辽河群沉积时期岩相-古地理基本特征.doc

辽河群沉积时期岩相古地理基本特征辽东裂谷长约830千米，宽约60-170千米。辽东裂谷沉积时期，据前期研究，岩相古地理特征总结如下：辽东裂谷据北北东北东向主干边界基底同生断裂和北东向、北西向的次级同生断裂，将辽东裂谷分成七个构造单元：1、 北部边缘隆起；2、 大石桥草河口断坳；3、 虎皮峪（周家）宽甸断隆；4、 盖县岫岩断坳；5、 盖县旅顺隆起（庄河隆起）；6、 丹东长海断坳；7、 南部边缘隆起。现主要介绍大石桥草河口断坳中辽河群岩相古地理。一、 里尔峪期岩相古地理特征据前人研究，里尔峪期岩相古地理沉积环境，以裂谷轴为界，即以现在地理范围西自大石桥析木域草河口桓仁一线，它相当于裂谷轴位置。以它为界将裂谷分成轴南侧和轴北侧两个相区。南区的里尔峪期沉积，西起营口，经岫岩、凤城，东至宽甸，长约300千米，宽约几十千米的东西狭长地带。是辽东裂谷早期强烈下陷时期沉积的优地槽沉积环境。该地带内，未见浪子山组地层出露，其原因可能有两个：一是从里尔峪期开始，盆地的中央凹陷区向南迁移，里尔峪组的沉积掩盖了它；二是其原浪子山组被造山早期的席状花岗岩所占据。里尔峪组岩性以浅粒岩、钠长浅粒岩、电气石变粒岩以及条痕状混合岩为主，恢复原岩相当于火山喷发岩。下部发育有条痕状混合岩，这种混合岩一般出露于穹窿状褶皱的核部，既有一定的层位，也具有切层的特点，推测与次火山岩的地质特征极为相似。条痕状混合岩与各种变粒岩、浅粒岩、电气石变粒岩及镁质大理岩，构成了独突的含硼建造。它在时空关系上和演化特征上与硼矿、硼镁铁矿具有特定的成因联系。岫岩凤城通远堡一带，里尔峪组可分三个岩段：下部为钠长浅粒岩、电气石变粒岩、黄铁浅粒岩、磁铁钠长浅粒岩、黑云变粒岩；中部为含榴黑云变粒岩、矽线二云变粒岩、二长变粒岩及浅粒岩；上部为黑云变粒岩、黑云二长变粒岩、浅粒岩、电气（钠长）浅粒岩夹矽线黑云变粒岩，顶部为复杂的钙硅酸岩。通远堡以东的宽甸地区，岫岩以西的营口地区，里尔峪组三分性不明显。里尔峪组沉积时，岩相古地理环境有明显的差异。宽甸地区和营口地区，里尔峪组中产有许多的硼矿床。岫岩凤城通远堡地区里尔峪组中，虽然有硼矿化，具工业意义的硼矿床发现较少，铜、钴、铁、硫矿床比较发育。北区的里尔峪组，以辽阳隆昌为界，分东西两区。西区的里尔峪组分布于海城南的盘岭，经里尔峪、炒铁河、小女寨，东至隆昌。访区相对应的为三家子白云海盆的西部，再往西为大石桥析木城的浅海潮坪。该区以荒甸子新岭朱家堡子北东向同生基底断裂为界，以西为断隆区。南侧王家堡子山咀子后街、徐道沟、闹沟一线以南也为隆起区、北部谷地沟、任家堡子以北，也是隆起区。荒甸子新岭朱家堡子基底同生断裂以东为断凹区。由于该区岩石变质较深，原始沉积标志大部分已消失，沉积相带划分已比较困难。盆地西南部三家子附近，为海湾沉积环境。里尔峪组沉积期当时为滨岸的浅水相，主要分布于三家子海湾南西古陆边缘，即现今的砬子沟、三道沟、生铁岭一带。岩石主要以浅粒岩、黑云变粒岩夹方解石大理岩扁豆体，底部在生铁岭一带见到两层含砾黑云微斜浅粒岩，含砾岩层厚13.5-57m，砾径2-3cm，最大砾径达5cm。砾石由石英钾长石、石英黑云母组成。原岩为含砾砂岩及粘土质砂岩，砾石呈椭圆状，呈定向排列，砾石长轴与地层走向一致，指示当时的沉积环境为滨岸浅水砾岩相，属氧化环境。里尔峪组岩性下部为微斜浅粒岩、二长片岩；中部为浅粒岩、变粒岩夹绢云变粒岩、二云片岩；上部为浅粒岩、变粒岩，夹电气变粒岩、二云片岩。顶部为石英方解大理岩。厚度由西向东变厚。东区的里尔峪组，分布于西起自辽阳大北湾，经华岩寺、摩天岭、甜水站，东至草河口，该区为连山关吕家堡子三级海盆。该海盆西起隆昌，东至吕家堡子，东西长约百余Km，南北宽约10-15Km。其中包括四级构造，如大滴台海盆、河坎子隆起、鹿园子海盆和吕家堡子河流三角洲。该海盆与三家子白云海盆之间隔着算盘峪大刘家堡子隆起，该隆起相当于水下隆起，从沉积古地理环境看，有其相对的独立性。连山关吕家堡子海盆，盆地内沉积厚度大（约7000-1000m），各组段地层齐全，沉积相带发育。该盆地在浪子山组沉积期，据该组地层于现今兰花岭背斜轴部剥蚀强烈处出露，下部与连山关混合花岗岩呈混合交代接触的特征，主要岩性由兰晶石、柘榴石黑云片岩夹黑云变粒岩，底部常有一层厚10-50m的黄白色厚层石英岩，上部有二云片岩，大理岩，千枚状片岩夹层，推测为滨海砂滩相、滨岸浅水相沉积。在里尔峪组沉积期，据里尔峪组整合超复于浪子山组之上，主要由三层白云质大理岩和二层变质火山岩组成。自下而上为：第一层透闪大理岩夹石英大理岩，厚50-70m；第二层为变质火山岩，由变质凝灰岩，变质火山角砾岩组成；第三层为白云石大理岩，厚60-80m；第四层为灰色条纹状变质凝灰岩、凝灰质浅粒岩；第五层含微斜长石大理岩，厚60-80m。这套火山碎屑岩与大理岩呈互层状产出，是受甜水连山关草河口基底同生断裂所控制。由于同生断裂活动不断加剧，产生强烈的海底火山喷发，为水下火山喷发。喷发是间歇性的，在宁静阶段，沉积碳酸盐岩，同是也出南海侵，水域不断扩大，形成里尔峪组超覆于浪子山组之上。该区里尔峪组主要由变质火山岩和大理岩组成，是一套细晶浅（变）粒岩与大理岩的互层岩系。岩性可分三个岩段，上岩段与下央段主要为变质火山岩、凝灰岩或浅粒岩。变质凝灰熔岩、变质凝灰质板岩及变质凝灰质角砾岩占次要地位。变质火山岩与大理岩常呈互层状，其中大理岩总厚度占该组厚度的三分之一左右。它们分属上、下两个火山喷发旋回。中部岩段为二云石英片岩、含碳柘榴石二云石英片岩、黑云变粒岩夹变质凝灰岩。推测它们为水下间隙性火山喷发。上、下两个火山喷发旋回之间，有一个较大的停止喷发的过程。裂谷南北两侧，南部盖州岫岩宽甸地区的含硼岩系与北部火山喷发与大理岩沉积的互层岩系，从岩石组合特征、原岩建造及含矿性等特征分析，基本上是一致的，均属里尔峪组。两区岩性上的某些差异是由相变造成的。北部相区，属昌地槽相沉积，南部属优地槽相沉积。二、辽河群高家峪大石桥期岩相古地理特征：该时期裂谷的南北的沉积环境仍存在着差别，最大的特征是南北的过渡带南移。这意味着沉积中心仍往南迁移。大石桥组一段沉积期，中央凹陷区中心更向南迁移。高家峪组沉积期，在三家子白云海盆西部，生铁岭、闹沟一带呈大片分布，在东部黄家北沟一带也有分布。岩石为含墨黑云变粒岩、含石墨透闪石二长片岩、透闪透辉变粒岩和含石墨方解石大理岩等。岩石颜色普遍较深，为深灰色，含石墨。透闪透辉变粒岩与含墨方解石大理岩互层呈韵律层，大理岩中发育水平层理，呈中厚层状，伴有基性火山岩、熔岩的喷溢沉积。指示在三家子白云海盆，处在海浪基面以下，比较宁静的，不受波浪、潮汐水流影响的强还原还原的深水相环境。三家子白云海盆的青城子段，以往青城子矿区中高家堡子组、里尔峪组和浪子山组未分，通称浪子山组。青城子矿区浪子山组划分为三个岩段：一段为黑云十字石榴二云片岩、含石墨千枚岩夹大理岩，底部夹石英岩，局部夹含砾石英岩，厚89-1629m；二段为变质层状凝灰岩、石英角斑岩、含石英白云石大理岩、黑色板岩、凝灰质板岩，层厚1508-301m；三段为黑色碳质板岩、碳质灰岩、二云片岩、方解石大理岩、条带状白云石大理岩，局部夹层状变质凝灰岩。浪子山组之下又使用了于家堡子组。于家堡子组岩性也分岩段：下段为变粒岩段，下部为黑云母变粒岩，上部为电气变粒岩夹斜长角闪岩和1-5层白云石大理岩，厚20-627m；中段为浅粒岩夹斜角闪岩、斜长角闪片麻岩、变粒岩，厚18-574m；上段以钾长和钠长变粒岩为主，夹透闪透辉岩、石墨透闪变粒岩、角闪透辉变粒岩夹大理岩，厚70-1061m。经过与区域地层对比后，浪子山组三段相当于高家堡子组，浪子山组二段岩性为变质凝灰岩、石英角斑岩凝灰质板岩，为火山喷发活动的产物，相当于里尔峪组。浪子山组一段，仍归浪子山组。浪子山组一段和其下的“于家堡子组”合并，统属浪子山组。吕家堡子连山关三级海盆的高家峪组沉积期，该组地层出露于连山关镇，向西经摩天岭，至甜水站，由于受断裂影响，高家峪组分布不规则。从所测的连山关青城子实测剖面年知，逢下而上，主要岩性：下部为深灰灰色黑云变粒岩夹二云石英片岩；中部为灰黑色含黄铁矿碳质板岩、云母片岩、纹层状大理岩；上部为灰灰白色含藻大理岩、白云石大理岩夹菱镁岩、滑石，推测自下而上为深海相、斜坡相、陆棚相和泻湖相。大石桥组沉积期，岩相古地理环境由广海碳酸盐沉积为灰质碳酸盐建造，变化为局限台地的高镁碳酸盐岩沉积，水体由深变浅，沉积物中的有机质由多变少。大石桥组一段沉积期，在三家子白云海盆中，盆地中心位于宫家堡子一带，以广海还原环境含有机质、灰质碳酸盐沉积为主，伴有基性熔岩的喷溢沉积。在同生断裂附近发育有滑塌构造及同生角砾岩，断隆前缘有高能潮下带的鲕粒出现。此沉积期沉积盆地南浅北深，沉积盆地总体向东倾斜，盆地中心形成的沉积厚度大于500m，沉积的主要为灰质碳酸盐，南部盆地边缘沉积厚度小于100m。在董家沟、王家堡子一带，岩石为灰白浅灰色，中厚层薄层条纹状方解石大理岩夹透辉岩和二云片岩，伴有基性熔岩的喷溢沉积，局部发育脉状交错层理和透镜状交错层理，厚约3-4cm，脉状交错层理厚4-6cm，细层1-2cm，说明这一带是斜坡带浅水潮坪相。在连山关吕家堡子三级海盆，以方解石大理岩为主夹白云石大理岩、变质涨钙质粉砂岩、透闪透辉岩。在老庄沟榆树底向斜北翼，由灰色中细粒结构薄中厚层方解石大理岩夹条带状白云石大理岩、变质泥钙质石英粉砂岩。在马沟门一带可见到沿层分布的膏盐流失孔，老庄沟一带可见到同生角砾。大石桥组二段沉积期，在三家子白云海盆，早期为深水盆地，晚期为浅水潮坪相、潮间带。主要分布于砬根底任家堡子一带，岩石为深灰色二云片岩来变粒岩，含石墨透闪透辉岩及深灰色大理岩组成的韵律层，属深水盆地沉积。晚期岩石为灰白色细粒变粒岩或变质砂岩、二云石英片岩夹灰白色大理岩，伴有中酸性熔岩沉积，局部地段可见交错层理及波痕。指示该层位具有潮坪相潮间带的沉积。在青城子矿区范围早期海盆属不稳定的动荡环境，伴有中酸性喷溢沉积。沉积物为钙质、钙泥质、砂质、不纯的碳酸盐夹中酸性火山岩组成的韵律层。晚期发生海浸，盆地中心的南段到顾家堡子一带，形成厚度较大的浅海泥砂质、泥岩沉积。大石桥组三段沉积期，在连山关吕家堡子海盆，大石桥组三段，由白云石大理岩夹泥钙质板岩、变质砂岩等组成。大理岩中常见同生角砾，泥钙板岩中普扁含层纹状黄铁矿。房东沟以南，大石桥组三段底部存在一层石英砾屑大理岩，与变质含砾砂岩呈过渡关系。大石桥组三段，由南西往北东厚度增加，砂岩夹层增多，砾屑分布变得广泛，整个大石桥组三段沉积时期显示往北东方向下降幅度大，水动力强的高能、潮上、潮间沉积环境。在青城子矿区范围，大石桥组三段沉积期，海水总体变浅，沉积盆地中心继续南移。同生断裂活动加剧，使断隆、断凹区沉积差异变得明显。断隆区，水体变浅，水体循环受到限制，使海水的含盐度增加，陆源碎屑物质少，形成厚度大的镁质碳酸盐。断凹区仍处在浅海潮坪的动荡环境，形成由镁质碳酸盐及砂泥质组成的多旋回的沉积层。本期沉积的末期，在同生断裂附近，在盆地边缘，出现硅质岩喷溢的沉积。经上述所有资料，推断当时的古地理面貌为：北部为边缘隆起，所描述的主要为大石桥草河口断坳，它的南部为虎皮峪（周家）宽甸断隆。该断坳的北东部为下马塘半岛，它的南东部为刘家河半岛，该半岛推测应与虎皮峪宽甸断隆相连。大石桥草河口断坳的中部横亘着一条近东西向的算盘峪大刘家堡子隆起。该隆起与刘家河半岛相对，几乎成了一个水下的古隆起地貌。以它为界，北部为连山关吕家堡子浅海潮坪，它的南部为三家子白云海盆。大石桥草河口断坳的西部则为大石桥析木浅海潮坪。在三家子白云海盆中，沉积了巨厚的大石桥组，该海盆以青城子矿区的荒甸子新岭朱家堡子北北东向同生断裂为界，该断裂的东部为断凹区，断裂以西为断隆区，使两区的沉积环境形成较大的差别。断凹区沉积一套碳酸盐碎屑岩为主的次稳定碳酸盐碎屑岩建造。断隆区沉积了一套稳定的巨厚镁碳酸盐建造。该条同生断裂，在成岩以后，演变成推覆构造，在后期成矿过程中，西部断隆区，主要形成以脉铅锌矿体为主。断凹区，浅部形成以脉状铅锌矿体为主。深部尤以在盖县组底部至大石桥组三段顶部过渡带，控制了以金银为主的层状、似层状矿体。以后的这种矿化类型的差异，我们暂时认为源渊于原始沉积的差异。在三家子白云海盆西部，主要分布在刚家堡子塔子岭药草沟一带，岩石为纯折、灰白、浅粉、紫红等杂色的白云石大理岩组成。药草沟里见到浅粉色与灰白色相间的韵律层。上述特征说明，海盆北缘为浅水潮垃相，潮间带或泻湖相。属氧化强氧化环境。海盆南缘，如在姚家沟东广峪朱家西沟和黄家北沟一带，岩石以白云石大理岩为主，夹菱镁矿层，岩石不显层理，为块状构造，颜色为纯白、灰白、浅粉、紫红等杂色。红颜色系由赤铁矿引起，它是在沉积时期的褐铁矿的含水矿物，暴露于地表炎热、干旱气候氧化形成。本区的岩相带，属强氧化环境的泻湖蒸发岩相。在沉积相的垂直变化上，下部层，包括高家峪组和大石桥组一段，属海进的沉积序列，沉积环境由广海的潮下浅海、半深海，局部为潮坪和半泻湖相。上部层包括大石桥组二段和三段属海退的沉积序列。三、盖县组期岩相古地理特征：盖县组沉积期，是裂谷晚期沉积阶段，属上部碎屑岩建造。盖县组沉积是裂谷发展晚期的沉积。盖县组沉积岩，以泥岩为主，有砂泥质复理岩层、碳酸盐岩复理岩层及少量的火山喷发和火山碎屑岩层，该阶段沉积总的趋势是海平面仍属下降，但下降的幅度低于沉积速率，是属海退的过程，海岸线逐渐迁移，以陆源碎屑岩沉积为主，替代了碳酸盐沉积为主的沉积。沉积岩相相当于陆地边缘相区和台地边缘相区。形成滨海泥砂滩、沼泽、局部为湖泊和河流三角洲相的沉积环境。它是在裂谷收缩，基底上升的过程中形成的。在大石桥组和盖县组之间的过渡地段，出现沉积间断和盖县组超复于大石桥组的超复沉积，复理石层发育。关于整个裂谷的古沉积盆地的原始形态，早期研究者认为，辽东地区的辽河群未越过鸭绿江，没有直接进入朝鲜半岛北部的狼林地块。古沉积盆地在辽东地区是呈北东向沿鸭绿江西岸延展。向北到吉林省临江、长白一带，被大片的玄武岩所覆盖，推测辽河群仍呈东西向继续延展，尔后折向南进入朝鲜的惠山利原坳陷。原始盆地走向方位的变化，是受古郯庐断裂的左旋滑动牵引的结果造成的。近几年，陈荣度先生却写论文认为，辽东地区辽河群已全线越过鸭绿江，深入到狼林地块的内部，辽河群原始盆地走向应是近东西向的。其理由：一是朝鲜新义州附近的义州群，是丹东地区辽河群的直接延展，新义州北东方向的德木里铁矿应是产于相当里尔峪组的义州群中的磁铁浅粒岩中，与宽甸杨林式铁矿可以类比，同属一个类型。所以辽河群已越过鸭绿江；二是原报道狼林地体上分布的狼林群，是呈大小不等的捕虏体，分布于太古宙古元