湘北地區二疊系露頭層序地層特征與成礦研究

楊少輝，羅 鵬，楊 俊，彭能立，曹順紅

（湖南省地質調查院，湖南 長沙 410000）

碳酸鹽露頭層序地層已有較多的研究成果[3-5]，筆者以1:5萬區調項目為依托，通過實測剖面研究，運用露頭層序地層方法對湘北地區二疊系層序地層進行研究，結合二疊紀礦產發育特征，探討層序特征與成礦規律的關系。

1 地質概況

研究區位于揚子陸塊江南造山帶北東緣，屬揚子地層區。區內二疊系有梁山組、棲霞組、茅口組、孤峰組、龍潭組和吳家坪組。梁山組為一套陸源碎屑巖夾煤層，平行不整合于泥盆系之上；棲霞組為淺水臺地相生物碎屑灰巖，瘤狀泥晶泥質灰巖、瘤狀含生物碎屑泥晶灰巖；茅口組為生物屑灰巖，瘤狀灰巖，灰質白云巖；孤峰組為（泥質）硅質巖，含炭質硅質巖；龍潭組為含煤碎屑巖沉積；吳家坪組為灰黑色薄至中層狀泥晶灰巖、（含）生物屑灰巖夾白云質灰巖。

2 露頭層序地層特征

研究區二疊系共可劃分為11個三級層序（圖1）。

2.1 SQ-1

該層序由梁山組構成，底界面為Ⅰ型層序界面，以灰白色粘土層或含褐色鐵礦泥巖發育為標志。僅發育海侵體系域，為濱海沼澤相的頁巖夾細粒石英砂巖。

2.2 SQ-2

由棲霞組下部構成，屬Ⅱ型層序界面，為一個“TST+HST”序列。海侵體系域由粉-泥晶含泥質灰巖組成；高水位體系域為灰至深灰色粉晶（含）泥質灰巖，夾灰黑色燧石結核。

2.3 SQ-3

由棲霞組中部構成，屬Ⅱ型層序界面，為一個“TST+CS+HST”序列。海侵體系域由灰至深灰色含生物屑泥晶灰巖、泥晶含泥質灰巖，屬淺水碳酸鹽巖臺地沉積；凝縮段為灰色薄至中層狀含生物屑泥晶含泥質灰巖與紋層狀泥灰巖互層，局部夾燧石結核；高水位體系域為灰至深灰色厚層狀粒屑灰巖。

2.4 SQ-4

由棲霞組上部構成，屬Ⅱ型層序界面，為一個“TST+HST”序列。海侵體系域由深灰色中層狀含生物屑含泥質灰巖、中層狀瘤狀生物屑粉-泥晶灰巖構成，生物屑為蜓類、有孔蟲、介形蟲等；高水位體系域為灰至深灰色塊狀生物屑泥晶灰巖、含生物屑泥晶灰巖及泥晶灰巖，生物屑可見有苔蘚蟲、介形蟲、有孔蟲等。

2.5 SQ-5

由棲霞組頂部與茅口組下部構成，屬Ⅱ型層序界面，為一個“TST+CS+HST”序列。海侵體系域（TST）由生物屑泥晶含泥質灰巖、（含）生物屑粉晶含泥質灰巖組成，產海百合莖、腕足類、苔蘚蟲化石，屬開闊臺地向斜坡過渡的沉積環境；凝縮段（CS）為灰黑色紋層狀泥灰巖夾含生物屑粉-泥晶泥質灰巖；高位體系域（HST）為灰色中至厚層狀生物屑泥，產腕足類及海百合莖等化石。

2.6 SQ-6

由茅口組中上部構成，屬Ⅱ型層序界面，為一個“TST+HST”序列。海侵體系域由淺灰色塊狀生物屑粉晶灰巖與瘤狀泥晶灰巖組成，屬碳酸鹽巖上斜坡亞相沉積；高位體系域為含生物屑（泥）粉晶灰巖夾厚層狀含生物屑粉晶含灰質白云巖、含生物屑含泥質白云巖，產蜓類、腕足類、苔蘚蟲、珊瑚等化石。

2.7 SQ-7

由孤峰組構成，屬Ⅱ型層序界面，僅發育海侵體系域，由灰黑色薄層狀含炭質泥質硅質巖及硅質巖組成，發育水平紋層，屬碳酸鹽巖臺地相臺盆亞相沉積。

2.8 SQ-8

由龍潭組構成，屬Ⅰ型層序界面，為一個“TST+HST”序列。海侵體系域為灰黑色炭質頁巖；高位體系域為灰黑色炭質頁巖夾薄層狀含炭質泥灰巖。屬濱岸相沼澤亞相沉積。

2.9 SQ-9

圖1 二疊系層序地層劃分圖

由吳家坪組下部構成，屬Ⅱ型層序界面，為一個“TST+HST”序列。海侵體系域為深灰色含燧石結核泥晶灰巖、瘤狀含生物屑泥晶灰巖；高位體系域為灰黑色狀含生物屑（粉）泥晶灰巖、生物屑泥晶灰巖及白云質灰巖，產雙殼類、珊瑚、蜓類化石。

2.10 SQ-10

由吳家坪組中部構成，屬Ⅱ型層序界面，為一個“TST+HST”序列。海侵體系域為生物屑粉（泥）晶灰巖及含燧石結核泥晶灰巖，屬開闊臺地相沉積；高位體系域為灰黑色厚層狀含燧石結核灰質白云巖，屬局限臺地相沉積。

2.11 SQ-11

由二疊系吳家坪組上部構成，屬Ⅱ型層序界面，為一個“TST+HST”序列。海侵體系域由灰黑色泥晶灰巖夾硅質巖與巨厚層-塊狀含燧石結核粉-泥晶灰巖組成，產珊瑚、腕足類化石，屬較深水臺地相沉積；高位體系域為灰色、深灰色中層狀泥晶白云質灰巖夾灰黑色透鏡狀、似層狀硅質巖，產珊瑚等化石，屬局限臺地相沉積。

3 露頭層序與成礦規律探討

湘北地區二疊系內發育有煤礦、海泡石、菊花石礦，其中煤礦主要賦存于梁山組和龍潭組，海泡石和菊花石礦主要賦存于茅口組中。

研究區煤礦主要形成于三級層序海侵后期的高水位體系域中，如層序1(SQ-1)和層序8（SQ-8）的高水位體系域中，與前人研究較為吻合[6]。其為一套濱岸沼澤相含煤碎屑沉積。煤層一般夾于炭質頁巖中，厚0.6m～0.8m。呈透鏡狀產出，長達1.8km～2.75km。

研究區是二疊紀海泡石沉積的有力地帶[7]，區內海泡石礦主要發育層序4（SQ-4）凝縮段至高水位體系域中，此時最大海泛期，巖性由泥灰巖、泥巖構成，發育水平紋層構造。礦石為含海泡石鈣鎂質頁巖或含海泡石泥灰巖。海泡石含量一般為5%～40%。粘土型礦石呈淺灰、灰白或灰褐色，具弱絲絹光澤，粘性強，斷口參差，質輕，具頁片狀或土狀構造。