四川南部布拖地区地质特征及古环境意义

四川南部布拖地区地质特征及古环境意义

布苏区位于四川省南部的大凉山腹部。在大地构造上，它位于扬子地块周围的盆地变形构造系统的西侧，属于云南东部楚雄盆地和小江流域的北部土地组成结构（张国伟等，2013）。该地区经历了太-元古代、伊迪卡拉纪至三叠纪和侏罗纪至第四纪等3个重要构造演化阶段(吴学益等,1997)。研究该区志留纪地层特征和生物组合面貌,将重建区域地质构造演化,特别是生物地层,提供可靠的基础地质资料。在地层区划上布拖地区归属于扬子地层区、昆明昭觉地层分区、宁南巧家地层小区(四川省区域地层表编写组,1976),古生界发育,大面积分布。其中,上奥陶统以碳酸盐岩为主,志留系底部为笔石页岩,向上为杂色碎屑岩夹灰岩。1966年《西昌幅》1/20万地质图中报道了该地区的志留系序列(四川省地质局第一区域地质测量队,1966a),自下而上为:龙马溪组、石门坎组和未命名地层单元,分别对应于志留系下、中和上统。从那以后,关于布拖地区的志留系,包括生物地层方面,没有更多的深入研究。为了深入研究华南上扬子区志留系的发育特征,2012年12月笔者等在川南布拖县针对志留系进行了野外考察,对布拖县境内乌科乡洛呷—乌科、乌依乡呷特和乌科乡吉勒家等3条剖面进行了综合生物地层学工作,获得了一系列新认识,重新确立了研究区的志留系序列,新建了布拖组和乌科组,厘定了石门坎组,并与扬子块体其他地区的志留系进行对比,初步分析了该地区志留系的发育特征及其与扬子块体其他地区的相关性。1阴山古乡剖面位置布拖地区志留系地层序列的建立主要依据乌科乡乌科、乌依乡呷特和乌科乡吉勒家等剖面的野外考察、剖面测制、化石采集与室内生物地层工作的结果。乌科剖面位于布拖县城以南的乌科乡,沿X05县道向南10km,右转进入001乡道至乌科乡政府,剖面沿柏油公路分布,从乌科乡政府继续向前至洛呷村的剖面起点是乡村简易公路(起点GPS:27°40′1.9″N,102°04′29.8″E,图1A)。呷特剖面位于布拖县乌依乡的呷特村,沿X06县道到乌依乡后,进入去浪珠乡的乡道公路,山高路险,路面凹凸不平,遇雨雪天气,行进难度更大,不易到达,志留系剖面沿乡道公路分布(起点GPS:27°30′45.8″N,102°56′37.9″E,图1C)。吉勒家剖面位于布拖县城以南的乌科乡吉勒家附近,沿X05县道行进约20km,地质剖面沿公路分布(图1B)。依据上述3条剖面志留系的发育情况,将该地区志留系综合描述如下(自上而下)(图2):岩性与地质特征灰白色中层石英砂岩、粉砂岩,向上含有黑色页岩或煤层。厚约2~3m。莱地湾组(图3D,E):紫红色粉砂岩、粉砂质泥岩和绿色粉砂岩、粉砂质泥岩。未见宏体化石。从岩性特征上,本组与云南大关的莱地湾组特征可以对比,大体相当,地质时代为Llandovery世Telychian中晚期。本组与下伏大路寨组呈整合接触,与上覆地层呈假整合接触。在区域内的分布具有一定的局限性。在乌科剖面,本组厚为25m,而在呷特剖面本组并不发育。地质时代和岩石学特征灰绿色、黄绿色泥岩为主,中间夹灰色薄层灰岩;向上灰岩增多,出现厚层灰岩。产腕足动物:Nalivkiniacf.elongata,Nucleospiracalypta,Spinochonetesnotata,Mesopholidostrophiaminor,Clorindaminor,Salopinellaminuta,Atrypoidealentiformis,Striispirifersp.,Valdarialauta;三叶虫:Kailiasp.,Encrinuroidessp.,Coronocephalussp.等。这一组合面貌与扬子块体广泛分布的Saue011lopinella腕足动物群和Coronocephalus三叶虫动物群相同,属于秀山动物群(葛治洲等,1979;杨学长、戎嘉余,1982;伍鸿基,1990)。本组的岩性特征可与云南大关的大路寨组对比。依据生物组合特征,结合岩性特征,本组的地质时代为Llandovery世Telychian中期。本组与下伏乌科组(新名)呈整合接触。在布拖地区广泛分布。在乌科剖面上,厚约330m。地质时代和沉积特征紫红色粉砂岩、粉砂质泥岩为主,中间夹绿色粉砂岩、粉砂质泥岩。未发现宏体化石。依据上下地层,将本组地质时代定为Llandovery世Telychian早期。在区域上本组广泛分布,厚度变化大。在乌科剖面上,厚为3.2m;在呷特剖面上,厚为33.6m。晚中和晚上伏布拖组岩石学特征分为三段,1)下碎屑岩段(图5A)黄绿色钙质泥质粉砂岩和泥岩为主;2)中灰岩段(图5A,C)主要为灰色中厚层灰岩,夹薄层钙质泥岩,下部发育青灰色、黄绿色薄层泥质和灰岩和白云质灰岩,局部发育交错层理(图5B),顶部出现灰色厚层鲕粒灰岩、瘤状灰岩和生物层(图5D,F);3)上碎屑岩段(图5C,F)黄绿色钙质泥质粉砂岩和泥岩,局部发育对称波痕(图5G)。根据本组中所产腕足动物等化石(名单见下),其地质时代确定为Llandovery世Aeronian中晚期至Telychian早期。本组与下伏布拖组(新名)呈整合接触(图4H)。在乌科剖面上,本组厚为361m。马来溪中国灰色薄层灰岩、泥灰岩或钙质泥岩与灰黑色泥质粉砂岩和泥岩互层。该组产大量腕足动物和三叶虫(名单见下节),其地质时代为Llandovery世Rhuddanian晚期至Aeronian早期。本组与下伏龙马溪组呈整合接触。在乌科剖面上,本组厚为145m。本品酒石与所产笔石的地质时代黑色页岩,含大量笔石,经陈旭鉴定,主要有:Neodiplograptuslanceolatus,Neodiplograptusshanchongensis,Neodiplograptuscf.parajanus,Neodiplograptus?opimus,Normalograptusangustus,Normalograptusmirnyensis,Normalograptusrectangularis,Korenograptuslaciniosus,Sudburigraptus?angustifolius,Dictyonemasp.,Atavograptussp.等。鉴定者的意见是:本组所产笔石属于Akidograptusascensus-Parakidograptusacuminatus带,可上延到上覆笔石带,其地质时代为Llandovery世Rhuddanian早期。本组与下伏铁足菲克组可能整合接触。本组在布拖地区均有分布,岩性相同,唯厚度变化不等,在乌科剖面,厚29m。anicanasp.灰白色白云质灰岩、白云岩。产三叶虫:Dalmanitinasp.,顶部产珊瑚化石。依据前人的研究,该组的时代为奥陶系最晚期,在布拖浪珠乡的铁足菲克,其厚可达149m。2叶虫meulani企业布拖组的命名剖面位于布拖县乌科乡的洛呷村边(GPS:27°40′03.78″N,102°44′35.85″E),参考剖面在布拖县乌依乡呷特村的万吨山。组名源自命名剖面所在地的县名,本组的岩性主要为灰色薄层灰岩、泥灰岩或钙质泥岩与灰黑色泥质粉砂岩和泥岩互层,厚145m。组内生物化石以腕足动物和三叶虫为主。腕足动物以Meifodia?orientalis占绝对优势,包括:Leveneaqianbeiensis,Katastrophomenasp.,Eostropheodonta?sp.,Athyrisinoides?sp.。三叶虫以Meitanillaenuscf.binodosus为主。该腕足动物组合可与向东数百公里远的贵州省湄潭县兴隆场的牛场组腕足动物组合对比(戎嘉余、杨学长,1978;戎嘉余、詹仁斌,2004),时代大体为Llandovery世Rhuddanian晚期到Aeronian早期。该组合相对丰度中等,多样性较低,可能属较浅水环境(BA2左右)。三叶虫只有一个种:Meitanillaenuscf.binodosus,该属和种的模式产地均为贵州湄潭县兴隆场的牛场组(张文堂等,1964;中国科学院南京地质古生物研究所,1974),尽管布拖的材料定为它的相似种,其指示的地质时代大体相同。在普洛洛乌沟一带,本组地层为灰黄色中厚层含钙白云岩夹黑色泥岩,厚度为40m,与下伏奥陶系大箐组呈假整合接触,与上覆石门坎组(厘定)呈整合接触。在会东县石门坎(石门坎组的命名地)一带,布拖组厚141m,与下伏龙马溪组呈整合接触。布拖组与扬子块体上贵州省湄潭地区的牛场组可以直接对比,它们所产的生物组合面貌基本一致。本组与云南大关龙马溪组上部和黄葛溪组的中下部、贵州石阡香树园组的中下部、重庆秀山龙马溪组中部到小河坝组下部、贵州桐梓和湖北宜昌龙马溪组的中上部属于同期沉积(图6)。3上碎屑岩的地层归属“石门坎组”是四川省地质局第一区域地质测量队于1966年建于会东县石门坎(四川省地质局第一区域地质测量队,1966b),厚度为607m,主要岩性为:下部黄绿、灰黄色泥岩为主,夹灰色泥灰岩、白云质灰岩;上部灰绿色泥岩、深灰色厚层泥灰岩、泥灰岩;被归于志留系“中统”。它与下伏奥陶纪晚期大箐组呈假整合接触,与上覆志留系“上统”地层呈整合接触。本文主要依据对布拖乌科剖面的研究结果厘定石门坎组。厘定后的石门坎组可以分为3个岩性段(岩性描述见上),其三段岩性差异明显,以灰岩的出现和消失作为中灰岩段与下碎屑岩段、与上碎屑岩段的分界。下碎屑岩段产腕足动物:Eospirifersp.等,厚190m。中灰岩段产腕足动物:Eospirifersp.,Striispirifersp.;珊瑚:Favositesforbesi,Stauriaprolifera,Syringoporasp.等,厚140m。上碎屑岩段产大量化石,腕足动物:Eospirifersp.,介形虫:Entomozoebispinosa,E.suboblonga,E.wukeensis,E.cf.decorata,E.sp.,Paraentomozoesp.等(王尚启、吴荣昌,2014),厚30m。本组总厚360m,与下伏布拖组和上覆乌科组呈整合接触。令人瞩目的是,我们在石门坎组上碎屑岩段近顶部,发现了大量丽立足介目分子,但不含产自陕南和川北宁强组和贵州石阡地区秀山组上部的、通常代表Telychian中、晚期的E.tuberosa或其亲缘种。据此推测,产自宁强组和秀山组上部的丽足介目动物群与产自上碎屑岩段的丽足介目动物群可能是不同时代的产物,后者产出时代可能更早。王尚启和吴荣昌(2014)认为,布拖地区石门坎组上碎屑岩段中的丽足介目动物群可能代表了这类动物的早期类型,故其时代较其他地区早些。上碎屑岩段上部产腕足动物和三叶虫,其组合特征与渝南地区秀山组下部的化石组合类似,所指示时代为Telychian早期(RongJia-yu&ChenXu,2003)。石门坎组(厘定)的下伏地层布拖组的时代为Llandovery世Rhuddanian晚期—Aeronian早期,由此可以认定:石门坎组沉积大致从Aeronian中晚期开始。石门坎组中的腕足动物和珊瑚化石指示了地层时代为志留纪早期,其中灰岩段可能与黔北的石牛栏组上部相当,上碎屑岩段可能相当黔北韩家店组的下部。石门坎组顶界的时代大致为Telychian早期,可能相当于turriculutus带下部。厘定后的石门坎组的地质时代宜归于Llandovery世Aeronian中晚期到Telychian早期(图6)。在命名剖面上,原定义石门坎组的下部为白云岩、灰岩与泥岩互层,厚141m,根据岩性特征,这套地层与本文布拖组(新名)相当,宜从石门坎组中排除。向上,依据地层岩性可分为3段:下碎屑岩段:主要以黄绿色、灰黄色泥岩为主,间夹灰色灰岩,厚81m;中灰岩段:主要以灰色厚层灰岩为主,厚101m;上碎屑岩段:灰绿色泥岩,夹少许深灰色泥灰岩,厚284m。石门坎组的上覆地层为紫红色碎屑岩,根据岩性特征,为本文乌科组(新名)。根据上述认识,在命名剖面上,石门坎组(厘定)厚466m,与下伏布拖组(新名)和上覆乌科组(新名)均呈整合接触。在1/20万《西昌幅》地质图中(四川省地质局第一区域地质测量队,1966a),“石门坎组”最发育的地点是布拖县拖觉镇日则村,厚可达605m,下部242m主要以黄绿色泥岩、粉砂岩为主,中间夹灰色薄层泥灰岩和厚层泥质灰岩,相当于本文石门坎组的下碎屑岩段;向上以灰色灰岩为主,厚98m,相当于本文石门坎组的灰岩段;再往上以黄绿色泥岩、粉砂岩为主,具有灰色灰岩,厚为265m,相当于本文石门坎组上碎屑岩段到大路寨组。此外,日则村“石门坎组”的上覆地层为莱地湾组的紫红色地层(上红层)。从地层的区域分布看,布拖乌科与日则村分属于向斜的两翼,其地层序列基本相似,也即日则村的“石门坎组”包含了本文的石门坎组、乌科组(新名)和大路寨组。石门坎组一名也被用于中元古代地层,以变质流纹岩、流纹斑岩、流纹质凝灰岩和流纹质火山角砾岩为主,命名剖面在四川宝兴县盐井,厚892m。但是,中元古界的石门坎组的命名时间为1991年(四川地质矿产局,1991;辜学达、刘啸虎,1997)。尽管石门坎组一名也被使用在中元古代地层,而志留系石门坎组在地层划分和对比中并未得到广泛应用(四川省区域地层编写组,1976;林宝玉等,1984、1998;四川地质矿产局,1991;辜学达、刘啸虎,1997)。根据岩石地层单元命名法规(全国地层委员会,2000),志留系的石门坎组发表在先,有优先权,属于有效地层名称,故中元古代石门坎组宜于取消。厘定后的石门坎组代表志留纪Llandovery世Aeronian晚期—Telychian早期沉积,属于近岸、浅水海相碎屑岩和灰岩地层。该组在区域上具有一定的分布范围,主要分布于会东、米易、宁南、布拖、普格、甘洛等地。根据目前资料,石门坎组的沉积厚度在不同地区有明显变化,会东县石门坎命名剖面上,厚466m,布拖地区(乌科、日则、浪珠等地)厚约360m。4乌科组的石门坎剖面乌科组的命名剖面位于乌科乡政府到布拖县城的公路边(GPS:27°39’53.4”N,102°45’28.0”E),参考剖面在布拖县乌依乡呷特村旁简易公路上。本组组名来源于命名剖面所在地的乡名。本组的岩性以紫红色粉砂岩、粉砂质泥岩为主,间夹绿色粉砂岩、粉砂质泥岩。在命名剖面上,本组仅厚3.2m,主要为紫红色地层,基本不含绿色地层。在参考剖面上,本组厚约20m,以紫红色地层为主,间夹绿色地层。在会东县石门坎剖面上,本组亦为紫红色碎屑沉积,厚达33.6m。乌科组分别以紫红色岩石的出现和消失作为底界、顶界,尚未发现任何宏体化石。在命名剖面中,乌科组下伏的石门坎组上碎屑岩段顶部产有类似秀山组下部的动物组合,上覆大路寨组下部产腕足类:Striispiriferhsiehi,Nalivkiniaelongata,Nucleospiracalypta和Spinochonetesnotata,可能相当于重庆秀山的秀山组下部。在呷特剖面中,乌科组上覆大路寨组中所产腕足动物组合基本与命名剖面大体相同,可能与上扬子区的秀山组下部相当。由于本组中缺乏化石,时代确定暂依据上下地层中的化石和区域上的对比(图6),大致可对应于上扬子区溶溪组到秀山组下部,地质时代为Llandovery世Telychian早期。从岩性特征上看,本组以紫红色为特征。在层序上,与相距较近的云南大关一带的嘶风崖组可对比,两者均具示紫红色沉积,但后者沉积物中发育红色灰岩,两者岩性差别较大。与上扬子区溶溪组及其相当地层层位、下扬子区侯家塘组及其相关地层在岩性特征上则基本一致,可统称为下红层(戎嘉余等,2012)。但是,它们之间相距甚远,沉积物的物源完全不同,乌科组的物源来自于康滇古陆,而溶溪组的来自于华夏古陆。依据岩性特征、时代和沉积物源,故建立新的组名。5龙门坎地区的志留系根据四川南部布拖地区志留系的发育状况,笔者提出下列几点认识和存在问题:5.4乌科组(新名)是一套紫红色碎屑沉积,属于下红层,不含任何化石,其精确地质时代需要今后进一步确定。目前,依据上下地层中的化石,乌科组底界的时代可能较下红层的典型地层溶溪组要高。扬子块体西部,川陕交界广元—宁强地区王家湾组的底界时代最高,物源来自成都古陆,大致为turriculatus带上部(陈旭等,1991;陈旭、戎嘉余,1996);本文研究的四川布拖乌科组,物源来自于康滇古陆,底界约为turriculatus带下部;云南大关地区大关组嘶风崖段上部是一套含有灰岩的红色沉积,物源来自滇黔古陆,底界约为turriculatus带下部(戎嘉余等,2012)。由上述地区向东,四川华蓥山地区:白云庵组是一套含有灰岩的红色沉积,物源来自成都古陆,其底界约为guerichi带中部(王光旭等,2011;WangGuang-xuetal.,2013);华夏古陆西北侧和黔中古陆北侧沉积区(戎嘉余等,2012):该区物源来自华夏和黔中古陆,以溶溪组为代表,是一套紫红色为主的碎屑沉积,底界为guerichi带中部(戎嘉余等,2012)。综上所述,在整个扬子块体上,下红层底界是穿时的,总体上呈现为西部相对较高,东部相对较低。何以造成下红层这种区域的穿时?究竟是何种因素导致了这种紫红色地层的区域变化,这有待于今后的进一步研究。5.1本区的奥陶系和志留系可能为连续沉积,但是,两系界线地层的细节有待进一步研究,两纪交界期的生物相与沉积相发生了怎样的变化,这是一个非常值得探索的问题,原因是:当时全球发生了一连串的重大环境变化事件,包括冰川形成与融化、温度先降后升、海平面幅度先降后升等。本区两系如果是连续的,这些变化是如何反映的?5.2新建了布拖组和乌科组,厘定了石门坎组。5.3该地区志留系主要发育了Llandovery统,地层序列自下而上分别为龙马溪组、布拖组(新名)、石门坎组(厘定)、乌科组(新名)、大路寨组和莱地湾组。经过本项研究,未发现志留纪中晚期地层,说明在志留纪Llandovery晚期,该地区抬升为陆地,直到二叠纪早期才再次接受沉积。5.5布拖地区与扬