新疆东昆仑卡尔瓦西地区早古生代哈拉巴依沟组地层序列及沉积特征

缪树森，詹天宇，李玉鹏

吉林省地质调查院，吉林 长春 130102

0 引言

调查区位于青藏高原北缘昆仑山高寒缺氧无人区，受交通、生活等自然条件的制约，地质工作程度甚低，属于典型的地质空白区。1958年以后，陆续才有地质工作者对该区展开零星的地质调查。由于工作条件极差，工作地区限于交通线及山区边缘。尽管如此，他们的成果至今仍有一定的参考价值。总结几十年来本区的地质工作，大体可以划分三个阶段：20世纪50至70年代为零星路线地质和矿产调查阶段；20世纪80至20世纪末为1∶1 000 000区域地质调查、1∶500 000水系沉积物调查、青藏高原科学考察和部分专题研究阶段；本世纪开始，为国土资源大调查阶段。本工作区早古生代哈拉巴依沟组地层主要为一套中细粒碎屑岩为主的下粗上细非对称复杂地层序列。

1 地质概况

测区位于东昆仑山脉西段，根据《青海省岩石地层》[1]结合《新疆岩石地层》[2]及《东昆仑及邻区地质》[3]，同时根据工作区构造格架和地层的时空展布特点，确定测区属于华北地层大区，秦祁昆地层区，东昆仑—中秦岭地层分区。以昆中断裂为界，其北属为东昆中地层小区，其南为东昆南地层小区为本次的工作区。测区出露地层在空间位置上地层北部老，南部新，从北向南出露依次为古元古代苦海岩群苦海杂岩（PtK.），奥陶—志留纪纳赤台群哈拉巴依沟组（OSh），泥盆纪中泥盆世布拉克巴什组（D2bl），二叠纪早二叠世布青山群树维门科组（P1-2ŝ），二叠纪中二叠世布青山群马尔争组（P2m），第四纪中更新世冰碛层及冰水堆积、晚更新世冰水堆积及冲洪积层、全新世风积、冲洪积、冲积层。其中前寒武纪地层苦海岩群构成本区的结晶基底岩系。

2 哈拉巴依沟组地层概述

该组系李光岑、林宝玉（1982）在原青海省地质局石油普查大队（1962）于《祁连山、阿尔金山、昆仑山的地层概况》一文中所创“纳赤台系”、以及青海省第一区调队（1981）将出露于格尔木纳赤台东北至三道湾山一带的变砂岩夹千枚岩及石灰岩称“纳赤台群”的基础上将其分解创名而得。《青海省岩石地层》沿用此命名。现在定义：指分布于昆仑山东段布尔汗布达山一带，整合于石灰厂组之上一套以千枚岩、变砂岩、板岩为主夹云母片岩及薄层灰岩，底部为砾岩，区域上夹有火山熔岩、火山碎屑岩的地层序列。

图 1 卡尔瓦西地区地质简图Fig.1 Geologic sketch map of Kaerwaxi area

早古生代纳赤台群哈拉巴依沟组地层，总体走向为北西方向展布，其底部被花岗闪长岩、二长花岗岩所侵入，受后期构造控制多为断层接触关系，局部与苦海岩群呈断层接触关系，其上部被晚更新世冲洪积层所覆盖，位于昆中断裂和大九坝断裂之间，呈条带状展布，出露面积大约为240 km²，控制厚度大于3 735.10 m，为一套低级区域变质、热接触变质的碎屑岩及泥质岩建造特点，其岩性主要为砂岩，其中夹有较薄的板岩和千枚岩，本区认为这套地层为砂岩段。

由于后期不均一动力变质作用叠加，地层在低级区域变质基础上局部形成了一些构造岩；晚期又受大面积岩浆侵入影响，岩石普遍发生了热接触变质，生成大量不同类型及不同级别的接触变质岩石，如角岩及角岩化砂岩。

本区所出露哈拉巴依沟组地层主要以砂岩为主，其千枚岩出露的较少较薄，所以该区为哈拉巴依沟组的砂岩段（OShb），未见千枚岩段。

3 哈拉巴依沟组沉积特征

3.1 岩石组合、沉积相特征及物源分析

3.1.1 岩石组合

主要以灰色变中细粒长石岩屑砂岩、灰色角岩化细粒长石岩屑砂岩、灰色变不等粒长石岩屑砂岩、青灰色变质中细粒岩屑砂岩、灰黑色角岩化中细粒岩屑砂岩、深灰色角岩化细粒岩屑长石砂岩、灰色角岩化黑云母岩屑杂砂岩为主，夹有灰色黑云母长英质角岩、深灰色含碎屑绿泥黑云长英质角岩、斑点状黑云堇青石角岩、灰色二云母石英片岩、灰色绿泥石英绢云母千枚岩、灰色碎裂化硅质板岩、深灰色绿泥长石石英岩，是一套浅变质岩系，原岩以碎屑岩、泥质岩为主。

3.1.2 沉积相特征

该组岩石主要为砂岩段。从卡尔瓦东至卡尔瓦西一带，其岩性以厚层状—中厚层状长石岩屑(杂)砂岩、岩屑砂岩为主，其间夹有厚层状长英质角岩、粉砂质板岩、千枚岩等。从横向上看，卡尔瓦西地区以长石岩屑砂岩为主，夹有厚层的角岩，薄层的千枚岩、板岩、片岩，而卡尔瓦东以厚层状—中厚层状长石杂砂岩、长石岩屑砂岩为主，其中千枚岩和板岩相对卡尔瓦西相对较厚。总体上从西向东，板岩、片岩、千枚岩逐渐增厚，而砂岩逐渐变薄。主体碎屑岩横向上从西到东，皆以厚层状岩屑砂岩、长石岩屑砂岩为主的低成熟度碎屑构成特点；在纵向上该组下部以厚层状岩屑砂岩、长石杂砂岩、薄层状岩屑粉砂岩为主，向上逐渐变为中厚层状长石岩屑砂岩，其间局部夹有长石石英砂岩和长石砂岩。反映出该组的下部碎屑骨架成熟度低，而向上的中部，见有长石石英砂岩、长石砂岩，其碎屑骨架具有较高成熟度的特点，该组上部，主要以厚层状—中厚层状长石岩屑砂岩为主，其碎屑骨架成熟度较低，规律性不强。该组岩石碎屑骨架以弱富岩屑、长石为主，而贫石英的特点。从下至上，岩屑砂岩—长石岩屑砂岩—长石石英砂岩（长石砂岩）—长石岩屑砂岩。显示砂岩中底部岩屑含量较高，而石英长石含量较低，而到中部，石英长石含量逐渐增多，向上又变为岩屑含量较高（图2）。

该组岩石中，水平层理、平行层理、粒序层理、楔状交错层理、板状交错层理、斜层理极为发育。该组下部砂岩单层以厚层状—中厚层状为主，中部砂岩夹粉砂岩、泥质岩以薄层状—中薄层状为主，上部砂岩、泥质岩单层以厚层状—中厚层状为主，反映出当时的沉积环境，有低能静水环境及水动力一般的水环境。

总体上哈拉巴依沟组为一套中细粒碎屑岩为主，其层位特征从底到顶：厚层状角岩化长石岩屑砂岩—中厚层状含碎屑绿泥黑云长英质角岩—中厚层状变质不等粒长石岩屑砂岩—中层状中细粒长石岩屑砂岩—中厚层状黑云母长英质角岩—绢云绿泥千枚岩，构成下粗上细非对称旋回性基本层序。

图 2 哈拉巴依沟组砂岩中Q-F-R图解Fig.2 Q-F-R diagram of sandstone in Halabayigou Formation

该岩层中其层序从底向上为岩屑砂岩—泥质岩；长石岩屑砂岩—泥质岩；长石岩屑砂岩—岩屑砂岩—泥质岩；长石岩屑砂岩—长石石英砂岩、杂砂岩—泥质岩；长石岩屑砂岩—泥质岩，一套多组下粗上细非对称自旋回性层序，发育有鲍马层序，be、bcd、cd、bc段（图3）。

上述沉积标志特征，初步判断其沉积相为大陆斜坡次深海相—深海相。为碎屑岩—泥质岩建造，具有复理石建造特点，含少量火山物质，沉积物厚度一般为2 207.4 ～3 735.10 m。

3.1.3 物源分析

对卡尔瓦西三条剖面采用薄片点计法对哈拉巴依沟组砂岩的骨架成分进行了统计，参加统计的三条剖面40块样品，从矿物含量表明，石英：15%～90%，长石：2%～48%，岩屑：2%～58%，利用Q-F-L图解划分的版块构造物源区类型（图4），从砂岩骨架的投影点看，该组的物质来源主要为再旋回的造山带和未切割的岛弧，少数物质来源为过渡大区，反映出该组碎屑物是典型的构造活动带的产物，碎屑成分与岛弧组分十分相似，综上所述，该套沉积物陆源扩张阶段，弧后盆地或弧前盆地的沉积环境的产物。

图 3 哈拉巴依沟组旋回性沉积层序图Fig.3 Cyclicity sedimentary sequence diagram of Halabayigou Formation

图 4 Q-F-L图解划分的板块构造物源区类型Fig.4 Plate tectonic source areas type divided by Q-F-L diagram

3.2 哈拉巴依沟组剖面特征

新疆若羌县卡尔瓦西地区哈拉巴依沟组（OShb）实测剖面（PM007），剖面起点坐标：X：758 286.44，Y： 4 079 370.47，H： 4 845.30；终点坐标：X：754 021.16,Y: 4 073 428.93 ，H：4 430.00，总厚度大于3 795.20 m（图5），该剖面北端与苦海岩群呈断层接触，南端被晚更新世冲洪积层所覆盖，未见顶，北部老，南部新，为倒转层序单斜构造，局部发育一套复式背向斜。

新疆若羌县卡尔瓦西地区哈拉巴依沟组（OShb）实测剖面（PM001），剖面起点坐X：763 572.59，Y： 4 076 977.91，H：4 996.40；终点坐标：X：760 803.12 ，Y：4 070 170.44 ，H： 4 503.80。总厚度大于2 594.5 m （见图6），该剖面北端与苦海岩群呈断层接触，南端被晚更新世冲洪积层所覆盖，未见顶，北部老，南部新，为倒转层序单斜构造。

3.3 粒度分析

累积频率曲线表明，样品的粒级柱状分布图呈现单峰（图7），峰值在2.0～4.0Φ（0.25～0.062 5 mm），主体粒级是细颗粒（0.062 5～0.25 mm），少量中粒（0.25～0.5 mm），整体呈现近正态分布，悬浮组分含量较低，分选差。累积频率曲线呈“上拱弧形”，切线斜率较陡，近75°角，岩石样品中碎屑颗粒的分选中等。

图 5 新疆若羌县卡尔瓦西地区哈拉巴依沟组（OShb）实测剖面（PM007）Fig.5 Measured pro fi le of Halabayigou Formation(OShb) in Kaerwaxi region, Ruoqiang County, Xinjiang (PM007)

概率累积曲线呈现中—高斜率“跳跃—悬浮”两段式（图8）。在跳跃组分中，斜率为近50°角，此部分粒级的碎屑颗粒分选中等；悬浮组分线段的分选稍差，近20°角，此部分粒级的碎屑颗粒分选差。悬浮的细粒级含量低，但粒级范围较宽，此粒级分选较差。

各个粒级含量相差悬殊，跳跃组分含量占优势（50%），悬浮组分含量较低（10%）。样品中颗粒粒级中细混杂、分选相差较大，尤其是悬浮组分分选差表明可能有细粒空落凝灰物质的混入。

综合分析，样品的粒度组成特征为牵引流水体搬运，并可能有少量空落的细粒火山凝灰加入。

4 时代探讨

目前该地层成岩年龄仍尚难以具体确定。本次调查主要依据1∶25万布喀达板峰幅资料将该套地层时代归属于晚奥陶—志留纪。

本次调查显示与哈拉巴依沟组接触的岩体为中志留世花岗闪长岩、黑云母英云闪长岩，该岩体形成时代较哈拉巴依沟组地层形成较晚，本次在花岗闪长岩、黑云母英云闪长岩测得同位素年龄值为422.4±3.5～427.7±5.2Ma（U-pb），为中志留世侵入体，说明哈拉巴依沟组形成时代至少在中志留世以前，因此哈拉巴依沟组形成的时代为晚奥陶—早志留纪（O-S1）。

5 结论

（1）通过剖面测制确定了研究区哈拉巴依沟组为一套中细粒碎屑岩为主的下粗上细非对称复杂地层序列。

（2）对于哈拉巴依沟组判断其沉积相为大陆斜坡次深海相－深海相。为碎屑岩—泥质岩建造，具有复理石建造特点，含少量火山物质。

参考文献：

[1] 青海省地质矿产局. 青海省岩石地层[M].武汉：中国地质大学出版社，1997.

[2] 新疆维吾尔自治区地质矿产局. 新疆维吾尔自治区岩石地层[M].武汉: 中国地质大学出版社, 1999.

[3] 李荣社, 计文化, 杨永成, 等. 昆仑山及邻区地质[M].北京:地质出版社, 2008.