（构造地质学专业论文）南盘江盆地中三叠统复理石的沉积——大地构造背景探讨.pdf

南盘江盆地中三叠统复理石的沉积一大地构造背景探讨 杨超( 构造地质学) 指导老师：吕洪波( 教授) 摘要 南盘江盆地的构造演化背景一直是广大学者争论的焦点。弄清楚南盘 江盆地中三叠统复理石的沉积环境与大地构造背景，有利于为南方油气盆 地勘探提供理论基础。笔者对在南盘江盆地内发育的各种沉积构造分为沉 积前构造、沉积中构造和沉积后构造，并对各种沉积构造所反映的地质意 义进行了讨论；并把野外能够反映古水流方向的沉积标志进行了统计和分 析，恢复南盘江盆地中三叠统的古水流方向( n w ) 和古物源方向( s e ) 。笔 者在总结前人研究的基础之上，提出了南盘江盆地在中三叠世为残余盆地。 笔者围绕残余盆地的特点运用薄片的数据，采用国外学者的经典判别模式， 对南盘江盆地的大地构造背景进行了判别，从q 一卜l 图解判别图上我们可 以看出几乎全部落在了再旋回造山带。同时利用岩石化学、稀土元素数据， 并结合前人在该区取样的岩石薄片数据和前人提供的该地区相关层段的地 球化学元素，用尽可能多的数据结合国内外成熟的构造性质模式判别图板， 对该地区的构造性质进行了判别。从常量元素、微量元素方面的分析，均 一致表明本区古板块背景以大陆岛弧为主，在一定程度上兼有活动陆缘的 性质。最后笔者参照前人的最新认识，证明了南盘江盆地在中三叠世处于 残余盆地的动态收缩阶段。再结合其他研究成果，如：南盘江盆地曾经存 在大洋地壳和在盆地的一侧存在一个汇聚边界等，最后证明：南盘江盆地 的沉积环境与大地构造背景符合残余盆地的特点。 关键词：残余盆地；构造演化；古水流方向；岩石薄片；岩石地球化学； 同沉积积压构造 s e d i m e n t a t a r y e n v i r o n m e n ta n dt e c t o n i cs e t t i n go fm i d d l e t r i a s s i cf l y s c hi nt h en a n p a n j i a n g b a s i n ，s o u t h w e s t e r n c h i n a y a n gc h a o ( s t r u c t u r a lg e o l o g y ) s u p e r v i s e db yp r o f e s s o rh o n g b ol u a b s t r a c t n a n p a n j i a n gb a s i n i ss i t u a t e di nt h eb o r d e r i n g a r 髓a m o n gg - u i z h o u p r o v i n c e ，y u n n a np r o v i n c ea n do n a n 西a u t o n o m o u sr e g i o f i d i f f e r e n t s c h o l a r si nc h i n ah a v ed i f f e r e n tm o d e l so nt h et e c t o n i cs e t t i n g so f n a n p a n j i a n g b a s i ni nt h em i d d l et r i a s s i c i ti sc r u c i a lt ou n d e r s t a n dt h et e c t o n i cs e t t i n go f n a n p a n j i a n gb a s i ni nt h em i d d l et r i a s s i cb e c a u s eo ft h eo i la n dg a se x p l o r a t i o n i nt h er e g i o n t h ea u t h o ro f t h i st h e s i sh a v er e v i e w e dal o to fd a t ac o l l e c t e df r o m g e o l o g i c a lp a p e r sa n dr e p o r t s ，s t u d i e dt h es e d i m e n t a r ys h u o t a r e s ；a n dc l a s t i c c o m p o s i t i o n s o ft h em i d d l et r i a s s i c f l y s c h , a n a l y z e dt h es e d i m e n t a r y e n v i r o n m e n ta n dt h et e c t o n i cs e t t i n go ft h en a n p a n j i a n gb a s i ni nt h em i d d l e t r i a s s i c a c c o r d i n gt ot h en e w e s ts t a n d a r d ，t h ec l a s s i f i e dt h es e d i m e n t a r y s t r u c t u r e si nt h e f l y s e h i n t ot h r e e g r o u p s ：p r e - d e p o s i t i o n a l s t l - i 1 c t a l r e s ， s y n d e p o s i t i o n a ls t r u c t u r e sa n dp o s t - d c p o s i t i o n a ls t r u c t u r e s ，a n dd i s c u s s e dt h e o r i g i n s o fa l lt h es e d i m e n t a r y s t r t u c t u r e s a c c o r d i n gt o t h es e d i m e n t a r y s t r u c t u r e s ，t h ea u t h o rr e c o n s t r u c t e dt h ef r a m e w o r ko ft h ep a l e o c u r r e n t si nt h e m i d d l et r i a s s i c ，d e m a r c a t i n gt h ed i f f e r e n ts e d i m e n t a r yf a c i e s ，a n di d e n t i f y i n g t h es o u r o c ea r e ad i r e c t i o n ( s e e ) a f t e ri d e n t i f y i n gt h em i n e r a lc o m p o s i t i o no f t h e f l y s c ht h r o u g h t h et h i ns e c t i o n s ，t h ea u t h o r q u a n t i t a t i v e l ya n a l y z e dt h e c o n s t i t u e n t so fq u a r t z ，f e l d s p a r sa n dr o o kd e b r i so ft h ef l y s c hs a n d s t o n e s t h e i l l q - f lc o m p o s i t i o nr e v e a l st h a tt h ep r o v e n a n c ei sm a i n l yar e c y c l e do r o g e n i c b e l t t h eg e o e h e m i c a lc o m p o s i t i o na n dr e ep a t t e r na l s oi n d i c a t et h es o u r c e sa s t h ec o m b i n a t i o n so fi s l a n da r cr e l a t e dt oac o n t i n e n ta n da l la c t i v ec o n t i n e n t a l m a r g i n t h ea u t h o ra l s oa n a l y z e dt h eo n g mo ft h es y n - s e d i m e n t a r ys t r u c t u r e s ， i e c o m p r e s s i o n s t r u c t u r e sf o u n di nt h ef l y s c h ，i d e n t i f i e dt h ec o m p r e s s i o n d i r e c t i o n sa c t i n go nt h eb a s i nd u r i n gt h em i d d l et r i a s s i c i ts h o w st h a tt h e r ew a s an b s wc o m p r e s s i o ni nt h em i d d l et r i a s s i cb e c a u s et h ec o l l i s i o nb e t w e e n i n d o c h i n aa n dy a n g t zp l a t ei nt h em i d d l et r i a s s i c a f t e ra n a l y z i n gt h ef o u rk e y e l e m e n t so far e m n a n to c e a nb a s i n , t h ea u t h o rc o n c l u d e dt h a tt h en a n p a n j i a n g b a s i nw a sat y p i c a lr e m n a n tb a s i nd u r i n gt h em i d d l et r i a s s i c i ti sa k e ys t e pf o r t h eb a s i nt oe v o l v ef r o ma l lo l x 加to c e a nb a s i ni nt h ee a r l yt r i a s s i ct ot h e f o r e l a n db a s i ni nt h el a t e rt r i a s s i c k e yw o r d s ：r e m n a n t sb a s i n ；t e c t o n i ce v o l u t i o n ；p a l e o c u r r e n td i r e c t i o n ；r o c k t h i ns e c t i o n ；r o c kg e o c h e m i s t r y ；s y n - s e d i m e n t a r yc o m p r e s s i o ns t r u c t a l r e s 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中 不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国石油大 学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对 本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名： 山。辟f 月f 日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国石油大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留送交论文的复印件及电子版，允许论文被查阅和借阅；学校可以 公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论 文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 学生签名：越二一阵 月1日 导师签名：二呈龇文1 年石月f 日 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 第1 章前言 1 1 选题的依据和研究意义 近三十年来，南盘江盆地的构造背景与演化规律一直是中国地学界争 论的焦点之一。本文就是在总结前人工作的基础之上，利用薄片、岩石化 学、沉积构造等判别当时的沉积环境与盆地构造背景，为南方油气盆地勘 探提供了理论基础。 1 2 研究现状、发展趋势及存在问题 南盘江盆地一直是石油勘探的重要地区之一，研究者们还在为进一步 勘探探讨新的途径【】。显然，对盆地的构造演化研究是突破的关键之一， 而中三叠统巨厚的复理石无论作为烃源岩还是作为盖层都是研究的重点。 南盘江盆地位于扬子板块的南缘，东邻太平洋一菲律宾海板块，西邻印 度板块，北部是扬子板块，处于三大板块的复合部位。盆地在中三叠世覆 盖了大面积的复理石建造，其主体为浊积岩。如果南盘江盆地在中三叠世 确为残余盆地，那么所保存的复理石沉积体就应比陆壳基底上的“前陆盆 地复理石”规模大得多。而如果南盘江盆地在中三叠世属于前陆盆地，其 复理石沉积体就应该趋于剥蚀殆尽，其油气勘探的意义显然就不同了。 在南盘江地区中三叠统浊积岩中产有金矿( 如：烂泥沟金矿，板其金矿， 丫他金矿等) 【5 1 。众所周知，浊积岩砂体是快速堆积的产物，既分选差又无 生物作用，同生富集几乎是不可能的，而浊积岩中的细碎屑岩透水性差， 故后期热液作用将成矿物质“送入”浊积岩中也是相当困难的。有研究表 明成矿物质来自上地幔或地幔柱 6 - 8 1 ，而矿体又主要是顺层的【2 ，1 0 1 。据此， 本文认为，残余盆地说可以解释浊积岩中金矿床的成因：在漫长的浊流间 歇期，处于挤压状态的残余洋盆底部有丰富的热水活动，从而使金在洋底 软泥中富集，新一次浊积层则使形成的矿层被覆盖而保存下来。洋壳阶段 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 ( 从开阔的洋盆到残余盆地末期) 止于中三叠世末，这也正是目前卡林型 金矿分布地层的上限。所以，卡林型金矿可能是浊流间歇期海底含金热水 沉积的结果。 南盘江盆地曾经被看作著名的“印支地槽区” 1 1 , 1 2 1 ，在中三叠世接受 了巨厚的复理石沉积。尽管人们对该盆地进行了大量的研究，但对中三叠 世南盘江盆地的构造属性却分歧很大。吕洪波 1 3 1 在中三叠统复理石中新识 别出多种同沉积挤压构造，表明盆地在中三叠世受到频繁的n n e - s s w 方向的 构造挤压作用。中三叠统复理石中的指向沉积构造显示盆地的古水流方向 主要为自s e e 向n w w ，表明最主要的物源区来自s e e 方向，盆地的延长方向 为s e e - - - n w w 。因此，压挤方向与盆地的延长方向垂直。复理石中的同沉 积挤压构造为盆地的动态收缩特征提供了最直接的证据，进而证实南盘江 盆地在中三叠世为残余盆地。这一认识与晚古生代到早三叠世末为有限洋 盆、晚三叠世为前陆盆地这一总的演化格局更为吻合。 南盘江盆地位于三大板块的结合部位，所以盆地的构造演化和地质构 造特征与三大板块的相互作用密切相关。自从黄汲清先生于二十世纪中叶 提出印支地槽的观点f 1 1 12 1 以来，南盘江盆地就一直受到地学界的重视。从 上个世纪八十年代开始，对南盘江盆地的广泛研究主要体现在以下几个方 面： 南盘江盆地中三叠统复理石一直是研究重点。初期以“浊积岩”的韵 律特征和浊积扇发育情况为重点，主要研究复理石的沉积环境、古水流方 向和物源区方位等 1 4 - 1 s 】。除了复理石主体的“浊流说”外，某些相带和层 位也发现潮汐沉积【1 9 1 或风暴沉积伫0 2 ”。随着国际上碎屑岩物质成分与大地 构造背景相结合的几个经典模型的流行1 2 2 刀l ，南盘江盆地研究重点也逐步 向探讨盆地大地构造性质方面转化。如：苟汉成【2 4 1 根据砂岩的重矿物组成 推测复理石的物源区为盆地东部生长中的湘桂粤造山系；夏邦栋等【1 9 1 、张 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 锦泉等【2 0 j 根据复理石的化学组成和稀土配分特征认为南盘江盆地属于弧后 盆地并非巧合的是，砂岩格架颗粒的矿物组成均显示：复理石的物源区 为再旋回造山带【2 5 。3 们，尽管上述作者对中三叠世南盘江盆地性质的认识有 所不同。 从上世纪九十年代开始，层序地层学方法在南盘江盆地研究中得到广 泛应用，纵向上不仅仅研究中三叠统，而且涉及晚古生代到三叠纪末各个 时代的地层；横向上不仅仅研究复理石盆地，也研究边缘和内部的碳酸盐 台地。如：王立亭口、陈洪德等【l 翊、侯中健等【3 3 j 、梅冥相等【置拍3 5 1 、田景 春等 3 6 1 、喻y o u 艺掣3 7 1 、李祥辉等1 3 8 1 、覃建雄等3 9 1 分别识别出不同级别的 层序组合，探讨了相对海平面的变化；陈洪德等 4 0 , 4 1 1 则提出南盘江盆地从 泥盆纪到晚三叠世( d 一t 。) 经历了一个完整的威尔逊旋回的认识。 从区域对比入手探讨大地构造演化。从钟大赉等【4 2 】报道了麻栗坡八布 蛇绿岩开始，南盘江盆地研究就越来越多地和古特提斯的构造演化联系起 来了。根据蛇绿岩【4 2 】、发现于广西那坡的洋岛玄武岩 4 3 4 5 1 等大洋地壳的证 据和含放射虫的远洋沉积等【4 “8 椎测出：印支板块北缘有一条p 一- t 。的重要 消减带，进而提出“南盘江海”的概念【4 9 】。云开地块被看作古特提斯东端 的钦防海槽在p 广 封闭后形成的造山带，是云开地块与古特提斯多岛洋个 别岛屿首先碰撞的地方5 们。如果考虑到东南部的钦州一防城褶皱带【5 0 ，5 1 ，5 2 1 和西部的楚雄三叠纪复理石盆地 5 3 l ，南盘江盆地构造演化与古特提斯洋关 闭之间的关系就不是孤立的巧合了。此外，对盆地与台地之间过渡带的研 究既揭示了相变带的存在( 5 4 , 5 5 ) ，又反映出后期强烈的构造变形1 5 6 1 。这些进 展都大大地促进了南盘江盆地构造性质的综合研究。 上述各个方面的研究为南盘江盆地性质的探索奠定了坚实的基础，然 而，对于中三叠世南盘江盆地构造性质的认识还存在很大的分歧。最流行 的观点有：前陆盆地说( 2 6 2 7 j 2 一，钢，其次是弧后盆地说( 1 7 , 1 9 2 4 , 5 8 。此外还有 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 裂谷说3 8 】和被动陆缘说1 3 2 9 1 等不同的认识。 上述认识均有一定的证据支持，但基本上都是在没有得到洋壳证据的 情况下所做的判断。新的研究进展揭示了重要的事实：早三叠世及其以前 的南盘江盆地是具一定规模的洋盆，而到了晚三叠世则演化为基底为陆壳 的前陆盆地，紧接着就闭合了。纵观其演化历史，从洋盆到前陆盆地的转 换，其间必然要经过一个关键阶段一一残余盆地! 近年来国内地学界在“残余盆地”一词使用和理解上存在混乱，如文 献上出现的有残余盆地【铆，残留盆地 6 0 - 6 扪，改造型盆地以及后期改造型盆 地等，但这些用法存在着明显的差别，有些提法应该予以更正。本文这 ， 里使用的残余盆地是国际上通用的标准海相盆地，其定义如下：残余盆地 ( r e m n a n tb a s i n ) 或残余洋盆( r e m n a n to c e a nb a s i n ) 是指正在收缩的 海洋盆地，至少一侧是板块的汇聚边界，洋底典型地覆盖着浊积岩( 复理 石) ，而其物质成分则主要来自相关的缝合带【6 5 ，删。著名的现代陆一陆碰撞 残余盆地实例有：孟加拉湾和印度河三角洲外盆地( b e n g a l i n d u s ) ，地中 海( m e d i t e r r a n e a ns e a ) ，阿曼湾( g u l fo fo m n ) 嗍，古代残余盆地的 例子有晚白垩世到第三纪的阿尔卑斯( a l p s ) 复理石盆地【6 刀等。 可以看出，残余盆地有4 个要素：( 1 ) 当时存在着大洋地壳；( 2 ) 盆地 内覆盖着复理石沉积，且复理石的物质主要来自相关的缝合带( 已经碰撞的 造山带部分) ：( 3 ) 盆地的至少一侧存在着汇聚边界；( 4 ) 盆地正在收缩( 动 态收缩) 。 已有的研究表明，( 1 ) 从晚古生代到中三叠世南盘江盆地确为规模不 小的洋盆，是古特提斯大洋系统的一部分h 2 4 9 , 6 8 l 。( 2 ) 中三叠统为复理石沉 ， 积，南盘江复理石的物质组成根据岩石薄片鉴定结果均主要来自于再旋回 造山带【2 5 3 0 1 。( 3 ) 盆地的南侧( 印支板块的北缘) 有一条东西向延伸、时 代为p _ - t ：的消减带，被认为是古特提斯造山带的一部分似3 , 9 4 4 6 s 5 0 4 9 。 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 因此，南盘江盆地在中三叠世是一个典型的残余盆地，是早三叠世以 前的有限洋盆转换为晚三叠世的前陆盆地之间不可缺少的演化阶段。这一 特点与世界上著名l 构a l p s 复理石盆地等【7 ”2 】有着许多共性。 近年来，同沉积变形( s y n - s c d i m c n m r yd e f o r m a t i o n ) 或软沉积物变形 ( s o f t - s e d i m e n td e f o r m a t i o n ) 构造已经成为沉积学的研究热点之一。然而， 几乎所有的研究都围绕着非构造成因的变形构造，而构造成因韵软沉积物 变形研究还很少。 在目前所研究的软沉积物变形构造中，最主要的是与突发性地质事件 相联系，如，地震触发海底滑坡和沉积物液化以及去水作用等有关的同沉 积变形构造【7 3 。8 1 1 ，也有少量的是由于冰川融水作用【8 2 】或底辟作用【8 3 1 引发。 然而，这些识别出来的变形构造都是非构造成因的，虽然反映了当时的同 5 沉积变形事件，但对于更重要的同期构造事件却不能提供有用的信息。尽 管已经有学者指出“某些软沉积物变形构造具有构造意义”【州或“与构造 成因的构造没有严格的界限”【8 卯，但至今没有详细研究的例子。因此，比 较流行的沉积学专著断】中也尚没介绍构造成因的软沉积物变形构造。尽管 已经有人开始注意到同沉积褶皱与区域应力场的关系 8 7 , 8 s 1 ，但这些构造都 是规模很大的宏观变形构造，不属于沉积构造范畴。 国内的软沉积物变形构造研究主要集中在震积岩领域 s g - 9 6 ，矧。然而， 这些研究也主要是集中在地震滑塌引起的沉积物变形，或者一些其他非构 造成因的软沉积物变形构造，同样没有涉及软沉积物的构造变形。 上面介绍的国内外研究例子揭示，很多软沉积物变形都是由于地震引 起的，而地震又是板块之间相互运动和作用的重要现象之一；那么当地震 发生时有的沉积层由于震动而滑塌变形，已经成岩的沉积层则产生构造变 形，而那些处在地震影响区的没成岩也没产生滑塌变形的沉积层显然也同 样要受到地震作用的影响，而且也必然在不同程度上产生相应的变形构造。 中国石油大学( 华东) 硕士论文第l 章前言 事实上这些非常软弱的沉积层在应力场中更易遭受变形，难点在于将这些 构造从成岩后的变形构造中区分出来。显然，一般的碎屑岩层由于物性的 差别不大，很难使同沉变形构造显现出来。然而，复理石的砂、泥互层韵 律结构为保存和识别包括构造成因的各种同沉积变形构造提供了得天独厚 的边界条件，特别是在成岩前的“疲软”状态下保留可以识别的构造应变 痕迹，进而反映出所经历的动态应力场特征。因此，软沉积物的构造变形 就可以用来确定当时的古应力方向及盆地动态收缩的方向，为残余盆地的 构造演化提供一种研究手段。 吕洪波【1 3 】在南盘江盆地中三叠世复理石中识别出同沉积挤压构造，揭 示了南盘江盆地在中三叠世受到过频繁的构造挤压事件影响，因此很自然 地让研究者们将复理石的成因也与这些构造挤压事件相联系。吕洪波【1 3 】认 为只有幕式的快速挤压事件才能在大范围内造成软沉积物的挤压变形构造 的发育，而缓慢的挤压在软沉积物中影响的范围是非常有限的。这种幕式 发生的快速的挤压事件总是伴随着地震的发生，现代海底的地震观测也证 实大大小小的地震是幕式发生的哆7 9 羽。处在南北两个相互碰撞的陆块之间 的南盘江残余盆地频繁地受到与地震相伴的挤压事件的影响，触发了三角 洲沉积体的滑塌而造成浊流沉积，而沉积后尚未成岩的软沉积物遭受变形 则形成同沉积挤压构造。南盘江盆地在与地震相伴生的构造挤压事件的影 响下，一边水平收缩，一边接受沉积并沉陷( t 。) ，逐渐收缩变浅而转变为 前陆盆地( t ，) 并最终消亡。 提出“残余盆地”的论点仅仅是是问题的开始，要想证明盆地属于残 余盆地的性质，必须从残余盆地的四个性质入手来证明南盘江盆地的构造 j 性质。然而要进一步论证南盘江残余盆地的特征，还要做很多综合性研究 工作，利用岩石薄片的数据、古水流的证据、岩石地球化学和稀土元素的 数据并结合各种判别模式，以及软沉积物动态沉积变形的简单的物理模拟 6 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 等方法来证明南盘江盆地中三叠世具有残余盆地的性质。本文就是利用多 种手段从上述谈及的几个方面探讨南盘江盆地在中三叠世的构造演化。 1 3 研究内容及其要解决的关键问题 1 3 1 研究内容 本文重点是对野外观测与取样的结果进行分析。对已经采集的岩石标本 进行整理，并在实验室切制薄片，利用偏光显微镜观察和统计矿物成分， 并结合复理石碎屑岩的化学组成分析结果探讨盆地构造背景。 南盘江盆地在中三叠世是个东西向延伸的槽子，南侧是印支陆块，北 侧是扬子板块。复理石的物质组成应该主要来自两个大陆首先发生碰撞而 隆起的再旋回造山带。所以，岩石的矿物组成和化学分析结果应该反映上 述物源区特点。而残余盆地正是两个相互碰撞的板块之间的收缩的洋盆， 其复理石的物质组成也必然符合残余盆地的物质组成特点。 1 3 2 研究目标 利用镜下的鉴定结果、化学分析结果，并配合已有的沉积学研究成果， 弄清复理石的物源区性质和方向，盆地的古水流方向及其随时间的演变规 律，进而探讨中三叠世南盘江残余盆地对油气藏和金等多金属矿产的控制 作用等。 1 3 3 拟解决的关键问题 确定沉积物物源的方向，古水流的方向。 弄清中三叠世南盘江复理石盆地构造演化背景与特点。 1 4 拟采取的技术路线和可行性分析 1 4 1 研究方法 本项目主要是以显微镜下鉴定复理石的格架颗粒物质组成，并配以 岩石化学分析结果等其他研究方法。 7 中国石油大学( 华东) 硕士论文第1 章前言 同时整理野外实际资料以确定盆地的古流向、沉积事件和物源区方 位等，结合其他研究成果进行综合分析。 1 4 2 实验手段： 对野外采集的样品观察描述，并磨制成岩石薄片，进行镜下研究。配 以其他岩石与地球化学常规分析测试。 1 4 3 关键技术： 是对复理石中矿物成分，结构类型的镜下识别，同时配合岩石化学成 分对比方法并结合其他综合研究手段，探讨盆地的大地构造性质。根据野 外考察所发现的各种沉积构造判别沉积环境，根据软沉积物的构造变形判 别盆地的动态挤压方向。 1 5 研究创新之处 在总结前人研究的基础之上，提出了南盘江盆地中三叠统为残余盆 地。残余盆地( r e m n a n tb a s i n ) 或残余洋盆( r e m n a n to c e a nb a s i n ) 是指正在 收缩的海洋盆地，至少一侧是板块的汇聚边界，洋底典型地覆盖着浊积岩 ( 复理石) ，而其物质成分则主要来自相关的缝合带。 利用野外的第一手地质资料( 野外古水流的纪录) 在室内赤平投影 的基础上，通过对古流向的分析与研究，揭示出南盘江盆地中三叠统的古 水流总方向为向北北西方向流动，进而揭示出当时复理石盆地的物源方向 主要位于盆地的东南方向。 利用薄片的数据和岩石化学、稀土元素数据，并结合前人在该区取 样的岩石薄片数据和前任提供的该地区该时期的地球化学元素，用尽可能 多的数据结合国内外成熟的构造性质模式判别图板，薄片数据显示的构造 背景为再旋回造山带；地球化学元素显示出来的古板块背景以大陆岛弧为 主，兼有活动陆缘的性质。总体上证明了中三叠世盆地为残余盆地。 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章区域地质概况 第2 章区域地质概况 ， 在亚洲地质图上可清楚地看出，扬子地块南侧，黔西南一桂西一滇东南和 越南北部邻区为大面积三叠系覆盖，其中出露小片古生代地层，南盘江贯流 其间。三叠系以强烈褶皱的深水相沉积为主，上古生界则深水和浅水相兼具 常认为代表台地和台盆并存的构造古地理格局 9 9 - 1 0 q 。虽本区南部属右江以 至红河流域，但地质文献中常称作南盘江盆地【4 9 】。 2 1 地质概况 图2 1 显示本区的基本地质情况，北面是扬子地块，东南方有云开地块 和大明山微陆块，西南面是越北地块。南部有较大的古生代台地型沉积区， 即西面的西畴台地和东面的靖西台地。北部也有不少小片的古生代台地型 沉积区。它们的地层序列和结构构造大都和南面的越北地块很相似，即泥盆 系直接超覆于寒武系( 局部为下奥陶统) 之上。在早古生代，它们可能是一 个统一的桂滇一越北地块0 0 2 , 1 0 3 】。晚古生代的南盘江海是被看作其裂解的结 果，裂解出来的古陆碎块在海中成为孤立的水下台地。在构造单元划分上， 吴浩若【4 9 】把南盘江分为北部被动陆缘、田林海盆、西畴台地和靖西台地、 八布洋盆、钦防海盆、南部活动陆缘等六部分。 南盘江盆地及邻区发育一系列不同级次、不同规模的断裂，总体上以 n w 走向和n e 走向两组断裂为主，其次为部分南北和东西走向的断裂。盆地 的沉积构造明显受控于n w 、n e 向断裂，其中n w 走向的垭一紫一罗一都安断裂和 n e 走向的师宗一弥勒断裂是主要的控盆边界断裂1 1 0 4 j 。其它断裂均为板内断 裂，且大部分形成发育于海西期，印支、燕山和喜山期继续发生不同规模、 不同性质的断裂活动。 在南盘江盆地周围存在一些地质体，影响着南盘江盆地的沉积构造演 化。扬子板块、越北地块、云开地块、和大明山微地块为盆地周边的地质 9 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章区域地质概况 体( 图2 - 1 ) 。其中扬子板块和越北地块分别位于盆地的南北两侧，而连接 两地块的红河断裂带又被看作是板块( 扬子板块和印支地块) 之间的缝合 断裂带1 1 0 4 ，这就把越北地块合并到扬子板块的范围。但是，据吴浩若 4 9 1 研究认为扬子板块和越北地块可能属于不同的构造单元。云开地块和大明 山微地块位于南盘江盆地的东南缘。吴浩若1 4 9 研究认为桂滇一越北地块拼合 的大明山寒武系褶皱带，在早泥盆世晚期裂解出来，晚古生代形成稳定的浅 海台地，在构造上成为一个微陆块。在云开地块和大明山微陆块之间为十万 大山盆地和安州盆地的晚三叠世一古近纪陆相为主的沉积物覆盖。云开地 块和大明山微陆块于晚二叠世碰撞，同造山期磨拉石带西延至越南下龙湾 地区5 0 j 。 2 2 南盘江流域中三叠世碎屑沉积的基本面貌 南盘江流域中三叠统划分为下部的板纳组( 新苑组或许满组等) 和上 部的兰木组( 边阳组或江洞沟组等) 其最大累积厚度可逾5 0 0 0 米。主要 岩性为砂岩、粉砂岩、页岩、泥岩的组合，某些地区( 如田林县丰厚乡) 夹有灰岩薄层。这一巨厚的碎屑沉积具有下述突出的特点 主体部分具有良好的韵律结构，显示为砂岩或粉砂岩与泥岩的频繁 交替。图2 2 一a 为罗甸县边阳至交砚公路上边阳组中段的韵律柱状图，它 表示了夹于两层厚砂岩( 厚度分别为4 7 c m 及1 5 6 c m 之间的1 8 个韵律，其 总厚度为1 7 1 5 c m ，其中单个韵律厚度最小为2 c m ，最大为3 4 5 c m 。主要由 砂岩与泥岩两组分单元交互而成) 。图2 2 一b 是同一地点同一层位较上部位 的韵律柱状图，它表示了夹于两层砂岩( 厚度分别为7 0 c m 及l o o c m 之间的 3 2 个韵律，其总厚度为4 0 9 c m 。其中一个韵律厚度最小为4 5 c m ，最大为 6 3 c m 。 递变结构普遍存在。在较粗的砂岩层以及较厚的韵律中，递变结构 1 0 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章区域地质概况 更易于用肉眼观察出来。如在册亨县城边公路旁边阳组下部剖面上，韵律 厚度比较大，常达5 0 7 0 a m ，韵律的下部为中粒砂岩，向上过渡为细砂岩或 粉砂岩，显示了较清晰的正向递变结构一粒序层理。 图2 一l 南盘江地区地质略图1 4 9 l 1 一第四系：2 一上三叠统一古近系：3 一晚古生代一中三叠世浅海台地沉积：古生 代一中三叠世深海沉积：5 地块：6 一中三叠世中酸性火山岩：7 一早三叠世中酸性火山 岩：8 一晚古生代玄武岩：9 一蛇绿岩：1 0 一晚古生代深水相地层组成的背斜轴：1 1 一飞 来峰：1 2 一断裂，断裂名称：删红河断裂：l 呲达断裂：n p 一那坡断裂：x l 下雷一灵 马断裂：y 卜右江断裂 底模十分发育。各种大小和形态的槽模、沟模、锥模、荷重模以及 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章区域地质概况 滑痕等在一些剖面中非常丰富。( 详见第3 章) 砂岩的主要部分含泥质基质较丰富，含量高者可达2 0 4 0 ，属杂砂 岩，有的含岩屑丰富，为岩屑杂砂岩。 引 图2 - 2 复理石韵律柱状图( 罗甸边阳，边阳组) 复理石是一种由半深海、深海相沉积所构成的碎屑岩韵律层系? 复理 中国石油大学( 华东) 硕士论文第2 章区域地质概况 石的主要特征是：具多次重复性韵律层理，每一韵律层都包含由砂岩到泥 质岩的顺序规律；单个韵律层厚度不大，但总厚度巨大；岩石类型单一， 主要为砂岩和粘土岩，偶见灰岩和砾岩；象形印痕、波痕发育，化石罕见 ( 附图2 - i ) 。当然，复理石的主体是深海浊流沉积作用的产物一浊积岩， 但浊积岩并不都限于有复理石韵律嗍。复理石的确定，对探讨构造与古地 理环境具有重要意义。 不同学者对复理石概念有不同的理解。如常在沉积建造中划分出复理 石建造，认为其有沉积学含义，也有构造含义。有人认为复理石是浊流沉 积或浊积岩的同义语。有的研究表明，复理石中有多种非浊积岩类，浊积 岩也有多种类型，并非都产在复理石中。另有人认为浊流沉积岩或浊积岩 是沉积学或沉积岩岩石学的术语，而复理石则是构造一岩相术语，两者非同 义语 i 0 5 。 针对复理石的成因国内外学者普遍接受经典学说深海成因说，但也有 学者对这种深海成因说提出质疑，认为浅海环境也可以形成复理石沉积建 造【1 昨1 1 们。本文在这里不多讨论，因为这不是本文的重点。 根据以上各项特点，南盘江盆地中三叠统巨大的碎屑沉积定为复理石 是毫无疑问的，国内外一些典型的复理石都是以具有韵律性、递变性、底 模构造、同生变形构造等为特征的厚度巨大的海相碎屑沉积。本区中三叠 统碎屑沉积在这些基本方面与典型的复理石相比毫无两样。 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章沉积构造讨论 第3 章沉积构造讨论 原生沉积构造c a r i m a r ys e d i m e n t a r ys t r u c t u r e s ) 在判别沉积环境方面有 重要意义。本区复理石中的沉积构造非常丰富，常见的有波痕、底痕、各 类层理、各种同生变形构造和生物成因构造等等。本章将择其主要的进行 介绍和讨论。 广义上讲，碎屑岩中的沉积构造都是同沉积的( s y n s e d i m e n t a r y ) ，都 发育于沉积作用开始到成岩作用之前这个时间段内( 某些结核可能例外) ， 否则就不属于原生沉积构造了。但狭义上讲，根据国际上最新的沉积构造 分类方案，碎屑岩中的沉积构造可以根据其形成的时间与相关沉积层堆积 过程的先后次序分为沉积前、沉积中和沉积后三类不同阶段的构造【1 1 ”。 沉积前构造( p r e d e p o s i t i o n a ls t r u c t u r e s ) ： 是指主要沉积事件( 砂层) 堆积之前水流( 含浊流和滑塌物等) 对水底先存的沉积物进行冲刷而留下 的痕迹，而这些痕迹在后来的砂层堆积后铸模得以保存。所有冲刷构造 ( s c o u t i n gs t r u c t u r e s ) 都属于此类构造，如：保存于泥岩顶面的冲槽( f l u t e ) 、 刻痕( g r o o v e ) ，相应的构造保存于砂岩底面则叫槽模( f l u t ec a s t s ) 、沟模 ( g r o o v ec a s t s ) 等。 沉积中构造( s y n d e p o s i t i o n a ls t r u c t u r e s ) ：是指形成于沉积层堆积过程 之中的沉积构造。如：前积层( f o r e s e tb e d d i n g ) 或前积纹( f o r e s e t l a m i n a t i o n ) 。笔者在此处用“沉积中”一词，主要是与广义的“同沉积 ( s y n - s e d i m e n t a r y ) ”区分开来。 沉积后构造( p o s t - d e p o s i t i o n a ls t r u c t u r e s ) ：是指主要事件层堆积之后所 形成的沉积构造。如砂脉( s a n dd i k e s ) 与荷重模( 1 0 a dc a s t s ) 等。 当然，有些沉积构造按照时间划分还会产生异议。如：泥裂，对于裂 开的泥岩层来说，显然是沉积后构造，而对于其上覆砂岩层而言，又属于 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章沉积构造讨论 沉积前构造。 3 1 沉积前构造 南盘江盆地中三叠统碎屑岩中的沉积前构造主要为各种槽模，冲刷以 及刻痕等层面构造。 3 1 1 槽模( f iu t ec a s t s ) 槽模是在强水流作用下所产生的各种底面构造中最普遍、最有用的构 造【1 1 2 】。它是定向水流在尚未固结的软泥沉积物表面侵蚀冲刷的凹槽被后来 沉积的砂质充填而成，保存于砂岩层底面。形态略对称，伸长状，起伏明 显。槽模的出现说明当时的水流环境中有强烈的底流及其冲刷作用。槽模 长轴平行于水流方向，突起一端指向上游，故其形状是确定古流向的可靠 标志。槽模也是复理石沉积的特征构造之一。( 附图3 - 1 ；3 - 2 ) 3 1 2 戳痕( p r o dg r o o v e ) 为不对称的锥形到三角形的凹坑( 在砂岩底面铸模则叫戳痕模) ( 附图 3 3 ) ，是一种工具痕。戳痕也能指示古水流方向：尖端指向上游，凸起端 指向下游。与槽模一样，戳痕模可形成于多种沉积环境。是浊流携带的砾 石或其他工具对底部的泥质表面产生撞击然后又离开而留下的痕迹，能指 示浊流运动的走向。 3 1 3 大滑痕( s l i d i n gg r o o v e s ) 大滑痕也是该地区常见的一种沉积构造。如产于田林利周板纳组中部 泥岩顶面上的滑痕。滑痕有多组，其宽窄不一，深浅不定。最大者宽4 0 c m ， 深8 c r a ，且在大于l o m 长的范围内稳定地延伸，走向为3 1 0 。这一巨大滑 痕被同一层面上另一组走向为2 8 0 。的较小规模的滑痕叠加( 附图3 4 ) 。 该滑痕面上可见尚未脱落的灰岩砾块，其砾径达4 0 c m 。有的砾块已经风化 脱落，在滑痕面上留下许多大小不尽相同的凹坑( 附图3 5 ) 。上述现象为 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章沉积构造讨论 灰岩砾块被浊流搬运过程中滑过泥质海底留下的痕迹。灰岩砾石沿着呈半 固结状态的泥质沉积物表面滑动形成滑痕；在滑动过程中，部分砾块因泥 层的粘结作用而滞留在泥层表面。灰岩砾块应该来源于已沉积卞来并已固 化的薄层灰岩，盆地的西北边缘便有大片的碳酸盐台地相分布。显然，石 灰岩块体来自于台地边缘的滑塌作用( 混入到浊流之中) ，其触发动因应该 还是地震。 3 2 沉积中构造 盆地中主要发育了各种波浪、纹理、细流痕、以及前积纹等构造。 潮汐层理：指示了当时那里是潮汐带沉积。也是潮汐带沉积的标志【2 】。 这些构造见于盆地的边缘相。 波痕是由风、浪或水流等介质的运动，在沉积物的表面所形成的一种 波状起伏的层面构造。它们在岩层表面通常形成一系列互相平行或分岔的 波峰或波谷，峰谷延展方向垂直于介质运动的方向。所以根据一个区域内 系统测定的波峰走向和陡坡倾向的大量数据，可绘制玫瑰花图，帮助判断 古水流方向和古海岸线的延展方向。波痕在罗甸、东兰等地大量出露，说 明该带为海洋盆地的边缘相。 水流波痕由水流作用形成。波脊垂直于水流方问，横剖面不对称，向 流面平缓，背流面陡峻，波脊线形态随水流速度增加及水深减少而呈如下 变化：直线形，波曲形，链形，舌形，新月形【”。根据这一变化规律，我 们不难从本区复理石具有的大量水流波痕中窥察出其环境意义。其中，新 月形波痕是典型的潮汐带的标志。 3 2 1 小水流波痕 指波长在5 - 6 0 c m ，波高在0 3 - 6 c m 范围内的水流波痕。本区小水流波 痕最为普遍，且波脊形态多种多样，都指示滨海环境。 中国石油大学( 华东) 硕士论文第3 章沉积构造讨论 直脊形小波痕。具有呈直线形延伸且大致平行的波脊线，波痕指数 高，多数为1 0 以上。这类波痕广见于罗甸、望谟、紫云、东兰、邱北等地。 波曲形小波痕。波脊为波曲形。这类波痕广见于罗甸、望谟、东兰 等地，如罗甸一边阳公路边的波曲波痕( 附图3 6 ) 波长为7 5 c m ，波高为 1 o c m ，陡坡指向2 3 0 。这些波痕是明显的浅水浪成波痕，这说明该地属 于盆地的东北边缘。 舌形小波浪。波脊呈不连续的舌形延伸。特别值得指出的是，在罗 甸、望谟、东兰等地我们经常发现在同一层面上波痕由直线形过渡为舌形 或菱形，其距离不过数米到数十米。同一层面上，波脊状态由直线形过渡 为舌形。这些特点说明这些地方具有高流速与极浅水的沉积条件，为滨海 环境的重要标志。 新月形小波痕。脊线不连续，呈月牙形或镰刀形，当脊线连续的时， 被称为链条小波痕。罗甸一边阳公路边边阳组地层发现一新月形波痕( 附图 3 7 ) ，波长约l o c m ，波高不足l c m ，月牙形波脊宽4 c m ，长8 1 2 c m 。它无 疑是浅水急流条件下的