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Scientific Journal of Earth Science December 2013, Volume 3, Issue 4, PP.119-127

Characteristics and Genesis of Calcirudite in the Wulalike Formation of Middle Ordovician, Zhuozi Mountain Area of Inner Mongolia Jun Zhao, Youbin He†, Bin Xiao, Ning Wang, Bochao Yuan, Jinxiong Luo College of Geoscience, Yangtze University, Hubei Wuhan 430100, China †Email:

heyb122@163.com

Abstract Based on fieldwork, the causes of the calcirudite of the Wulalike formation of Middle Ordovician, in Zhuozi mountain area of Inner Mongolia was explored in the aspects of sedimentary background, lithology, structure and construction characteristics. Through the lithological, paleontology and geochemistry features of the Wulalike Formation, the sedimentary environment of Wulalike Formation is recognised as deep-water slope - basin environment. Wulalique calcirudite folder group sets of shale in bulk,internal unstratified, gravels mixed sizes, no separation, no grading, reflecting sedimentary characteristics of debris flow. Duringthe Middle Ordovician, Helan aulacogen was strong rifting, in Helan aulacogen edge, carbonate gravity flow deposits were mainlycontrolled by synsedimentary fault. The Helan graben has the characteristics of strong the tectonic strength of the north Helanaulacogen was weak, while the tectonic strength of the north Helan aulacogen was strong. The tectonic strength of contemporaneous faults in the zhuozi mountain area was relatively weak, so the debris flow deposit in general was not very developed. Due to the steep slope, calcirudite mainly deposited on the foot of slope, and minority was transported to the basin edge, even in the basin. However the calcirudite transported to different positions had different Characteristics in many aspects, such sa scale, particle size, grinding, erosion degree to the underlying strata. The calcirudite at the foot of slope owned large scale, large particles, rounded appearance, with section clear bottom; The calcirudite in the basin, as far away from the source area, were in small scale, small particles, with relatively better grinding and a flat bottom. Keywords: Zhuozi Mountain Area; Wulalike Formation; Calcirudite; Debris Flow Deposits; Sedimentary Model

内蒙古桌子山地区中奥陶统乌拉力克组砾屑灰岩 特征及成因* 赵俊,何幼斌,肖彬,王宁,苑伯超,罗进雄 长江大学 地球科学学院,湖北 武汉 430100 摘

要:以蒙古桌子山地区中奥陶统乌拉力克组砾屑灰岩为主要研究对象,在野外工作的基础上,从沉积背景、岩性、

结构和构造等方面分析了砾屑灰岩的特征,探讨了其成因。通过对乌拉力克组岩性特征,古生物特征及地球化学特征的 研究,认为乌拉力克组沉积环境为深水斜坡-盆地环境。乌拉力克组大套页岩中所夹的砾屑灰岩呈块状,内部不具层理, 砾屑大小混杂,无分选,无粒序,反映了碎屑流沉积特征。中奥陶世期间,贺兰坳拉谷发生强烈裂陷,在贺兰坳拉谷边 缘发育碳酸盐重力流沉积,主要受同生断裂控制。贺兰地堑具有南强北弱的特征,桌子山地区同生断裂的构造强度相对 不大,因此所形成的斜坡坡度不大,碎屑流沉积总体上不是十分发育。上斜坡坡度较大,为沉积物过路带。砾屑灰岩主 要沉积于下斜坡,少数被搬运至盆地边缘,甚至盆地中,但是被搬运至不同位置的砾屑灰岩在发育规模、对下伏地层的 *

基金资助:本文受高等学校博士学科点专项学科基金 (20104220110002)与国家自然科学基金“鄂尔多斯盆地西缘中奥陶统深 水牵引流沉积研究”(41072086) 联合资助. - 119 http://www.j-es.org/


侵蚀程度、颗粒大小和磨圆等方面存在着明显差异:下斜坡处沉积的砾屑灰岩规模大,底部具有明显的截切面,颗粒大 且磨圆差;到盆地处时,由于远离物源区,砾屑灰岩规模小,底部平坦,颗粒小且磨圆相对更好。 关键词:桌子山地区;乌拉力克组;砾屑灰岩;碎屑流沉积;沉积模式

引言 砾屑灰岩作为碳酸盐岩的一种重要类型,受到了石油地质工作者的关注。前人曾在不同地区对砾屑灰 岩的征、分类、成因机制、与大地构造的关系等方面进行了大量研究,取得了丰硕成果[1-6]。 在中奥陶世乌拉力克期,鄂尔多斯盆地西缘桌子山地区的大套黑色笔石页岩中夹有少量砾屑灰岩,但砾 屑灰岩分布广泛,与页岩显得格格不入,其成因引人关注。本文将从砾屑灰岩的沉积背景出发,结合其沉积 特征弄清砾屑灰岩的成因。

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区域地质概况

1.1 区域构造背景 桌子山地区位于鄂尔多斯盆地西缘北部,地处贺兰坳拉谷(图 1)。早元古代时期,鄂尔多斯西缘发育 贺兰坳拉槽,与秦祁裂谷相连组成了秦祁贺三叉裂谷系,随后祁连和秦岭两支裂谷进一步发育形成大洋裂 谷,而贺兰裂谷为三叉裂谷系的一个衰亡支[7,8],总体上呈楔形并向北插入阿拉善地块与鄂尔多斯地块之间 [9,10]

。早古生代初期,秦祁贺三叉裂谷重新活动并沿着早期三叉裂谷的断裂发育。秦祁洋继续开裂扩张,贺

兰裂谷则不断裂陷。中奥陶则为贺兰坳拉谷沉降最盛时期,也是裂谷扩展最宽、裂陷幅度最大的阶段 [10]。 贺兰坳拉槽的构造强度具有明显的南强北弱的特征[9]:中奥陶世的沉积充填自南向北总厚度逐渐减薄,块体 重力搬运作用的强度逐步减弱 [11] 。中奥陶世后,加里东运动使海槽逐渐消失,隆升为陆,海水由西南退 出,鄂尔多斯地区结束了古海盆演化历史[12]。

图 1 研究区地理位置及中奥陶世构造格局(据文献[7]修改)

1.2 地层特征及沉积背景 关于鄂尔多斯西缘地区奥陶系如何划分一直存在着争议 [13-16] ,本文采取表1的划分方法。在桌子山地 区,上奥陶统缺失,地层从老到新依次为三道坎组、桌子山组、克里摩里组、乌拉力克组、拉什仲组、公 务素组和蛇山组(表1)。乌拉力克组在桌子山地区出露面积较小,仅见于岗德尔山南部石峡谷和拉什仲至 青年农场一带 [17] 。乌拉力克组各地岩性变化不大,岩性为黑色笔石页岩与灰色薄层泥晶灰岩呈不等厚互 层,夹少量砾屑灰岩和砂屑灰岩(图2)。从垂向上来看,下部灰岩含量高,页岩相对较少;上部页岩含量 高并且页岩中硅含量较高,为硅质页岩(图3A),灰岩相对较少。底部普遍存在一层砾屑灰岩,作为与克 - 120 http://www.j-es.org/


里摩里组分界,砾屑灰岩厚度随地而异,从数厘米到8m不等;顶部以上部拉什仲组绿色砂岩的出现为分界 标志。该组厚度变化很大,最薄处仅为6.3m,最厚处达232m,多为几十米厚。 表 1 桌子山地区奥陶系地层划分及主要岩性特征 统

组 蛇山组

中 奥 陶 统

下部为中细砂岩,中部为灰绿色泥岩,上部为生物屑灰岩和绿灰色泥岩互层,含砾屑灰岩,鲕粒灰 岩。

公务素组

泥晶灰岩、泥岩和砂岩的互层。

拉什仲组

浅灰绿色砂岩与页岩的互层。

乌拉力克组 下 奥 陶 统

岩性特征

克里摩里组

黑色笔石页岩与灰色薄层灰岩不等厚互层,夹少量泥晶砂屑灰岩、砂屑灰岩、棘屑灰岩和砾屑灰 岩,底部普遍存在一层砾屑灰岩。 黑色笔石页岩与灰色薄层泥晶灰岩互层。上部页岩含量变高,为黑色笔石页岩夹灰色薄层泥晶灰 岩。

桌子山组

灰色厚层块状灰岩,中部是深灰色豹皮灰岩;下部为深灰色块状灰岩和白云质灰岩。

三道坎组

泥质白云岩,灰岩夹砂岩,生物碎屑灰岩。

在桌子山地区,乌拉力克组岩石类型丰富多样,包括黑色页岩、炭质页岩、硅质页岩、砂屑灰岩、泥 晶灰岩和棘屑灰岩等。其中页岩以黑色页岩为主,含少量炭质页岩和硅质页岩。页岩颜色为黑色,风化后 发黄。页岩厚度大,占乌拉力克组厚度多为50%左右,局部地区(例如石峡谷)甚至更高。硅质页岩中页理 发育(图3A)。黑色页岩富含笔石化石,产Glyptograptus sp.和Glossograptus sp.等,笔石化石在层面上密集 分布,保存较完整(图3B)。席胜利等[12]在桌子山地区对乌拉力克组页岩7个样品进行微量元素分析后发 现,7个样品的V/(V+Ni)≥0.46,介于0.54 - 0.89之间,平均值为0.72;7个样品的Zr/Al<20,并且均在9 - 11 之间,平均值为9.5。黑色笔石页岩在乌拉力克组中所占比重大,砾屑灰岩、砂屑灰岩和棘屑灰岩等呈小段 夹于黑色笔石页岩之中。其中,砂屑灰岩发育正粒序层理(图3C)、平行层理和交错层理(图3D),部分 地区可见鲍马序列AE,BCE。泥晶灰岩中可见由滑塌作用形成的同生变形构造,岩层发生揉皱,并且仅限 于在一定的层位中,上下岩层未受影响(图3E)。高振中等[10]曾在桌子山地区发现过等深流沉积。以上特 征说明乌拉力克组的沉积环境为深水斜坡-盆地环境。乌拉力克组沉积环境的形成与构造运动有关:中奥陶 世以后,受加里东运动的影响,贺兰坳拉谷发生强烈的构造沉降,虽然乌拉力克期桌子山地区开始海退, 但是水体深度仍不断增加 [16];同时,桌子山地区自克里摩里期以后与广海的沟通受到限制,到乌拉力克期 时局限性更为明显[12]。

图 2 桌子山青年农场北侧中奥陶统乌拉力克组剖面图(据文献[17]修改)

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砾屑灰岩特征及类型 在桌子山地区,砾屑灰岩在垂向上主要分布于乌拉力克组,发育程度因地而异,但是乌拉力克组底部

普遍发育砾屑灰岩。砾屑灰岩成块状夹于黑色笔石页岩之中,横向延伸并不远,在短距离内发生尖灭,呈透 - 121 http://www.j-es.org/


A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

图 3 桌子山地区乌拉力克组野外照片 (A) 石峡谷乌拉力克组上部,黑色笔石页岩,水平层理明显,页岩中含硅。(B)石峡谷乌拉力克组底部灰色块状砾屑灰岩下伏地层黑色笔石页岩中的笔 石,属于正笔石目,沿层面分布。(C)石峡谷乌拉力克组上部,黑色笔石页岩夹细粒泥晶砂屑灰岩。泥晶砂屑灰岩中发育正粒序层理,为鲍马序列 A 段。(D)老石旦东山乌拉力克组底部,砂屑灰岩中可见交错层理。(E)老石旦东山乌拉力克组底部,泥晶灰岩中发育同生变形构造。(F)老石旦东山地区 乌拉力克组上部两层砾屑灰岩透镜体,成透镜状夹于黑色笔石页岩之中。(G)石峡谷乌拉力克组底部灰色块状砾屑灰岩,呈透镜状夹于黑色笔石之中, 底界面较为平整。(H)老石旦东山底部乌拉力克组砾屑灰岩,局部厚度大,底部具有明显的截切面。(I)石峡谷乌拉力克组底部灰色砾屑灰岩,其中等轴 状的砾屑磨圆好,为次圆状,少数为浑圆状,而板条状状砾屑棱角明显,多为棱角状。另外砾屑之间排列较为紧密,多为点接触,少数为线接触。(J) 老石旦东山乌拉力克组底部砾屑灰岩,大型砾屑悬浮其中,砾屑多呈板条状,磨圆差且紧密相连,顺层分布,少数砾屑磨圆好,混杂于基质之中。

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镜体(图 3F,3G)。新鲜面呈灰色,表面被风化后颜色发黄(图 3F,3G,3H)。顶底均与黑色笔石页岩 为突变接触,不存在岩性的连续过渡(图 3F,3G,3H)。砾屑灰岩内部一般不具层理和颗粒的定向构造。 砾屑大小混杂,分选差,并且颗粒大小相差悬殊(图 3I,3J),最大的砾屑(出露不全)超过 260×50cm (图 3J),小砾屑可以小至 0.2cm,并且与基质一起充填于大砾屑之间。砾屑含量高,多在 60%-80%之 间,为颗粒支撑。砾屑主要为浑圆状砾屑和板片状砾屑,浑圆状砾屑磨圆好,而板片状砾屑磨圆差,棱角 明显(图 3F,3I,3J)。砾屑灰岩成分复杂,差异明显。 根据砾屑灰岩的发育规模,颗粒大小、磨圆、砾屑的主要成分等方面的差异将砾屑灰岩大致分为 3 种类 型: (1)小型砾屑灰岩:规模小,厚度小,底面较为平整甚至平坦(图 3G)。砾屑多呈浑圆状,其成分 与桌子山组的灰色块状灰岩类似。少数砾屑呈板片状,其成分与下伏克里摩里组的灰色薄层泥晶灰岩类 似。由于浑圆状砾屑含量高,因此总体磨圆较好。基质以灰泥基质为主,部分基质被白云化,另外还充填 少量充填砂屑和生物屑。浑圆状砾屑较小,粒径大多数在 0.5cm 到 2cm 之间,板片状砾屑多为中砾级。砾 屑灰岩中砾屑含量较高,达到了 60%-70%,砾屑之间排列紧密,多为点接触,局部为线接触甚至缝合线接 触(图 3I)。该类型发育于石峡谷地区乌拉力克组底部。 (2)小型角砾化砾屑灰岩:规模小,厚度不大,呈透镜体,但是底界面仍可见到一个明显的侵蚀面, 其中的砾屑以板片状砾屑为主,角砾化明显,含少量浑圆状砾屑(图 3F)。板片状砾屑成分与下伏克里摩 里组灰岩类似,浑圆状砾屑与下伏桌子山组灰岩类似。砾屑多在粗砾级以上。该类型发育于老石旦东山地 区乌拉力克组中上部。 (3)大型角砾化砾屑灰岩:规模壮观,厚度大,底部有截切面(图 3H)。砾屑成分于下伏克里摩里 组的灰色纹层状泥晶灰岩相似,呈板片状,内部可见细纹层;少数为深灰色棘皮灰岩,呈浑圆状。由于板 片状砾屑占据主导地位,因此总体磨圆较差。基质成分主要为灰泥。砾屑一般在粗砾级以上,极少数甚至 达到了巨砾级,最大的砾屑(出露不全)超过 260×50cm。砾屑灰岩中砾屑含量高,在 70%-80%之间。板片 状砾屑紧密相连,大部分顺层分布,少数砾屑由于互相挤压导致其倾斜,极少数甚至直立(图 3J)。该类 型仅发育于老石旦东山地区的乌拉力克组底部。

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砾屑灰岩成因探讨 砾屑灰岩与上下黑色笔石页岩呈突变接触,不存在岩性的连续过渡,同时接触面不平整,很明显为

“外来物”。砾屑灰岩横向延伸不稳定,尖灭快,呈透镜体,这些特征与深水原地沉积横向延伸稳定的特 点不符。从砾屑成分上来看,三种类型中均含纹层状泥晶灰岩成分的砾屑,这种砾屑可能来自于下伏克里 摩里组上部,与斜坡沉积物的蠕变、拉裂和滑坡作用有关,克里摩里组上部为深水斜坡相沉积 [16],因此这 种砾屑属于深水来源的砾屑;小型砾屑灰岩和小型角砾化砾屑灰岩中浑圆状砾屑与桌子山组类似,桌子山 组为开阔台地相沉积 [15],因此这种砾屑属于浅水来源的砾屑;大型角砾化砾屑灰岩中棘屑灰岩成分的砾屑 很明显为浅水沉积产物。因此三种类型兼含深水来源的砾屑和浅水来源的砾屑。两种不同来源的砾屑灰岩 只可能在深水环境中同时出现[2]。另外,砾屑灰岩中砾屑较大,有的甚至达到了巨砾级,浅水区的波浪、潮 汐不具备这么强的搬运能力,深水区的牵引流也不具备这么强的搬运能力,并且砾屑灰岩内部也未见牵引 流构造,而只有沿斜坡的重力流才具备如此强的搬运能力[2,18]。结合沉积背景认为砾屑灰岩为深水重力流沉 积产物。砾屑灰岩呈块状,砾屑大小混杂,无分选,无粒序,这与碎屑流以块体搬运的方式和以整体固结 或冻结的沉积方式相符。砾屑灰岩中颗粒长轴多沿着与层面的方向分布,少数砾屑由于互相挤压而倾斜, 这也与碎屑流内部呈层流的特征相符[19,20],而小砾屑和和基质中漂浮的大砾屑说明基质具备相当大的基质强 度和负载能力,而碎屑流的主要支撑机制为基质强度 [19-22]。砾屑灰岩的特征反映了碎屑流的流体特征和沉 积特征。因此,砾屑灰岩为碎屑流沉积产物。 - 123 http://www.j-es.org/


中奥陶世期间,鄂尔多斯地块西缘发生强烈裂陷并发育多组断裂[9,23],断裂活动的不断加强,不仅使鄂 尔多斯西缘地区古地理分异明显,并发育碳酸盐斜坡以及盆地 [10],还形成了巨厚的深水一半深水重力流沉 积[23];而在鄂尔多斯地块内部则以浅水沉积为特征,沉积厚度较薄,反映了构造活动的相对稳定[23]。这些 断裂的活动与沉积充填具有同一性,并且断裂两侧厚度相差悬殊,地块边缘的沉积厚度一般为地块内部的 3-10 倍[23],以黄河断裂为例,其下盘厚度大(400-2000m),层位全,上盘厚度小(0-400m),且缺失平凉 组上部 [8] ,这证明这些断裂为同生断裂。桌子山地区主要发育岗德尔山东麓断裂及桌子山东麓断裂(图 1)。同生断裂的活动不仅是乌拉力克期碎屑流沉积的主要诱发机制,其所形成的碳酸盐斜坡也可以为碎屑 流沉积提供有利场所。砾屑灰岩中的浅水来源的砾屑,大多来自台地边缘浅滩沉积,但它们都不是原地滩 沉积,而是由于台地边缘的沉积物不断受同生拉张断裂活动的影响而解体所形成的,并被滑移、滑坡和碎 屑流搬运至深水斜坡带,作为砾屑而产出的 [2,5,18];而深水来源的砾屑与深水斜坡上半固结或弱固结的沉积 物的蠕变、拉裂和滑坡有关[2,5]。鄂尔多斯西缘地区奥陶纪岩相古地理研究[7,14]表明,自早奥陶世第二次海侵 到中晚奥陶世,桌子山地区东部一直为碳酸盐台地相沉积,而中奥陶世乌拉力克期桌子山地区为深水斜坡盆地沉积。因此,桌子山地区早期东部的台地边缘沉积和深水斜坡上的原地沉积产物可以为重力流沉积提 供物源,这也与桌子山地区一带重力流方向为南西方向相符[10]。

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沉积模式 从碳酸盐重力流沉积的研究现状来看,碳酸盐重力流沉积物的供给方式分可分线物源 [3,24] 和点物源

[3,25,26]

。两种不同的物源供给方式分别形成不同类型的沉积模式:点物源形成碳酸盐岩海底扇模式(与硅质

碎屑海底扇类似),线物源形成碳酸盐岩裙模式。鄂尔多斯西缘地区发育多组同生断裂,这些同生断裂呈 近南北向分布。紧邻斜坡带的碳酸盐台地边缘在同生断裂的影响下为线状物源,重力流沉积围绕台地边缘 在斜坡带上成典型的碳酸盐岩裙 [27-29]。桌子山地区处于贺兰坳拉谷的北部,而贺兰坳拉谷的构造强度具有 南强北弱的特征[9],因此桌子山地区碳酸盐重力流沉积不甚发育,以碎屑流沉积为例:砾屑灰岩大多呈小型 透镜状夹于页岩之中,为小型水道充填体;老石旦东山乌拉力克组底部砾屑灰岩虽然规模大,且局部厚度 甚至达到十几米,但横向上厚度急剧变小,并不呈席状产出(图 3H)。高振中等[30]对华南地区深水重力流 进行详细研究后,认为台地边缘的性质是碳酸盐深水重力流沉积体系的型式和发育程度的主控因素,而台 地前缘斜坡的坡度更是所有因素中的决定性因素,并根据斜坡坡度将碳酸盐深水重力流沉积体系分为陡坡 型、沟槽型(中等斜坡型)和缓坡型。这三种模式具有较普遍的适用性,其中的沟槽型(中等坡度型)模 式是碳酸盐环境中最为特征的一种,与中等坡度的碳酸盐斜坡有关,其平均坡度一般为 2-4°。由于桌子山 地区同生断裂构造强度并不大,因此其所形成的斜坡,其坡度与沟槽型模式下的斜坡坡度相当。此外,桌 子山地区重力流的分布型式,发育情况及沉积特征(下文将详细描述)也与沟槽型模式类似。现根据桌子 山地区重力流沉积特征,大地构造特征和斜坡地形等因素,并结合深水碳酸盐沉积的现有究成果,尝试着 建立了该区的深水沉积模式(图 4)。 碳酸盐斜坡为浅水碳酸盐台地至深水盆地之间的过渡带,包含上斜坡和下斜坡(图 4)。其中,上斜坡 紧邻台地,相当于台地前缘斜坡,水体浅,坡度陡;下斜坡为深水斜坡,坡度逐渐变缓,为重力流沉积物 的主要沉积产所。吴胜和等人[9]曾在这个地区发现了颗粒流沉积的棘皮灰岩,而颗粒流沉积的斜坡坡度最少 需要 18°[31],因此产生颗粒流沉积的上斜坡坡度较大。陡峭的上斜坡往往发育互相平行且与斜坡走向大致垂 直的冲沟,是重力流沉积物的主要搬运通道,但是沉积物在其中往往发生沉积物过路,一般不发生沉积。 斜坡上的沉积物在一定的触发机制(该地区主要的触发机制为同生断裂的活动)下会发生蠕动、拉裂甚至 滑坡和垮塌。虽然上斜坡以滑塌沉积为主,但是由于坡度较大,沉积物下降速度较快,并且常常在滑动过 程中形成水、灰泥、粗大碎屑物混合的高密度块体流—碎屑流沉积[6,32],因此一般难以保存滑塌沉积的特征 [32]

。下斜坡地形逐渐变得平缓,同时发育许多垂直斜坡走向的小水道,不仅是重力流沉积的搬运通道,也 - 124 http://www.j-es.org/


是重力流沉积物的主要沉积场所。下斜坡主要发育于老石旦东山乌拉力克组下部,沉积类型以大型角砾化 砾屑灰岩为主。这种类型的砾屑角砾化特征明显,表明砾屑灰岩搬运距离并不长,均为近源沉积。大型角 砾化砾屑灰岩粒度大,局部厚度大,底部的截切面很深,说明碎屑流对下伏地层的侵蚀作用很强烈,反映 了碎屑流能量很高。除了老石旦东山以外,桌子山地区其它地区乌拉力克组底部普遍发育碎屑流成因的砾 屑灰岩[17],这反映当时同生断裂构造强度大。在老石旦东山乌拉力克组底部,大型砾屑灰岩向上颗粒逐渐 变小,顶部可见正粒序,可能逐渐过渡为浊流沉积。下斜坡也是颗粒流沉积的沉积场所。此外,在斜坡脚 处还发育等深流沉积。 盆地边缘主要发育于老石旦东山乌拉力克组中上部,并以浊流沉积和深水原地沉积互层出现为特征。 碎屑流沉积以小型角砾化砾屑灰岩为主,其与大型角砾化砾屑灰岩相比,无论在规模,厚度和砾屑大小等 方面均有明显差距,碎屑流能量明显逊于前者。这种差距除了与水体变深,离物源更远以及相比下斜坡更 为平坦的地形有关以外,还可能与当时诱发碎屑流沉积的构造强度不大有关。 深水盆地由于远离物源区,因此沉积物以黑色笔石页岩为主,重力流沉积不甚发育,主要分布于石峡 谷乌拉力克组。在乌拉力克组底部,碎屑流形成的砾屑灰岩为小型砾屑灰岩,颗粒小,呈小型透镜体,其 中的颗粒磨圆较好,底界面平坦,反映碎屑流的能量低。这与水体深度以及深水盆地地形平坦有关,碎屑 流达到石峡谷时能量已大幅度减弱。浊积岩也仅见到呈透镜状的细粒浊积岩(图 3C),见于乌拉力克组中 上部。在石峡谷地区,碎屑流沉积和浊流沉积在垂向上分布于乌拉力克组的不同部位,二者均呈小型透镜 体且相互独立,这说明二者并没有直接联系且发育于不同时期。

图 4 桌子山地区中奥陶统乌拉力克组深水沉积模式

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结论及研究意义 1.通过对乌拉力克组岩性特征、古生物特征以及地球化学特征的研究,认为乌拉力克组的沉积环境可能

为深水斜坡—盆地环境。 2.桌子山地区乌拉力克组砾屑灰岩沉积特征为颗粒大小混杂,无分选,无粒序,一般呈透镜体状分布, 反映了碎屑流沉积特征。贺兰坳拉谷边缘同生断裂的裂陷作用不仅是桌子山地区碎屑流沉积的主控因素, 其形成的斜坡还为碎屑流沉积提供了场所。 3.根据桌子山地区重力流沉积特征,大地构造特征和斜坡地形等因素,并结合碳酸盐重力流沉积的现有 研究成果建立了该区的深水沉积模式,该模式与沟槽型模式类似。在桌子山地区,下斜坡处沉积的砾屑灰 - 125 http://www.j-es.org/


岩规模大,底部具有明显的截切面,颗粒大且磨圆差;盆地处沉积的砾屑灰岩,由于远离物源区,规模 小,底部平坦,颗粒小且磨圆相对更好。 碎屑流成因的砾屑灰岩需要一定的坡度,因此可以指示古斜坡的存在,综合桌子山地区重力流沉积的 发育情况以及大地构造情况认为碳酸盐斜坡坡度与沟槽型型模式下的斜坡坡度基本相当。并且可以对桌子 山地区内组成碎屑流沉积的砾屑进行进一步的测量和统计分析,从而恢复古斜坡的倾角和展布方位[2,5]。此 外,在桌子山地区,碎屑流沉积主要受控于同生断裂的活动,碎屑流沉积的发育程度对同生断裂的构造强 度响应明显:构造强度大时,砾屑灰岩在桌子山地区分布广泛,并且局部地区规模大;构造强度小时,砾 屑灰岩仅在局部地区分布,规模小。另外,对该区碎屑流成因砾屑灰岩的研究也反映贺兰地堑带北部的构 造强度相对不大。因此,碎屑流成因的砾屑灰岩具有重要的古地理和古构造意义。

致谢 参加野外工作的还有宁夏地矿局的郑昭昌教授级高级工程师和昆明理工大学的李向东老师,对他们的 野外指导和辛勤劳动表示感谢。另外,长江大学硕士生霍宇琦、孙芳和汤睿协助收集了相关文献资料,在 此表示感谢。

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【作者简介】 赵俊(1989-),男,硕士研究生,主要从事沉积学的研究与学习。Email: q287256011@126.com

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Characteristics and genesis of calcirudite in the wulalike formation of middle ordovician, zhuozi mo  

Jun Zhao, Youbin He, Bin Xiao, Ning Wang, Bochao Yuan, Jinxiong Luo

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