扬子克拉通北缘中元古界神农架群沉积特征

神农架群(约1400—1000 Ma)发育于扬子克拉通北缘鄂西北地区,自下而上发育有下亚群(大岩坪组、马槽园组、乱石沟组、大窝坑组和矿石山组)、中亚群(台子组、野马河组、温水河组和石槽河组)及上亚群(送子园组和瓦岗溪组)。每亚群均由相对较深水相碎屑岩和浅水碳酸盐岩组成。一系列岩石组合特征、宏微观沉积组构和沉积构造等表明,神农架群发育环潮坪相藻碳酸盐岩、浅海相碎屑岩、台缘浅滩颗粒碳酸盐岩和台缘斜坡砾屑碳酸盐岩等4类沉积组合,形成于远端变陡型缓坡型碳酸盐岩台地背景。环潮坪沉积分布最广,遍布于所有碳酸盐岩地层,不同类型叠层石发育,构成向上变浅沉积序列;进积作用强烈,干裂构造、蒸发岩等常见;沉积相带由浅潮下、潮坪及潮上带组成。浅海碎屑岩沉积组合主要见于台子组及大岩坪组,由砂岩、粉砂岩与泥岩组成,石英砂岩分选和磨圆较好,自生海绿石常见,平行层理、水平—波状层理发育,泥岩中自生黄铁矿发育,总体经历了滨岸浅滩—浅海陆棚—碎屑潮坪—局限台地等的高频变化。台缘浅滩颗粒碳酸盐岩以鲕粒白云岩、砾屑白云岩(及内碎屑白云岩)和斜歪锥、柱状叠层石为特征,主要见于乱石沟组、野马河组;大窝坑组及石槽河组以鲕粒和砂—砾屑白云岩及藻碎屑(团块或凝块石)为特征;大中型板状交错层理、递变—平行层理和冲刷—侵蚀构造普遍,表明浅潮下带强水动力条件环境。台缘斜坡砾屑碳酸盐岩发育在大岩坪组中上部及马槽园组,由滑塌堆积的透镜状、巨厚层状巨—粗—细砾岩和砂岩组成,砾岩成分以白云岩等为主,可见大型交错层理、波痕和侵蚀—冲刷等沉积构造。对神农架群沉积序列、沉积特征及沉积演化过程的研究,为扬子克拉通中元古代晚期的盆地演化与重建、沉积充填过程及地层—沉积对比研究提供了基础资料及依据。     

扬子克拉通北缘中元古界神农架群沉积特征*

神农架群(约1400—1000 Ma)发育于扬子克拉通北缘鄂西北地区,自下而上发育有下亚群(大岩坪组、马槽园组、乱石沟组、大窝坑组和矿石山组)、中亚群(台子组、野马河组、温水河组和石槽河组)及上亚群(送子园组和瓦岗溪组)。每亚群均由相对较深水相碎屑岩和浅水碳酸盐岩组成。一系列岩石组合特征、宏微观沉积组构和沉积构造等表明,神农架群发育环潮坪相藻碳酸盐岩、浅海相碎屑岩、台缘浅滩颗粒碳酸盐岩和台缘斜坡砾屑碳酸盐岩等4类沉积组合,形成于远端变陡型缓坡型碳酸盐岩台地背景。环潮坪沉积分布最广,遍布于所有碳酸盐岩地层,不同类型叠层石发育,构成向上变浅沉积序列;进积作用强烈,干裂构造、蒸发岩等常见;沉积相带由浅潮下、潮坪及潮上带组成。浅海碎屑岩沉积组合主要见于台子组及大岩坪组,由砂岩、粉砂岩与泥岩组成,石英砂岩分选和磨圆较好,自生海绿石常见,平行层理、水平—波状层理发育,泥岩中自生黄铁矿发育,总体经历了滨岸浅滩—浅海陆棚—碎屑潮坪—局限台地等的高频变化。台缘浅滩颗粒碳酸盐岩以鲕粒白云岩、砾屑白云岩(及内碎屑白云岩)和斜歪锥、柱状叠层石为特征,主要见于乱石沟组、野马河组;大窝坑组及石槽河组以鲕粒和砂—砾屑白云岩及藻碎屑(团块或凝块石)为特征;大中型板状交错层理、递变—平行层理和冲刷—侵蚀构造普遍,表明浅潮下带强水动力条件环境。台缘斜坡砾屑碳酸盐岩发育在大岩坪组中上部及马槽园组,由滑塌堆积的透镜状、巨厚层状巨—粗—细砾岩和砂岩组成,砾岩成分以白云岩等为主,可见大型交错层理、波痕和侵蚀—冲刷等沉积构造。对神农架群沉积序列、沉积特征及沉积演化过程的研究,为扬子克拉通中元古代晚期的盆地演化与重建、沉积充填过程及地层—沉积对比研究提供了基础资料及依据。     

鄂西神农架地区中元古界乱石沟组岩相古地理

神农架地区中元古界神农架群乱石沟组以发育碳酸盐潮汐沉积作用为显著特色，岩石类型以同生或准同生白云岩为主，沉积构造丰富，岩相标志清楚。本文通过十条实测剖面的综合研究共建立六种岩相类型在区域上，则划分为二个沉积相带及二个亚相带。由此，初步查明了神农架群乱石沟组沉积环境演化及岩相古地理分布特征     

寒武系第二统仙女洞组混合沉积特征及古环境意义——以川北旺苍唐家河剖面为例

碳酸盐组分与陆源碎屑物的混合沉积（Mixed siliciclastic-carbonate sedimentation）在古气候、古环境重建方面具有重要作用,近年来受到国内外学者广泛关注。寒武纪沧浪铺早期,上扬子北缘靠近汉南古陆的浅水环境中混合沉积广泛发育,以石英、岩屑等陆源碎屑与碳酸盐的层内混合和间互沉积为主要特征。研究表明,以碎屑颗粒占主导的混积岩（郭家坝组顶部及阎王碥组底部）表现为灰质粉砂岩—泥岩互层,以及灰质粉砂岩—灰质泥岩的间互沉积,形成于陆棚和潟湖等相对低能环境。以碳酸盐占主导的混积岩（仙女洞组）主要发育“碳酸盐岩—混积岩”和“混积岩—混积岩”的沉积序列,表现为:1）泥晶灰岩—灰质泥岩互层,2）灰质岩屑细砂岩—砂质鲕粒灰岩互层,以及3）灰质细砂岩→砂质鲕粒灰岩→亮晶鲕粒灰岩的旋回,形成于台缘斜坡及台地边缘等高能环境。在沧浪铺期海退背景下,川北地区仙女洞组以碳酸盐占主导的混积体系具有“近源”沉积特点。陆源碎屑通过三角洲—河流入海口进入浅海环境,并经过沿岸流和波浪的搬运,对台地边缘相带的微生物丘、古杯丘和鲕粒滩为主的碳酸盐工厂造成影响,形成相缘渐变混合和原地沉积混合的混积类型,其发育与当时气候条件、陆源供给量、水动力条件及生物作用有关。而台缘斜坡—陆棚环境中,风暴、浊流等间断性事件对混积体系起着主要作用,易形成事件突变混合。因此,厘清以唐家河剖面为代表的川北寒武系混积特征及分布发育情况,对于认识上扬子地区北缘寒武纪早期古地理背景、古环境演化,以及混积岩储层发育特征等方面具有促进作用。     

扬子克拉通北缘中元古界神农架群乱石沟组叠层石类型及其沉积学意义*

扬子克拉通北缘神农架地区中元古界神农架群叠层石十分发育。该群下部乱石沟组中叠层石类型丰富,根据形态可分为柱状、穹状、层状叠层石以及锥状、层柱状、包心菜状、墙状叠层石和叠层石丘等。研究区叠层石以中小型为主,少数为大型和巨型;多数无壁,部分具单层壁;对称性和继承性由好到一般,部分较差。研究表明,叠层石的形态和规模,与水动力条件、水体深度及陆源组分含量关系密切,其中层状叠层石主要发育于潮间带上部,柱状叠层石产于潮间带下部和浅潮下带,穹状叠层石出现在潮间带和潮下带,锥状叠层石多见于潮间带下部和潮下带,层柱状、锥柱状叠层石则集中于潮间带,叠层石丘位于潮间带和潮下带。依据各类型叠层石宏观和微观特征、垂向组合类型、沉积构造及沉积岩相相互关系,并结合碳、氧同位素测试结果,综合研究认为: 虽然叠层石的形成受生物和环境等多重因素影响,但生物因素主要影响叠层石的微观组构,水动力条件则控制叠层石的宏观形态类型,水体深度影响叠层石的规模;另外,生物繁盛、陆源物质供给少的环境更有利于叠层石发育。     

扬子克拉通北缘中元古界神农架群层序的厘定

神农架群被认为是除天津蓟县剖面外,我国出露相对最好的中元古界。由于其大致形成于1400～1000 Ma,故普遍被看好作为中国地层表中1320～1000 Ma时期地层记录缺失的候选层型剖面。尽管近年来神农架群的年代地层学、沉积学、古生物(叠层石形成与分布)及古海洋地球化学等方面研究进展显著,但有关神农架群的划分仍未达成共识。本文在神农架上前寒武系专题研究及神农架1：20万填图划分方案基础上,通过近十余年来对神农架群系统综合研究,重新厘定了神农架群层序。研究认为,神农架群由下至上可划分为下、中、上3个亚群,下亚群由下至上为鹰窝洞组、大岩坪组、马槽园组、乱石沟组、大窝坑组及矿石山组;中亚群包括台子组、野马河组、温水河组和石槽河组;上亚群则为下部送子园组与上部瓦岗溪组。神农架群的上述划分和层序厘定充分结合了神农架群同位素年代学、沉积地质演化、叠层石形态类型及旋回性发育特征、同位素与元素地球化学异常等特征和发育规律。本文是近10年来神农架群研究进展的总结,尽管神农架群目前已具备了建立待建系候选层型的基本条件,但其尚缺少顶界与底界层位年龄,也未见到下伏地层或基底,未来还需进一步开展综合研究。     

扬子克拉通北缘中元古界神农架群乱石沟组叠层石类型及其沉积学意义

扬子克拉通北缘神农架地区中元古界神农架群叠层石十分发育。该群下部乱石沟组中叠层石类型丰富,根据形态可分为柱状、穹状、层状叠层石以及锥状、层柱状、包心菜状、墙状叠层石和叠层石丘等。研究区叠层石以中小型为主,少数为大型和巨型;多数无壁,部分具单层壁;对称性和继承性由好到一般,部分较差。研究表明,叠层石的形态和规模,与水动力条件、水体深度及陆源组分含量关系密切,其中层状叠层石主要发育于潮间带上部,柱状叠层石产于潮间带下部和浅潮下带,穹状叠层石出现在潮间带和潮下带,锥状叠层石多见于潮间带下部和潮下带,层柱状、锥柱状叠层石则集中于潮间带,叠层石丘位于潮间带和潮下带。依据各类型叠层石宏观和微观特征、垂向组合类型、沉积构造及沉积岩相相互关系,并结合碳、氧同位素测试结果,综合研究认为:虽然叠层石的形成受生物和环境等多重因素影响,但生物因素主要影响叠层石的微观组构,水动力条件则控制叠层石的宏观形态类型,水体深度影响叠层石的规模;另外,生物繁盛、陆源物质供给少的环境更有利于叠层石发育。     

神农架林区火炼坡矿区成磷时代的新认识及意义

鄂西地区作为扬子地台四大聚磷区之一,通过大量研究与勘查工作,鄂西地区磷矿为陡山沱期沉积型磷块岩矿床,并在实际工作得到验证,然而对于鄂西地区非陡山沱期磷矿鲜有报道。文章通过对鄂西地区神农架火炼坡矿区磷矿野外详细调查基础上,结合探槽、钻孔勘查工程取样分析测试及矿石薄片镜下鉴定结果,确定火炼坡磷矿为神农架群乱石沟组沉积变质型磷灰石矿床。研究认为,火炼坡磷矿床形成于浅海碳酸盐潮坪亚相带向潮下低能相带过渡的半局限台地氧化环境,之后遭受后期区域变质及构造变形作用,重结晶成以针柱状磷灰石为主的磷矿床;区域上神农架群乱石沟组磷矿发现为鄂西磷矿区增加新的找磷层位和磷矿类型,且温水河-松柏-阳日一带乱石沟组地层具有重要的找矿潜力。     

扬子克拉通北缘中元古界神农架群台子组沉积特征

有关扬子克拉通北缘神农架地区中元古界神农架群台子组沉积环境的认识一直存有分歧,文中基于野外和室内的综合研究讨论了台子组的沉积环境。台子组底部为蛋青色砂砾岩,下部为灰色、肉粉色细粉晶白云岩,中部为灰绿色、浅灰色石英中—细砂岩、粉砂岩与深灰色粉砂岩、粉砂质泥岩和泥质粉砂岩组合,上部则是粉砂岩—泥岩韵律。同时,台子组石英砂岩中以发育块状层理和平行层理为主,粉砂岩和泥岩则发育丰富的水平层理和透镜状层理。砂岩粒度概率累计曲线显示斜率较大,跳跃组分为主,悬浮组分含量低,无滚动组分,其中跳跃组分又以二段或多段式为特征。上述沉积指相标志和粒度分析均表明,台子组形成于滨岸与潮坪沉积环境,同时纵向沉积序列上,碎屑岩沉积物粒度表现为粗—细—粗—细演化特征,沉积相由下部到上部呈现滨岸相—碳酸盐岩缓坡台地相—潟湖相—潮坪相—潟湖相的演替规律,总体上构成由退积—进积—退积—进积的沉积序列。     

华北串岭沟组软沉积物变形构造及其构造古地理意义

华北古陆北缘中元古代串岭沟组是整个华北古陆沉积环境从以滨浅海陆源碎屑岩为主体的沉积体系向以碳酸盐岩为主体的陆表海沉积体系的转折点。串岭沟组发育了大量的软沉积物变形构造:水塑性变形构造,液化构造,流化构造,均是与地震驱动相适配的变形构造,它们赋存于特定的层内,并在空间上呈规律变化,为典型震积岩。地震中心主要为蓟县—兴隆区域,东西向展布的断裂控制相带分布,南北向控制沉积类型。软沉积变形构造可以作为重要沉积标志来限定大陆裂解引发的伸展构造运动时间。因此综合研究串岭沟组发育的软沉积物变形构造类型、特征、层位和空间位置对于认识原型盆地的断裂构造活动特征具有重要意义。     

扬子克拉通北缘神农架地区矿石山组Pb-Pb等时线年龄及其地质意义

扬子克拉通北缘神农架地区出露了大量中元古代碳酸盐岩地层,但已有的同位素年代学资料有限,故对神农架群矿石山组白云岩开展了全岩Pb-Pb等时线测年.研究结果表明,矿石山组白云岩206Pb/204Pb变化范围相对较大,为18.753~23.106,而207Pb/204Pb和208Pb/204Pb则变化范围相对较小,分别为15.606~16.046和37.793~38.599.八件白云岩样品206Pb/204Pb和207Pb/204Pb之间呈良好的线性关系,构成Pb-Pb等时线年龄为1632±75Ma(MSWD=8.7),代表了矿石山组地层主体沉积时代,与已有的年代学结果可对应,表明Pb-Pb同位素体系可对古老的碳酸盐岩地层进行较为精确地定年.结合前人对于神农架群的年代学资料,确定神农架群的沉积时限应为1600~1100Ma的中元古代.      

扬子克拉通北缘中元古界神农架群台子组沉积特征*

有关扬子克拉通北缘神农架地区中元古界神农架群台子组沉积环境的认识一直存有分歧,文中基于野外和室内的综合研究讨论了台子组的沉积环境。台子组底部为蛋青色砂砾岩,下部为灰色、肉粉色细粉晶白云岩,中部为灰绿色、浅灰色石英中—细砂岩、粉砂岩与深灰色粉砂岩、粉砂质泥岩和泥质粉砂岩组合,上部则是粉砂岩—泥岩韵律。同时,台子组石英砂岩中以发育块状层理和平行层理为主,粉砂岩和泥岩则发育丰富的水平层理和透镜状层理。砂岩粒度概率累计曲线显示斜率较大,跳跃组分为主,悬浮组分含量低,无滚动组分,其中跳跃组分又以二段或多段式为特征。上述沉积指相标志和粒度分析均表明,台子组形成于滨岸与潮坪沉积环境,同时纵向沉积序列上,碎屑岩沉积物粒度表现为粗—细—粗—细演化特征,沉积相由下部到上部呈现滨岸相—碳酸盐岩缓坡台地相—潟湖相—潮坪相—潟湖相的演替规律,总体上构成由退积—进积—退积—进积的沉积序列。     

扬子北缘元古宇马槽园群时代归属新证据 ——对地层对比和古地理格局的启示

马槽园群是华南前寒武纪地层中的重要单元,其沉积特征及时代归属对建立和完善扬子北缘地层格架、认识和恢复当时的古地理格局有重要意义.通常认为,扬子北缘马槽园群(下部八里垭组,上部火烧尖组)是一套角度不整合于中元古界神农架群之上的新元古代磨拉石建造.取自该群下部八里垭组上部的同沉积凝灰岩样品的高精度离子探针(SHRIMP)锆石U-Pb年龄为(1165±14)Ma.该年龄数据表明,马槽园群沉积地层的形成时代应为中元古代,而不是新元古代.野外调查与沉积相分析表明,马槽园群沉积地层中滑塌包卷、正粒序等重力流沉积构造发育,主体为一套斜坡相碳酸盐岩重力流沉积,而非磨拉石建造.结合前人研究结果认为,马槽园群无论是在沉积特征还是时代归属上都不能与华南新元古代裂谷系地层进行对比,而应该属于裂谷系之下的基底地层.     

扬子克拉通神农架群锆石和斜锆石U-Pb年代学及其构造意义

出露于扬子北缘神农架地区的神农架群是扬子地区保留比较完整的中元古代地层,其上部被青白口系马槽园群不整合覆盖.本文报导了神农架群砂屑白云岩、凝灰岩及侵入神农架群中的基性岩墙锆石及斜锆石U-Pb年龄.测年表明,神农架群下部大岩坪组碎屑锆石在1.4Ga、1.8Ga、2.0Ga、2.7Ga出现统计峰值;神农架群野马河组凝灰岩锆石U-Pb年龄为～1220Ma;侵入于石槽河组的基性岩墙斜锆石及锆石U-Pb年龄分别为1115Ma和1083Ma.根据新的测年结果,结合区域地质分析,我们得出以下几点主要结论:(1)可以将神农架群的沉积时代严格限定在1.4～1.1Ga之间,并推测神农架群碎屑物主体来自扬子克拉通古老基底,另有部分碎屑物质可能来自华夏地块或劳伦的前寒武纪基底;(2)神农架群和马槽园群之间的角度不整合面大致确定在1.1～1.0Ga之间,这一不整合面可能代表了扬子与华夏之间最早发生拼合的构造事件,是Rodinia超大陆汇聚事件的构造响应;(3)侵入于石槽河组的基性岩墙侵入时代为1115～1083Ma,这一期基性岩侵入事件在劳伦、非洲、澳大利亚以及南极洲都有记录.神农架地区的这一时期基性岩侵入事件是Rodinia超大陆汇聚过程中的产物还是和该时期全球性的超级地幔柱有关尚需要进一步研究;(4)神农架群沉积时代的确定,为建立我国1.4～1.1Ga期间的标准地层剖面提供了可能的候选剖面.(5)神农架群大岩坪组～1.45Ga碎屑锆石年龄峰为华夏地块在Columbia超大陆中位于劳伦和南极之间的观点提供了新依据.     

Redefinition of Early Mesoproterozoic (1800–1600 Ma) stratigraphy in the northern Kongling area,China: The nucleus of Yangtze Craton and its tectonic significance

The Wujiatai Formation, which is well exposed in Huangjiatai-Xichahe region of the northern Kongling area of central Yangtze Craton, is a suite of epimetamorphic conglomerates to pebbly sandstones to fine sandstone-dolostones deposited in littoral-carbonate platform facies. The formation has angular unconformity contacts with both the overlying Neoproterozoic Nantuo Formation and the underlying Paleoproterozoic Huanglianghe Formation complex. Detrital zircons from metafine sandstones of the lower Wujiatai Formation have ages ranging from 3377–1828 Ma, with the youngest zircons dating to about 1828 Ma. In addition, whole-rock Pb-Pb isochron ages from dolostones in the upper Wujiatai Formation yield an age of 1718±230 Ma. These dates constrain the depositional age of the Wujiatai Formation between 1800 Ma and 1600 Ma. These are the earliest Mesoproterozoic sedimentary records reported in the Kongling region, and fill the gaps in Early Mesoproterozoic stratigraphy in Yangtze Craton. Histograms of detrital zircon ages for the Wujiatai Formation reveal four major peaks at 2039 Ma, 2691 Ma, 2966 Ma and 3377 Ma, which is consistent with the ages of the basement rocks that underlie the center of Yangtze Craton, indicating that sediment provenance is mainly from the Kongling complex. The lower Wujiatai Formation mainly consists of clastic rocks, whereas the upper Wujiatai Formation consists of dolostones. This stratigraphic change implies a deepening sequence in an expanding basin with an initial cratonic rifting tectonic setting, corresponding to the initial breakup of the Columbia supercontinent in Yangtze Craton.© 2019 China Geology Editorial Office.     

上扬子地台南缘早志留世埃隆期碳酸盐岩岩石学特征及沉积环境

上扬子地台南缘早志留世埃隆期发育的碳酸盐岩,近期揭示具有较好的油气勘探前景,但有关该套岩层的岩石学特征及其沉积环境研究需要进一步深入。论文以野外地质剖面和室内薄片鉴定为基础,对上扬子地台南缘早志留世埃隆期碳酸盐岩开展系统的岩石颗粒组分、岩石类型和沉积环境分析。发现早志留世埃隆期碳酸盐岩颗粒类型主要为生物碎屑,含少量内碎屑与鲕粒;根据曾允孚先生等的碳酸盐岩结构成因分类方案,该地区碳酸盐岩主要有7种类型:包括亮晶鲕粒灰岩、亮晶生物屑灰岩、珊瑚礁灰岩、亮晶砂屑灰岩、砂屑-生物屑微晶灰岩、微晶砂屑灰岩和微晶灰岩。根据岩石学特征和野外露头分析,认为在早志留世埃隆期研究区从早期到晚期沉积环境经历了碳酸盐缓坡到碳酸盐台地的转变,并发育了外缓坡、内缓坡、台地边缘斜坡、台地边缘滩、台地边缘生物礁、开阔台地等亚相。以三级层序为编图单元,揭示了礁滩沉积区域展布特征,生物礁滩体主要发育于SQ2层序,具有环带状展布的特征。     

扬子克拉通北缘大洪山地区打鼓石群与神农架地区神农架群的对比:锆石SHRIMP U-Pb年龄及Hf同位素证据

出露于扬子克拉通北缘大洪山地区的打鼓石群一直被认为是一套中元古代沉积地层,其上被花山群不整合覆盖。但是由于缺少可靠的年龄依据,打鼓石群与同属扬子克拉通北缘的神农架群以及其他相关地层的对比关系一直存有争议。本文作者利用高精度高分辨率离子探针质谱仪(SHRIMP)测定了打鼓石群中凝灰岩的锆石U-Pb年龄,并利用激光烧蚀多接收器电感耦合等离子体质谱仪(LA-MC-ICPMS)测定了打鼓石群凝灰岩和基本同时代的神农架地区神农架群上亚群凝灰岩的锆石Lu-Hf同位素。这是迄今为止第一次测得了打鼓石群罗汉岭组凝灰岩年龄(1 225±19) Ma和(1 239±23) Ma;锆石Lu-Hf同位素结果显示打鼓石群罗汉岭组凝灰岩与神农架群上亚群野马河组凝灰岩具有相似的Lu-Hf同位素特征：176Hf/177Hf初始值介于0.282 172~0.282 397,εHf(t)值为4.9~12.0, TCDM=1 150~1 943 Ma。结合现有区域地质资料,我们认为打鼓石群与神农架群上亚群属于同时期沉积物,形成于超级地幔柱主导的哥伦比亚超大陆裂解背景。