新疆伊宁盆地尼勒克地区二叠纪地层研究新进展_宋志瑞good

项目资助:新疆维吾尔自治区克令一带1∶5万区域地质矿产调查项目(XJQDZ2003-07)资助 收稿日期:2005-03-03;修订日期:2005-08-12;作者E-mail:scggis@https://www.360docs.net/doc/a73440000.html,

第一作者简介:宋志瑞(1964-),男,江西丰城人,高级工程师,1984年毕业于中国地质大学(武汉),中国地质大学在职研究生,从事区域地质调查和

地层学研究

X 中国地质调查局.全国主要成矿远景区矿产资源调查评价重点选区研究(一),2003 Y 武绍由,杨晓亭,何铭钰,等.新疆新源县式可布台—则克台一带地质普查报告,1953 Z 杨树德.尼勒克县群吉萨依一带铜矿普查地质报告,1979

[ 新疆地质局区测大队.巩留幅(K-44-V)1∶20万区域地质调查报告,1979

新疆伊宁盆地尼勒克地区二叠纪地层研究新进展

宋志瑞1,2,肖晓林2,罗春林2,吴明仁2,凌联海2,程春华2

(1.中国地质大学,湖北 武昌 430074;2.江西省地质调查研究院,南昌 向塘 330201)

摘 要:尼勒克地区二叠纪地层分布面积最广,地层出露齐全,接触关系清楚,包括5个组的全部层型剖面在内,是在西天山研究二叠纪地层的经典地区.通过对5条层型剖面全部进行重测,系统采集样品,取得了成果.主要体现在火山喷发旋回研究、生物化石及岩相分析研究,并进行较详细的地层划分,为西天山二叠纪地层划分与对比提供了可靠依据. 关键词:新疆;尼勒克地区;二叠纪;地层划分与对比

1 地质研究概况

尼勒克地区位于哈萨克斯坦板块伊犁微板块阿吾拉勒弧后盆地X [1].该区地质构造与矿产等基础地质研究程度较高,地层发育,构造较为复杂(图1).二叠纪地层在该区分布面积最广,地层出露齐全,接触关系清楚,全部5个组的层型剖面均在该区,是西天山研究二叠纪地层不可多得的经典地区.笔者于2003—2004年在该区进行了野外地质调查工作,对5条层型剖面全部进行了重测,系统采集样品,取得了一批成果.主要体现在火山喷发旋回、生物化石及岩相分析研究,进行了较详细的地层划分与对比,为西天山二叠纪地层划分与对比提供了可靠依据,其中乌郎组是重要的含铜矿层之一,对区域地质调查和找矿具有重要指导意义.

2 岩石地层

区内二叠纪地层下与晚石炭世伊什基里克组或科古琴山组呈断层接触,以一套火山岩、火山碎屑岩及陆源碎屑岩为特征,下二叠统为一套陆相火山岩、火山碎屑岩夹沉积碎屑岩,中二叠统以一套杂色陆源碎屑岩为主,夹火山碎屑岩及火山熔岩,上二叠统以一套棕黄色粗碎屑岩为特色.将二叠纪地层自下而上划分为:早二叠世(船山世)乌郎组;中二叠世(阳新世)晓山萨依组、哈米斯特组、塔姆其萨依组;晚二叠世

(乐平世)巴斯尔干组.

乌郎组(P 1w ) 原称乌郎群系新疆地质局664队何铭钰等创名,创名地在新源县式可布台一带,以代表在该区首次划分出的下二叠统,为一套杂色中酸性火山岩及其碎屑岩为主的火山岩系夹基性火山岩、凝灰质砾岩、凝灰质砂岩Y ,与下伏中石炭统东图津河组呈断层接触,与上覆上二叠统晓山萨依组呈角度不整合接触.现指不整合于晚石炭世科古琴山组之上、中二叠世晓山萨依组之下的一套陆相火山岩、火山碎屑岩,夹沉积碎屑岩.主要岩性为紫灰色英安斑岩、英安岩、杏仁状安山岩、紫红色流纹岩、暗灰及暗灰绿色杏仁状玄武岩、橄榄玄武岩、紫灰色角砾凝灰岩、熔结凝灰岩、紫灰、紫红色砾岩、砂岩、粉砂岩等,少量钠长粗面岩、球泡流纹岩.厚度5 639.9~ 5 817.4 m,时代为早二叠世.层型剖面见图2.该期火山岩呈层明显,旋回清楚,韵律明显,早期为中酸性,中期为基性→酸性→基性,晚期为酸性→基性.根据火山喷发旋回及喷发韵律可进一步划分为3个岩性段.

晓山萨依组(P 2x ) 由新疆地质局第九地质大队杨树德等创名,创名地在伊宁盆地尼勒克县群吉萨依一带,新疆地质局区测大队介绍Z[,原指不整合或平行不整合于乌郎组之上、平行不整合于哈米斯特组之下,下部为磨拉石建造,向上渐变为由粗—细的碎屑岩建造.岩性为猪肝色砾岩、砂砾岩、褐黄色粗砂岩、粉砂岩、灰-灰白色细砂岩、粉砂岩、泥岩、砂质泥岩等.厚度2 052.9~2 058.9 m,时代为晚二叠世.

现指不整合于乌郎组之上、平行不整合于哈米斯特组之下的一套碎屑岩偶夹碳酸盐岩:下部为紫灰、紫红色凝灰质砾岩、复成分砾岩、钙质岩屑长石砂岩、粉砂岩夹灰色内碎屑灰岩、含陆屑泥晶灰岩;中部为紫灰、紫红色复成分砾岩、粗粒长石岩屑砂岩、紫红、灰黄色钙质长石岩屑砂岩;上部为灰黄、灰色长石岩屑砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、生物屑泥晶灰岩,夹碳质泥岩、砾岩,偶夹微薄层状石膏层.产双壳

图1 新疆尼勒克地区地质图

Fig.1 Geological map of Nileke, Xinjiang Uygur Autonomous Region

1.地质界线;

2.角度不整合界线;

3.平行不整合界线;

4.正断层;

5.逆断层;

6.平移断层;

7.层型剖面位置及编号

Q ——第四系;E 3—N 1w ——渐新世—中新世乌恰群;P 3bs ——晚二叠世巴斯尔干组;P 2tmq ——中二叠世塔姆其萨依组;P 2hm ——中二叠世哈米斯特组; P 2x ——中二叠世晓山萨依组;P 1w ——早二叠世乌郎组;C 2kg ——晚石炭世科古琴山组;C 2y ——晚石炭世伊什基里克组;C 1d ——早石炭世大哈拉军山组;ChT ——长城纪特克斯群;λπρ2d Q ——中二叠世壳源序列第四侵入次石英斑岩;λπρ2c Q ——第三侵入次花岗斑岩;γδπρ2b Q——第二侵入次花岗闪长斑岩;λρ2a Q ——第一侵入次细粒花岗岩;ξπρ2c H ——中二叠世混源序列第三侵入次正长斑岩;δμρ2b H ——第二侵入次辉石闪长玢岩;

δρ2a H ——第一侵入次闪长岩;βP 2M ——中二叠世幔源序列辉绿岩

1——乌郎组剖面;2——晓山萨依组剖面;3——哈米斯特组剖面;4——塔姆其萨依组剖面;5——巴斯尔干组剖面

图2 尼勒克县克令乡塔尔得套早二叠世乌郎组(P 1w )实测剖面图

Fig.2 Field section of the early Permian Wu-lang Group, in Taerde, Kelin Village, Nileke county

1.浮土;

2.复成分砾岩;

3.长石岩屑砂岩;

4.细砂岩;

5.橄榄玄武岩;

6.玄武岩;

7.安山岩;

8.英安岩;

9.流纹岩;10.粗面岩;11.火山角砾岩;12.安山质火山角砾岩;

13.流纹质熔结凝灰岩;14.粗安质熔结凝灰岩;15.流纹质角砾凝灰岩;16.安山质凝灰岩;17.辉绿玢岩;18.闪长玢岩;19.角度不整合;20.正断层 P 2x 1——中二叠统晓山萨依组下段;P 1w 3——下二叠统乌郎组下段;P 1w 2——乌郎组中段;P 1w 1——乌郎组上段;βμP 2M ——中二叠世幔源序列

336新疆地质

类、叶肢介、遗迹化石、植物化石等.厚度1 836.9~ 2 323.7 m,时代为中二叠世.

哈米斯特组(P2hm)由新疆地质局第九地质大队杨树德等创名,创名地在伊宁盆地尼勒克县群吉萨依一带X.原指不整合于克孜勒巴斯陶乔克组之上、整合于塔姆其萨依组之下的一套杂色凝灰砾岩、凝灰岩夹粉砂质泥灰岩.时代为晚二叠世.新疆地质局区测大队同年引用,但含义包括原哈米斯特组和其下的克孜勒巴斯陶乔克组,下与上二叠统晓山萨依组平行不整合接触,上与上二叠统铁木里克组整合接触.现指平行不整合于晓山萨依组之上、整合于塔姆其萨依组之下的一套火山-碎屑岩.下部为复成分砾岩、凝灰质砂岩、安山质角砾凝灰岩、火山角砾岩夹集块岩;上部为杏仁状拉斑玄武岩、流纹质角砾凝灰岩、熔结凝灰岩,偶夹砾岩、砂岩.产双壳类、古鳕鱼类及植物化石.厚度3 22.1~5 65.2 m,时代为中二叠世.

塔姆其萨依组(P2tmq) 由新疆地质局第九地质大队杨树德等创名,创名地在伊宁盆地尼勒克县群吉萨依一带X.原指整合于哈米斯特组之上、不整合于巴斯尔干组之下的一套陆相含煤碎屑岩建造,岩性主要由灰、灰黑、灰绿色砂岩、泥灰岩、泥岩组成,上部夹煤线,下部夹流纹岩及火山碎屑岩.厚度807.3 m,时代为晚二叠世.现指整合于哈米斯特组之上、不整合于巴斯尔干组之下的一套陆源碎屑岩及碳酸盐岩.主要由灰色岩屑砂岩、钙质细砂岩与深灰色钙质泥岩、泥灰岩组成,夹泥晶灰质白云岩、碳质泥岩或煤线,底部为紫红、灰紫色复成分砾岩与粗粒岩屑长石砂岩.产双壳类、植物等化石.厚度798.3 m,时代为中二叠世.

巴斯尔干组(P3bs)由前苏联地质保矿部第十三航测大队命名,命名地在尼勒克县巴斯尔干地区,当时归属白垩系Y.1979年新疆地质局区测大队沿用之,原指超覆不整合于晓山萨依组、哈米斯特组之上,上未见顶,下部为棕黄-褐红色巨砾夹砂岩,向上渐变为泥岩、碳质泥岩、泥灰岩、砂岩不均匀互层;上部为杂色砾岩夹砂岩.产大量硅化木.可见厚1 320.6 m,时代为白垩纪.新疆地质局杨树德等将其置于上二叠统最上部[2,3],凌联海等将其置于上二叠统[4].现指不整合于塔姆其萨依组之上、上未见顶的一套碎屑岩.下部以棕黄色复成分砾岩为主夹长石岩屑砂岩;上部为褐红、浅灰色复成分砾岩、钙质复成分砾岩夹岩屑砂岩、钙质岩屑砂岩、杂色粉砂质泥岩,局部见有

X杨树德.尼勒克县群吉萨依一带铜矿普查地质报告,1979

Y地质部第十三大队.西南准噶尔伊犁地区1∶20万地质测量与普查报告,1952 煤线.产大量硅化木、少量植物化石.可见厚1 678.6 m,时代为晚二叠世.

3 地层年代及区域对比

华力西中—晚期地壳运动特别强烈,表现为多次不整合接触关系.目前,尼勒克地区二叠纪地层的地质年代主要依据有以下几个方面:①地质接触关系;

②火山活动;③同位素年龄;④化石组合.

乌郎组在乌郎组尼勒克地区,下与晚石炭世科古琴山组或伊什基里克组呈断层接触,上与中二叠世晓山萨依组呈不整合接触,而在邻区温泉县结提比铁吾一带,乌郎组下与科古琴山组呈不整合接触.伊犁地区及其附近在早二叠世有大规模的火山活动,尼勒克、巩留、新源一带早期为中酸性,中期为基性→酸性→基性,晚期为酸性→基性喷发.

本组产植物化石:Noeggerrathiopsis sp.,Walchia sp.,Sphenophyllum sp.,其地质时限为石炭—二叠纪.下伏科古琴山组产大量腕足类:C h o r i s t i t e s s p., Marginifera sp.,Schuchertella sp.,Wellerella delicatula;珊瑚:Caninia sp.,Dibunophyllum sp.,Lithostrotionella sp.,？Syringorids sp.;蜒类:Pseudostaffella sp., Pseudostaffella cf. gorskyi,Profusulinella sp., Fusulinella sp.,Ozawainella sp.等,上述化石常见于石炭纪壶天世达拉期—马平期.上覆晓山萨依组采获大量双壳类及植物化石,时代为中二叠世罗甸期—祥播期.故将乌郎组地质时代归属于早二叠世(船山世),层位相当于北准噶尔的哈尔加乌组＋卡拉岗组,南准噶尔的石人子沟组＋塔什库拉组,或南天山的小提坎立克组＋库尔干组[5,6](表1).

晓山萨依组本组含丰富的化石,采获双壳类:Palaeonodonta fischeri(Amalitsky),Palaeonodonta glossitiformis,Anthraconauta sp.,Microdontella subovata(Jones),Palaeonutella cf. subparollela;植物化石:Cordaites sp.,Callipteris zeilleris,Noeggerathiopsis sp.,https://www.360docs.net/doc/a73440000.html,tifolia,N.derzavinii,Calamites p.,Paracalamites？sp.,Paracalamites cf. stenocostatus,Radicitea sp., Phyllotheca sp.,P. etheridgei和叶肢介、昆虫化石等.以上化石面貌的地质时限为中二叠—晚二叠世,多数为中二叠世(阳新世)分子,其中Paracalamites cf. stenocostatus在我国南方为阳新世祥播期分子,Noeggerrathiopsis cf. derzavinii,N.cf. latifolia在小兴安岭南产于阳新世罗甸期,故将晓山萨依组地质时代归属于阳新世罗甸期—祥播期,层位相当于南准噶

尔的乌拉泊组＋井井子沟组.

哈米斯特组 本组产双壳类:Palaeonodonta sp.,P .glossitiformis,Microdonta sp.,Anthraconauta ampla,A. cf.simplex ;古鳕鱼类:Palaeoniscidae;植物化石:Calamites sp.,Cordaites sp.等.其中植物化石地质时限为二叠纪,而双壳类和古鳕鱼类组合面貌为中二叠世,P . glossitiformis 为俄罗斯地台中二叠统中部层位的典型分子,这些化石能与准噶尔盆地中二叠世芦草沟组的化石种属进行对比.本组覆于阳新世罗甸期—祥播期的晓山萨依组之上,位于冷坞期的塔姆其萨依组之下,故将哈米斯特组归属阳新世孤峰期,层位相当于南准噶尔的芦草沟组.

塔姆其萨依组 本组产植物化石:Calamites sp.,Paracalamites sp.,Prynadaeopteris anthriscifolia, Callipteris ?sp.Cordaites sp.,Compsopteris ? sp.,Comia ? sp.,Noeggerathiopsis sp.,Sphenophyllum? sp., Taeniopteris? sp.,Walchia sp.;双壳类:Anthraconauta sp.,Palaeonodonta glossitiformis,P.cf. longissima, Palaeomutela cf.subparallella,Microdonta sp., Netschajewia glolasa,N . tschernyschewi,N.pallari, O l i g o d o n t e l l a s p.等.其中P r y n a d a e o p t e r i s anthriscifolia 是我国小兴安岭东南部中二叠世晚期红山组和三角山组的典型代表,P . glossitiformis 为俄罗斯地台中二叠统中部层位的典型分子.本组化石面貌属中二叠世晚期(阳新世冷坞期),并能与准噶尔盆地中二叠世红雁池组、芦草沟组的化石种属进行对比.故将塔姆其萨依组地质时代归属阳新世冷坞期,层位相当于南准噶尔的红雁池组.

巴斯尔干组 下与塔姆其萨依组呈不整合接触,上未见顶.本组采获植物化石:Noeggerathiopsis ? sp.及

硅化木:Dadoxylon sp.(台木)化石,据南京地质古生物研究所鉴定,代表时代为中二叠—晚二叠世.结合其地层位置,巴斯尔干组的地质年代归属晚二叠世为宜.本组下段呈棕黄色,砾石大小均匀,磨圆度较好,产大量硅化木化石,代表气候温暖潮湿河流环境,与华南乐平煤系古气候相似;上段为褐红色,砾石大小不均,磨圆度较差,植物化石少见,并含石膏、钙芒硝,代表气候干旱滨湖环境,与华北孙家沟组古气候相似.巴斯尔干组层位相当于南准噶尔的泉子街组＋梧桐沟组,或华北的上石盒子组＋孙家沟组,华南的乐平组＋长兴组.

4 沉积环境探讨

乌郎组 以火山岩为主,夹大量的沉积岩层.本组下段和中段均见有较多熔结凝灰岩、熔结角砾凝灰岩,代表陆相火山岩层.因为海洋环境无法形成熔结条带,上段夹有球泡流纹岩,层位稳定,球泡较大,直径通常为1~3 mm.这是典型的陆相火山岩特征,因为海相火山岩所形成的球泡直径均＜0.1 mm.本组常见由紫灰色厚层状凝灰质砾岩与灰紫色中-厚层状含砾长石岩屑砂岩不等厚互层组成的基本层序,其成分成熟度和结构成熟度都很低.含砾砂岩中常见大型斜层理、楔状斜层理和平行层理,代表山间河流相沉积.细砂岩底层面上偶见雨痕构造的印模,是地表暴露标志.

晓山萨依组 底部暗紫色巨厚层-块状粗卵石复成分砾岩,有时夹凝灰岩,砾石成分以火山岩为主,次为火山碎屑岩,且有时含漂砾,具磨拉石建造特征.本组下段由中-细砾复成分砾岩夹砂岩组成的基本层序,具大型楔状交错层理、板状交错层理、平行层理,常见底冲刷面,代表滨湖相沉积;由细粒长石岩屑砂岩、

表1 新疆尼勒克地区二叠纪地层划分及区域对比表

Table 1 Stratigraphic division and correlation of the Permian strata in the Nileke area Xinjiang

地质年代

伊犁盆地 尼勒克地区

南准噶尔 南天山 华北区 （山西） 扬子区 （江西） 长兴期

梧桐沟组 孙家沟组 长兴组 乐平世

吴家坪期 巴斯尔干组 泉子街组

比尤勒包谷孜组

上石盒子组

乐平组 冷坞期

塔姆其萨依组 红雁池组

孤峰组

孤峰期 哈米斯特组

芦草沟组

茅口组 祥播期 井井子沟组 下石盒子组

小江边组 阳新世

罗甸期 晓山萨依组

乌拉泊组

栖霞组

隆林期

塔什库拉组

库尔干组 山西组 梁山组 二 叠 纪

船山世

紫松期

乌郎组

石人子沟组

小提坎立克组

太原组

船山组

338新疆地质

薄层状粉砂岩组成的基本层序,夹钙质砂岩、内碎屑灰岩、含陆屑泥晶灰岩等,具平行层理、水平层理,代表浅湖相沉积.中段以紫红色粗碎屑岩为特征,具大型槽状层理、大型楔状交错层理、板状交错层理、特别发育底冲刷构造,属于山麓河流相.上段由薄层状细粒岩屑砂岩与钙质粉砂岩互层组成基本层序,常夹深灰色薄层状泥岩、泥灰岩、含陆屑生物屑泥晶灰岩,细砂岩具平行层理、小型斜层理,粉砂岩、泥岩发育水平层理,灰岩发育水平纹层,含双壳类、叶肢介及植物化石,均为非海相化石,代表浅湖相沉积.灰岩中常见钙质微体化石(据鉴定是海绵骨针和有孔虫等),这些特征反映出海湾相沉积特点.顶部出现中-厚层状砾岩与薄层状粗粒岩屑砂岩不等厚互层组成的基本层序,意味着海湾盆地被填满.概括起来,本组经历了由湖泊相→山麓河流相→湖泊相→海湾相,最后海湾盆地被填满.

哈米斯特组由紫灰、紫红色块状含漂砾复成分砾岩夹灰色似层状钙质长石岩屑砂岩组成基本层序,底部见大型波状冲刷面;或由厚层状复成分砾岩与薄层状细粒长石岩屑砂岩不等厚互层组成基本层序,偶夹粉砂质泥岩、钙质鲕粒岩屑长石砂岩.以块状层理为主,少数见斜层理,产双壳类和古鳕鱼等淡水动物化石和植物化石,总体上代表河流相快速堆积.古鳕鱼的出现,反映淡水动物大量繁殖的稳定的古地理环境.夹层钙质鲕粒岩屑长石砂岩中含有孔虫生物碎屑,显示曾经有海水波及到此地.

塔姆其萨依组本组底部由细砾岩与粗粒长石砂岩互层组成基本层序,发育平行层理,代表滨湖相沉积;往上主要为薄层状钙质细砂岩与钙质泥岩、泥灰岩组成基本层序,发育水平层理和纹层,夹粉屑灰质白云岩,发育小型斜层理,富含小型双壳类化石,代表浅湖相沉积.上部由中层状细砾岩与细粒长石岩屑砂岩互层组成基本层序,发育平行层理和楔状斜层理,代表滨湖相沉积,有时夹碳质泥岩,局部夹煤线,出现短时沼泽环境.概括起来,塔姆其萨依组为湖泊相沉积,由滨湖相→浅湖相→滨湖相,局部形成沼泽相.

巴斯尔干组该组下段岩性单调,由厚-巨厚层状砾岩与中-厚层状岩屑砂岩不等厚互层,或砾岩夹砂岩组成的基本层序,发育大型板状、楔状、槽状交错层理,二者岩层中相互含有对方岩性的透镜体,产大量硅化木化石,这是典型的曲流河沉积.上段由厚层状砾岩、钙质复成分砾岩与中-厚层状钙质岩屑砂岩不等厚互层,或砾岩夹钙质岩屑砂岩组成的基本层序,砂岩中发育平行层理、板状交错层理、楔状交错层理,常夹粉砂质泥岩,偶夹钙质结核和薄层石膏.产硅化木及植物化石,代表滨湖-浅湖相沉积.由于该组在区域上分布局限,仅见于巴斯尔干地区,构成一完整的向斜构造,因此分析巴斯尔干组为内陆盆地型河流-湖泊相沉积.

致谢:成文过程中,得到新疆地矿局张良臣教授级高工指导,在此深表谢意！

参考文献

[1] 新疆地质矿产局.新疆维吾尔自治区区域地质志[M].北京:地质出版

社,1993,98-106,267-270．

[2] 张致民,吴绍祖.二叠系,新疆古生界(新疆地层总结之二)(下)[M].乌

鲁木齐:新疆人民出版社,1991.

[3] 新疆地质矿产局.新疆维吾尔自治区岩石地层[M].武汉:中国地质大

学出版社,1999,98-106,267-270.

[4] 凌联海,楼法生,肖晓林,等.新疆尼勒克县巴斯尔干地区植物化石的

发现及意义[J].新疆地质,2005,23(1):28-30.

[5] 窦亚伟,孙吉吉华.新疆北部晚古生代植物概况[J].地质学

报,1985,60(1):1-11.

[6] 窦亚伟,孙吉吉华.新疆北部哈尔加乌组和卡拉岗组的地质时代[J].地

质论评,1985,31(6):489-494.

NEW ADV ANCES IN THE STUDY OF PERMIAN STRATIGRAPHY AT NILEKE IN THE YININ BASIN, XINJIANG

SONG Zhi-rui1,2,XIAO Xiao-lin2,LUO Cun-lin2,WU Ming-ren2,LING Lian-hai2,CHENG Chun-hua2

(1.The Geological Universty of China,Hubei, Wuchang, 430074; 2.Geological Survey Institute of Jiangxi Province,

Xiangtang ,Nanchang,Jiangxi,330201,China）

Abstract：In Nileke region of Xinjiang, Permian strata are widespread and form complete sequences. The contact relations are obvious and all stratotypes of the five formations are found in the region. It is a classic location for the research of Permian strata in west of the Tianshan mountains. The authors re-measured and systematically sampled the five type sections to study the cycle of volcanic eruption, fossils and facies to make dependable criteria for stratigraphic division and correlation of Permian strata in the west Tianshan mountains.

Key words：Permian; Stratigraphic division and correlation; Nileke ;Xinjiang