贵州册亨达秧中三叠统浊积岩中大型滑移变形层理的发现及其意义

程国繁，何 英，周金伟，杨再科，杨 华

（1.贵州理工学院，贵州 贵阳 550003；2.中国黄金集团贵州有限公司，贵州 贵阳550005；3.百色市工业投资有限公司，广西 百色 533000；4.贵州省册亨县国土资源局，贵州 册亨 552200）

地质遗迹是漫长地质历史过程中，由于各种内外动力作用形成、发展并遗留下来的不可再生地质自然遗产，它不仅是地球演化历史过程的天然直观可读记录，而且对研究地壳岩石圈、水圈、土壤圈、生物圈和大气圈的相互作用，探讨古代海陆变迁、生物进化和地壳演化具有重要科学意义，是一种独特的地质资源［1］。地质遗迹的调查与研究是当代地学研究的主要课题之一，可为地质遗迹保护区、地质公园的规划建设提供基础地质资料和科学依据［2］。因此，在区域地质调查和矿产勘查过程中，除了以地质找矿为中心任务外，地质工作者有责任对工作区内重要的地质遗迹进行调查与研究［3］。

2010年9月，作者在进行金矿地质勘查工作时，首次在贵州省册享县达秧云上沟发现这组奇特岩石，并将其命名为“达秧奇石”，但由于时间所限，未能对其进行系统研究。2012年11月，作者又专程赶赴达秧，对奇石进行实地观察描述与研究，并撰写本文，以阐述这一珍贵地质遗迹的基本类型特征、形成机制及其科学与经济意义，为今后进行深入研究提供背景和基础材料。

1 区域地质背景

研究区位于滇、黔、桂毗邻的右江盆地，也称为南盘江盆地，由于盆地所处的大地构造位置和盆地性质较为特殊，加之盆地内有关众多金、锑、铅、锌等重要金属矿产和油气能源矿产产出与分布，因此，右江盆地的研究工作一直受到地质学家的高度关注，在盆地的充填序列、沉积构造演化、盆地动力学等方面的研究取得了丰硕成果［15-17］。

在前人研究成果中，关于对右江盆地的认识比较一致的观点是，右江盆地是古特提斯洋构造与滨太平洋构造复合作用的结果［18］（图1），晚古生代早期至中生代末，盆地演化分为被动大陆边缘裂谷盆地和周缘前陆盆地两大阶段，由于南盘江盆地是在裂谷作用基础上发育而成的，所以盆地内发育有较多的孤立台地或高地，盆地隆坳相间格局明显。但是，对裂谷作用的时限和前陆盆地的属性仍存在不同的认识。多数学者认为，早泥盆世早期至中三叠世早期（T2

1）为裂谷盆地阶段［19］，盆地总体处于抻张应力环境，但也有学者认为［20］，早泥盆晚期至中泥盆世，盆地属于裂谷盆地，晚泥盆世至中三叠世晚期，盆地为洋壳盆地，而且将晚二叠世至中三叠世早期）认为是洋壳盆地的收缩阶段。

图1 中三叠世右江盆地轮廓结构图（据曾允孚等1995，修改）Fig.1 Location of the Youjiang Basin during the Middle Triassic（after Zeng Yunfu et al.，1995）

至于中三叠世晚期至晚三叠世时，大多数学者认为盆地属于前陆盆地［21］，虽具体是周缘前陆盆地［22］，还是属于弧后前陆盆地还存在不同的看法［23］。前人研究结果表明，进入中三叠世早期，在印支构造运动作用下，右江盆地趋于关闭。周边造山带快速隆升，陆源碎屑补给充沛，盆地处于过补偿沉积时期，形成了数千米厚的浊积岩。随着大量的沉积物的充填，盆地逐渐变浅，海水大规模退却，至晚三叠世早期出现了海陆交互相沉积，从而结束了上扬子海相盆地发育阶段。达秧大型滑移变形层理的发育可能就是右江前陆盆地对印支运动导致区域应力场调整的沉积响应。

2 变形层理的基本特征

研究区出露的地层主要有中三叠统许满组第四段（T2xm4）、呢罗组（T2nl）和边阳组第一段（T2by1）（图2）。许满组第四段岩性主要为灰色厚层细砂岩、粉砂岩与中厚层黏土岩不等厚互层。根据岩性及其组合特征差异，可进一步分为两个亚段，下亚段（T2xm4a）以中至厚层细—粉砂岩为主，夹黏土岩；上亚段（T2xm4b）以厚层粉砂岩为主，夹中—厚层细砂岩和黏土岩。本段发育大量重荷模、水平层理、交错层理和包卷层理，具典型的碎屑浊流沉积特征，而滑移、滑塌变形层则位于下亚段的顶部。该段构成北东向云上沟背斜核部的最老地层。呢罗组（T2nl）岩性主要为薄层瘤状灰岩夹黏土岩及粉砂岩，含丰富的双壳化石，地层厚度约40～50m。边阳组第一段（T2by1）主要岩性为厚层细砂岩，夹中—厚层细砂岩、粉砂岩和黏土岩，重荷模、交错层理、包卷层理等构造发育。

图2 研究区地质简图及图纹石分布Fig.2 Geology and distribution of the catagraphites in the study area

“图纹岩石”即许满组第四段下亚段顶部，位于达秧乡洛央村，沿北东向的云上沟溪谷分布，其分布长度大于2km。册亨县城至百口乡的柏油公路从达秧乡通过，县城至达秧乡距离为34km，观察研究较为方便。

经初步研究确认，岩石上的花纹图案属于大型滑移变形层理，为“沉积变形构造”。根据 A.J.VAN LOON［4］（2009）的定义，碎屑沉积物中的软沉积构造是指在变形构造开始形成之前，产生于尚未成岩的沉积物或未经过成岩作用的沉积岩中的那些变形构造。大量研究成果表明，软沉积变形构造普遍存在于太古界至第三系中［4-7］。由于软沉积变形地层是重要的油气储集岩［8-9］，因而近年越来越受到沉积学家和勘查地质学家的高度关注。乔秀夫等对龙门山晚三叠世软沉积物变形与印支期构造运动的关系进行了详细研究［10］，李勇等对软沉积变形构造进行了分类和形成机制研究［11］。但由于软沉积变形构造的形态变化及其成因较为复杂，目前尚无成熟的分类方案。达秧变形层理特征总体仍属于浊积岩大型鲍玛序列的再次滑移或滑塌变形。因此，作者参考沉积岩石学中的层理分类［12］，暂将研究区内的变形层理概括为滑移变形微波状层理（slip deformed Microwave bedding）、滑移变形平行层理（slip deformed parallel bedding）、滑移变形交错层理（slip deformed cross-bedding）、滑移变形卷曲层理（slip deformed curled bedding）4种基本类型，各层理类型的具体参数特征见表1。

表1 滑移变形层理类型及其基本特征Table 1 Types and description of the glide deformational beddings

2.1 类型Ⅰ滑移变形微波状层理

由细粉砂质细层和泥质细层叠置而成，细砂或粉砂质细层厚一般为2～3cm，泥质细层厚一般为0.1～0.3cm，层系组厚＞3m，延伸长度＞5m。该层理的基本特征是：（1）细层总体呈微波状平行延伸，波幅低缓，细层在延伸方向具分枝复合现象，一个延伸的粉砂质细层往往会分岔成两个（常见）或三个细层，两、三个细层也会合并成一个较厚的细层（图4A），但在小范围内，细层大致平行展布，粉砂质的细层不发生分岔（图3A）；（2）粉砂质细层与泥质细层的边界为突变接触，二者的边界为截然的顺层剪切滑动面（图4A）；（3）除顺层的剪切滑动面外，还存在与细层近于垂直或斜交的两组剪切面，在靠近剪切面处，粉砂质细层受到的影响较强，波状起伏较大，远离剪切面，细层变得较为平直（图4A）；（4）层系组中可见到泥质岩块（为同生角砾），岩块形态、大小各异，有长方形，也有次圆状，还有类似脚印的泥质岩块。泥质岩块与其周边粉砂质的关系有时为截切关系（边界清楚），有时为渐变关系（边界模糊）（图4A）。岩性组合和层理特征表明，这类层理可能属于浊积岩鲍玛序列中的D段（上平行层理段）、E段（泥质段）在半固结状态下遭受水下剪切滑动变形作用的结果，而且处于强水动力冲刷环境，因为E段的厚度相当薄，难以得到有效保存。

2.2 类型Ⅱ滑移变形平行层理

由近于平行的细砂质和粉砂质细层组成，细层厚5～20cm，层系厚＞1m。细砂质的细层在延伸方向往往呈现分枝复合特征，经后期风化和流水冲刷后，砂质部分凸起形成“峰脊”，而粉砂质部分则下凹形成“低地”，“峰脊”相当于微观的山脉，而“低地”相当于微观的盆地，显示出清晰的微体“盆—山”结构（图3C中，层系A）（图4B）。细砂质峰脊与粉砂质“基质”的边界面呈锯齿状起伏，常见到砂体被粉砂质的“基质”包裹。表明在层理形成过程中受到强烈的震动，砂质被震动滑移拉断，砂质陷入粉砂质中，形成粉砂质包裹砂质的现象。

2.3 类型Ⅲ 滑移变形交错层理

由一组低角度的砂质和粉砂质细层相间叠置组成层系，细层与滑移平行层理的交角约为40°（图3C中层系B），细层厚3～20cm，砂质细层常常被粉砂质细层包裹或分隔，细层本身及细层的界面具微波状。在层系A与层系B叠合部位形成一个过渡区，区内不易辨别具体细层属于平行层系还是属于低角度交错层系。曾允孚等按层系厚度不同将交错层理分为：小型＜3cm；中型3～10cm；大型10～200cm；特大型＞200cm［12］。据此，研究区的交错层理，其层系厚0.6～0.7m，细层厚3～20cm，层系组厚1.8～2m，属于大型到特大型交错层理（图4B）。但在形态特征上，它与贵州习水、赤水以及重庆綦江一带陆相侏罗系砂岩地层中的那些大型板状和槽状交错层理有明显的区别，而在成因上二者更不相同，达秧的交错层理可能为深水沉积盆地相浊积岩鲍玛C段（交错层理、包卷层理段）遭受滑移变形的结果，而习水一带的交错层理则为陆相河流作用所致，两类层理在成因动力学上具有本质区别。

2.4 类型Ⅳ滑移变形卷曲层理

图3 达秧滑移变形层理基本类型Fig.3 Types of the glide deformational beddings

图4 变形层理及其组合类型Fig.4 Field pictures of the deformational beddings and their associations

粉砂质细层形成各种样式的褶曲，褶曲的波长与形态变化较大，无定向性（图3B，图4C）。虽然细层扭曲，形态复杂，且有分岔复合现象，但细层相对是连续的，少有明显的拉断和角砾化现象相伴，细层厚4～5cm，层系厚度＞100cm。岩性和变形特征表明，该层理可能为浊积岩鲍玛层序的D段遭受滑移变形的结果，但其规模比前人报道过的那些包卷层理要大得多。据贵州省区域地质志［13］第570～573页描述：在望谟－荔波地区的许满组地层中，浊积岩主要发育于第二段和第四段，只有极少数露头见到鲍玛层序的A段，鲍玛序列的B段则可在相当多的露头见到，C—D—E组合最为常见，但C段的厚度一般＜20cm。笔者在册亨县城东10km尾排河岸公路旁许满组第四段中，观察到有浊积岩存在，鲍玛序列表现为D—E和C—D组合，其中C段（包卷层理）厚度＜10cm（图5）。因此，无论在岩性上，还是在层理特征上，达秧滑移包卷层理不是传统意义上的鲍玛序列C段，它是非常特殊沉积环境和非常特殊水动力条件下的产物。

图5 册亨尾排许满组第四段中的浊积岩鲍玛层序Fig.5 Bouma sequence in the turbidites from the 4th member of the Middle Triassic Xuman Formation，Weipai，Ceheng

需要着重指出，上述4类层理是研究区内的基本层理类型，但岩石上的花纹图案并非为单一层理类型，往往是由上述4种层理类型随机组合而成的各种图案，构成千姿百态、美妙神奇的天然景观。区内初步发现的景观组合类型主要有：“晨曦”（图4E）、“土地爷”（图4F）、“箭猪出林”（图4G）、“云上纹山”（图4H）等。这些自然景观能让观者爽心悦目，留连忘返，是大自然为人类雕塑的一幅幅天然神奇画卷。

另外，层理组合中含粉砂质或泥质砾石也是其重要的特征之一。砾石直径一般为20～35cm，形态各异，与围岩的边界不清楚，可能为粉砂质沉积物在半固结状态下滑移滚动掉入软沉积物中，从而切断原来的层理并导致砾石周围的层理变形。砾石被流水冲蚀或风化脱落后形成凹坑，常见3～5个砾石成排分布，如图3D及图4D。

3 形成环境和成因机制分析

上述4种基本层理类型的共同特征是在其形成过程经历过滑移或滑动变形，即使是平行层理也具有微波状起伏的特点，表明有震荡和滑动作用的存在。因此，它们并非原生沉积构造，而是准同生滑移变形构造，是特殊沉积环境产物。变形层理是斜坡至深水盆地相浊积岩中常见的准同生沉积变形构造，而达秧大型变形层理同样也出现于斜坡至深水盆地相的浊积岩中。由此可以看出，斜坡至盆地环境是形成变形层理或同沉积变形层理构造最有利的古地理环境，浊积岩是变形层理或软沉积变形构造的特质载体。那么，当客观沉积环境和物质载体条件具备后，是什么样的机制或动因触发并导致这些软沉积变形构造的最终形成呢？笔者借鉴当代沉积岩石学研究的成果［14］，试从以下几个方面，对达秧大型滑移变形层理的形成机制作初步分析与概略讨论，以进一步了解此类准同生沉积变形构造的具体形成过程。

3.1 斜坡环境

斜坡环境为沉积物滑移或滑动提供了基础。沉积在斜坡上的软沉积物，在重力作用下，会沿斜坡向盆地滑动，从而产生沉积变形，形成沉积变形构造。达秧滑移变形层理发育于中三叠统许满组浊积岩系中，除文中述及的4种变形层理外，该组中常见的沉积构造还有槽模、沟模、平行层理、包卷层理，以及浊积岩鲍马层序等。前人研究表明，许满组形成于斜坡至深水盆地相沉积环境，这种特殊的沉积环境为滑移变形构造的发育提供了前提条件。

3.2 沉积物密度差异

沉积物的密度差异引起物质垂向移动。当密度大的沉积物（如砂层）覆盖在密度小的沉积物（如泥质和粉砂）上时，在不均匀压实作用下，往往会引起物质垂向移动，导致变形构造的形成，例如砂球和砂枕等沉积构造。在滑移卷曲层理与滑移平行层理组合中，两组层理的界面附近，明显见有砂质岩墙插入粉砂质卷曲层中（图4G），这些岩墙在成因上可能类似于砂枕。

3.3 沉积物的液化作用

快速堆积的砂和粉砂沉积物，在重力负荷、风暴或地震等触发机制作用下，沉积物内部会产生极高的超孔隙压力，使沉积物发生液化作用，从而形成包括包卷层理、碟状构造、火焰构造等在内的各种泄水构造。层理中砂质或粉砂质细层的分枝复合现象，可能是震动和液化作用的结果。

众多实例表明，同沉积变形构造常常是在上述两种或两种以上的机制联合作用产生的。另外，风化作用使层理构造的图案结构更加突显，而长期流水的冲蚀则使层理构造更加清晰美观，从而使地质遗迹的观赏性大大增强。

需要特别强调的是，达秧滑移变形层理是在沉积物尚未固结成岩之前而不是沉积物固结成岩之后形成的，属于软沉积变形构造（soft-sediment deformation structures），国内外多数沉积学专家学者趋向于将其形成的触发机制归因于地震活动［14］。但严格地说，它既不同于那些典型的泄水构造，也不同于那些典型的滑塌构造。因为，第一，它最主要的特征是大型（厘米级）的砂或粉砂质细层的变形，而不是微细（毫米级）砂纹层理的揉皱变形；第二，虽然也见到个别砾石与层理呈突变切截关系（图3A），但多数情况砾石与围岩是呈渐变接触关系，围岩与砾石的边界并非截然不同，而是过渡的（图4D），而且很少见到砂体被拉断及明显的成岩角砾化现象。这些特征表明，达秧滑移变形层理具有其特殊性，它们可能形成于沉积物沉积之后不久的成岩压实早期阶段，沉积物当时仍处于较强的塑性环境下，而不是在沉积物遭受一定程度压实变硬后的偏刚性的晚期阶段形成的，它们一般形成于大陆斜坡下部的峡谷水道中。

4 科学与经济意义

研究区位于南盘江三叠纪斜坡至深水盆地相地层分布区的腹地，是我国南方浊积岩研究的经典区域，上世纪八九十年代取得了丰硕的研究成果。但“达秧大型滑移变形层理”，其规模如此之大，形态如此之完整，类型如此之丰富，在我国西南地区同期地层中尚属首次发现，其科学意义重大。归纳起来，其科学研究意义与经济意义主要有以下3个方面：

（1）达秧大型滑移变形层理是一种广义的称呼或叫法，它实际上包括4种基本类型及其随机自然组合形成的各种层理类型。达秧大型滑移变形层理规模大，形态丰富，为我国南方中三叠世安尼期斜坡至深水盆地相浊积岩地层中所罕见，它代表了南盘江沉积盆地发展演化过程中的一次重要地质事件。它的发现对系统深入研究该盆地的沉积特征、沉积作用类型及其发展演化历史具有非常重要的科学意义。

（2）地质学是一门实践性很强的科学，任何地质理论的建立都是在实践的基础上产生和发展起来的，同时又反过来指导地质实践，作用于实践，接受实践的检验，并在实践中不断深化、修正、更新，从而形成更加完善的地球科学理论体系。作为一种新的地质现象，达秧大型滑移变形层理的发现，为丰富和发展沉积学理论提供了新的基础素材，为深入研究“沉积岩王国”——贵州的基础沉积学问题提供又一新的天然实验园地。

（3）达秧大型滑移变形层理属于地质遗迹，其自然形态精美，观赏价值较高，是宝贵的自然遗产和独特的旅游资源。此外，达秧地质遗迹分布区内还发现有国家一级保护植物——桫椤群——沿云上沟河谷及其两岸分布；中三叠世安尼阶和拉丁阶的典型地层剖面也在附近，剖面岩性结构完整，古生物化石丰富，这些都是难得的地质遗迹旅游资源，可考虑建立地质公园，对这些珍贵的地质遗迹实施永久保护，并进行科学开发，以促进偏远少数民族地区的经济更好更快发展。

致谢：论文撰写过程中，得到贵州省地矿局王砚耕教授和王立亭教授的指导与帮助，审稿专家和编辑部对论文初稿提出了许多宝贵修改意见，在此表示诚挚感谢！

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