西秦嶺三疊紀盆地的沉積環境及盆地演化研究

韓學坤

（甘肅省地質礦產勘查開發局第一地質礦產勘查院，甘肅 天水 741020）

研究區三疊紀地層是西秦嶺印支造山帶的重要組成部分，在甘肅境內是最后一套海相沉積地層，并以中、下三疊統為主。該套地層主要分布在甘南和隴南兩地區，且連片呈近東西向展布，向西可延至青海省境內。從整體上看，三疊系屬巨厚復理石相沉積建造，它真實地記錄著印支運動中特提斯北東端的沉積演化歷史。深入對區內三疊紀盆地沉積類型、層序、地層格架的研究，這將有助于提高區內基礎地質研究的程度。

1 區域地質背景

研究區三疊紀海相沉積地層構成整個西秦嶺的主體（圖1），在區內大致以漳縣～武山，合作～臨潭～宕昌及尕海～臘子口斷裂帶為界，自北而南劃分出中秦嶺海西～印支斷褶帶、南秦嶺（北帶）三疊紀陸內裂陷盆地、南秦嶺（南帶）加里東～印支斷褶帶三個構造單元[1]。在三疊紀時期，該邊緣海經歷了由淺水碳酸鹽臺地～臺地邊緣～陸棚海～大陸斜坡～深海盆地的構造～沉積演化過程。這種演變無疑是受控于其當時所處的特殊大地構造背景。

圖1 西秦嶺三疊紀分布圖

2 研究區三疊紀地層

研究區三疊紀地層劃分（表1）。

表1 研究區三疊地層劃分表

印支運動早中期，西秦嶺三疊紀盆地涉及區域，在伸展機制作用下，盆地南部碳酸臺地北側發生大面積凹陷。在盆地南緣（及碳酸臺地）沉積了早三疊世扎里山組、馬熱松多組，同時在盆地中或盆地北部沉積了隆務河組，其后沉積了中三疊世郭家山組、光蓋山組、大河壩組[2]。中三疊世拉丁期及晚三疊世秦嶺發生重大變革，西秦嶺三疊紀盆地由東向西逐漸閉合，褶皺回返造山，于晚三疊世后閉合成陸（殷鴻福1989）。中晚三疊世大河壩組上部過渡為濱～淺水沉積，反映了特提斯海退全過程。

3 沉積環境分析

通過分析西秦嶺三疊紀巖石地層沉積環境演化，明顯地劃分印度期～安尼期和拉丁期～晚三疊世兩個不同的發展演化階段。

（1）早三疊世～中三疊世早期的沉積環境。該階段繼承了晚二疊世以來的淺海臺地相碳酸鹽巖的沉積格局。即仍處于穩定的淺海碳酸鹽臺地的沉積環境。在沉積巖相和古生物群落方面，均能與揚子海區大體對比[3]。從早三疊世早期開始，研究區處于一個廣闊的淺海沉積環境，即開闊臺地碳酸鹽沉積。中三疊世早期沉積環境由局限臺地相轉為開闊海臺地相，巖石組成特征以淺灰色中厚～厚層狀亮晶灰巖、含白云質灰巖及介殼、海百合生物碎屑灰巖為主，屬于正常淺海的環境。

圖2 西秦嶺中～晚三疊世沉積環境

（2）中三疊世晚期～晚三疊世沉積環境。該期巖相古地理格局發生了重大變化。現今的白龍江流域在中印支運動中抬升為隆起，在研究區形成了由東往西伸出的白龍江隆起，隆起北部出現洮河裂陷海槽，而隆起南部測出現松潘～甘孜海槽。這兩個海槽在研究區西側連通成一個海域(圖2)，成為特提斯大海槽的組成部分。

中三疊世晚期沉積環境包括濱海相和斜坡濁流相兩種沉積環境。濱海沉積環境主要出現于緊靠白龍江隆起的濱海地帶。在隆起北側光蓋山一帶，光蓋山組沉積早期的粉砂巖中含腕足類、雙殼類及植物碎屑。在半島南西端南側，郎木寺一帶仍沉積由長石砂巖、巖屑砂巖、粉砂巖、粉砂質粘土巖、生物碎屑灰巖和粉晶灰巖組成。光蓋山北坡，光蓋山組反映為斜坡濁流，在光蓋山組下部，遺跡化石廣為發育。反映出斜坡半深海～深海沉積環境。

中晚三疊世時，大河壩組下段為斜坡最下部的深水濁流沉積，海水由淺變深，濁積扇不斷向陸退縮（擴展），巖性由粗變細，又由細變粗，反映海水已由深逐漸變淺，標志著斜坡扇在向海方向推進，應該說，這是西秦嶺三疊紀海槽閉合回返的前兆。

4 盆地演化

從研究區的沉積組合分析，區內的坳陷自早三疊世就已開始，這是由于自石炭紀以來坳陷中心從中秦嶺向南北遷移所致（殷鴻福，1991）。為此從早三疊世起，把研究區的三疊紀地層按其巖性組合、沉積特征劃分為兩個構造幕，即引張構造幕和擠壓構造幕。

4.1 引張構造幕 （Ⅰ）

研究區扎里山組、馬熱松多組、郭家山組、光蓋山組，時限分別大致相當格里斯巴赫期、斯派斯期、拉丁早～中期，經歷了初始坳陷，早期裂陷、中期裂陷、晚期裂陷活動，故將盆地演化分為四個階段。

初始坳陷階段（Ⅰa）相當于研究區扎里山組地層，時限大致為格里斯巴赫階～斯密斯階（即印度階～奧侖尼階中期）。研究區內該組沉積物厚度較大，物源供給較充足及未見滑塌堆積物特征可推斷，沉積盆地性質的轉換和沉降具漸變性，故將其劃歸為沉降坳陷是較合理的。

早期裂陷擴張階段（Ⅰb）相當于斯派斯期（奧侖尼階晚期）的沉積，對應巖石單位：盆地南緣為馬熱松多組；盆地北緣為隆務河組。從角礫的特征可以推斷該事件沉積具突發性。隆務河組反應為深海～半深海(濁流)相復理石沉積。

中期裂陷擴張階段（Ⅰc）時限大致為安尼階，相當于研究區郭家山組的沉積，在此時期，可能隨中秦嶺海盆的進一步擴張裂陷，使研究區一帶的地殼因均衡作用梢有回返上升，形成區內的邊緣鮞灘。該組巖層中夾有較多的角礫灰巖透鏡或條帶，表明在此時限內地殼不穩定或海平面上升下降頻繁。

晚期裂陷擴張階段（Ⅰd）相當于研究區光蓋山組的地層，時限大致為拉丁階早～中期，在此期間，沉積盆地有幾次不同規模的裂陷，盆地的分異性和活動性大為增強，碎屑流、重力流活動頻繁，規模較大（無熱液活動），但盆地仍以貧氧～缺氧欠補償的沉積為背景。

4.2 擠壓構造幕 （Ⅱ）

時限大致相當拉于丁階晚期～卡尼階早期，對應巖石單位為大河壩組的上下巖段，盆地分別在原擴張的基底上，驟然擠壓抬升，將其按時間順序劃分為如下二個階段：

早期擠壓抬升階段（Ⅱa）時限大致為拉丁階晚期～卡尼階早期，相當于研究區大河壩組下段的沉積，盆地內擴張應力減小，是西秦嶺三疊紀海盆閉合回返的前兆。

晚期擠壓抬升階段（Ⅱb）時限大致為卡尼階早期，相當于研究區大河壩組上段的沉積，說明盆地內擠壓應力明顯增強的力學性質的改變，體現了裂陷盆地進入了萎縮抬升充填的特征。

可見，中國主要大地構造單元至少在三疊紀早期尚未拼合成一體，當時西秦嶺海(北特提斯海)范圍非常遼闊，接受了巨厚的濁積巖系。三疊紀末期西秦嶺裂陷海槽迅速關閉，地殼演化發生歷史性改變，區內地殼構造體制由拉張轉變為南北向擠壓狀態，中晚三疊世濁積巖系發生了強烈形變，導致大規模的地殼縮短，形成了宏偉的西秦嶺印支期褶皺帶。