云南建水官厅地区晚泥盆世法门期牙形石带的发现及五指山组的厘定意义

赵云江，包佳凤，彭成龙，王晓林

(1.云南省地质调查院，昆明 650216；2.贵州省地质调查院，贵阳 550081)

1 区域地质背景

20世纪70年代完成了1∶20万元阳幅、大鹿马幅、建水幅、金平幅、个旧幅区域地质调查工作[7-10]，其中石炭系按时代划分为C1(下石炭统)、C2(中石炭统)、C3(上石炭统)三个年代地层单位，岩石地层单位未予划分。1∶20万元阳幅、大鹿马幅对建水官厅以南-红河以北一带石炭系划分为C2(中石炭统)、C3(上石炭统)两个年代地层单位，岩石类型均为一套泥晶灰岩、生物碎屑灰岩、大理岩，二者间为整合接触。C3(上石炭统)与上覆二叠系下统栖霞组(P1q)呈假整合接触关系及有化石依据的茅口组(P1m)反推对比划分为C2(中石炭统)、C3(上石炭统)。地层缺乏古生物依据。1∶20万元阳幅、大鹿马幅、建水幅、金平幅、个旧幅石炭系(包括C1(下石炭统)、C2(中石炭统))分别有两种不同的地层层序，一种为隐晶质灰岩-块状灰岩，另一种为灰岩夹基性火山岩(甚至包括超基性火山岩)、硅质岩的地层层序，C3(上石炭统)为灰岩、硅质条带灰岩夹硅质岩。

1∶5万白显幅、马街幅区域地质调查证实[13]，1∶20万元阳幅、大鹿马幅C2(中石炭统)、C3(上石炭统)主要为碳酸盐岩夹硅质(岩)条带泥晶灰岩、基性火山岩含牙形石Palmatolepisrhomboids带地层层序。根据所获牙形石Palmatolepisrhomboids带将其划分对比为泥盆系上统革当组(D3g)，归属个旧地层分区。革当组(D3g)为台地相沉积，主要为一套鲕粒灰岩，不夹基性火山岩及硅质岩、碎屑岩[2]。本文根据岩石组合、生物组合特征将其厘定为泥盆系上统五指山组(D3w)(部分厘定为泥盆系中-上统榴江组)(表1)。需强调的是，1∶20万元阳幅、大鹿马幅C2(中石炭统)、C3(上石炭统)无古生物依据，1∶20万建水幅C1(下石炭统)、C2(中石炭统)、C3(上石炭统)有确切的时代依据，说明1∶20万元阳幅、大鹿马幅C2(中石炭统)、C3(上石炭统)不等同于1∶20万建水幅C2(中石炭统)、C3(上石炭统)，个旧地层分区黄龙组包括1∶20万元阳幅、大鹿马幅、建水幅、个旧幅C1(下石炭统)、C2(中石炭统)、C3(上石炭统)地层[2]。

2 官厅地区五指山组地层层序

2013年笔者在进行1∶5万白显幅、马街幅区域地质调查过程中测制了1∶20万元阳幅、大鹿马幅C2(中石炭统)、C3(上石炭统)地层剖面，剖面位于建水县官厅镇乍拉村寨(图1)红河北岸(102°44′，23°17′)，露头总体良好，主要为一套泥晶灰岩、硅质条带泥晶灰岩、大理岩夹白云岩及基性火山岩(并有基性-超基性岩墙群侵入)[4]，岩石发生不均衡变质，局部发生显著的碎裂岩化、大理岩化。泥晶灰岩中采获晚泥盆世法门期牙形石Palmatolepisrhomboids带化石。根据岩石组合特征，本文将其厘定为泥盆系上统五指山组(D3w)，下部为泥盆系榴江组(Dl)，归属东南地层区右江地层分区(本文)，官厅地区泥盆系上统五指山组层序(图2)如下：

表1 滇东南建水官厅地区五指山组划分沿革表

2.1 剖面列述

上覆地层：下石炭统坝达组(C1b)灰黑、深灰色炭质泥岩

>14.10m

--------------------整 合 接 触--------------------

泥盆系上统五指山组(D3w)：

18.浅灰黄色含陆屑泥质泥-微晶灰岩

36.70m

17.深灰色碎裂岩化含泥质泥-微晶白云岩

33.10m

16.灰绿色角砾多屑沉凝灰岩

17.60m

15.浅灰色碎裂岩化含藻迹白云质泥晶灰岩

64.00m

14.浅灰色含藻迹白云质泥晶灰岩

56.10m

13.灰、浅灰色薄层状泥晶灰岩。产牙形石：Hindeodellasp.，Gen.et.sp.indet.

60.20m

12.浅灰绿色绿泥钙质硅质板岩

15.90m

11.黑灰色板劈理化碎裂岩化炭泥质泥-微晶白云质灰岩。产牙形石：polyanthussp.Paseudopo-lynathussp.，Hindeodellasp.

17.60m

灰绿色绢云母化绿泥石化角闪辉石辉绿岩侵入

10.浅灰色微粒白云石大理岩

85.10m

9.灰紫色强烈绢云母化玄武岩

23.40m

8.浅灰色微细粒含硅质条带白云石大理岩。产牙形石：PalmatolepisrhomboidsSanm-emann，PalmatolepisglabrleptaZiegler&Huddle，，Palmatolepissp.，Roundyabrevip-ennataSanmemann，NeoprioniodussmithiStauffer，Hindeodellasp.

34.50m

灰绿色拉辉煌斑岩脉侵入

7.灰、浅灰、灰白色碎裂岩化含硅质条带泥晶灰岩。产牙形石：PalmatolepispooleiSandbersandZiegler，PalmatolepisquadrantinodosalobataSannemann，PalmatolepisglaberaleptaZieglerHuddle，Palmatolepiscf.minutaBransm&Mehl，Palmatolepissp.，RoundyabrevipennataSannemann，NeoprioniodussmithiStauffer，HibbardellatelumHuddle

23.90m

6.浅灰色微粒白云石大理岩

23.20m

5.深灰色微细粒白云石大理岩质角砾岩

14.20m

--------------------整 合 接 触--------------------

泥盆系中统榴江组(Dl)

4.紫灰色含细砂质泥质粉砂岩

7.30m

3.深灰色弱碎裂岩化不等粒白云石大理岩

12.80m

2.灰紫、暗紫色少量灰绿色钙质页岩

6.00m

1.浅灰色微细粒白云石大理岩

53.30m

--------------------断 层 接 触--------------------

侏罗系下统冯家河组(J1f)：浅褐灰色含中砂质粉-细粒石英砂岩

69.00m

图1 官厅乍拉泥盆系上统五指山组(D3w)分布及实测剖面位置图

2.2 岩石地层划分

2.2.1 五指山组(D3w)

五指山组(5～18层)主要为泥晶灰岩、硅质条带泥晶灰岩、白云石大理岩夹角砾凝灰岩、强烈蚀变玄武岩，厚505.5m，底以泥质粉砂岩与泥盆系中-上统榴江组为划分标志，与榴江组呈整合接触，顶部炭质泥岩与石炭系统坝达组为划分标志，与坝达组泥岩呈整合接触。

2.2.2 榴江组(Dl)

榴江组(1～4层)主要为灰绿色钙质页岩、砂泥质粉砂岩、深灰色不等粒大理岩，未见底，厚79.4m，未获化石，与侏罗系下统冯家河组(J1f)呈断层接触。官厅地区榴江组可与1∶5万者太-底圩幅榴江组对比，但1∶5万者太-底圩幅榴江组出露完整，其中夹厚度不等的基性火山岩，“南丹型”的沉积特征非常显著。

2.2.3 达莲塘组(Dd)

乍拉剖面未见达莲塘组出露，但在剖面西侧分布一套灰、深灰色薄层状泥晶灰岩、硅质岩，灰岩中发现中泥盆世艾菲尔期牙形石polygnathuscostatuscostatus-polygnathuspseudofoliatus带，根据岩石组合及生物组合特征将其划分为下-中泥盆统达莲塘组。

图2 滇东南官厅乍拉泥盆系上统五指山组(D3w)实测剖面图

官厅地区泥盆系自下而上划分为下-中泥盆统达莲塘组、中-上泥盆统榴江组、上泥盆统五指山组三个地层单位，榴江组出露不完整，未获时代依据。但泥盆纪发现艾菲尔期牙形石polygnathuscostatuscostatus-polygnathuspseudofoliatus带，岩石组合特征在区域上与达莲塘组一致。右江地槽最低层位为中泥盆世地层，官厅地区中-晚泥盆世属于右江地槽的一部分。

2.3 五指山组生物及年代地层

2.3.1 五指山组(D3w)牙形石重要种属描述及年代

发现多个Palmatolepissp.断片，时代：D3(晚泥盆世)。

2.3.2 五指山组(D3w)生物地层

建水官厅地区五指山组未获大化石，灰岩中获丰富的牙形石，可建立一个与全球对比的牙形石带：Palmatolepisrhomboids带。

Palmatolepisrhomboids带产于五指山组中下部泥晶灰岩、白云石大理岩中，以大量出现Palmatolepisrhomboids带分子为特征，以Pa.-pootei灭绝为标志，重要分子有NeoprioniodussmithiStauffer、HibbardellatelumHuddle。除本区外，该牙形石带在广西还见于宣武三里组、南丹五指山组，并且是五指山组同名带化石，湖南锡矿山标准剖面及新田黄公塘麻塘窝的锡矿山组也有见及，在北美、欧洲及澳大利亚法门期下部相当层位均有发现。

2.3.3 五指山组(D3w)年代

乍拉剖面表明五指山组与其上覆下石炭统坝达组呈整合接触，与下伏泥盆系中-上统榴江组呈整合接触，五指山组含Palmatolepisrhomboids带，地质年代为晚泥盆世法门期，但上部含牙形石Polygnathussp.、Paseudopotygnathussp.、Hindeodellasp.带，有早石炭世岩关期之色彩。由此可见，官厅地区五指山组具有明显的穿时性，与广西五指山组具有穿时性特征惊人的相似。

3 五指山组对比

3.1 五指山组(D3w)对比

广西晚泥盆世“南丹型”沉积有两种类型[5]：一种为台沟型，水体相对较浅；另一种为海槽型，水体相对较深，有明显的火山活动，火山岩类型从基性熔岩、中性熔岩-酸性熔岩均有见及。但五指山组为碳酸盐岩建造或夹火山岩、硅质岩建造，并且不含陆源碎屑岩。

滇东南上泥盆统五指山组为云南地矿局二区测队二分队(1978)首次引入，具体代表者桑-董堡一带晚泥盆世晚期沉积。全层厚约50m，下部灰白色或绿色薄层状矽质灰岩，上部为浅灰色层状不纯矽质灰岩[2]。滇东南地区晚泥盆世“南丹型”沉积统称榴江组，主要为粘土岩、灰岩、硅质条带灰岩、硅质泥岩、硅质岩，向上硅质增多，富含竹节石，总体显深水沉积特点[1]，但其中均未发现有火山岩，仅与广西的台沟型沉积相当。五指山组为碳酸盐岩建造或夹火山岩、硅质岩建造，并且不含陆源碎屑岩(图3)。

图3 滇东南建水官厅-广西南丹海槽型泥盆系上统五指山组(D3w)柱状对比图

建水官厅地区泥盆系上统五指山组主要为灰黑-深灰色泥晶灰岩、大理岩，夹基性火山岩、硅质条带灰岩及凝灰岩、角砾状灰岩，局部薄层特征明显，厚505.5m，未见底，与下伏榴江组及上覆下石炭统坝达组深灰色炭质泥岩均呈整合接触。灰岩中基本不见颗粒结构，泥晶结构少量保存较好，沉积环境为拉伸背景下深水盆地-斜坡环境。

综上，建水官厅地区泥盆系上统五指山组岩石组合、沉积环境、沉积构造背景及上覆地层岩性完全可与广西境内称之为海槽型沉积进行对比。但其沉积物厚度大得多，基性火山岩夹层更厚，说明建水官厅地区晚泥盆世五指山组沉积时拉张构造背景比广西境内层型地区相对强烈。同时，广西境内五指山组顶、底界线可以是穿时的，也可以不穿时，建水地区五指山组底面界线未发现穿时现象，但顶面界线可穿时至上覆石炭纪底部，与广西五指山组具有穿时特征一致。

3.2 五指山组(D3w)沉积特征

《广西的泥盆系》将泥盆系“南丹型”分为台沟型及海槽型[5]，两种类型均为深水沉积。海槽型沉积有火山活动，并认为后者水体相对更深。笔者综合广西泥盆系“南丹型”资料认为：五指山组为深水盆地沉积，且处于强烈拉张的构造背景，但由于拉张极不均匀，在拉张相对更强烈地段有火山喷发活动，拉张相对较弱地段则无火山喷发活动，可能伴随基性岩侵入。通过对比发现建水官厅地区与广西境内“南丹海槽型”晚泥盆世五指山组共性特征是：均为一套碳酸盐岩夹硅质(岩)条带泥晶灰岩夹火山岩建造，至少不夹碎屑岩，并且含相同的牙形石Palmatolepisrhomboids带，同时，两地五指山组明显都具有穿时现象。最大的特征差异是：官厅地区(包括滇东南地区)五指山组尚未发现中-酸性火山熔岩。

4 个旧地层小区(本文)与黔西南地层小区界线划分

本文根据所获牙形石Palmatolepisrhomboids带，结合其中所夹基性火山岩、硅质条带泥晶灰岩(或硅质岩)，将其厘定为泥盆系上统五指山组，且建水官厅地区五指山组岩石组合特征与广西“南丹型”特征一致，遂将其划归东南地层区，即将东南地层区右江地层分区范围扩大到滇东南官厅地区(图4)。另一方面，在五指山组南西侧灰黑色薄层状泥晶灰岩、硅质岩中发现中泥盆世艾菲尔期牙形石polygnathuscostatuscostatus-polygnathuspseudofoliatus带，这套地层可与区域上达莲塘组进行对比。本文将官厅地区泥盆系划分为下-中泥盆统达莲塘组、中-上泥盆统榴江组及上泥盆统五指山组。自中泥盆世开始处于强烈的拉伸环境，与区域上右江地槽演化特征一致。与扬子地层区被动大陆边缘沉积相比，东南地层区地层发育特点表现出活动性沉积的特征。

图4 扬子地层区-东南地层区岩石地层区划简图(本文)

5 意义

《云南省岩石地层》[2]对云南省岩石地层单位进行了全面清理和系统总结，将滇东南官厅地区石炭系地层划分对比为石炭系黄龙组，归属东南地层区个旧地层分区，认为属台地相(稳定型)沉积，其影响比较深远。区域上，个旧地层分区泥盆系-二叠系并非只有台地(稳定型)相沉积，还包括海槽型沉积如榴江组、坝达组、顺甸河组、岩头组、领薅组[11]。建水官厅地区晚泥盆世法门期牙形石Palmatolepisrhomboids带的发现为厘定滇东南地区泥盆系上统五指山组(包括泥盆系中统榴江组)地层层序提供了重要的古生物学依据，证实了官厅地区晚泥盆世“南丹(海槽)型”沉积的存在。