滇东北会泽县鲁纳地区宣威组沉积相分析

徐 杰，向经纬，王浩宇，毛家伟

(中国人民武装警察部队黄金第十支队，云南 昆明 650000)

出露于云南会泽地区宣威组(P3x)形成于晚二叠世末期，其下伏为峨眉山玄武岩(P3e)，多以峨眉山玄武岩的喷发上限作为宣威组的成岩年龄。近年来有关宣威组的含矿性研究成果较为丰富，云南富乐铅锌矿、云南会泽大黑山铝土矿、云南富源县新厂铅锌矿和云南省镇威煤矿等[3～5]，都与宣威组关系密切。本文通过野外勘查、剖面测制、岩石薄片观察、剖面对比等一系列工作，探讨晚二叠世该区域的古环境演化特征，也为宣威组区域性成矿研究、沉积盆地属性研究和P-T生物大灭绝影响因子探索等提供资料。运用传统地层学、沉积学、古生物学等的研究方法，对宣威组古生物-沉积相、古地理和古环境演化等方面进行更进一步研究，把其成矿模式和沉积演化规律进行有机结合，拟建立起宣威组沉积时期的区域性地层构造格架和演化发展模式。

1 研究区地质背景

研究区地处扬子古陆块滇东碳酸盐岩台地，受构造作用控制，整体构造呈北东-南西向展布。出露地层有泥盆系、石炭系、二叠系和三叠系。泥盆系、石炭系为碳酸盐岩，二叠系自下而上包含有梁山组(P1l)、阳新组(P2y)、峨眉山玄武岩(P3e)、宣威组(P3x)，其中梁山组(P2l)与宣威组(P3x)为碎屑岩沉积，阳新组(P2y)为碳酸盐沉积；宣威组(P3x)之上为下三叠统飞仙关组(T1f)。本区宣威组(P3x)出露面积30.64km2。并与峨眉山玄武岩(P3e)相毗邻，总体呈北东向条带状展布(图1)。

本区断层整体呈北东-南西向延伸，包括2条正断层和4条性质不明断层[6～8]。

2 岩石学特征

2.1 剖面概述

在研究区共测制两条宣威组地层剖面(Pm01和Pm02)。

(1)会泽县务德鲁纳乡铁厂村宣威组剖面(Pm01)：起点坐标：东经103°42′50″，北纬26°20′00″，终点坐标：东经103°42′37″，北纬26°20′00″，剖面露头良好(图2)，岩层总厚度为198.9m。下伏地层为峨眉山组(P3e)深褐色致密块状玄武岩。宣威组(P3x)底部为灰黄色块状砾岩、暗紫色中薄状含砾粉砂岩、灰色厚层长石岩屑砂岩、暗紫色薄层状泥质粉砂岩等。中部为黄褐色砾岩、土黄色粉砂质泥岩。顶部为黄色中层状粉砂岩夹土黄色中层状粉砂质泥岩、黄绿色中层状中粗粒岩屑砂岩，砂岩中见铁质结核。上覆地层为飞仙关组(T1f)紫红色中层状中粗粒岩屑砂岩。

图1 研究区地质简图

图2 鲁纳乡铁厂村宣威组(P3x)实测地层剖面图(Pm01)

(2)会泽县上村乡河口-大岔河宣威组剖面(Pm02)：起点坐标：东经103°36′08″，北纬26°05′48″，终点坐标：东经103°36′05″，北纬26°05′51″，厚108.3m。下伏地层为峨眉山组(P3e)深褐色致密杏仁状玄武岩。宣威组(P3x)下部为灰黑-灰绿色砾岩、灰黄色泥岩、含细砾泥岩。中部为灰紫色含细砾泥岩，青灰色中-薄层状泥岩。上部为青灰色中层状泥质粉砂岩夹泥岩、青灰色泥质细砂岩夹粉砂质泥岩等，细砂岩呈透镜状产出。上覆地层为飞仙关组(T1f)浅紫红色薄层状泥岩、岩屑砂岩(图3)。

图3 会泽县上村乡河口—大岔河宣威组(P3x)实测地层剖面(Pm02)

2.2 岩石类型及特征

通过野外实勘和室内薄片观察，宣威组岩性主要为陆源碎屑岩类，岩石类型包括砾岩、含砾泥岩、长石岩屑砂岩、岩屑杂砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、泥岩等，两条剖面中所涉及的同种岩性并无较大区别。

图4 研究区宣威组(P3x)砂岩分类图解Fig 4.Classification Diagram of XuanweiFormation(P3x)Sandstone

(1)砾岩：砾岩是判别辫状河三角洲和扇三角洲的重要标志，一般认为辫状河三角洲中无重力流成因砾岩，砾岩也是反映物源类型、距离、沉积速率等的重要载体。宣威组砾岩由砾石、粗砂、中砂、细砂、粉砂和填隙物组成。砾石大小2mm～10mm，主要呈圆状、次圆状，少量为次棱角状，成分主要为泥质岩和粉砂质泥质岩。占全部的 25%；粗砂粒径0.5mm～2mm，主要呈圆状、次圆状，少量为次棱角状，成分主要为泥质岩和粉砂质泥质岩，含少量石英。占全部的 27%；中砂粒度0.25mm～0.5mm，主要呈圆状、次圆状，少量为次棱角状，成分主要为泥质岩和粉砂质泥质岩，含少量石英。占全部的 20%；细砂粒度0.06mm～0.25mm，主要呈圆状、次圆状，少量为次棱角状，成分主要为泥质岩和粉砂质泥质岩，含少量石英。占全部的 10%。粉砂粒度0.004mm～0.06mm，主要呈次棱角状，成分主要为岩屑和石英，含极少量长石和石英。占全部的 3%。填隙物：为泥质，含大量的氧化铁质。占全部的15%。Pm02底部紫灰色块状砾岩的结构、构造、磨圆度均和Pm01相似，唯一的区别在于，Pm02砾岩中砾石成分主要为玄武岩(图5-a、图5-b)。

(2)砂岩、细粉砂岩：有土黄色薄层状粉砂岩、灰白-黄褐色中层状粉砂岩和暗紫色中层状泥质细砂岩等，均由陆源碎屑和填隙物组成。细砂和粉砂的成分主要为岩屑，含极少量长石(约5%)和石英(约5%)，填隙物主要为泥质，含大量的氧化铁质。部分粉砂岩中含细小砾石，均为次棱角状(图5-c)。

(3)岩屑砂岩：可见黄绿色中层状中粗粒岩屑砂岩、浅紫红色薄层状岩屑砂岩、岩屑杂砂岩和灰色厚层状长石岩屑细砂岩等(图4)，砂质结构、块状构造。主要由岩屑(约30%)、长石约(20%)、石英(约30%)和填隙物组成，为铁质胶结(图5-e)

(4)粉砂质泥岩、泥岩：多为青灰色薄-中层状粉砂质泥岩和泥岩、局部可见灰黑色薄层状碳质泥岩，主体为泥质结构，薄-中层状构造。主要由粘土矿物组成，粉砂质含量较少。碳质泥岩中含大量有机质(图5-f)。

2.3 沉积构造

砾岩中局部可见扁平面定向排列，观察到大型槽状交错层理，Pm02底部砾岩中可见正粒序层。长石岩屑砂岩、细砂岩中发育小型楔状交错层理(图5-c)、平行层理(图5-d)和沉积旋回等。粉砂岩和泥岩中发育波状层理、小型交错层理和水平层理。Pm01上部紫红色薄层泥岩、土黄色、浅紫红色中层粉砂质泥岩互层，泥岩单层厚2cm～8cm，粉砂岩单层厚15cm～20cm。

图5 宣威组(P3x)特征岩性照片

3 沉积相划分

宣威组(P3x)Pm01号剖面中砾石成分为泥质岩和粉砂质泥岩(图5-a)，此二者均难以长距离搬运，判断为近源沉积，且作用时间不长，重力流水动力减弱后出现牵引流沉积特点。Pm02底部砾岩物源更接近峨眉山玄武岩风化区，砾石均呈圆状、次圆状，少量次棱角状(图5-b)。搬运距离适中且持续时间加长，砾石底部为杂基支撑，向上逐渐变为颗粒支撑。重力流动能逐渐减弱且牵引流持续发生，由泥石流冲刷形成的凹槽成为古河道的初始河床。结合物源特征、分选性、磨圆度、水动力条件、沉积构造等多方面信息，判断研究区宣威组为扇三角洲沉积(图6)[11-12]。

研究区宣威组属扇三角洲相细分为扇三角洲平原、扇三角洲前缘2个亚相，包括泥石流、分流河道、水下分流河道、水下分流河道间、席状砂、远砂坝等6个微相。

图6 鲁纳地区宣威组(P3x)沉积相划分图

3.1 扇三角洲平原亚相

宣威组扇三角洲平原亚相中包含泥石流和分流河道两个沉积微相。

(1)泥石流微相：灰黄色块状砾岩，砾石大小1cm～10cm，分选和磨圆度较差，基底胶结，胶结物为泥质，为泥石流主体沉积。暗紫色薄-中层状含砾粉砂岩，砾石含量较少，为泥石流主体运移末期，流体动力减弱后沉积。

(2)分流河道微相：黄绿色中层状中粗粒岩屑砂岩，砂岩中可见铁质结核。业内针对铁质结核的成因研究尚无定论，综合围岩特征和结核层位成层性，推测为含铁流体沿裂隙沉积形成。发育槽状交错层理。

3.2 扇三角洲前缘亚相

宣威组扇三角洲前缘亚相中包含水下分流河道、水下分流河道间、席状砂和远砂坝四个沉积微相。

(1)水下分流河道微相：局部可见黄褐色砾岩，呈向上砾径变小的正粒序沉积，扁平面平行排列，具河道砾岩特征。灰色厚层状长石岩屑细砂岩，发育槽状交错层理，反映水动力适中，且为常年流水。

(2)水下分流河道间微相：为暗紫色薄层泥质粉砂岩，土黄色中层状泥质粉砂岩。层理较弱，含少量有机质，在剖面中所占比例小，推测被流体多次改造迁移。

(3)席状砂微相：为暗紫色薄层粉砂质泥岩、粉砂岩、土黄色中层状粉砂质泥岩互层，或按不同比例交错排列，发育小型波状层理、水平层理。

(4)远砂坝微相：紫红色薄层泥岩、粉砂质泥岩，发育水平层理、小型波状层理，反映水动力较，且水平面升降幅度小。

4 沉积环境分析

研究区宣威组沉积时期，结合岩性、沉积建造和古生物等特征，其沉积环境演化可分为两个阶段。

(1)气温升高、降水骤增阶段：在沉积建造中，泥石流是高能水体的可靠记录，同一岩组内大面积泥石流的出现，也标示着该地史沉积期水源补给充足。从Pm01和Pm02剖面底部砾岩中都出现指示古河床特征的大型槽状交错层理，且沉积建造相似。从图1中可以看出，两条剖面相距约12km，在陆相沉积中，仅单一水源的供给和水动力改变难以形成大规模的泥石流，而且整个扇体缺少前扇三角洲部分，并不太符合单一水源的扇体特征，故推测为该区域降水骤增，在不同位置引发了不同规模的泥石流。

(2)气温和降水量均保持恒定阶段：由泥石流剥离地表所形成的凹槽成为早期河床，为沉积湖盆的形成创造了有利条件。粉砂岩、粉砂质泥岩中的平行层理、小型波状层理、水平层理等(图6)，说明整个研究区沉积水体较浅，均处于流体、波浪和潮汐的改造范围之内，水动力处于一个小幅波动的范围，水源供给趋于稳定。部分层位含植物碎屑，但未采集到较为完整的化石。结合临近区域前人成果，研究区及相临范围内宣威组主要包含焦羊齿(Compsopterissp.)，芦木(Calamitessp.)，栉羊齿(Pecopterissp.)，此外，还有孢粉：Leiotriletes，Punctatisporites，Calamospora，Cyclogranisporites等化石[13]，均指示温暖湿润的沉积环境。宣威组以储煤丰富为外界所知，适宜的气候和植被资源是成煤的必要条件[14]。从Pm01号剖面看，宣威组(P3x)沉积旋回完整度、沉积构造发育程度和沉积厚度均大于Pm02号剖面的情况，也说明成岩时期古海拔从Pm02剖面到Pm01剖面逐渐变低。呈西南高、东北低的缓坡状，鲁纳地区处于水流汇聚地带的湖盆边缘。

5 结论

(1) 滇东会泽鲁纳地区宣威组主要为陆源碎屑岩，包括砾岩、含砾泥岩、长石岩屑砂岩、岩屑杂砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、泥岩等。

(2) 研究区宣威组为扇三角洲沉积，包括扇三角洲平原和扇三角洲前缘两种亚相，细分为泥石流、分流河道、水下分流河道、水下分流河道间、席状砂和远砂坝6种微相。

(3) 研究区宣威组成岩时期，位处沉积湖盆边缘，主要受地貌控制，沉积水体较浅，气候温暖湿润。整个研究区古海拔呈西南高，东北低的缓坡状。