王瑤培,王 昀,蘇春乾

(長安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院,陜西西安710054)

0 引言

關(guān)家溝組地層分布于甘肅省文縣口頭壩—康縣一帶,大地構(gòu)造處于揚子北緣元古代海溝—島弧—弧后盆地體系、松潘甘孜雙向造山鏈倒三角形造山鏈的北部邊緣[1-2]。地層區(qū)劃屬揚子地層區(qū)西秦嶺分區(qū)文縣—康縣小區(qū)[3-4]。由于所處的地質(zhì)構(gòu)造位置非常重要,許多學(xué)者都進(jìn)行了大量的研究,但對其地層時代、物質(zhì)組成及成因方面的認(rèn)識卻存在諸多分歧。首先表現(xiàn)在地層時代方面,有晚震旦世,前寒武紀(jì)碧口群和晚古生代等不同看法[3-5],其次是在地層成因方面,有冰磧成因說和濱海海底扇成因說[6]。

近年來,筆者在文縣進(jìn)行 1∶50 000文縣(I48E019011)、尚德幅(I48E019012)區(qū)域地質(zhì)調(diào)查時,詳測了關(guān)家溝組地層剖面,并在該剖面地層中采集了微古樣品,樣品經(jīng)室內(nèi)分析發(fā)現(xiàn)了大量微古植物化石,其組合特征與鄂西峽東、川西北等地區(qū)的南華系南沱組的微古植物化石組合特征基本一致[7]。該地層微古植物化石的發(fā)現(xiàn)為本區(qū)關(guān)家溝組地層的對比、時限的確定及地質(zhì)發(fā)展史的研究提供了可靠的依據(jù)。

1 地層簡述

1.1 地層劃分沿革

關(guān)家溝組地層是由甘肅天水地質(zhì)隊(1961)劃分得到,當(dāng)時被稱為“關(guān)家溝階”、“時代歸早泥盆世”,地點位于甘肅省文縣關(guān)家溝—東峪口一帶。1974年西北地質(zhì)研究所與甘肅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查一隊進(jìn)行碧口群專題研究時將“關(guān)家溝階”改稱為“關(guān)家溝組”,歸屬前寒武系,碧口群上亞群。1989年甘肅地礦局《甘肅區(qū)域地質(zhì)志》[3]劃歸震旦系下部。1990年,趙祥生等[4]認(rèn)為該套巖石組合為冰磧層,可與峽東地區(qū)的南沱組對比。1995年,甘肅地層清理沿用關(guān)家溝組,歸屬早震旦世晚期,筆者沿用關(guān)家溝組一名,其時代置于晚南華世南沱期。

1.2 巖石組合

關(guān)家溝組巖石由一套陸源碎屑沉積物組成,其巖性主要為礫巖、礫砂巖、含礫粉砂巖—泥板巖以及砂巖、粉砂巖、板巖的韻律層。

以往研究者多認(rèn)為這些砂礫巖、含礫巖屬于“冰磧巖”或“冰筏沉積”,并以其中發(fā)育壓坑石、壓裂石、墜石等作為其鑒定標(biāo)志。根據(jù)蘇春乾等[5]觀察研究,確認(rèn)上述標(biāo)志大多為地層的構(gòu)造變形產(chǎn)物,它們屬于海底扇沉積。

1.3 構(gòu)造變形及變質(zhì)作用

關(guān)家溝組區(qū)域上表現(xiàn)為開闊褶皺,巖石基本未變質(zhì),變質(zhì)礦物僅出現(xiàn)絹云母(劈理面上)及碳酸鹽重結(jié)晶作用,軸面劈理呈扇形。破劈理發(fā)育, S0層理大量保存,可建立地層基本的上下層關(guān)系,只是內(nèi)部各單元彼此之間為斷層接觸,難于進(jìn)行完整的層序研究。

1.4 地層接觸關(guān)系

下伏與南華系草河壩組斷層接觸,上覆與上震旦統(tǒng)臨江組為斷層接觸。

1.5 關(guān)家溝組地層實測剖面

文縣縣城北側(cè)的關(guān)家溝一直是測制關(guān)家溝組地層的理想剖面位置,從巖石地層角度分析,關(guān)家溝組自下而上基本上可以分為3個巖性段(具體劃分詳見圖1)。

圖1 甘肅文縣關(guān)家溝組剖面Fig.1 Section of Guanjiagou Formation in Wenxian County,G ansu Province

上覆地層上震旦統(tǒng)臨江組(Z2l1)

灰黑色強(qiáng)面理化炭質(zhì)板巖,局部夾含細(xì)礫粗砂巖條帶。風(fēng)化后顏色較淺,呈淺灰色—灰白色。厚37.0 m。

(斷層)

關(guān)家溝組(Nh2g):

關(guān)家溝組第三巖段(圖 1中 34～27層) (Nh2g3):灰色、灰綠色、深灰色復(fù)成分粗中、細(xì)礫巖、灰綠色中—厚層狀含礫凝灰質(zhì)粉砂巖夾粗砂巖、砂巖、含礫粉砂質(zhì)板巖、粉砂質(zhì)板巖、凝灰質(zhì)粉砂巖。厚484.4 m。

整合

關(guān)家溝組第二巖段(圖 1中 26～11層) (Nh2g2):灰—深灰色含礫粉砂質(zhì)板巖、灰黑色炭質(zhì)板巖,含礫粉砂巖夾互復(fù)成分粗、中、細(xì)礫巖,含炭細(xì)礫巖、砂礫巖、砂巖、細(xì)砂巖,巖層中發(fā)育粒序?qū)?。?81.2 m。在第15層15 m處深灰色粉砂質(zhì)板巖中采樣2622/5M含微古植物化石:Leiophaeridia inf riata(Andr.);L.minor(Schep.);L.aperta (Schep.);Leiophaeridiasp.;Trachysphaeridium rudeSin et Liu;T.simplexSin;T.rugosumSin;T. planumSin;Trachysphaeridium sp.;Macroptycha minuta Sin; Pseudozonosphaera rugosa(Andr.); Pseudozonosphaerasp.;Synsphaeridium conglutinatumSin et Liu;Laminaritessp.;Monotrematosphaeridium asperumSin et Liu;Leiof usa biconutaSin et Liu;L.cf.crssaSin et Liu;Zonosphaeridium minutumSin;Lignumsp.;

整合

關(guān)家溝組第一巖段 (圖1中10～8層) (Nh2g1):灰黑色粉砂質(zhì)炭質(zhì)板巖、含炭粉砂質(zhì)板巖、含炭板巖夾細(xì)砂巖條帶、泥質(zhì)粉砂質(zhì)板巖,局部夾深灰色細(xì)晶灰?guī)r。厚大于279.7 m。

在第9層23 m處黑色含炭泥質(zhì)炭質(zhì)板巖中采樣2621/2M 含微古植物化石:Leiophaeridia inf riata(Andr.);L. minor(Schep.);L. densa (Schep.);L.solidaSin et Liu;Leiophaeridiasp.; Trachysphaeridium planum;T.rugosumSin;T. rudeSin et Liu;T.sim plexSin;Trachysphaeridiumsp.;L ophosphaeridiumcf.acietatumSin et Liu;L ophosphaeridium sp.; Zonosphaeridium minutumSin;Macroptycha minutumSin;Asperatopsophosphaerasp.; Taenitum sp.;Trematosphaeridiumsp.;L ignum punctalosumSin et Liu; L aminaritescf.antiqussimusEichw;L aminarites sp.

褶皺核部,未見底。

2 化石組合特征及地層對比

1988年陶洪祥等[1]在文縣關(guān)家溝測制剖面時,在滴水崖組(相當(dāng)于本文的關(guān)家溝組一段)地層中采有:Asperatopsophosphaera microstriataDing; Hubeisphaer aradiataSin et Liu;Dolythrichoides sp.;Zonosphaeridium miautumSin;Monotrematosphaeridium asperum Sin;Fuchunshania rarojugataSin et Liu;Taruchanicasp.;Quadratimorpha ordinataSin et Liu;Trachyshaeridium verrucosa;T.cf.stiptiumSin;T.planamSin;T.cuetumSin et Liu;T.rugosumSin;N ucellosphaeridium ioveumTim;Pscudodicradium tenerumSin et Liu; Pseudozonosphaeridium sp.;Pseudozonosphaera longplicataDing;P. verrucosaSin et Liu;Pseudozonosphaerasp.; Asperatopsophosphaera rugosaDing;N ucellosphaeridium zonaje Sin et Liu;Psedof avosphaera kepingesisXing。

在關(guān)家溝組(相當(dāng)于本文的關(guān)家溝組二段)地層采有:S ynsphaeridium conlutinatumTim;Leiophaeridia solidaSin et Liu;L.inf riata(Andr.); L.leguminif ormis(Andr.); Zonosphaeridium sp.;Nostocomorphacf.pricaSin et Liu;Trachyshaeridium minor Sin et Liu; Asperatopsophophaera microstriataDing;Monotrematosphaeridium asperumSin;Trachyshaeridium verrucosaSin et Liu;T.cf.sipticumSin;Pseudozonospheridiumsp.。

經(jīng)西北大學(xué)剪萬籌、長安大學(xué)丁蓮芳鑒定,認(rèn)為主要分子為晚南華系、震旦系常見分子[1]。

本次區(qū)域調(diào)查中在關(guān)家溝剖面采到了微古植物化石:Leiophaeridia inf riata(Andr.)(古光球藻),L.minorSchep.(小光球藻),L.densa(Sin)Sin et Liu(堅密光球藻),L.solidaSin et Liu(堅壁光球藻),L.apertusSchep.(開放光球藻),L.ef f usus Schep.(增大光球藻),L.sp.(光球藻(未定種)), Trachysphaeridiumcf.planumSin(厚壁粗面球形藻(相似種)),T.rugosumSin(有褶粗面球形藻), T.rudeSin et Liu(顯著粗面球形藻),T.simplex Sin(簡單粗面球形藻),T.cultum(Andr.)Sin(薄壁粗面球形藻),T.sp.(粗面球形藻(未定種)), Pseudozonosphaera rugosaSin et Liu(有褶擬環(huán)球形藻),P.sp.(擬環(huán)球形藻(未定種)),S ynsphaeridium conglutinatum Tim.(粘結(jié)連球藻),L ophosphaeridium acietatumSin et Liu(尖頂瘤面球形藻),L.cf.acietatumSin et Liu(尖頂瘤面球形藻(相似種)),L.sp.(瘤面球形藻(未定種)),Zonosphaeridium minutumSin(小有環(huán)球形藻),Macroptycha minutaSin(小型大褶藻),M.sp.(大褶藻(未定種)),Asperatopsophosphaerasp.(糙面球形藻(未定種)),Taeniatumsp.(帶藻(未定種)), Trematosphaeridiumsp.(穴面球形藻(未定種)), L aminaritescf.antiquissimusEichw.(古片藻(相似種)),L.antiguissimus(古片藻),L.sp.(片藻(未定種)),Monotrematosphaeridium asperumSin et Liu(粗面單穴藻),Leiof usa bicornutaSin et Liu (雙角梭形藻),L.cf.crassaSin et Liu(厚壁梭形藻(相似種)),L igum punctulosumSin et Liu(孔狀植物碎片),L.sp.(植物碎片(未定種)),Dictyosphaerasp.(網(wǎng)球藻(未定種)),Polyedry xiumsp.(角藻(未定種)),Triangumorphasp.(三角藻(未定種)),Poly porota obsoletaSin et Liu(模糊多孔體),P.microporosaSin et Liu(小孔多孔體)。

樣品所含微古植物化石共計16個屬28個種,其組合特征以球藻類為主,計有光面、粗面、瘤面、糙面、穴面、擬環(huán)、網(wǎng)面、有環(huán)、黏球、單穴等不同紋飾的球形藻。其直徑大小一般為10～75μm,約占總數(shù)的86%。船形類中有梭形藻、大褶藻等,長軸為20～30μm,短軸為8～10μm,占總數(shù)的6%。不規(guī)則類型中有古片藻、片藻、植物碎片、多孔體、帶藻等,約占總數(shù)的8%。

上述微古植物在中國晚南華系、震旦紀(jì)地層中廣泛分布,如峽東、云南、貴州、四川、湖南、安徽、新疆、湖北等地相當(dāng)?shù)牡貙又芯挟a(chǎn)出[8](表1)。上述樣品中均產(chǎn)出有古片藻、片藻,顯著粗面球形藻,特別是發(fā)現(xiàn)了寒武紀(jì)才出現(xiàn)的瘤面球形藻屬及古擬念珠藻屬。其指示意義明顯,樣品中球形藻有10μm以下的個體,是組合中不可缺少的重要部分。根據(jù)當(dāng)前所獲資料,其地質(zhì)時代應(yīng)為晚南華世—震旦紀(jì);根據(jù)微古植物化石組合特征,未見大量大型刺疑源類出現(xiàn);因此將關(guān)家溝組地層時代置于晚南華世南沱期較為合理。

表1 甘肅文縣關(guān)家溝組地層與鄰區(qū)對比Tab.1 Correlation of Guanjiagou Formation in Wenxian County,G ansu Province with Adjacent Areas

3 結(jié)語

(1)關(guān)家溝組當(dāng)前所獲的微古植物化石資料,為本區(qū)關(guān)家溝組地層的對比及時限確定提供了可靠的依據(jù)。通過與中國其他地區(qū)晚南華世微古植物化石組合進(jìn)行對比,發(fā)現(xiàn)其組合特征基本一致。因此,依據(jù)關(guān)家溝組地層中微古植物化石組合、巖石組合及構(gòu)造背景等綜合地質(zhì)因素分析,將關(guān)家溝組地層置于晚南華世南沱期。

(2)從本區(qū)整個地層發(fā)育、沉積特征(海底扇)、地質(zhì)構(gòu)造發(fā)展史多方面綜合分析,本區(qū)大地構(gòu)造位置應(yīng)歸入揚子地塊。

(3)晉寧運動后揚子板塊的北緣隨著海平面上升,較溫暖的氣候提供了一個生物生存發(fā)展的優(yōu)越條件。單細(xì)胞的微古植物,營浮游生活,數(shù)量豐富,同時由球面的粗糙簡單紋飾演化到瘤面、褶皺及穴面、古片藻、片藻、植物碎片、多孔體、帶藻等。豐富的微古植物的發(fā)展為后生動物的產(chǎn)生和發(fā)展也創(chuàng)造了條件,提供了重要的食物來源,增長了食物鏈的過程?？梢?本區(qū)晚南華世地質(zhì)時期的微古植物群落的研究為恢復(fù)古沉積環(huán)境和古氣侯的研究提供可靠依據(jù),對研究晚前寒武紀(jì)生物演化史具有重要的理論意義。

微古植物化石樣品由湖北宜昌地質(zhì)研究所分析,化石由鐘國芳教授鑒定,在此深表謝意。

[1] 陶洪祥,何恢亞,王全慶,等.揚子板塊北緣構(gòu)造演化史[M].西安:西北大學(xué)出版社,1993.

[2] 裴先治,張國偉,賴紹聰,等.西秦嶺南緣勉略構(gòu)造帶主要地質(zhì)特征[J].地質(zhì)通報,2002,21(8/9):486-494.

[3] 甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)局.甘肅省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京:地質(zhì)出版社,1989.

[4] 甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)局.甘肅省巖石地層[M].武漢:中國地質(zhì)大學(xué)出版社,1997.

[5] 蘇春乾,劉繼慶,王瑤培.西秦嶺文縣地區(qū)關(guān)家溝組海底扇沉積體系[J].長安大學(xué)學(xué)報:地球科學(xué)版,2003,25(4):21-26.

[6] 丁蓮芳,張錄易,李 勇,等.揚子地臺北緣晚震旦世—早寒武世早期生物群研究[M].北京:科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,1992.

[7] 李春昱,劉仰文,朱寶清,等.秦嶺及祁連山構(gòu)造發(fā)展史[M].北京:地質(zhì)出版社,1975.

[8] 許志琴.中國松潘—甘孜造山帶的造山過程[M].北京:地質(zhì)出版社,1992.