云南景洪澜沧江中滇西南景洪南光附近泥盆系沉积建造特征及形成环境

云南景洪澜沧江中滇西南景洪南光附近泥盆系沉积建造特征及形成环境

1类复理石和磨拉石众所周知，“复合岩石”和“磨拉石”都是来自阿尔伯斯-阿尔伯斯地质研究的数据。阿尔卑斯是推覆构造发育的经典地区,因此,作为以陆壳碰撞形成大规模逆冲-推覆作用为主导的造山运动过程,区内广泛发育的复理石沉积建造和磨拉石沉积建造就是对造山运动过程的沉积响应。正因为如此,一谈到复理石和磨拉石,自然就会联想到推覆构造。关于复理石的涵义,历来就存在着不同的观点(1):欧洲大陆派认为复理石仅限于陆壳碰撞阶段同造山陆源碎屑沉积的浊积岩,是地壳挤压背景下形成的,与推覆构造关系密切;英美学派则认为,复理石既包括同造山阶段的陆源碎屑浊积岩,也包括地壳拉张阶段被动陆源型浊积岩,俯冲阶段岛弧型陆源碎屑、火山碎屑和钙质浊积岩,因此出现了“类复理石(flyschoid)”的术语。笔者认为,“复理石”一词最好应限定在挤压造山运动(包括俯冲消减过程中岛弧的形成)中。由于复理石与磨拉石常相伴出现,分别代表了造山前期(或造山萌动期)和造山期(造山主幕)作为沉积响应的沉积建造组合,两者间应为连续过渡关系,但空间上则会于强烈隆起的造山期向山脉外缘/复理石前锋部位迁移。按照有关文献,复理石是浊流沉积的海相地层,厚度大,几乎不含化石,是具有薄层递变层理和明显韵律层、形成于海洋浊流环境的岩石组合。一般将其视为前造山阶段的沉积组合,代表造山主幕发生之前毗邻隆升地区物源沉积形成。磨拉石建造是同造山作用形成的分选差、磨圆度低的快速粗大碎屑沉积,形成于近海(部分为海相或三角洲相)和陆相环境中。其特征是厚度巨大、无递变层理、具交错层,由砾岩、砂岩、页岩、泥灰岩等构成,有时会含有煤层和碳酸盐类沉积物。在地层剖面上往往是下部颗粒细,上部颗粒粗,并由陆相沉积物构成。其形成起因于造山作用主幕期间或紧邻其后的山脉抬升剥蚀,堆积在较早形成的复理石前锋部位。根据上述沉积序列和沉积特征,如果不考虑造山运动发生的环境,把南光泥盆系分别叫做复理石和磨拉石也是比较符合的。但是,正如人们早已熟知的南光泥盆纪沉积物中含有大量来自火山岩浆弧的火山碎屑物,反映其“造山作用”过程,与阿尔卑斯造山运动下形成的复理石和磨拉石有所不同,这里的“磨拉石”和“复理石”的形成与火山岩浆组成的岛弧/山弧的形成有关。笔者曾将南光泥盆纪沉积与阿尔卑斯的复理石、磨拉石沉积特征作过比较,除沉积物源组成不尽相同外,二者的沉积构造、沉积序列表现出的韵律结构、鲍马序列等均显示类似的特点,说明在造山运动过程中两者在沉积作用方面均作出了比较一致的响应。如果不着重考虑沉积响应发生的过程,将两者形成的结果进行比较,南光泥盆系的复理石和磨拉石与阿尔卑斯基本上可以进行对比。正因为如此,本文将南光泥盆系的沉积建造视为与阿尔卑斯相同/类似的沉积建造。2南光泥盆系pge在1∶20万勐腊幅、尚勇幅区域地质报告(2)中,对景洪南光泥盆系剖面进行了比较细的分层,并采集了大量的岩矿鉴定标本和一定数量的古生物化石,为剖面地层时代的确定提供了比较可靠的依据。报告认为,南光附近泥盆系由中—上泥盆统组成,中泥盆统由灰色不等粒长石砂岩与深灰色板状泥岩夹凝灰质粉砂岩互层的韵律沉积组成(未建组),其中富含海百合茎,瓣鳃类和腕足类化石,有腕足类:Glyptospirifersp.,Productellasp.,Indospirifersp.,Productellanasp.,海扇:Isorthissp.;Pterinopecyen?sp.,表明此段地层应属海相沉积。所含腕足类化石均见于广西中泥盆世地层中,故将该套地层置于中泥盆统。后经“云南地层清理”,将其命名为中泥盆统帕当组。上泥盆统南光组代表本区以含斜方薄皮木为标志的晚泥盆世陆相/海陆交互相地层。岩性为一套凝灰岩、凝灰质碎屑岩(凝灰质砂砾岩和砾岩),总厚大于2296m。其中含有Leptophloeumrhombicum为代表的植物化石,反映了该组属于陆相地层。之后较长时间对南光泥盆系的认识,基本上只停留在区调报告的水平。1998年,笔者在西双版纳进行野外地质调查工作时,曾与成都地质矿产研究所王增和李兴振教授一起,从景洪到官木(国境线边)沿澜沧江进行考察,期间专门到南光附近对泥盆系剖面进行了观察研究,发现该剖面下部为一套典型的浊流沉积,并认为南光泥盆系存在有斜坡-盆地相和陆相沉积环境的差别,存在不协调。尽管笔者曾作了陆相河流水道沉积切入斜坡-盆地环境的解释,但始终未消除对其沉积岩相古地理环境进行深入研究的兴趣。直到2012年6月,笔者受云南地调局信息中心邀请到该区进行遥感影像解译野外检查验证工作,有机会深入该区进行较详细的研究。南光地区泥盆系在遥感影像图上呈现出与众不同的独特地貌景观,表现为一条NNE向的褶皱山脉,清楚地展现出它是一条独特的古老山脉的片段。这是一个具有挑战性的认识。因此,当笔者重新对南光剖面进行观察研究时,重点把精力放在野外实际资料的收集上,最终取得了较好的效果,形成了本文所提出的认识。3层理层理特征南光附近泥盆系沿澜沧江两岸连续出露超过2km,没有浮土掩盖,原区域地质调查资料认为,该区泥盆系为一由南光组组成的较为开阔的背斜构造,核部由凝灰岩、层凝灰岩、晶屑凝灰岩等组成。不知何故,实测剖面仅表示了从背斜核部到北西翼的地层层序,对南东翼未表示。也许是工作者认为,背斜两翼对称,剖面层序只表示了一翼。由剖面表示的地层层序,综合可以得出如下认识:下部以凝灰岩夹板岩及凝灰质粉砂岩为主;中部为凝灰岩、层凝灰岩及晶屑凝灰岩;上部为岩屑砂岩、长石砂岩和凝灰岩互层,夹硅质板岩;顶部之底部为凝灰质砾岩和板岩,向上为岩屑砂岩/砾岩夹长石砂岩、砂砾岩。其中下部板岩及中部凝灰岩中含植物化石LeptophloeumrhombicumDawson等,厚度大于1690.8m。从所述情况,层位并不完全。2012年6月,笔者到南光附近对泥盆系剖面进行了观察研究,证实南光泥盆系剖面确实为一由上泥盆统南光组为主组成的背斜构造,同时发现在背斜核部还存在一套具有韵律沉积特征的浊流复理石沉积。从核部向背斜南东翼露头连续出露,整个地层层序清楚地显示了水体由深到浅、由海相到陆相的比较完整的海退沉积序列(图2)。以上列剖面为准,将相关地层岩性和沉积构造特征作如下描述,自下而上大致可以分为3段。1段为薄层—中层状凝灰质砂岩、粉砂岩及泥质岩组成韵律沉积层,宏观特征发育比较均一的薄层—中层状层理,层厚1~10cm。其中可见凝灰岩、粉砂岩和泥板岩间互出现,岩石成分为凝灰质、岩屑粉砂岩、粉砂质和泥质,以发育平行层理为主。其原生层理微观特征显示出明显的浊流沉积特点,多以出现鲍马层列中的cde段或bcd段构造占优势,发育波纹层理、波状层理、平行纹层、平行层理及变形层理,浊积岩中尚可见发育透镜状层理和交错纹层。流水冲刷面上层理表现平整,浊积岩cde段特征仍清晰可见,并且出现了底部ab段的特点,与下伏粉砂岩、泥岩间存在一明显起伏的冲刷面;局部尚可见交错层理和ab段底部接触清晰的冲刷层理;其中下部见薄层状硅泥质(sm)直接覆于砂泥、硅质沉积组成的滑塌岩块(sb)之上。在岩层中岩屑成分减少,粉砂质和凝灰质出现较多泥质的情况下,岩石颜色变深呈灰黑色,其中的微细纹层则变得更加密集细腻,由于其中夹有一定的凝灰质成分,薄层状特征仍较清楚,凝灰质集中部位常风化成黄褐色与黑灰色粉砂,泥质间表现出明显的相变关系,靠浊积岩上部见粉砂质、泥质岩与凝灰岩呈现出清楚的相变关系。从整段的总体特征看,以细、粉砂、泥质成分为主,夹少量硅质和凝灰质。层理细薄到中层为主(2~10cm),不含砾石,向上凝灰质有所增多,厚大于160m。2段以凝灰岩、层凝灰岩的大量出现作为该段的开始,层理特征有明显的变化,表现为细薄层理明显减少,主要以中层状为主,成分以细、粉砂为主,岩石硬脆,节理发育,微细层以平行条纹、条带状层理为主,偶尔可见含有细砂岩的砾石。当凝灰岩出现较多时,沉积碎屑岩常呈岩块/俘虏体状残留在凝灰岩中,凝灰岩虽也显层理,但“透入性”表现却不如碎屑沉积岩发育,其与沉积岩间也表现出明显的相变关系,显示它可能不是与沉积碎屑一起被流水搬运来的。最能显示这种特点的是,当凝灰岩大量聚积时,它不仅不显层理,有时还表现出“岩枕”构造(rp)的特点,应属凝灰泥流沉积,显示其处于斜坡环境。此段岩石中以细、粉砂、泥质沉积为主,有时也见发育有不完整的鲍马序列,但其中却不时出现一些块状岩屑粗砂和砂砾岩(ch),与细碎屑沉积之间的层理并未受到扰动,其界线表现出一种突变切入关系,应为水道沉积,表明此段沉积应属斜坡环境。层位由下向上,岩石逐渐含砾,不显鲍马序列特征,上部逐渐夹有砾岩和砂砾岩层,并且各种岩石中普遍含砾石,层层分割的层理特征已不明显,表明出自下而上水体逐渐变浅并逐渐向陆相沉积过渡的特点。此段厚约180m,总体稳定向SE倾斜,倾角45~55°。3段出现大量中厚层—厚层块状的砾岩。砾石成分复杂,有钠长斑岩、石英钠长斑岩、英安斑岩、霏细斑岩/角斑岩、硅质岩/石英岩、次生泥岩、蚀变玄武岩、岩屑砂岩、细砂岩、粉砂岩等,砾石大小多为几厘米,仅少量达10cm以上;砾石多有一定磨圆,少量呈棱角状;砾石分选不好,大小混杂,主要为基底胶结,局部也见呈接触胶结,胶结物为凝灰质和岩屑砂质;砾石含量一般为50%~70%,最多可达90%以上;一般杂乱堆积,局部呈定向排列(方向大致呈300~120°)。砾岩中有时夹有不规则状的含砾岩屑砂岩,呈不规则长条状顺层产出。砾岩根据其结构构造特征判断,应为河床堆积,沿走向延伸不远即为含砾砂岩,含砾岩屑砂岩被含砾凝灰岩所代替,其中见含有植物碎屑,从砾石成分中主要为火山物质,未见有中深变质岩,连脉石英也很少,也未见有灰岩,说明源区可能与火山岩浆弧有关。此处陆相砾岩、岩屑砂砾岩、含砾岩屑砂岩厚大于200m。砾岩层向上即为含砾碎屑砂岩夹多层砾岩。沿江一带砾岩、砂砾岩因流水冲刷,表面常附一层黑色铁膜,显得油亮可鉴。尽管南光组在此形成一背斜构造,但两翼的岩性和层序特征却不对称(图3)。南东翼的层位岩性情况已如前述,北西翼却未见较多砾岩。从深水盆地沉积到斜坡浊流沉积,可以看到发育极好的鲍马序列,向上浊流沉积之上逐渐出现有粗碎屑、岩屑砂岩、含砾砂岩(sg)与浊积岩(tu)之间为整合过渡关系,表明水体逐渐变浅。同时见含砾岩屑砂岩中含细薄层条纹、条带状粉砂岩不稳定不规则的同沉积岩层,含砾岩屑砂岩不显层理,显示其可能属于斜坡上部的滑塌沉积。含砾岩屑砂岩向上砾石含量有所增加,出现砾岩、砂砾岩、岩屑粗砂岩等。砾石成分与南东翼的砾岩差不多,但砾石含量却较低(最多可达20%~30%),不具分选、胶结物为凝灰质和岩屑砂。岩石呈厚层块状产出,含砾极不均匀。同时附近的残留岩块(非原生露头)中可以见到很好的陆相沉积特征,见有由粗粒—中粒岩屑砂岩形成的规模较大的斜层理;同时出现含泥砾、粉砂岩“块砾”及植物碎屑成分成熟度和结构成熟度都很低的岩屑杂砂岩,反映了一种快速堆积、分选极差的陆相沉积特征。另外在岩屑杂砂岩中含有保存较好的炭化植物化石,充分显示了南光组陆相地层的特征。由此向上露头出露极好,主要为含砾岩屑砂岩、含砾凝灰质砂岩、粉砂岩、泥岩,岩石普遍含砾。岩性岩相变化较大,成层极不稳定,可见发育斜层理、滑动构造等,岩屑砂岩层层面不时可见植物碎屑,其中可见不规则不稳定的砂砾岩、砾岩出现。有时可见灰紫红色厚层—块状含砾砂岩,向上复又出现较多砾岩、含砾砂岩。其西与下石炭统曼丙组灰岩呈断层接触,从岩性及沉积构造特征,主要应为河流三角洲相沉积,可能存在过短暂的湖泊沉积(背斜两翼沉积序列特征见图4)。4南光周边泥盆系沉积的地质背景及沉积尽管南光背斜两翼南光组的层序岩性不对称,但岩性层序自下而上表现出水体由深到浅、由海到陆的转变演化过程。据维塞尔研究认为,浊流形成要有足够的水深、足够的坡度及有效的海退作用等因素。就水深而言,大多数人认为浊流形成于深水环境(水深可从1000~8000m),最近发现也可形成于浅水(7100m)的浪基面以下的环境。形成浊流沉积的第2个条件是存在不稳定的斜坡。有效的海退作用是形成浊流沉积的第3个必要因素,有效的海退作用可由海平面的下降、构造运动、各种海岸地形的变化及快速的沉积作用等引起。形成浊流沉积的第4个条件是有触发浊流产生流动的因素,如地震、海啸、暴风浪及洪泛(湖泊中形成的浊流)等突发事件发生。由南光附近泥盆系沉积序列所表现的特征看,其浊流沉积的产生条件(因素)是完全与上述条件符合的。由于沉积区毗邻火山岩浆弧,浊流沉积的触发流动因素自然少不了火山喷发时产生的地震影响。对比阿尔卑斯造山运动过程所形成的沉积建造组合,下部中泥盆统帕当组相当于造山作用初期,盆地反转阶段的浊流/复理石沉积。南光附近从中泥盆统帕当组沉积中留下了由海到陆转变过程的记录。其上陆相沉积的上泥盆统南光组则应属磨拉石建造。丰富、复杂的各类碎屑沉积较好地记录了造山作用中山脉隆升的过程。沉积碎屑的成分反映了物源区为火山岩浆活动形成的一条山脉。由粗碎屑沉积物空间分布情况判断,背斜东翼明显大于西翼,表明东部离物源区近;西部以河流冲积相为特征,应为离物源区较远的三角洲沉积,火山凝灰岩等的分布情况也反映了这一趋势。笔者注意到,原1∶20万区域地质报告中由于对一些地层层序认识上的偏差,认为以陆相粗碎屑岩为主的地层代表了加里东运动以后中泥盆世古陆边缘的山麓堆积。前述粗碎屑的砾石成分看不出古陆提供物源的明显信息,倒是充分反映了有一条火山岩浆弧组成的山脉的存在。至于对地层时代的认识,显然是由于对地层层序认识的错误而产生的。在勐腊幅、尚勇幅区域地质报告(2)“地质发展史的探讨”章节中,尽管对泥盆纪地质发展史的论述不一定正确,但笔者发现,其所作的南光附近沿澜沧江北岸的景洪县(现为市)盘窑附近的构造素描图(原报告图66)所表现的地质构造,与笔者实际观察情况基本一致。说明南光一带存在由中泥盆统怕当组为核部,上泥盆统南光组为两翼的背斜构造(图5)。只不过是当时没有准确认识到怕当组的沉积环境和沉积建造的特征,以及与上覆南光组陆相地层的相互关系。5景洪南光泥盆系的形成环境云南西部澜沧江流域南段,由于特殊的地理位置和地质地貌景观,多年来一直受到中外地质学家的关注。自20世纪70年代以来,已相继发表了不少文章及著作,对澜沧江构造带的地质构造特征,在地质历史演化中的作用及与相邻地区间的发展演化关系提出了若干颇有见地的观点和认识。持昌宁-孟连带属古特提斯主洋观点的认为,澜沧江构造带为昌宁-孟连洋向东俯冲形成的岛弧火山-岩浆带和弧后盆地,也有人认为临沧地块东侧澜沧江带属于深大断裂/古板块缝合带,但对缝合带的位置认识尚不一致,有人认为缝合带紧邻临沧地块向东缘/或为临沧地块向东逆冲将其掩伏在地块之下;有人认为缝合带位于澜沧江以东的酒房断裂,由于该区缺少下三叠统,因此认为该区在早印支期曾经历了一次强烈的构造运动———澜沧运动,形成早印支褶皱带。致使区内中三叠统忙怀组/下坡头组直接不整合在下伏古生代地层之上。而景洪南光泥盆系虽然早已发现,在各种地质文献和专著中均对其有所提及,云南省区域地质志将其置于临沧古陆东缘的海陆过渡相—滨海相环境,云南岩相古地理图集也表示了大致相同的认识,但均未对其沉积建造特征和大地构造环境作过比较明确的表述。虽然也有人注意到该区华力西运动的存在,内容也主要是强调石炭纪—二叠纪的地层接触关系,明确提出澜沧江带属于晚华力西构造带。笔者注意到在关于澜沧江带形成的各种观点中,所建立的地质构造演化模式中均难以找到南光泥盆系的位置。也许是因为南光泥盆系中含有大量火山碎屑物质的缘故,澜沧江火山岩浆弧的背景使其独有的沉积建造特征淹没在火山岩浆弧之中,未能引起足够的重视。因此对于景洪南光泥盆系复理石(浊积岩)建造和磨拉石建造的确定,为正确认识该区泥盆纪时大地构造环境提供了依据,也突显出滇西地区,尤其是澜沧江带地质构造研究的不足。笔者注意到,1∶