香毛山一带下—中寒武统层序地层划分及盆地演化特征

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甘肃地质学报 

2002 第l1卷第1期 ACTA GEOLOGICA GANSU 2002 V0I_11 No.1 

文章编号:1004—4116【2002)01—0002—06 

香毛山一带下一中寒武统层序地层 

划分及盆地演化特征 

张彦杰‘,朱四宏。,金霞 ,马惠萍。 

t甘肃省地质调查院,甘肃兰州730000;2甘肃省地勘局第四勘查院,甘肃酒泉735000 3.甘肃省地勘局第二勘查院.甘肃兰州730020) 

摘要:通过对香毛山一带早一中寒武世黑蕊沟组岩石特征、沉积相和沉积构造环境等的调 

查研究,认为黑菠沟组沉积盆地属扳由伸展机制下形成的裂罄徽洋盐。根据相序变化特征、层序 

叠置形式、体采域组台特点及界面性质等搏该套地层划分为4十层序,并从盆地垂向沉积充填特 

征等方面探讨了盆地从形成一发展一成熟一萎缩闭台的演化过程。 

关键词:普毛山一带;早一中寒武世黑茨沟组;层序地层 盆地演化 中图分类号:P539,2 文献标识码:A 

研究区位于甘肃肃北县昌马南部一带,属北祁连加里东造山带的西段。笔者2000年在该 

地区参加1:5万区域地质调查工作时,首次在前人划归的中寒武世地层的中下部发现了早寒 

武世微体植物化石,共7个属(Leiosphaeridia,Lophosphaeridium,Cymatosphaer(1,Re ̄spha— 

eridium,Synsphaeridium,Multiplicisphaeridiurn,Retinaeites)∞,从而将其年代地层重新厘定 

为早一中寒武统,且岩石组合及构造一沉积环境等特征可与北祁连地层小区的黑茨沟组对比。 

区内该套地层发育良好,出露较为完整,沉积厚度累计达8 000余米,且向西厚度增大,其展布 

方向与区域构造线方向一致,呈NWW--SEE向。根据沉积建造的差异,划分出5个段级非正 

式岩石地层单位。其中一、二段形成时代为早寒武世,三、四、五段相当于中寒武世沉积(前人 

在相当层位中采得中寒武世三叶虫化石:Hypagnostus cf.,Latdimbatus,Datongites sp,Lio— 

peishania sp,等) 我们对该套地层进行了基本层序、沉积相和沉积环境的详细调查研究,建立 

了岩石地层格架,划分出4个层序,并据盆地充填特征,探讨了盆地形成一发展一成熟一萎缩 

的演化过程。 

1层序地层单元划分及其特征 

层序地层学为盆地的沉积充填研究提供了比传统地层学更完善的一套理论和方法体系 

警鐾是琶量 {嚣 调查项目 东湾、三道湾幅l:5万区域地质1闾查 部分成果 

南京地质古生暂研究所尹磊明鉴定 维普资讯 http://www.cqvip.com 第1期 张彦杰,等 香毛山一带下一中寒武统层序地层捌分及盆地演化特征 3 

它系统地建立了地层次序及其构造关系,台理地解释了地层内部构成与盆地形成的构造机制 

和地球动力学背景的成因联系 区内早一中寒武世黑茨沟组属裂谷微洋盆沉积,本次根据相 

序变化特征、沉积层序叠置形式、体系域组台特点及界面性质等自下而上划分出4个层序。各 

层序与岩石地层单位的关系、层序内部结构、沉积标志、界面性质、沉积体系域划分及海平面变 

化见图1、2。 

1 1层序I 

该层序下伏界面在区域上以不整合或断裂构造与古元古代北大河岩群片岩相接触,分析 

认为其层序底界面属I型。本层序由海侵体系域、高水位体系域组成。海侵体系域由黑茨沟 

组一段下部滨海沙滩一泻湖相石英砂岩央砂屑灰岩及微晶白云岩组成,后因海侵迅速扩张,海 

水不断加深,向上陆源碎屑基本消失,泥钙质成分增加,具明显退积地层结构,顶部出现含藻类 

化石的碳质板岩及薄层含碳灰岩,显示相对海平面上升最高,水深达到最大海泛面时的沉积。 

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图1 香毛山一带早一中寒武世黑茨淘组岩石地层格架 Fig 1 He ̄eigou Formation of early—middle Cambrian Epoch the lithostratigrap ̄fic 

framework in theⅪarI han district 1一古砾凝灰质岩屑砂岩『古砂砾泥硅质岩;2一长石岩屑砂岩『细一粉砂岩;3一凝灰质细一粉砂岩/岩屑石英砂岩 4--石英眇岩;5--安山质玄武岩f粉砂质泥岩;6一硅质岩/泥硅质岩;卜角砾灰岩『台燧石灰岩; 8一散晶灰岩怕云岩;9一细一粉晶藏岩J滑塌角砾藏岩;1I=卜凝缩段毫米级页岩;咖一蜉侵体系域 } 

高水位体系域:LsT_低水位体系域}cs_凝塘段;mfs一最大海泛面 维普资讯 http://www.cqvip.com 4 甘肃地质学报 第11卷 

岩石地层 层序地甚划分及#特征 盆地演化特征 帅 岩性柱 悔平面变 地层 组 段 代号 沉积标志 沉积榴 屠序 徘 地层 构造漕 盆l电演 化升降 m 暮墟 鳍杓 化阶段 化 ^段 磐 l 1 五 生三 l 茬 萋蓍 

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圈2香毛山一带早一中寒武世黑茨淘蛆层序地层划分爰盆地演化特征 Fig 2 Heiei ̄ou Formation of early—middle Cambrian Epoch the sequence 5tratigraphic classificarlon 

and the blain evolution featuresl in the Xiangmaoshan district 1一板状交错层理;2一冲洗交错层理;3一抄纹层理;4一透镜状层理;5一韵律层理;6一水平纹层; 7一水平层理;8一重荷摸 9一粒序层理;l0一包卷层理;儿一藻类化石;12-一退喜};13--] ̄;14-- ̄喜!;研一海侵体系域 Hs卜高水位体系域;LsT一低本位体系域;cs一凝缩段; r最大海霞面;1号_饥饿段;

s 一岩相结构转换面 维普资讯 http://www.cqvip.com 第1期 张彦杰,等 香毛山一带下一中寒武统层序地层划分及盆地演化特征 5 

高水位体系域由黑茨沟组一段中下部开阔台地相台燧石细一粉晶灰岩、微晶灰岩构成,向上层 

理厚度增加,粒径变粗,显示早期以加积叠置形成为主,晚期反映进积堆积的特点。该层序横 

向延展稳定。 

1 2层序Ⅱ 该层序底界面为Ⅱ型,表现为岩相结构转换面,界面上下岩层具较高的铁质,使岩石呈现 

紫红色,显示水体较浅的氧化环境。该层序由斜坡扇、海侵体系域、高水位体系域组成a斜坡 

扇由黑茨沟组一段中上部台地前缘斜坡相紫灰色角砾状灰岩夹砂质灰岩、微晶灰岩的进积一 

加积层序叠加而成,该体系域沉积呈西宽东窄楔形体分布于羊头大坂一带。黑茨沟组一段上 

部,其底为细一粉晶灰岩、含砂质板岩夹粉砂泥质板岩,向上以钙质千枚岩、粉砂泥质板岩夹微 

晶灰岩为主,具明显退积一加积型地层结构特征,属海侵体系域沉积。海侵使相对海乎面上升 

达到最高,沉积容纳空间大,海水最深,形成次深海欠补偿盆地沉积的灰绿色泥硅质板岩,发育 

水平纹理构造,相当于饥饿段低速率沉积物。黑茨沟组一段顶部为细一粉砂质板岩,靠底层夹 

硅质岩,发育水平层理构造,属浅海陆棚相沉积,总体显示沉积速率逐渐增大,沉积物粒度变 

粗,层理向上变厚的海退进积型地层结构.组成高水位体系域,该层序高水位体系域不发育,很 

快被层序Ⅲ海侵体系域替代。 

1 3层序Ⅲ 底界面属Ⅱ型,表现为岩相结构转换面,东部显示向岸超覆特点。由海侵体系域、高水位 

体系域组成。海侵体系域由黑茨沟组二段中下部陆栅内缘斜坡一陆棚相台砾中细粒凝灰质砂 

岩、含砾砂质板岩、中细粒长石岩屑砂岩夹粉砂岩及含砂灰岩透镜体组成,基本层序显示沉积 

粒度由粗变细,水体逐渐变深的海进退积结构。向上出现次深海泥硅质岩沉积,发育水乎纹理 

构造,显示海乎面上升最高时的凝缩段沉积。黑茨沟组二段上部岩性为陆棚相粉砂质板岩、砂 

质板岩及含砂砾泥硅质板岩夹微晶灰岩,发育水平层理构造,具进积一加积结构特点,属高水 

位体系域沉积。 

1.4层序Ⅳ 底界面属Ⅱ型,为一岩相结构转换面。由低水位体系域、海侵体系域及高水位体系域组 

成。低水位体系域由黑茨沟组三段陆栅边缘斜坡相凝灰质细一粉砂岩、凝灰砂质板岩夹泥质 

板岩组成,具重荷模、包卷层理、沙纹层理构造.属典型浊积岩沉积。海侵体系域由黑茨沟组四 

段中下部中基性火山熔岩夹砂泥质板岩组成,垂向层序具弱退积--J ̄n积地层结构,沉积环境属 

次深海沉积。黑茨沟组四段中上部岩石组合自下而上为泥硅质板岩到中基性火山熔岩夹泥硅 

质板岩,局部可见锰质结核,是盆地演化成熟阶段深海乎原沉积,具加积地层结构。黑茨沟组 

五段下部以泥硅质板岩、粉砂岩、粉砂泥质板岩为主,向下为砂质板岩夹长石石英砂岩、岩屑砂 

岩、硅质岩及灰岩透镜体,岩石中含有黄铁矿颗粒,沉积环境为处于氧化界面以下的陆棚边缘 

盆地相,总体显示海水变浅,沉积粒度向上变粗的海退进积一加积型地层结构,组成高水位体 

系域。此后沉积盆地逐渐抬升萎缩,至晚寒武世香毛山组为一套滨海潮坪相碎屑岩建造。 

2沉积盆地构造一沉积演化特征 

区内早一中寒武世黑茨沟组沉积盆地属板内伸展扩张机制下形成的裂谷微洋盆地,表现 

为地层的岩相及厚度变化大、火山活动频繁、深水沉积发育等。盆地垂向沉积充填特征基本反 

映出盆地从形成一发展一成熟一萎缩闭合的全过程(图1)。

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