大別山北淮陽金寨三仙山地區(qū)石炭紀(jì)地層巖石學(xué)特征

沈仕豪 劉家云 張晉喆

摘要：金寨三仙山地區(qū)石炭系為一套未變質(zhì)或輕微變質(zhì)的沉積地層，且前人對其巖石學(xué)特征歸納較為籠統(tǒng)。本文在野外調(diào)查基礎(chǔ)上，對金寨三仙山地區(qū)出露的石炭紀(jì)地層進(jìn)行巖石學(xué)調(diào)查與研究發(fā)現(xiàn)，三仙山地區(qū)石炭紀(jì)楊山組巖性為淺灰、淺灰白色厚層—塊狀石英細(xì)砂巖夾淺灰白色薄—中薄層礫巖及含礫石英砂巖；道人沖組為淺灰白、乳白色厚層—塊狀石英砂巖夾青灰、灰綠色泥質(zhì)粉砂巖。胡油坊組為淺灰、灰、深灰色塊狀復(fù)成分礫巖、夾灰、深灰色塊狀含砂細(xì)（微）晶灰?guī)r、青灰、灰綠色塊狀鈣質(zhì)粉砂巖。

關(guān)鍵詞：大別山；北淮陽；巖石學(xué)特征；三仙山；石炭紀(jì)

1.引言

北淮陽構(gòu)造帶位于華北陸塊南緣與大別造山帶北緣的交匯地帶，一直是研究大別山的熱點(diǎn)區(qū)域[1-4]。但對于金寨三仙山地區(qū)石炭系的研究相對薄弱本文基于野外地質(zhì)調(diào)查，對三仙山地區(qū)石炭紀(jì)地層進(jìn)行了詳細(xì)的巖石學(xué)特征研究。

2.區(qū)域地質(zhì)背景

北淮陽構(gòu)造帶位于桐柏—大別山北麓，南部以桐柏—磨子潭斷裂為界，北部以信陽—舒城斷裂為界，西接南陽盆地，東部被郯廬深斷裂帶所截切。構(gòu)造帶整體上呈NWW—SEE向狹長展布，長約200km，寬1km～20km。石炭系斷續(xù)展布在信陽—商城—金寨—舒城斷裂兩側(cè)。

安徽境內(nèi)的佛子嶺巖群（包括梅山群）與河南境內(nèi)的商城群石門沖組至信陽群地層可對比[5]。新一輪《安徽省地質(zhì)志》將三仙山地區(qū)的石炭紀(jì)地層稱胡油坊組和楊小莊組，廢棄了梅山群一名。

3.巖石學(xué)特征

調(diào)查區(qū)內(nèi)所出露的石炭紀(jì)巖石類型主要為陸源碎屑巖和碳酸鹽巖。

3.1陸源碎屑巖

在研究區(qū)內(nèi)分布較多，主要為復(fù)成分礫巖、石英質(zhì)礫巖、各種砂巖及炭質(zhì)泥巖（煤線）。

復(fù)成分礫巖

在石炭紀(jì)地層中均有分布。礫巖為淺灰、青灰色，礫狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。巖石主要由礫石（50%～55%）及填隙物（45%～50%）組成。礫石大小不一，粒徑0.5cm～4cm者居多（占40%），少數(shù)達(dá)5cm以上，分選差，呈棱角—次棱角狀。成分主要為石英砂巖、硅質(zhì)巖、粉砂巖、石英巖、板巖等組成，填隙物主要由基質(zhì)和膠結(jié)物組成，基質(zhì)占35%～40%，淺灰紅色、灰黃色，由中細(xì)粒的石英及巖屑、巖石碎屑和粘土組成。膠結(jié)物為淺灰色、灰黃色，滴酸起泡較為明顯，主要為鈣泥質(zhì)，屬基底式膠結(jié)。巖石稍顯正粒序。

石英質(zhì)礫巖

礫巖為淺灰、灰白色，中薄—中厚層狀。礫狀結(jié)構(gòu)、中厚層狀構(gòu)造。巖石主要由礫石（55%～60%）和填隙物（40%～45%）組成。礫石大小較為混雜，大小在0.4cm～3cm之間，磨圓差，呈棱角-次棱角狀。礫石主要為石英巖、石英砂巖（占礫石85%以上），此外尚有少量細(xì)砂巖。填隙物由基質(zhì)和膠結(jié)物組成。基質(zhì)占30%～35%，淺灰白色、淺黃色，由細(xì)小的巖石碎屑、礦物碎屑組成；膠結(jié)物為淺灰色，主要為硅質(zhì)，屬基底式膠結(jié)。巖石底部發(fā)育底沖刷。

含礫石英砂巖

巖石呈淺灰白色，中薄層狀，含礫砂質(zhì)結(jié)構(gòu)、中薄層狀構(gòu)造。巖石主要由礫石、石英砂及填隙物組成。其中礫石占約5%～10%，淺灰色、灰白色，大小較為均一，在0.3cm～1cm之間，呈棱角—次棱角狀，成分主要為石英砂巖及石英粉砂巖。石英砂巖占約85%，石英砂顆粒多呈次圓狀，粒徑以0.2mm～0.4mm居多，部分為0.5mm。填隙物占5%～10%，淺灰色、灰黃色主要為粘土質(zhì)雜基及硅質(zhì)膠結(jié)物，屬基底式膠結(jié)。

廣泛分布于研究區(qū)內(nèi)。巖石呈淺灰、淺灰白、乳白色，中薄—中厚層狀，部分塊層狀。砂狀結(jié)構(gòu)。巖石主由砂級碎屑、填隙物組成。砂級碎屑為石英、巖屑。其中石英（90%～95%）主要為單晶石英，少為多晶石英，多呈次棱角狀—次圓狀，大小以0.1mm～0.4mm居多，部分可達(dá)0.5mm～0.7mm。巖屑（2%～5%）為硅質(zhì)巖、絹云蝕變巖、粘土質(zhì)硅質(zhì)巖、粘土巖，次棱狀，大小一般0.25mm～0.5mm，部分0.5mm～1mm，少量1mm～2mm。填隙物（1%～3%）灰白色、淺灰黃色，主要為硅質(zhì)膠結(jié)物和極少量的粘土礦物。部分硅質(zhì)膠結(jié)物已變?yōu)樗樾际⒅哟筮叄酁闊o痕加大，少為有痕加大。

巖石淺灰、灰白色，砂狀結(jié)構(gòu)、中厚層狀構(gòu)造。巖石主要由砂級碎屑、填隙物組成。砂級碎屑為石英、巖屑。石英（85%～90%）主要為單晶石英，少為多晶石英，次棱狀—次圓狀，大小一般0.25mm～0.5mm，部分0.5mm～1mm，少量1mm～2mm，少量0.05mm～0.25mm。常見波狀消光。巖屑（10%～15%）為硅質(zhì)巖、粘土質(zhì)硅質(zhì)巖、粘土巖、粉砂巖，次圓狀，大小一般0.25mm～0.5mm，部分0.5mm～1mm，少量1mm～2mm，極少量0.05mm～0.25mm，星散狀分布。填隙物為粘土雜基（1%～2%）、硅質(zhì)膠結(jié)物（1%～2%）。部分硅質(zhì)膠結(jié)物已變?yōu)樗樾际⒅哟筮叄酁闊o痕加大，少為有痕加大。

泥質(zhì)粉砂巖

巖石灰黃、淺灰綠色，薄—中薄層狀，泥質(zhì)粉砂結(jié)構(gòu)、薄—中薄層狀構(gòu)造。巖石主由泥質(zhì)及粉砂級碎屑組成。其中中泥質(zhì)含量25%～35%，隱晶—細(xì)小鱗片狀，片直徑一般0.001mm～0.005mm，部分0.005mm～0.01mm，少0.01mm～0.03mm，極少0.03mm～0.05mm，鑲嵌狀、定向分布。粉砂級碎屑為石英和巖屑。其中石英占20%～35%，為單晶石英，大小一般0.01mm～0.05mm；巖屑占25%～30%，為泥質(zhì)巖、粉砂巖，云母少量約5%。

炭質(zhì)泥巖（煤線）分布于楊山組上部。巖石呈灰黑、黑色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造。巖石主要由炭質(zhì)（10%～30%），粘土礦物（55%～60%）和巖屑（5%）與石英（5%）組成。煤質(zhì)一般，光澤不明顯，染手。

3.2碳酸鹽巖

分布較為零星，為細(xì)（微）晶灰?guī)r（圖2，f）。巖石為灰、深灰色，碎屑結(jié)晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石主由細(xì)晶方解石及粉晶方解石等組成，陸源碎屑少量。粉晶方解石（5%～10%）它形粒狀，大小一般0.01mm～0.05mm；細(xì)晶方解石（70%～80%）它形粒狀，大小一般0.1mm～0.25mm，部分0.05～0.1mm；陸源砂級碎屑為石英、巖屑，次圓狀為主，部分次棱—次圓狀，大小一般0.1mm～0.25mm（細(xì)），部分0.25mm～0.5mm（中），少0.5mm～1mm，個(gè)別1mm～2mm（粗），星散狀、定向分布。

4.地層單元巖石組合

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，區(qū)內(nèi)三仙山地區(qū)地層，自北向南依次出露楊山組（C1y）、道人沖組（C2d）

及胡油坊組（C2h）。各地層單元巖石組合特征如下：

楊山組巖性為淺灰、淺灰白色厚層—塊狀石英細(xì)砂巖夾淺灰白色薄—中薄層礫巖及含礫石英砂巖，局部夾青灰、灰綠色薄層泥質(zhì)粉砂巖；柿樹園一帶夾透鏡狀煤層或煤線。石英砂巖中膠結(jié)物為泥硅質(zhì)，稍顯平行層理。礫巖及含礫砂巖中的礫石成分主要為石英砂巖、石英巖、粉砂巖、板巖、千牧巖等，礫石大多為下伏層的巖性，呈棱角—次棱角狀，大小混雜；發(fā)育底沖刷，顯正粒序。泥質(zhì)粉砂巖中水平層理發(fā)育，呈薄—中薄層狀產(chǎn)出，與前述巖性組成沉積韻律或旋回。本區(qū)該組僅相當(dāng)于河南楊山組的上部巖性段。沉積環(huán)境為河流—漫灘沼澤相。

道人沖組巖性可分為上下兩個(gè)部分。下部為淺灰白、乳白色厚層—塊狀石英砂巖、含礫石英砂巖及石英質(zhì)礫巖，局部夾青灰、灰綠色中薄層—中厚層泥質(zhì)粉砂巖，上述組成韻律或旋回。礫巖中礫主要為石英砂巖、石英巖、千牧巖、脈石英、板巖等，大小一般為0.5cm～4cm，呈次棱角—次圓狀，多顯示為下伏巖層的巖性；砂為石英及少量長石；硅質(zhì)膠結(jié)；具底沖刷，顯正粒序。石英砂巖顯平行層理；泥質(zhì)粉砂巖中水平層理發(fā)育。上部青灰、灰綠色泥質(zhì)粉砂巖夾灰白、乳白色厚層—塊狀石英砂巖及礫巖，部分地段組成韻律或旋回。泥質(zhì)粉砂巖為本部分主體，水平層理發(fā)育，石英砂巖成層或透鏡體狀產(chǎn)出，顯平行層理；礫巖特征同前述，多呈薄—中薄層狀產(chǎn)出，具底刷，正粒序。其與下伏楊山組呈整合接觸。沉積環(huán)境為礫質(zhì)河流相—濱淺湖相。

胡油坊組巖性可分為兩部分：下部為淺灰、灰、深灰色塊狀復(fù)成分礫巖、灰、深灰色塊狀含礫鈣質(zhì)石英砂巖、灰、灰黃色厚—塊狀巖屑石英砂巖、石英砂巖組成韻律或旋回。礫巖的結(jié)構(gòu)成熟度較低，成分復(fù)雜，礫由石英砂巖、粉砂巖、石英巖、板巖、千牧巖、變粒巖等組成，大小為0.5cm～4cm居多，少數(shù)達(dá)5cm以上，大小混雜分選差，呈棱角—次棱角狀。砂為中細(xì)粒的石英及巖屑等，膠結(jié)物為泥鈣質(zhì)。稍顯正粒序。含礫砂巖、巖屑石英砂巖的成熟度相對較低，顯示快速沉積的特點(diǎn)。上部巖性為灰、深灰色塊狀含砂細(xì)（微）晶灰?guī)r、青灰、灰綠色塊狀鈣質(zhì)粉砂巖、灰、灰黃色厚—塊狀巖屑石英砂巖夾青灰、灰綠色薄層泥質(zhì)粉砂巖局部夾1～2層泥板巖；灰?guī)r、粉砂巖類發(fā)育水平層理，砂巖類顯平行層理。其與下伏道人沖組呈整合接觸。沉積環(huán)境為濱湖—淺湖相（底部的復(fù)成分礫屬濱岸崩塌形成的礫巖）。

5.結(jié)語

本文對金寨三仙山地區(qū)石炭紀(jì)地層進(jìn)行詳細(xì)的巖石學(xué)及層序地層的研究發(fā)現(xiàn)：楊山組巖性為淺灰、淺灰白色厚層—塊狀石英細(xì)砂巖夾淺灰白色薄—中薄層礫巖及含礫石英砂巖，局部夾青灰、灰綠色薄層泥質(zhì)粉砂巖。道人沖組下部為淺灰白、乳白色厚層—塊狀石英砂巖、含礫石英砂巖及石英質(zhì)礫巖；上部為青灰、灰綠色泥質(zhì)粉砂巖夾灰白、乳白色厚層—塊狀石英砂巖及礫巖，部分地段組成韻律或旋回。胡油坊組下部為淺灰、灰、深灰色塊狀復(fù)成分礫巖、灰、深灰色塊狀含礫鈣質(zhì)石英砂巖、灰、灰黃色厚—塊狀巖屑石英砂巖、石英砂巖組成韻律或旋回；上部巖性為灰、深灰色塊狀含砂細(xì)（微）晶灰?guī)r、青灰、灰綠色塊狀鈣質(zhì)粉砂巖、灰、灰黃色厚—塊狀巖屑石英砂巖夾青灰、灰綠色薄層泥質(zhì)粉砂巖。

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