湘北地區(qū)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(zhì)調(diào)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(qū)調(diào)項目為依托，通過實測剖面研究，運(yùn)用露頭層序地層方法對湘北地區(qū)二疊系層序地層進(jìn)行研究，結(jié)合二疊紀(jì)礦產(chǎn)發(fā)育特征，探討層序特征與成礦規(guī)律的關(guān)系。

1 地質(zhì)概況

研究區(qū)位于揚(yáng)子陸塊江南造山帶北東緣，屬揚(yáng)子地層區(qū)。區(qū)內(nèi)二疊系有梁山組、棲霞組、茅口組、孤峰組、龍?zhí)督M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?guī)r，瘤狀泥晶泥質(zhì)灰?guī)r、瘤狀含生物碎屑泥晶灰?guī)r；茅口組為生物屑灰?guī)r，瘤狀灰?guī)r，灰質(zhì)白云巖；孤峰組為（泥質(zhì)）硅質(zhì)巖，含炭質(zhì)硅質(zhì)巖；龍?zhí)督M為含煤碎屑巖沉積；吳家坪組為灰黑色薄至中層狀泥晶灰?guī)r、（含）生物屑灰?guī)r夾白云質(zhì)灰?guī)r。

2 露頭層序地層特征

研究區(qū)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(gòu)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(fā)育為標(biāo)志。僅發(fā)育海侵體系域，為濱海沼澤相的頁巖夾細(xì)粒石英砂巖。

2.2 SQ-2

由棲霞組下部構(gòu)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(zhì)灰?guī)r組成；高水位體系域為灰至深灰色粉晶（含）泥質(zhì)灰?guī)r，夾灰黑色燧石結(jié)核。

2.3 SQ-3

由棲霞組中部構(gòu)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?guī)r、泥晶含泥質(zhì)灰?guī)r，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(zhì)灰?guī)r與紋層狀泥灰?guī)r互層，局部夾燧石結(jié)核；高水位體系域為灰至深灰色厚層狀粒屑灰?guī)r。

2.4 SQ-4

由棲霞組上部構(gòu)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(zhì)灰?guī)r、中層狀瘤狀生物屑粉-泥晶灰?guī)r構(gòu)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?guī)r、含生物屑泥晶灰?guī)r及泥晶灰?guī)r，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(gòu)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(zhì)灰?guī)r、（含）生物屑粉晶含泥質(zhì)灰?guī)r組成，產(chǎn)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(huán)境；凝縮段（CS）為灰黑色紋層狀泥灰?guī)r夾含生物屑粉-泥晶泥質(zhì)灰?guī)r；高位體系域（HST）為灰色中至厚層狀生物屑泥，產(chǎn)腕足類及海百合莖等化石。

2.6 SQ-6

由茅口組中上部構(gòu)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?guī)r與瘤狀泥晶灰?guī)r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?guī)r夾厚層狀含生物屑粉晶含灰質(zhì)白云巖、含生物屑含泥質(zhì)白云巖，產(chǎn)蜓類、腕足類、苔蘚蟲、珊瑚等化石。

2.7 SQ-7

由孤峰組構(gòu)成，屬Ⅱ型層序界面，僅發(fā)育海侵體系域，由灰黑色薄層狀含炭質(zhì)泥質(zhì)硅質(zhì)巖及硅質(zhì)巖組成，發(fā)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?zhí)督M構(gòu)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(zhì)頁巖；高位體系域為灰黑色炭質(zhì)頁巖夾薄層狀含炭質(zhì)泥灰?guī)r。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(gòu)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(jié)核泥晶灰?guī)r、瘤狀含生物屑泥晶灰?guī)r；高位體系域為灰黑色狀含生物屑（粉）泥晶灰?guī)r、生物屑泥晶灰?guī)r及白云質(zhì)灰?guī)r，產(chǎn)雙殼類、珊瑚、蜓類化石。

2.10 SQ-10

由吳家坪組中部構(gòu)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?guī)r及含燧石結(jié)核泥晶灰?guī)r，屬開闊臺地相沉積；高位體系域為灰黑色厚層狀含燧石結(jié)核灰質(zhì)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(gòu)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?guī)r夾硅質(zhì)巖與巨厚層-塊狀含燧石結(jié)核粉-泥晶灰?guī)r組成，產(chǎn)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(zhì)灰?guī)r夾灰黑色透鏡狀、似層狀硅質(zhì)巖，產(chǎn)珊瑚等化石，屬局限臺地相沉積。

3 露頭層序與成礦規(guī)律探討

湘北地區(qū)二疊系內(nèi)發(fā)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?zhí)督M，海泡石和菊花石礦主要賦存于茅口組中。

研究區(qū)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(zhì)頁巖中，厚0.6m～0.8m。呈透鏡狀產(chǎn)出，長達(dá)1.8km～2.75km。

研究區(qū)是二疊紀(jì)海泡石沉積的有力地帶[7]，區(qū)內(nèi)海泡石礦主要發(fā)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?guī)r、泥巖構(gòu)成，發(fā)育水平紋層構(gòu)造。礦石為含海泡石鈣鎂質(zhì)頁巖或含海泡石泥灰?guī)r。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(qiáng)，斷口參差，質(zhì)輕，具頁片狀或土狀構(gòu)造。