我国东北地区早寒武世含膏岩系特征及岩相古地理

程 林，张晓光，常丽丽

（中国建筑材料工业地质勘查中心辽宁总队，辽宁 沈阳 110004）

非金属矿在我国经济建设中起着重要作用，为使我国重要非金属矿在今后战略规划中有充分的依据，摸清资源家底和资源潜力，中国地质调查局开展“全国重要非金属矿资源潜力评价”项目。中国建筑材料工业地质勘查中心辽宁总队负责石膏矿潜力评价，以石膏矿为重点，系统收集已有科研和勘查资料成果，应用成矿预测新理论新方法，总结我国石膏矿区域成矿条件和成矿规律，系统分析和研究我国石膏矿产成矿规律，开展成矿预测，为我国石膏资源保障战略提供依据。

本文为其中一部分，主要对我国东北早寒武世含膏岩系特征及岩相古地理进行分析。

1 含膏岩系特征

东北早寒武世赋存石膏和硬石膏地层为馒头组与碱厂组，与我国西南地区龙王庙组相当。本区较集中分布于吉林东热、下四平—浑江、湾沟、抚松一带，辽宁辽阳—本溪及辽西的凌源一带。区内早寒武世含(硬)石膏岩系主要由石灰岩、白云岩、(硬)石膏岩、砖红色白云质泥岩等组成碳酸盐—硫酸盐—红色泥质岩建造，可划分出3～4个旋回，其中顶部旋回段岩性发育最全，厚度最大，沉积相标志也最明显。

馒头组岩性主要为砖红色白云质泥岩和泥质白云岩，岩石成分以水云母、白云石与铁质为主。该组顶部红层6～8m以下均具石膏化，其特征是白色纤维石膏以细脉状、薄层状时疏时密地出现。此外，小透镜状、瘤状和星点状石膏也常有出现。石膏的出现是早寒武世馒头期海盆盐化的最终标志，红层中常可见到龟裂、雨痕、细微波纹理，以及食盐假晶等指相标志。

石膏和硬石膏岩层，一般呈青灰色，也有呈砖红色和浅粉色者，常具水平或微波纹层理，石膏矿物具定向排列和拉长现象。硬石膏多呈微晶和细晶，石膏则常呈细至粗晶，晶体有时长达1cm，有微量天青石混杂其间。

泥质白云岩为绿灰色或杂色，块状构造，有时可见波状纹理。白云石呈细微粒与粘土矿物混生，稀少的石膏常顺层呈细纹状产出。

石灰岩为灰黑和深灰色，具不规则条带或条纹构造，可见缝合线构造，常含鲕粒和细碎屑，以及黄铁矿和泥炭质等，偶见三叶虫生物碎片。

区内寒武系地层发育，出露广泛，化石丰富。上覆地层为下寒武统毛庄组，下伏地层为中震旦统康家组、桥头组(辽宁地区)或八道路江组、麦沟组(吉林地区)，寒武系最大沉积厚度约1000m，划为三统八组，详见下表。

辽吉地区寒武系划分表

辽宁辽阳和本溪一带的石膏和硬石膏层赋存于下寒武统馒头组与碱厂组中，而吉林省通化和浑江一带的石膏和硬石膏层仅见于馒头组中。

2 东北早寒武世岩相古地理

从寒武纪至三叠纪，中国大陆逐渐扩大，陆缘海不断南移，早、中寒武世陆缘海分布在辽宁东部与吉林南部，形成滨海堆积碳酸盐岩碎屑岩建造石膏、硬石膏矿床。本区自震旦纪康家期后地壳上升，沉积间断，寒武纪时大致承袭了震旦纪古构造和古地理格局。蓟县运动使辽吉南部地区抬升，造成普遍海退，鉴于地壳运动的不平衡性，当北部铁岭靖宇古陆和南部千山狼林古陆上升剥蚀时，太子河流域、桓仁、浑江、鸭绿江和柳(河)海(龙)辉(南)等一相对沉降黑沟其来自华北方向的海侵，首先使吉林南部局部凹地中沉积了含磷碎屑岩、含叠层石泥质碳酸盐岩等滨海滩相岩石，之后经短暂间断，碱厂期海盆扩张，海水渐次加深，于太子河流域、柳海辉和浑江盆地中广泛沉积了沥青质灰岩、白云质灰岩、含燧石灰岩，出现了三叶虫和其他腕足类正常海相选生物群落，海水能量显示为潮下广海低能环境，形成了早寒武世的海侵高潮。碱厂后期，海盆稍有收缩，潮间带的叠层藻灰岩、含灰岩角砾的碳酸盐岩发及沥青质臭味灰岩相继出现。此时，边缘残余海区海水浓缩，盐度梯度值升高，分异和沉淀了一些(硬)石膏层，构成本区早寒武世最老的蒸发岩层。

馒头期，地块仍趋稳定，南北古陆剥蚀区显示平缓低山地形特征，其间的狭长槽形海盆的堆积速度增大，岸进作用加剧，海水继续后撤，潮上环境得以扩展，太子河流域至浑江一带形成以浅陆表海的潮坪—泻湖—萨布哈古地理景观。海域中多处水下高地使之形成了若干个封闭至半封闭的成膏盐次级盆地。此时气候干旱，蒸发量高于补给量，盆内既有陆源粉砂泥级沉积物，又具碳酸盐和膏盐类(石膏、硬石膏、食盐)沉积物，它们彼此交替产出组成多个旋回。由于地壳升隆运动不均衡，致使海水时进时退，但总趋势以退为主。古地理环境依次按潮下局限海—潮间坪—潮上低地泻湖—潮上萨布哈—潮上盐泥坪滩的顺序反复循环，组成一套比陆源红层更占优势的海退沉积序列。沉积物为白云质灰岩—白云岩—(硬)石膏岩—红色泥质岩。色序韵律为黑—灰—绿—紫—红。愈近剖面上方，红色优势愈显。各旋回单元岩性的更替，反映地壳在相对上升运动，海水深度渐浅，以致最终使沉积物暴露于水面之上，只是在特大高潮和风暴袭击时始能淹没。海水盐类浓度渐增，从正常海水阶段，进而准盐化(石膏)阶段，最终发展至氯化物(盐晶)阶段，膏盐层在各相应阶段应运而生。此时，生物化石极为贫乏，仅在局部灰岩夹层中偶见生物化石残片。

毛庄期初，继承了馒头期某些沉积特色，但岩性以暗绿色粉细砂岩、泥岩韵律层为主，岩石具波状海退式粒序级层理，层面上密布大量白云母残片，时夹数层具砾屑构造的灰岩薄层或透镜体，其中的三叶虫和腕足类等化石碎片，显示为潮间带下部至开阔海岸水下平原特征。

中寒武世徐庄期富含海绿石的砂质岩的出现，宣告寒武纪前期进间的海退结束，新的继承性的更广泛的海侵自此伊始，此后寒武纪的各类岩相代表潮下至潮间低—高能广阔浅海环境。

[1]张晓光,卢杰,宋春振,等.全国重要非金属矿资源潜力评价石膏矿资源潜力评价报告[R].全国重要非金属矿资源潜力评价,2012:7-21.

[2]罗大有.灯塔海积下寒武统石膏矿床[J].中国非金属矿工业导刊,1999(6):35-36.

[3]王贻军,宾晓蓓,李阳艳.荣官石膏矿馒头组沉积相[J].四川建材学院学报,1986(1):39-46.