鄂尔多斯周缘奥陶纪海相红层的分布与时代

武振杰, 林宝玉, 姚建新, 姚 翔

1)中国地质科学院地质研究所, 国土资源部地层与古生物重点实验室, 北京 100037;

2)中国地质大学(北京)地球科学与资源学院, 北京 100083

鄂尔多斯周缘奥陶纪海相红层的分布与时代

武振杰1), 林宝玉1), 姚建新1), 姚 翔2)

1)中国地质科学院地质研究所, 国土资源部地层与古生物重点实验室, 北京 100037;

2)中国地质大学(北京)地球科学与资源学院, 北京 100083

海相红层是红层研究的一个重要方向, 在前人地层学、古生物学等资料基础上, 笔者在鄂尔多斯周缘露头区针对奥陶纪海相红层进行了专门研究, 从中识别出 7套奥陶纪海相红层。借助于对应地层中已报道的笔石、三叶虫、珊瑚等不同化石类别的特征分子、典型化石带或化石组合, 基本确定了这 7套海相红层的形成时代: 自下而上分别为特马豆克期、弗洛期晚期(也许包括大坪期早期)、大坪期、达瑞威尔期、桑比期、凯迪期早期和凯迪期晚期。建立了鄂尔多斯周缘奥陶纪海相红层对比表, 分析了奥陶纪海相红层形成环境和古地理分布情况。

奥陶纪; 海相红层; 鄂尔多斯; 分布; 时代

红层研究始于陆相红层, 一直以来海相红层受到的关注较少(Einsele, 2000); 这种局面在 21世纪之初得到了扭转, 一系列的白垩纪海相红层论著得以发表(王成善和胡修棉, 2002, 2005; 万晓樵等, 2005; 胡修棉等, 2006; 胡修棉和王成善, 2007; Wang et al., 2009, 2011; Hu et al., 2012; 胡修棉, 2013)。除白垩纪外, 海相红层也出现在其他地质历史时期。如加拿大魁北克阿巴拉契亚寒武纪复理石序列中频频出现的由泥质岩、粉砂岩、砂岩和砾岩层组成的红色韵律层(Lajoie and Chagnon, 1973),英国威尔士早寒武世 Caerfai Bay组的火山碎屑红色泥质岩(Turner, 1979), 这两套地层都是发育在寒武纪的海相红层(胡修棉, 2013)。此前中国奥陶纪海相红层多见于华南和塔里木地区, 其中华南地区为中上奥陶统牯牛潭组、宝塔组及相当地层, 岩性为红色瘤状灰岩(胡修棉, 2013); 塔里木盆地则见于柯坪地区上奥陶统坎岭组, 岩性同样为紫红色瘤状灰岩, 相当于华南宝塔组红色灰岩相。戎嘉余等(2012)系统总结了华南志留系3套海相红层的空间分布和时代特征; 德国 Variscan盆地大量出露泥盆系法门阶红色远洋泥质岩(Franke and Paul, 1980)。此外, 四川盆地下三叠统飞仙关组红色泥质沉积(Wignalland Twitchett, 1996; Hotinski et al., 2001)、欧洲的侏罗纪 Ammonitico Rosso红色灰岩(Jenkyns, 1988; Cecca et al., 1992)、西藏南部始新世朋曲组扎果段的紫红色页岩夹岩屑砂岩(李祥辉等, 2000; Wang et al., 2002)、和新近纪红色粘土(Bryant and Bennet, 1988)等也都是典型的海相红层(王成善和胡修棉, 2005)。白垩纪外其他地质历史时期的海相红层研究应该是该领域下阶段的一个重要方向(王成善和胡修棉, 2005)。

鄂尔多斯周缘主要涉及内蒙古自治区、宁夏、甘肃、陕西等交界地区, 此区域奥陶系出露较多, 地层发育齐全, 化石丰富, 地层古生物研究基础资料较丰富。本文首次在该地区针对奥陶纪海相红层进行专门研究, 在典型奥陶系剖面中确定海相红层, 描述红层的特征、厚度, 红层中所含化石情况, 借助前人已发表的地层和古生物资料以及王泽九等(2014)最新修定的中国地层表来确定红层年代; 选择性采集地化样品,分析红层及其围岩Fe2O3和FeO的含量; 建立鄂尔多斯周缘奥陶纪海相红层层序, 在不同剖面之间开展对比研究。这项工作的完成将有助于华北板块和中国奥陶纪海相红层研究的深入。

1 主要研究剖面

研究区域奥陶系露头较多, 本文选择了海相红层岩性特征明显、化石带或化石组合清楚的13个剖面(图 1, 因篇幅原因不再对每个剖面赘述)来开展海相红层研究。以便确定这些海相红层的年代, 并在此基础上建立起奥陶纪海相红层的层序。

2 奥陶纪海相红层分布和时代

通过对研究区内 13个奥陶系剖面中海相红层的特征、厚度以及牙形石、珊瑚、笔石等化石材料的综合分析和研究, 在鄂尔多斯盆地周缘奥陶纪地层中划分出了7层海相红层, 分属于奥陶系3统的6个阶(表1)。借助于红层中不同化石的特征分子、典型化石带或化石组合, 基本确定了这些海相红层的时代, 并在此基础上建立了鄂尔多斯盆地周缘奥陶纪海相红层地层对比表(表2)。

表1 鄂尔多斯周缘奥陶纪海相红层划分Table 1 Division of Ordovician red beds around Ordos Basin

2.1 ORB-1海相红层

研究区内该套海相红层见于内蒙古乌拉特前旗、甘萧平凉、陕西岐山、铜川耀参1井和铜川北黄深 1井, 另外在陕西偏关也有分布(图 2a)。其典型剖面位于内蒙古乌拉特前旗色麻沟, 此处山黑拉组与下伏上寒武统老弧山组和上覆二哈公组之间均为整合接触关系, 二哈公组根据其中所含的牙形石可基本确定属达瑞威尔阶(详见下文), 因此可以推断山黑拉组对应的地质年代分别为特马豆克期、弗洛期和大坪期。色麻沟剖面山黑拉组中自下而上共发育三套海相红层: (1)对应其底部第20层的海相红层, 岩性为暗色、深灰色中薄层泥晶页岩夹粉红色泥晶灰岩, 厚 21.8 m(地层划分见内蒙古自治区地质矿产局, 1996), 应属特马豆克阶; (2)对应其中部第24层的海相红层, 应属弗洛阶; (3)对应其顶部35层的海相红层, 应属大坪阶。其中第一套红层也是研究区内奥陶系中发现的层位最低的海相红层, 命名为ORB-1, 地质时代推断为特马豆克期。

2.2 ORB-2海相红层

该套红层典型剖面位于内蒙古乌海市桌子山老石旦东山, 对应于下奥陶统三道坎组底部第 1层、第2层和第4层, 岩性为紫红色泥质白云岩、紫红色砂岩、紫红色白云质灰岩夹石英砂岩与灰白色石英砂岩互层, 该海相红层中含丰富的牙形石、腕足类和头足类化石, 厚 57.0 m(地层划分和化石见安太庠等, 1990)。该海相红层中的牙形石Aurilobodus leptosomatus An和Loxodus dissectus An是“下马家沟组”下部的化石带。Scolopodus eburnus Jiang和Scolopodus flexilis An是“下马家沟组”下部最常见的分子。因此, 三道坎组ORB-2海相红层的年代应属弗洛期晚期, 也许包括部分大坪期早期(表2)。

陕西陇县温水镇白家滩剖面也见有该套海相红层。该剖面地层划分主要有两种方案, 冯增昭等(1991)将其划分为麻川组、水泉岭组和三道沟组, 何自新等(2006)将其划分为马家沟组, 下分七段。其中冯增昭划分方案的麻川组对应于何自新方案的马家沟组马一段, 水泉岭组对应于马家沟组马二段至马五段, 三道沟组对应于马六段和马七段。白家滩剖面发育三套海相红层, 其中最下部的麻川组海相红层(对应于马一段)即为ORB-2海相红层, 下部岩性为棕紫、浅紫色中薄层含陆屑泥质粉细晶白云岩夹含角砾粉砂质页岩, 上部岩性为灰、浅灰红色中厚层微—粉晶灰质白云岩, 厚 68.7 m(地层划分见何自新等, 2004)。

属于该套海相红层的还有宁夏中卫天景山剖面天景山组下部红层(地层划分见宁夏回族自治区地质矿产局, 1996)、内蒙古乌拉特前旗色麻沟剖面山黑拉组中部红层、宁夏同心青龙山水泉岭组底部红层(地层划分见宁夏回族自治区地质矿产局, 1996)。

表2 鄂尔多斯周缘奥陶纪海相红层对比表Table 2 Correlation of Ordovician red beds around

2.3 ORB-3海相红层

研究区内该套海相红层见于内蒙古乌拉特前旗色麻沟剖面山黑拉组上部、陕西陇县白家滩剖面水泉岭组下部和宁夏中卫天景山剖面天景山组上部。由上文分析可知, 内蒙古乌拉特前旗色麻沟剖面对应于山黑拉组顶部第 35层的海相红层顶部属大坪阶, 即为ORB-3海相红层。陕西陇县白家滩剖面发育的第二套海相红层见于水泉岭组下部(对应于马二、马三段)2-14层, 红层岩性主要为浅紫色、灰色中层夹块状泥质灰岩、泥晶团粒灰岩, 以及浅灰紫色、灰云斑泥-微晶砂屑灰岩, 局部具云斑构造或亮晶团粒灰岩, 底部为褐紫色疙瘩状泥-微晶灰岩; 该海相红层厚度约150 m(剖面信息据何自新等, 2004)。据冯增昭等(1991)资料, 在水泉岭组中含牙形石 Tangshanodus tangshanensis An, 因此该套红层可划为大坪期ORB-3海相红层。

2.4 ORB-4海相红层

见于内蒙古乌拉特前旗山黑拉剖面、宁夏同心张大井剖面、甘肃环县罗山川和车道乡剖面、宁夏彭阳贺家川剖面以及陕西陇县白家滩剖面(表2)。甘肃环县车道乡车道坡苦水掌红石涧子(南庄子)剖面共发育 3套海相红层: 南庄子组红层、车道组下部红层和车道组上部红层(表2)。其中南庄子组红层见于 1-5层, 岩性为棕灰、褐灰色块状砾屑灰岩夹紫红色、黄绿色页岩, 与紫红色薄层灰岩互层等, 厚8.1 m。该海相红层中含有三叶虫碎片, 牙形石化石丰富, 有 Periodon aculeatus Hadding, Protopanderodus robustus (Hadding), P.varicostatus (Sweet et Bergström), Erraticodon sp., Walliserodus ethingtoni (Fähraeus), Drepanodus arcuatus Pander, Parapaltodus flexuosus (Barnes et Poplawski), Pygodus serras (Hadding)(安太庠等, 1990)。其中的牙形石分子Pygodus serras(Hadding)在世界各地限于笔石带Didymograptus murchisoni带上部—Glyptograptus teretiusculus带的中上部, 据此可把此套海相红层的时代定在达瑞威尔期。

甘肃环县罗山川上游南湫乡涝池沟—井沟渠奥陶系剖面平凉组下部第4层岩性为褐红、灰绿色粉砂质页岩夹薄层灰岩, 厚 4.5 m。页岩中笔石: Didymograptus sp., Climacograptus sp., C.antiquus Lapworth, Pseudoclimacograptus sp., Orthograptus calcaratus Lapworth, Leptograptus sp.; 薄层灰岩中含牙形石: Protopanderodus varicostatus (Swect et Bergström), P.cooperi (Swect et Bergström), Walliserodus ethingtoni (Fähraeus), Drepanodus arcuatus Pander(剖面信息引自安太庠等, 1990)。该海相红层上面的第 14层含牙形石带 Pygodus anserinus Lamont et Lindström和P.serrus(Hadding)的过渡型标本, 安太庠等(1990)认为该剖面平凉组下部 1-14层的对应于Pygodus serra带, 说明该海相红层形成于达瑞威尔期。

宁夏同心张大井剖面下奥陶统米钵山组底部的第1层为海相红层, 岩性为褐红色、灰色板岩, 厚度 1 m(剖面描述见宁夏回族自治区岩石地层, 1982)。汪啸风等人(1996)报导, 该海相红层上部含笔石 Pseudamplexograptus confertus等, 层位与Didymograptus artus带至D.murchisoni带大致相当,因而该海相红层属达瑞威尔阶。

宁夏彭阳县贺家川剖面海相红层较为发育, 其中下部1-7层岩性主要为紫红色中-厚层凝灰质细砂岩、紫红色灰岩互层为主, 厚173 m(剖面描述见宁夏回族自治区岩石地层, 1982)。含大量笔石化石,主要有 Glyptograptus teretiusculus等, 其年代应属于达瑞威尔阶的上部。

陕西陇县白家滩剖面发育的第三套海相红层见于三道沟组(对应于马七段)41-61层, 岩性为浅灰、灰色中-厚层块状孔层藻泥-亮晶灰岩夹深灰、灰白色块状砾屑灰岩及紫红、灰紫色泥质瘤状灰岩,厚度167 m(剖面信息据何自新等, 2004)。该套地层中含头足类Nybyoceras sp等(冯增昭等, 1991), 时代属达瑞威尔阶。

内蒙古乌拉特前旗佘太镇山黑拉马桩剖面二哈公组发育一套海相红层, 岩性为灰白色中厚层状白云质灰岩夹粉红色厚层页岩, 厚度212 m(地层剖面见林宝玉等, 1984)。安太庠等(1990)在该剖面的二哈公组中采获大量的牙形石化石: Erismodus typus, Microcoelodus sp.(上部), Scandodus handanensis(下部); 并认为下部含Scandodus handanensis的地层相当于华北峰峰组阁庄段, 上部含 Erismodus typus的地层属于峰峰组八陡段。因此, 二哈公组海相红层属达瑞威尔阶。

2.5 ORB-5海相红层

该套海相红层见于内蒙古桌子山、甘肃环县车道乡和宁夏彭阳等地区(表3)。内蒙古桌子山青年农场公乌素组中上部第3层至第9层为一套红层, 其中红色层位主要为紫灰色薄层灰岩和紫灰色页岩,非红色层位则为黄绿色页岩、深灰色或灰黑色灰岩等, 厚度约33 m; 含丰富的笔石、三叶虫、遗迹化石, 见有腕足类(地层划分见安太庠等, 1990)。汪啸风等(1996)认为该组所含的笔石 Amplexograptus gansuensis带, 其层位与Climacograptus wilsoni带大致相当, 也就是说该套海相红层的年代为桑比期。

图2 鄂尔多斯周缘奥陶纪海相红层古地理分布(改自冯增昭等, 1991)Fig.2 Paleogeographic distribution of Ordovician red beds around Ordos Basin (modified after Feng et al., 1991)

上文已提及甘肃环县车道乡车道坡苦水掌红石涧子(南庄子)剖面共发育 3套海相红层, 其最下部的南庄子组红层为达瑞威尔期的 ORB-4海相红层。车道组下部第9到第11层为该剖面第2套红层,红色层位主要为棕红、褐红色、黄灰色钙质粉砂质页岩、粉砂质灰岩以及褐红色白云质条带, 厚度5.6 m, 前人资料中未见有标准的带化石。该剖面发育于车道组上部的第三套红层为凯迪期的 ORB-6海相红层(详见下文), 因此可推断介于两者之间的车道组下部这套海相红层时代应为桑比期。

2.6 ORB-6海相红层

鄂尔多斯盆地周缘该套海相红层目前只在甘肃环县车道坡南庄子剖面有发现, 对应于车道组第15~16层, 厚4.9 m(地层划分见安太庠等, 1990)。岩性主要为紫红色中薄层瘤状泥晶灰岩夹薄层浅紫红色灰岩, 紫红色粉砂质灰岩, 紫红色、浅紫红色中薄层鲕状灰岩和暗紫灰色中厚层鲕状灰岩等。该红层中含少量腕足类、丰富的头足类、三叶虫、海百合及牙形石化石(详见安太庠等, 1990), 其中的头足类Sinoceras Chinese (Foord)是扬子地区宝塔组及其相当地层的带化石。因此, 车道组上部海相红层的年代应为凯特期早期。

2.7 ORB-7海相红层

研究区内奥陶系最后一套海相红层见于宁夏彭阳县罗洼乡和陕西陇县李家坡剖面。彭阳石节子沟剖面背锅山组底部第 1层为海相红层, 岩性为浅褐红色、灰色薄层灰岩和瘤状灰岩, 富含珊瑚化石、少量头足类及三叶虫化石。珊瑚: Sarcinula guyuanensis Lin, Agetolites sp., Catenipora sp., Plasmoporella sp.等, 厚约2 m。该红层及其上部地层中的珊瑚化石中大多数分子均见于浙江西部凯迪阶晚期的三衢山组, 因此, 该套海相红层的年代应为凯迪期晚期。

在背锅山组命名剖面陕西陇县新集乡李家坡剖面, 海相红层见于背锅山组上部, 红色层位岩性主要为浅红色、肉红色、红色灰岩, 中间夹一些白色灰岩, 厚158.5 m, 其中产丰富的珊瑚及三叶虫化石(林宝玉等, 1984)。李家坡剖面背锅山组上部珊瑚和三叶虫化石与宁夏彭阳县罗洼乡石节子沟背锅山组中化石几乎一致, 说明该剖面背锅山组上部海相红层年代也为凯迪期。

3 鄂尔多斯周缘奥陶纪海相红层地层特征及形成的古环境

关于鄂尔多斯周缘奥陶纪古地理环境, 冯增昭等(1991)已做过精辟的论述。笔者在综合前人资料的基础上, 结合典型剖面实地考察, 对鄂尔多斯周缘奥陶纪海相红层的地层特征和形成的古环境逐一加以说明。

3.1 ORB-1海相红层

内蒙乌拉特前旗该红层岩性为暗灰、深灰中薄层泥晶灰岩夹粉红色泥晶灰岩。陕西岐山该红层岩性主要为浅棕色、浅灰色、灰白色泥质粉-细晶白云岩, 以中薄层为主, 偶尔见有微细层纹状, 上部夹一层浅紫色、浅黄色页岩, 为潮上泥云坪环境。陕西铜川耀参1井和黄深1井, 红层岩性为浅棕红色、紫红色、浅灰色泥质和含泥白云岩, 水平纹层理、干裂及鸟眼构造发育, 无生物或生物很少, 为近岩潮上云泥坪环境。此外, 在鄂尔多斯陆东侧的山西偏关剖面也见有该套海相红层。

该套海相红层主要分布于鄂尔多斯陆的南部、东部和北部, 以南部的陕西岐山—铜川一带最发育。大多形成于近岩潮上泥云坪环境, 主要见于环绕鄂尔多斯陆的偏关岐山泥云坪中; 表明了该海相红层的形成与鄂尔多斯陆有密切的关系, 其氧化铁物质主要来自该古陆。

3.2 ORB-2海相红层

上文分析已知该套红层见于内蒙古乌海桌子山、内蒙古乌拉特前旗、宁夏中卫天景山、宁夏同心青龙山等剖面, 此外在岐山和甘肃平凉等地也有分布(图 2b)。该红层的年代为弗洛期, 可能包括部分大坪期。乌海桌子山剖面的三道坎组, 岩性主要为灰黄色、浅灰色、浅红灰色中厚层白云质石灰岩和砂质石灰岩, 底部和顶部为灰白色、紫红色细粒石英砂岩, 含头足类化石, 为潮间上部沉积环境。在平凉剖面, 该红层岩性主要为灰白、白色、浅红色白云质石灰岩夹黄绿色和灰绿色页岩, 含头足类化石, 为潮间上部沉积环境。在陇县地区, 该套海相红层岩性主要为紫红色、灰红色、灰黄色中厚层泥-粉晶白云岩, 泥质白云岩和含灰白云岩, 水平纹理发育, 见有石膏假晶, 藻白云岩和砾石, 含头足类化石, 为潮上泥云坪环境。陇县白家滩剖面麻川组ORB-2海相红层中采集的样品分析结果见表3, 结果表明海相红层紫红色白云岩中 Fe2O3含量大多数均高于非红层Fe2O3含量, 且随着海相红层颜色的加深, Fe2O3含量变大。在岐山一带, 该红层岩性主要为浅灰色、灰色、浅棕红色含泥-粉晶白云岩和棕红色页岩, 中上部具有残余砂屑, 为潮上泥云坪环境。

综上, ORB-2海相红层主要发育于西部环陆含砂泥云坪, 西部云灰坪和南部环陆泥云坪, 为潮间上部环境—潮上泥云坪环境, 海相红层物质来源主要是来自鄂尔多斯陆, 形成“E”形分布的格局(图2b)。

表3 陕西陇县白家滩ORB-2海相红层Fe2O3和FeO含量Table 3 Content of Fe2O3and FeO in the Ordovician red beds of Baijiatan section, Longxian County, Shaanxi province

3.3 ORB-3海相红层

该套海相红层典型剖面见于陕西陇县温水镇白家滩, 此外该红层还出露于内蒙古乌拉特前旗色麻沟和宁夏中卫天景山(图 2c)。白家滩水泉岭组下部ORB-3岩性为浅紫灰色、砖红色中层夹块状泥质灰岩、泥晶团粒灰岩, 局部具云斑构造。在其中采集砖红色灰岩样品3 个, 其中Fe2O3含量为0.35%~0.64%, FeO含量均为0.03%; 非红层浅灰色灰岩中采集样品 1个, Fe2O3含量为 0.22%, FeO为0.15%, 结果表明海相红层紫红色白云岩中Fe2O3含量高于非红层 Fe2O3含量。根据冯增昭等(1991)资料, 在陕西陇县和宁夏中卫该套海相红层主要形成于开阔海环境, 内蒙乌拉特前旗该套海相红层形成时位于伊盟陆北部(图2c)。

3.4 ORB-4海相红层

该套海相红层的年代为达瑞威尔期, 典型剖面位于甘肃环县车道乡南庄子。宁夏彭阳县贺家川平凉组下部红层、甘肃环县罗山川平凉组下部红层、宁夏同心张大井米钵山组红层、内蒙乌拉特前旗二哈公组红层也属该期海相红层(图2d)。

甘肃环县车道乡南庄子组下部海相红层岩性为棕灰、褐灰色块状砾屑灰岩夹紫红色、黄绿色页岩与紫红色薄层灰岩互层等, 冯增昭等(1991)认为属于碎屑流沉积。甘肃环县罗山川平凉组下部海相红层岩性为褐红、灰绿色粉砂质页岩夹薄层灰岩,页岩中含丰富的笔石、牙形石, 属西缘深水斜坡沉积。宁夏彭阳县贺家川平凉组下部海相红层岩性主要为紫红色中厚层凝灰质细砂岩、紫红色页岩互层为主, 含丰富的笔石化石, 亦是深水斜坡沉积, 而且伴有强烈的火山活动, 也显示该红层的形成与火山活动有密切的关系。宁夏同心张大井米钵山组底部海相红层的岩性为灰色、褐红色板岩, 其上地层中含钙质砾岩和板岩, 板岩中含丰富的笔石化石,可能也是深受斜坡沉积, 钙质砾岩亦是重力流沉积。内蒙乌拉特前旗二哈公组海相红层岩性为灰白色中厚层状白云质灰岩夹粉红色薄层灰岩, 可能属泥云坪沉积。

3.5 ORB-5海相红层

该套海相红层的形成时期为中奥陶世桑比期,属于该海相红层的有甘肃环县车道乡车道组下部海相红层、宁夏彭阳县贺家川平凉组上部海相红层和内蒙桌子山青年农场的公乌素组海相红层(图2e)。

甘肃环县车道乡车道组下部海相红层, 主要岩性为黄灰色中薄层泥晶灰岩, 黄灰、棕红、褐红色钙质粉砂质页岩, 粉砂质灰岩, 浅黄绿色薄层钙质粉砂质泥岩等, 属西缘深水斜坡沉积环境。宁夏彭阳县贺家川平凉组上部海相红层的岩性为紫红色、黄绿色厚层凝灰质细砂岩与紫红色、黄绿色页岩互层为主, 含丰富的笔石化石, 属西缘深水斜坡沉积环境。该海相红层的形成除由鄂尔多斯陆供应陆源碎屑物质外, 与火山活动也有密切的关系。内蒙桌子山公乌素组海相红层岩性为紫灰色薄层灰岩、页岩, 黄绿色页岩、深灰色或灰黑色薄层灰岩等; 含极丰富的笔石化石, 属于鄂尔多斯陆西缘深水斜坡沉积环境。

3.6 ORB-6海相红层

该海相红层目前仅见于甘肃环县车道乡剖面车道组上部, 下部岩性为紫红色薄层瘤状泥晶灰岩夹三层生物灰岩, 含丰富的头足类、海百合化石,属鄂尔多斯陆西缘深水斜坡中较深水沉积; 上部为灰、暗紫色、紫红色中层鲕状灰岩、紫红色粉砂质页岩等, 属深水斜坡上部滩相沉积(图 2f)。在紫红色鲕状灰岩中采得 2个样品, 经分析其 Fe2O3含量分别为1%和1.2%; FeO含量分别为0.40%和0.37%。

3.7 ORB-7海相红层

该海相红层目前仅见于宁夏彭阳县石节子沟、陕西陇县李家坡和陕西铜川市耀州地区(图2g)。宁夏彭阳县石节子沟该套海相红层见于背锅山组下部,岩性为浅褐红色、灰色薄层灰岩、瘤状灰岩; 灰岩中的紫红色硅质团块经分析Fe2O3的含量为0.18%, FeO含量为0.03%; 而在其上的灰白色灰岩中Fe2O3的含量略大于0.05%, FeO的含量为0.06%。含丰富的珊瑚和少量头足类、三叶虫化石, 其中珊瑚化石常呈小礁状发育。彭阳ORB-7海相红层形成于鄂尔多斯陆西南缘浅水缓坡沉积环境中。陕西陇县李家坡剖面ORB-7海相红层见于背锅山组上部, 红层岩性浅红层、肉红层和红色灰岩, 中间夹一些白色灰岩, 也形成于鄂尔多斯陆西南缘浅水缓坡沉积环境中。两个剖面的该套红层的物质来源和三氧化二铁均来自鄂尔多斯陆。

4 结论

(1)鄂尔多斯周缘奥陶系中识别出了7套海相红层, 形成时代从早到晚分别为特马豆克期、弗洛期晚期(也许包括大坪期早期)、大坪期、达瑞威尔期、桑比期、凯迪期早期和凯迪期晚期。

(2)海相红层岩石类型多种多样, 其中碎屑岩有紫红色砂岩、紫灰色页岩、褐红色板岩、紫红色厚层凝灰质细砂岩等; 碳酸盐岩有粉红色泥晶灰岩、紫红色泥质白云岩、肉红色或浅红色砾状灰岩、紫红或浅红色鲕状灰岩等。

(3)样品分析结果表明, 海相红层中 Fe2O3含量大多数均高于非红层含量, 且随着红层颜色的加深, Fe2O3含量变大。

(4)鄂尔多斯周缘奥陶纪海相红层沉积环境多样, 既有潮间带上部—潮上泥云坪沉积环境, 也有浅水缓坡沉积环境, 还有深水斜坡沉积环境。

(5)海相红层的形成有其特定的条件, 可作为区域性(如板块内)或大区域性(板块之间)对比标志。

Acknowledgements:

This study was supported by National Program on Key Basic Research Project (973 Program) (No.2011CB403001) and China Geological Survey (No.1212011085516).

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Distribution and Ages of Ordovician Marine Red Beds around Ordos Basin

WU Zhen-jie1), LIN Bao-yu1), YAO Jian-xin1), YAO Xiang2)
1) Key laboratory of Stratigraphy and Paleontology, Institute of Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037; 2) School of Earth Science and Resources, China University of Geosciences(Beijing), Beijing 100083

Based on previous work on stratigraphy and paleontology, the authors recognized 7 Ordovician marine red beds through a specialized study around Ordos Basin.The ages of these marine red beds confirmed by means of zone fossil, typical fossil zone or fossil assemblages of graptolite, Trilobita and coral in the interior or nearby places are in upward succession Tremadocian, late Floian (probably including early Dapingian), Dapingian, Darriwilian, Sandbian, early Katian and late Katian.The correlation of Ordovician red beds around Ordos Basin was erected, followed by a discussion on the paleoenvironment and distribution of these red beds.

Ordovician; marine red beds; Ordos; distribution; ages

P534.42; P539.2

A

10.3975/cagsb.2015.05.13

本文由国家重大基础研究计划“973”课题“鄂尔多斯奥陶纪古陆表海盆成钾条件、机理和后期演化”(编号: 2011CB403001)和中国地质调查局地质调查工作项目“陕北奥陶纪盐盆地钾盐资源调查评价”(编号: 1212011085516)联合资助。

2015-05-03; 改回日期: 2015-08-03。责任编辑: 闫立娟。

武振杰, 男, 1979年生。博士, 助理研究员。主要从事地层学研究。E-mail: wuzhenjie@cags.ac.cn。