通过1:5万金鸡村等幅区域地质调查,在保山金鸡地区三叠系上统大水塘组中发现了大规模的钙质浊积岩(大多改造成震积岩)、南梳坝组中发现了碎屑浊积岩和大规模的滑塌(带)堆积。结合永德一带牛喝塘组中双峰式火山岩及其中的碱性花岗岩侵入体,笔者认为这些是有成因联系的灾变事件地层,进一步认为保山地块在二叠纪–三叠纪时处于拉伸背景,强烈的拉伸一方面造就了永德–黑山裂谷(盆地环境),堆积了巨厚的沉积物,裂谷中心在永德一带,P-T沉积是连续的。另一方面,强烈的拉张坳陷使其容纳沉积物的空间迅速增大,诱发保山金鸡地区海水向永德地区发生“海退”,缺失晚二叠世龙潭期–长兴期沉积,造成三叠系中下统喜鹊林组印度期沉积物超覆于二叠系沙子坡组茅口期沉积物之上,由于在拉张背景下沉积物的基底地形发生巨大改变,同时伴随着盆地(裂谷)形成,从而形成了伸展不整合。 Extensional unconformmity is special geology phenomenon. The predecessors thought that P-T boundary of Baoshan block was conformmable contact-parallel and unconformmable contact. Lar- ge-scale calcareous turbidites (most of them have been modified into seismites) in the Dashuitang Formation, clastic turbidites and large-scale slumping accumulations in the Nanshuba Formation of Upper Triassic have been discovered in Jinji area, Baoshan. Combined with the bimodal volcanic rocks from Niuhetang Formation of Upper Triassic and the alkaline granitoid intrusions among them in Yongde area by 1:50,000 regional geological survey of Jinji village site, this paper thought that all these geological phenomena were catastrophic event stratigraphy with genetic connection. It is believed that Baoshan block in the tensile background during Permian-Triassic. Strong tension created Yongde-Heishan rift valley (basin environment), and accumulated thicker sediments. The center of the rift valley lies in Yongde area and the P-T deposition was continuous. On the other hand, strong tension and depression made the spaces of accommodating sediments increased rapidly, forced the seawater of Baoshan Jinji occurred “marine regression” to Yongde area, the late Permian Leping-Changxing deposition was deleted. And then caused the sediments from India age of mid-lower Triassic Xiquelin Formation covered directly on the sediments from Maokou age of Permian Shazipo Formation, which formed the typical extensional unconformity. It was formed that base relief of the sediments occurred enormous changes under stretching background. Meanwhile, with the formation of the basin (rift valley), which formed extensional unconformity. It was different from the unconformity because of vertical movement and intracontinental orogeny, but it is a new type of unconformity that represents the sequence missing, the time intervals of upper and lower stratigraphic gap were long, and there was very great difference for sedimentary environment. In addition, the rift valley formed by gravitation-tension effect, its sedimentation was obviously different from the sedimentation of the passive continental margin. Therefore, extensional unconformity has been found and studied out were very important for the development of geology.
包佳凤,赵云江,曾礼传,宋冬虎,王晓林
云南省地质调查院,云南 昆明
收稿日期:2020年2月5日;录用日期:2020年2月19日;发布日期:2020年2月26日
通过1:5万金鸡村等幅区域地质调查,在保山金鸡地区三叠系上统大水塘组中发现了大规模的钙质浊积岩(大多改造成震积岩)、南梳坝组中发现了碎屑浊积岩和大规模的滑塌(带)堆积。结合永德一带牛喝塘组中双峰式火山岩及其中的碱性花岗岩侵入体,笔者认为这些是有成因联系的灾变事件地层,进一步认为保山地块在二叠纪–三叠纪时处于拉伸背景,强烈的拉伸一方面造就了永德–黑山裂谷(盆地环境),堆积了巨厚的沉积物,裂谷中心在永德一带,P-T沉积是连续的。另一方面,强烈的拉张坳陷使其容纳沉积物的空间迅速增大,诱发保山金鸡地区海水向永德地区发生“海退”,缺失晚二叠世龙潭期–长兴期沉积,造成三叠系中下统喜鹊林组印度期沉积物超覆于二叠系沙子坡组茅口期沉积物之上,由于在拉张背景下沉积物的基底地形发生巨大改变,同时伴随着盆地(裂谷)形成,从而形成了伸展不整合。
关键词 :伸展不整合,盆地,P-T连续,灾变事件,保山地块
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以往将不整合总结划分为四种类型 [
笔者认为,三叠纪双峰式火山岩与斜坡环境、钙质浊积岩、震积岩、碎屑浊积岩是有统一成因联系的灾变事件。包佳凤等(2012)经过深入研究,指出永德裂谷没有向潞西方向延伸,而是向北东方向延伸到保山地区,称之为永德–黑山裂谷(海槽) [
前人认为,保山地块P-T界线是整合–平行不整合,根本原因是限于当时的条件忽视了对灾变事件进行研究,因而得出片面的认识,正如乔秀夫研究员所指出的:“均变论对地质学的发展曾起了积极作用,但长期以来使人们忽视地史中的灾变事件” [
保山地块中、下三叠统喜鹊林组为灰色白云岩、角砾状白云岩夹薄层状硅质岩,含硅质团块,沉积环境为斜坡–盆地相,由于强烈的白云岩化,难与沙子坡组分开。大水塘组为一套钙质浊积岩夹薄层状硅质岩,沉积环境为斜坡相 [
晚二叠世末–早、中三叠世(P3-T2)处于拉张时期 [
保山地块二叠纪为稳定的浅海环境的认识是没有分歧的,但对于三叠纪的沉积环境的认识分歧较大,一种观点认为属浅海环境,另一种观点认为属海槽环境。钟大赉认为,从近期所获资料来看,被分割的永德地块、保山地块并没有差别,特征之一是永德地块、保山地块的大水塘组皆为一套钙质浊积岩 [
长期以来,普遍认为保山地块(如图1) P-T是连续沉积的 [
1) 沙子坡组(Ps)
永德地区沙子坡组为浅灰、灰白色厚层状泥晶灰岩、生物碎屑泥晶灰岩、生物碎屑灰岩、含砂砾屑生物碎屑泥晶灰岩、白云岩,含丰富的珊瑚、有孔虫、腕足类、苔藓虫、海百合茎等。厚度389~407.1 m,形成于浅海沉积环境。与下伏丙麻组呈整合接触,上部为浅灰–深灰色厚、中厚层状生物碎屑泥晶灰岩、白云质灰岩、灰质白云岩、白云岩。生物化石丰富,含有孔虫、腕足类、苔藓虫,局部化石含量可达50%以上,厚88~398.5 m。建立了7个生物带(如表2)①:
图1. 永德–保山地区三叠系地层分布略图
岩石地层 | 年代地层 | 永德(盆地)地区生物地层 | 保山金鸡(盆地边缘)地区生物地层 | ||
---|---|---|---|---|---|
三 叠 系 | 中统 | 喜鹊林组 | 拉丁阶 | Neogondolella mombergensis带 Neogondolella constricta带 Neospathodus homeri带 Neospathodus waageni带 Isarcicella带 | Platyvillosus costatus带 Neospathodus dirneri带 Isarcicella isarcica带 Hindeodus parvus带 |
安尼阶 | |||||
下统 | 奥伦阶 | ||||
印度阶 | |||||
二 叠 系 | 上统 | 沙子坡组 | 长兴–龙潭阶 | Oldhamina-Leptodus, Sphaerulina zisongzhengensis蜒组合带 | |
中统 | 茅口阶 | Shanita-Hemigordiopsis组合带 Verbeekina带 Chusenella-Yangchienia iniqua组合带 Iranophyllum-Ipciphyllum组合带 | Shanita-Hemigordiopsis组合带 | ||
栖霞阶 | Parafusulina, Schwagerina |
表1. 永德(盆地)地区–保山金鸡(盆地边缘)地区生物地层对比表
沙子坡组所产Polydiexodina延限带的时限跨度较大,从中二叠世栖霞晚期延至茅口期;近底部所产Misellina延限带属中二叠世栖霞期;而Chusenella-Yangchienia iniqua组合带、Neoschwagerina延限带、Verbeekina带及Iranophyllum-Ipciphyllum组合带均属中二叠世茅口期;其上部所产Shanita-Hemigordiopsis组合带已到茅口最晚期或晚二叠世吴家坪期、1:5万南伞幅等在其相当的层位新建了一个岩石地层单位–南伞组(P2n),并建立了一个腕足类组合带,属晚二叠世吴家坪–长兴期。综上所述,沙子坡组的时代为中二叠世栖霞晚期–晚二叠世长兴期。
岩石地层 | 年代地层 | 生物带 | 重要分子 | ||
---|---|---|---|---|---|
二叠系 | 上统 | 沙子坡组 | 茅口阶 | Shanita-Hemigordiopsis组合带 | Shanita amosi, Hemigordiopsis renz, H.biconcavus, Kahlerina sinensis, Glomospira sinensis, Eolasiodiscus midicus |
Iranophyllum-Ipciphyllum组合带 | Iranophyllum zhougguoense, I. elegantum, I. cf. splendens | ||||
Verbeekina带 | Verbeekina heimi, V. verbeeki, V. sphaera, V. grabaui, V. gracilis | ||||
Chusenella-Yangchienia iniqua组合带 | Chusenella sinensis, C. gracilis, C. complicata, C.wuhsüchensis, C. tingi, Yangchienia iniqua, Sumatrina longissima, S. fusiformis | ||||
Neoschwagerina延限带 | Neoschwagerina craticulifera, N. colaniae, N. margaritae minor, N. sphaerica nana | ||||
中统 | 茅口–栖霞阶 | Polydiexodina延限带 | Neoschwagerina craticulifera, N. colaniae, N. margaritae minor, N. sphaerica nana | ||
栖霞阶 | Misellina延限带 | Polydiexodina yunnanica, P. altunensis, P. afhanensis, P. furva, P. chekiangensis, P. parva, P. craticula, P. sparsa |
表2. 永德(裂谷盆地)地区二叠系沙子坡组生物带特征
2) 喜鹊林组(Tx)
岩性为浅灰、灰白色粉–粗晶白云岩、角砾状白云岩,顶部、底部夹浅灰色中–薄层状泥晶灰岩透镜体。喜鹊林组为斜坡–盆地相碳酸盐沉积物,岩石总体上极为破碎,露头多见风化呈“砂状”特征俗称“破灰岩”。顶部的薄层状白云岩中含牙形石Neospathodus waageni,近底部的泥晶灰岩中含牙形石Isarcicella sp.,Prioniodina cf. magnidentata,Hindeodella cf. triassica。岩性单一,化石稀少,厚1163 m。喜鹊林组所含生物单一,主要为牙形石,共建立了5个生物带(如表3)。
喜鹊林组所产牙形石表明,其时限为印度–拉丁期,可与保山金鸡一带喜鹊林组对比。
以上生物特征表明,沙子坡组与上覆三叠系喜鹊林组为连续沉积,二者为整合接触。
沙子坡组沉积及生物特征:主要为灰、浅灰色灰岩、有孔虫灰岩、鲕粒灰岩、硅质灰岩及少量泥晶灰岩,总体以有孔虫灰岩、鲕粒灰岩为主,有孔虫个体小,一般2~5 mm,部分有孔虫含量超过50%,属盐度正常的温暖的浅海–鲕粒浅滩环境。岩石近地表部分普遍强烈白云岩化,且白云岩化有沿倾向深部减弱并消失的特征。
保山金鸡地区二叠系沙子坡组生物丰富,种属单一,主要为蜓、少量珊瑚和有孔虫,共建立了1个生物带,其时限为中二叠世栖霞–茅口期,可与永德地区的沙子坡组对比(如表1),其特征如下:
Shanita-Hemigordiopsis组合带②③
保山金鸡地区二叠系沙子坡组获有孔虫:Shanita amosi Bronnimann,S. Bronnimann et al.,S. chagouensis Sheng et He,Hemigordius zaninettiae Altiner,H. tibetites Song,H. inflata Song,Hemigordiopsis renzi Reichel,H. biconcavus Wang,H. regularis Glomspira simplex Harlton,Geinitzina span deli Tcherd,Lipina,Ammodiscus planus (Moeller),Tetrataxis postminima pot.,Nodosaria longissima Spandeli Tcherd,Pachyphloia sp.,蜓:Kalerina minima Sheng,K. sinensis Wang。沙子坡组的时代为中二叠世栖霞晚期至中二叠世茅口中期,被上覆三叠系中下统喜鹊林组不整合覆盖。
岩石地层 | 年层代地 | 生物带 | 重要伴生分子 | ||
---|---|---|---|---|---|
三叠系 | 中 统 | 喜 鹊 林 组 (Tx) | 拉丁阶 | Neogondolella mombergensis带 | Neohindeodella kobayashii, Ozarkcdina sp. |
安尼阶 | Neogondolella constricta带 | Prioniodella ctenoides, Enantiognathus delicatulus | |||
下 统 | 奥伦阶 | Neospathodus homeri带 | Hindeodella nevadensis, Cypridodella muelliri, Lonchodina cf. spengleri, Enantiognathus ziegleri, Hindeodella suevica | ||
Neospathodus waageni带 | Neospathodus hungaricus, Cypridodeua conflexa, Prioniodella ctenoides, Cypridodella unialata, Cypridodella spengleri, Enantiognathus ziegleri, Ozarkodina tortilis, Prioniodell decrescens | ||||
印度阶 | Isarcicella sp.带 | Prioniodina cf. magnidentata |
表3. 永德(裂谷盆地)地区三叠纪牙形石带特征
最近,王伟、董致中等(2019)对保山金鸡一带的三叠系下统喜鹊林组大鸡山剖面(略)补采了大量牙形石 [
永德–保山地块在中二叠世处于强烈的拉伸状态,至早–中三叠世已经形成斜坡环境,保山地区不整合面之下为二叠系沙子坡组,不整合面之上为三叠系喜鹊林组,二者之间为暴露沉积(如图2),可分为三层:1) 灰、灰黄色脉石英质砾岩(图版2),不显层理,砾石成分单一,全为灰、灰白色脉石英,含量60%~70%,砾石磨圆度好,呈圆状–次圆状,分选性好,砾径一般2~5 mm,少量8~10 mm,钙泥质胶结,胶结物遭水解后风化强烈,使岩石外貌呈疏松状。2) 褐、灰褐色铁锰质石英砂岩(图版3),呈薄–中层状产出,厚5~15 cm,岩中铁锰质含量10%~15%,局部少量集中而显肾状颗粒结构。砂屑成分全为石英,分选性差,粒径0.5~2 mm,磨圆度特好,呈圆状–椭圆状,颗粒透明度特好,似水晶般透明。3)白云质砾岩(图版4),呈中厚层状,砾石成分为中晶白云岩、细晶白云岩、少量白云质灰岩,含量60%~70%,磨圆度好,呈圆状–次圆状,分选性一般,砾径一般2~8 cm,钙泥质、白云质紧密胶结,总体呈透镜状分布,延伸不远即消失。在暴露面附近,由于二者岩石破碎,产状难以测量,但在不整合面周边,两套地层的产状倾向东–南东,向上倾角逐渐变缓,在大水塘组顶部岩层倾角20˚左右,明显较沙子坡组产状缓得多,从产状现象看,二者原始关系应为角度不整合接触。该不整合面石英质砾岩明显遭受后期伸展断层组(图版5~6)的改造。断层规模不大,呈高角度产出,有两组产状,但倾向明显相反,与大水塘组震积岩中的“X”、“Y”型微同沉积断层组成的“微地堑、微地垒”相间的微观地质构造(如图3) [
图2. 喜鹊林组与沙子坡组不整合接触关系图
图3. 同沉积正断层相间组成的微地堑与微地垒(示震积岩特征) [
喜鹊林组主要为灰、浅灰色白云岩、角砾状白云岩、白云质灰岩、角砾状白云质灰岩、硅质团块白云质灰岩夹少量薄层状硅质灰岩、硅质岩,其沉积环境为斜坡相,与下伏二叠系中统沙子坡组呈不整合接触,二叠–三叠系生物地层界线Hindeodus parvus的首次出现为准 [
1) Hindeodus parvus带
产于喜鹊林组近底部,除带Pa分子外,还发现了大量的以下分子① Pb element (Pb);② Sa element (Sa);③ Sc element (Sc);④ M element (M)。该带与Hindeodus minutux共生,其为云南殷坑阶第一出现的牙形石带。
2) Isarcicella isarcica带
产于喜鹊林组近底部,在剖面上未获Isarcicella isarcica带分子,只获该带特征分子Isarcicella staesehel Dai et Zhang,该带为云南三叠系牙形石第二带,时限T11。
3) Neospathodus dirneri带
出现于喜鹊林组底部,除带分子外,重要的伴生分子有:Neospathodus dirneri Neohindeodella nevadensis (Muller),N. sp.,Ozarkodina tortilis cf. equidentqtq,Neospathodus dirneri Sweet,N. cf. kummeli Sweet, N. dieneri Sweet,伴生分子有:Hindeodus suevica (Tatge),Enantiognathus incurvas Kozur,是云南三叠系殷坑阶第五个牙形石带。
4) Platyvillosus costatus带
产于喜鹊林组近底部,除带分子外,还发现了大量Platyvillosus costatus (Staesche),P. sp. nov,Hindeodus nevadensis,Ozarkodina tortilis equidentqtq,Neospathodus dirneri等,是云南三叠系第九个牙形石带。
以上古生物带说明金鸡地区二叠纪缺失龙潭期、长兴期沉积,在邻近的丙麻、阿孔田一带,在灰色角砾状白云岩(可能是白云质砾岩)之上获Isarcicella isarcicq带组合分子Lonchodina sp. A (nov),董致中认为其时限为T12 [
保山地块在三叠纪时形成了裂谷即永德–黑山裂谷 [
古、中生界之交是地史时期的一个重大转折时期,生物界经历了一次重大变革,发生了地史时期大规模的生物灭绝事件和海平面变化。保山地块二叠系沙子坡组为白云岩、白云质灰岩(通称破灰岩)、有孔虫灰岩,含丰富的蜒、有孔虫及少量珊瑚,沉积环境为浅海相。自中二叠世开始,保山地块构造背景进入拉张,至晚三叠世最终使永德–黑山裂谷形成,其物质组成包括:1) 三叠系中下统喜鹊林组主要为碳酸盐岩夹少量薄层状硅质岩、角砾状灰岩,含大量的硅质团块及条带,见水平纹层及变形层理,为斜坡沉积,厚越700 m②;2) 三叠系上统大水塘组钙质浊积岩与硅质沉积,发育薄层状泥晶灰岩与硅质岩组成的韵律;灰岩中发育密集水平纹层,厚600 m,沉积环境为斜坡–盆地相 [
图4. 保山地块P-T古陆及沉积相平面分布示意图
图5. 保山地块金鸡地区P-T沉积环境示意图
强烈的拉张导致了沉积基底地形的变化,由二叠纪坡度较小的浅海地形演变成三叠纪坡度较大的斜坡地形,基底地形的变化进而引起了海平面的巨大变化。在拉张边缘的金鸡地区由中二叠世的浅海环境演变为晚二叠世的河流环境,河流的出现,反映了晚二叠世海平面发生了明显的降低。另一方面,在强烈拉张坳陷的盆地中心堆积了巨厚的沉积物,以晚三叠世南梳坝组拉张坳陷达到极限,其沉积基准面位于碳酸盐补偿线之下。以上特征表明,保山地块经历了二叠纪数百米的浅海–三叠纪晚期的3~4千余米的深海演变,由此可见,P-T的海平面变化是极其巨大的(如图6)。
图6. 保山地块金鸡地区P2-P3海平面变化示意图
保山地块从中二叠世开始–晚三叠世时处于拉张背景,主要依据有:1) 晚三叠世牛喝塘组中厚度巨大的双峰式火山岩(指示为裂谷环境);2) 晚三叠世大水塘组中钙质浊积岩普遍发育有系列的同沉积微(正)断层(改造成为震积岩),部分表现为同沉积微(正)断层组成和微地堑、微地垒相间的构造景观(如图3);3) 晚三叠世大水塘组、南梳坝组发育的同沉积断层。
从保山地区缺失吴家坪期、长兴期沉积,结合区域上沙子坡组所产Polydiexodina、Misellina、Chusenella-Yangchienia iniqua、Verbeekina等化石,笔者认为保山地块从中二叠世栖霞期开始拉张,喜鹊林组–大水塘组中获Hindeodus parvus带–Epigondolella abneptis带、Epigondolella multidentata-E. postera带、Epigondolella bidentata。其时限为印度期–卡尼期,说明保山地块P-T之间的伸展不整合形成的拉张时限为栖霞期–印度期。南梳坝组上部为深海浊积相沉积,其沉积基准面比大水塘组要深得多,结合其中发育的同沉积断层,说明拉张还在继续,所含双壳类Costatoria napengensis-Palaeocardita mansuyi等化石⑤,其时限为卡尼–诺利期,三叠纪最上部的湾甸坝组底部为一套磨拉石建造,所含菊石Indosinion-Permophorus带④及植物等,其时限为诺利期,反映出拉张背景的结束。
伸展不整合是梁定益等(2000)在研究川西、滇西震积岩时提出的,尽管本文论述的伸展不整合与梁定益等(2000)、丁强等(2004)提出的伸展不整合的含义有一定差别。本文从P、T时的沉积背景、沉积环境、暴露面、古生物缺失、灾变事件并结合伸展作用论述了伸展不整合的特征,指出伸展不整合是新类型的角度不整合,这是地质学中的一件大事,不仅标志着保山地块的P-T界线的研究取得了突破性的进展;另一方面摆脱了均(渐)变地质学观点的束缚,对于发现地史时期的灾变事件、对更加有力地推动我国地质学的进步与发展具有非常重要的意义。前人认为保山地块在三叠纪时是稳定的浅海沉积,笔者收集了大量的资料认为保山地块在三叠纪时处于裂谷环境,即永德–黑山裂谷,明显有具陆间裂谷的特征,和现今东非裂谷具有相似性。板块构造学说创立后得到了快速的发展,但对内部构造研究程度较低,在一定程度上制约了我国地质学的发展,均(渐)变地质学认为不整合是挤压或地壳升降运动形成,明显忽略了地史时期的突变事件。吴根耀教授曾论述道:“除挤压构造体制中形成的不整合面外,伸展运动也可形成地层记录中的不整合面” [
1) 中二叠世以后,保山地块的构造背景发生了由稳定到强烈拉张背景的变化,金鸡地区三叠系中下统喜鹊林组与二叠系中统沙子坡组之间的伸展不整合就是在此背景下所形成,它和扬子西缘发生在二叠纪末期的东吴运动 [
2) 保山金鸡地区缺失二叠纪吴家坪期、长兴期沉积,结合区域上沙子坡组所产Polydiexodina、Misellina、Chusenella-Yangchienia iniqua、Verbeekina等化石,笔者认为保山地块从中二叠世栖霞期开始拉张。喜鹊林组–大水塘组中获Hindeodus parvus带–Epigondolella abneptis带、Epigondolella multidentata-E. postera带、Epigondolella bidentata,其时限为印度期–卡尼期,说明保山地块P-T之间的伸展不整合形成的拉张时限为二叠纪茅口期–三叠纪印度期。
本文蜒类化石由林敏基高级工程师鉴定、牙形石由董致中高级工程师鉴定,薄片由高级工程师冯文杰、徐桂香等鉴定,大尖山剖面由张虎高级工程师等测制,对本文中提及的1:5万、1:25万区域地质调查项目的工作人员以及云南省区域地质志修编项目(正在进行)提供的支持,在此一并表示衷心的感谢!
中国地质调查局项目(云南区域地质调查片区总结与服务产品开发,NO. 121201102000150012-02)。
包佳凤,赵云江,曾礼传,宋冬虎,王晓林. 试论伸展不整合及保山地块二叠系–三叠系界线特征Research on Extensional Unconformity and Characteristics of P-T Boundary in Baoshan Block[J]. 地球科学前沿, 2020, 10(02): 69-84. https://doi.org/10.12677/AG.2020.102009