組成，安山巖巖屑以及硅質巖屑分布較少。

通過這些可以看出：①火山巖是物源區的主要母巖。②具有較高的巖屑含量，表現為棱角狀和次棱角狀，顯示成熟低的成分結構特點，顯示出不徹底的風化作用以及未進行遠處搬運和過快堆積的特點。③分布較少的雜基含量，顯示具有較強的沉積區水動力特點，非常突出的淘洗特征。

4 時代討論

在對區內進行1∶5萬區調過程中，將大量的植物化石以及腹足、腕足等植物化石進行采集，與阿克沙克組、黑山頭組的生物化石組合進行對比，維憲期（早石炭世）是其主要的時代。通過對沉積巖內大量的動物化石和古生物化石進行調查，全面分析認為區內含古生物化石的巖性組合（下石炭統地層）和黑山頭組非常類似，因此將黑山頭組將托斯巴斯陶組進行替代，早石炭世中期是其主要的時代。

5 形成環境分析

泥灰質粉-細砂巖和泥質粉砂巖共同組成該組地層的第一段，細碎屑巖是其主要的特點。火山巖在第二段不斷增多，發現粗碎屑巖的粗砂巖和礫巖等，海相動物化石在第一段中大量分布，具有保存完好的生物介殼類化石，提示淺海陸棚環境是其主要特點。蘆木屬植物在第二段中大量出現，認為此時出現水體變淺不斷增強的濱海環境，火山活動在此也不斷增強。綜合分析海相環境是黑山頭組的主要環境特點，海退環境自底部向頂部不斷出現，淺海→濱海，總體沉積環境為濱淺海環境。