西昆侖瑪爾坎蘇錳礦帶含錳巖系沉積相分布特征

金川 謝月橋 李玉飛 張陽(yáng)

（新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第二地質(zhì)大隊(duì)喀什 844000）

近幾年，在新疆阿克陶縣發(fā)現(xiàn)了瑪爾坎蘇錳成礦帶。該成礦帶東西延伸超過(guò)60 千米，目前已發(fā)現(xiàn)奧爾托喀訥什錳礦、穆呼錳礦、瑪爾坎土錳礦等3 個(gè)大中型錳礦床。該成礦帶含礦層位穩(wěn)定，含錳巖系主要為上石炭統(tǒng)喀拉阿特河組（C2k）。

1 沉積相劃分

西昆侖瑪爾坎蘇地區(qū)發(fā)育晚古生代弧后盆地，并形成獨(dú)具特色的碳酸鹽臺(tái)地-臺(tái)緣裂陷盆地沉積體系。含錳巖系為上石炭統(tǒng)喀拉阿特河組（C2k），主要發(fā)育一套厚層狀灰?guī)r-生物碎屑灰?guī)r-砂質(zhì)灰?guī)r-含碳泥質(zhì)灰?guī)r組合。根據(jù)巖性、沉積構(gòu)造等特征，可將該套晚石炭世地層劃分為以下幾個(gè)沉積亞相（表1）：（1）水動(dòng)力受限制的局限臺(tái)地瀉湖相；（2）水體能量較高的開(kāi)闊臺(tái)地礁、灘相；（3）臺(tái)地與臺(tái)緣裂陷盆地之間過(guò)渡的斜坡相；（4）受同沉積斷裂控制的臺(tái)緣裂陷盆地較深水的海盆相。

表1 瑪爾坎蘇地區(qū)上石炭統(tǒng)沉積相類(lèi)型及特征

2 沉積相分布

2.1 局限臺(tái)地相

局限臺(tái)地屬臺(tái)地潮坪及瀉湖環(huán)境，處于平均低潮面至平均海平面之間的沉積地帶，有時(shí)周期性露出水面，并可逐步過(guò)渡到臺(tái)地蒸發(fā)巖相（Wilson,1975）。海水往往較淺，水體循環(huán)受一定限制，能量一般較弱。晚石炭世局限臺(tái)地相沉積主要發(fā)生在瑪爾坎蘇錳礦帶東段，集中于瑪爾坎土-穆呼一帶，在穆呼錳礦區(qū)發(fā)育尤為明顯。局限臺(tái)地相又可進(jìn)一步劃分為瀉湖亞相，其沉積特征如下：

瀉湖亞相是位于臺(tái)地內(nèi)部水動(dòng)力受限制的潮下低能帶的碳酸鹽巖沉積環(huán)境。主要分布在穆呼錳礦區(qū)0號(hào)勘探線附近，巖性組合上表現(xiàn)為淺灰色厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r、細(xì)晶（泥晶）灰?guī)r，局部夾薄層泥灰?guī)r、砂屑灰?guī)r等。其中，白云質(zhì)灰?guī)r發(fā)育明顯刀砍紋。古生物上主要以有孔蟲(chóng)、腕足類(lèi)等門(mén)類(lèi)為主。整套地層厚度可達(dá)100m。

2.2 開(kāi)闊臺(tái)地相

開(kāi)闊臺(tái)地指地臺(tái)中部或外側(cè)開(kāi)闊地區(qū)及臺(tái)地與外海暢通的廣闊地區(qū)，其沉積界面多位于低潮面與浪基面之間，海水鹽度正常，水深一般為數(shù)米至數(shù)十米，為臺(tái)地上水動(dòng)力條件相對(duì)較強(qiáng)的淺水高能區(qū)域。瑪爾坎蘇錳礦帶開(kāi)闊臺(tái)地相沉積分布較為廣泛，主要發(fā)育在礦帶中部瓊喀訥什溝、博托彥一帶。沉積界面在平均低潮面與浪基面之間，屬遠(yuǎn)岸碳酸鹽巖建隆，周邊被臺(tái)地邊緣斜坡或較深水淺海陸棚環(huán)繞。巖性主要為微晶（泥晶）灰?guī)r、細(xì)晶灰?guī)r、礫屑灰?guī)r以及生物碎屑灰?guī)r。巖石顏色一般為灰白—淺灰色，以中-厚層塊狀為主，水平層理較為發(fā)育，局部可見(jiàn)交錯(cuò)層理、扁豆?fàn)顚永怼?/p>

從生物組合來(lái)看，較之局限臺(tái)地環(huán)境，開(kāi)闊臺(tái)地環(huán)境的生物數(shù)量和生物種類(lèi)都大為增多，這也是開(kāi)闊臺(tái)地主要特征之一。生物以底棲生物為主，發(fā)育似紡錘?、珊瑚類(lèi)、海百合等。在開(kāi)闊臺(tái)地邊緣，發(fā)育一套代表水動(dòng)力條件較強(qiáng)的臺(tái)地邊緣生物碎屑灘。巖性主要以生物碎屑灰?guī)r為主，次為泥晶灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r等。顏色多為灰色，薄層狀，發(fā)育水平層理、紋層狀層理。

2.3 臺(tái)緣斜坡相

臺(tái)地邊緣斜坡相與臺(tái)地相、臺(tái)盆相關(guān)系密切，三者在沉積剖面上常交互出現(xiàn)。在海退層序中，斜坡相帶之下為臺(tái)盆相帶，向上過(guò)渡為開(kāi)闊臺(tái)地相帶。瑪爾坎蘇錳礦帶晚石炭世臺(tái)緣斜坡相沉積分布相對(duì)集中，在瑪爾坎土-穆呼及奧爾托喀訥什兩個(gè)錳礦區(qū)發(fā)育最為明顯。斜坡相進(jìn)一步可劃分為上斜坡亞相和下斜坡亞相，其沉積特征如下：

2.3.1 上斜坡亞相

上斜坡亞相位于臺(tái)地邊緣外側(cè)的斜坡地帶，向外過(guò)渡為下斜坡亞相或臺(tái)盆相，屬潮下低能環(huán)境。巖性主要為原地沉積的深灰色含泥質(zhì)條帶（紋層）泥晶灰?guī)r、淺黃綠色厚層砂質(zhì)灰?guī)r以及異地形成的透鏡狀礫屑灰?guī)r（角礫灰?guī)r或竹葉狀灰?guī)r）。

2.3.2 下斜坡亞相

下斜坡亞相巖性以薄層狀泥質(zhì)條帶灰?guī)r、深灰色泥質(zhì)灰?guī)r為特征，夾生物碎屑灰?guī)r及頁(yè)巖，產(chǎn)菊石、腹足類(lèi)化石。顏色一般為灰-深灰色，發(fā)育水平層理、紋層狀層理等。泥質(zhì)條帶灰?guī)r主要發(fā)育條帶狀構(gòu)造，次為扁豆?fàn)顦?gòu)造。在奧爾托喀訥什錳礦區(qū)可見(jiàn)含碳質(zhì)的頁(yè)巖，而瑪爾坎土-穆呼錳礦區(qū)含碳質(zhì)頁(yè)巖相對(duì)不發(fā)育。

2.4 裂陷臺(tái)盆相

裂陷臺(tái)盆沉積主要發(fā)育在錳礦帶的東西兩端，主要分布在瑪爾坎土-穆呼、奧爾托喀訥什兩個(gè)錳礦區(qū)。在瑪爾坎土-穆呼錳礦區(qū)主要為薄層含碳灰?guī)r與薄層泥質(zhì)灰?guī)r互層沉積。泥質(zhì)灰?guī)r主要呈灰黑色，夾凝灰?guī)r薄層，水平紋層發(fā)育。含碳灰?guī)r以泥晶灰?guī)r為主，含兩層工業(yè)品位的碳酸錳礦層，水平紋層較發(fā)育。在奧爾托喀訥什一帶主要沉積深灰黑的碳質(zhì)泥晶灰?guī)r、泥灰?guī)r、硅質(zhì)泥灰?guī)r，發(fā)育兩層具工業(yè)品位的碳酸錳礦層，與瑪爾坎土-穆呼相比，凝灰?guī)r夾層更為發(fā)育。巖層中水平層理較為發(fā)育。臺(tái)盆相生物組合以浮游生物菊石、放射蟲(chóng)等為主。臺(tái)盆相帶的沉積環(huán)境主要以較深水的低能還原環(huán)境為主，巖石中常有鮞粒狀碳酸錳礦以及星散狀或紋層狀黃鐵礦分布。

3 結(jié)論

瑪爾坎蘇地區(qū)晚石炭世沉積環(huán)境較為簡(jiǎn)單，但沉積相類(lèi)型較為多樣。沉積相具有臺(tái)地相-斜坡相-臺(tái)盆相-局限臺(tái)地瀉湖亞相變化的特征，這表明該地區(qū)經(jīng)歷了水體逐漸變深，再逐漸變淺的演化過(guò)程，即經(jīng)歷了海進(jìn)-海退沉積旋回。而海進(jìn)-海退事件可能與區(qū)域同生斷裂活動(dòng)有關(guān)，即同生斷裂控制了該地區(qū)臺(tái)盆相沉積的發(fā)育，并且進(jìn)一步控制了錳質(zhì)的富集與沉積。