大別山北淮陽金寨三仙山地區(qū)石炭紀地層巖石學特征

沈仕豪 劉家云 張晉喆

摘要：金寨三仙山地區(qū)石炭系為一套未變質或輕微變質的沉積地層，且前人對其巖石學特征歸納較為籠統(tǒng)。本文在野外調查基礎上，對金寨三仙山地區(qū)出露的石炭紀地層進行巖石學調查與研究發(fā)現(xiàn)，三仙山地區(qū)石炭紀楊山組巖性為淺灰、淺灰白色厚層—塊狀石英細砂巖夾淺灰白色薄—中薄層礫巖及含礫石英砂巖；道人沖組為淺灰白、乳白色厚層—塊狀石英砂巖夾青灰、灰綠色泥質粉砂巖。胡油坊組為淺灰、灰、深灰色塊狀復成分礫巖、夾灰、深灰色塊狀含砂細（微）晶灰?guī)r、青灰、灰綠色塊狀鈣質粉砂巖。

關鍵詞：大別山；北淮陽；巖石學特征；三仙山；石炭紀

1.引言

北淮陽構造帶位于華北陸塊南緣與大別造山帶北緣的交匯地帶，一直是研究大別山的熱點區(qū)域[1-4]。但對于金寨三仙山地區(qū)石炭系的研究相對薄弱本文基于野外地質調查，對三仙山地區(qū)石炭紀地層進行了詳細的巖石學特征研究。

2.區(qū)域地質背景

北淮陽構造帶位于桐柏—大別山北麓，南部以桐柏—磨子潭斷裂為界，北部以信陽—舒城斷裂為界，西接南陽盆地，東部被郯廬深斷裂帶所截切。構造帶整體上呈NWW—SEE向狹長展布，長約200km，寬1km～20km。石炭系斷續(xù)展布在信陽—商城—金寨—舒城斷裂兩側。

安徽境內的佛子嶺巖群（包括梅山群）與河南境內的商城群石門沖組至信陽群地層可對比[5]。新一輪《安徽省地質志》將三仙山地區(qū)的石炭紀地層稱胡油坊組和楊小莊組，廢棄了梅山群一名。

3.巖石學特征

調查區(qū)內所出露的石炭紀巖石類型主要為陸源碎屑巖和碳酸鹽巖。

3.1陸源碎屑巖

在研究區(qū)內分布較多，主要為復成分礫巖、石英質礫巖、各種砂巖及炭質泥巖（煤線）。

復成分礫巖

在石炭紀地層中均有分布。礫巖為淺灰、青灰色，礫狀結構、塊狀構造。巖石主要由礫石（50%～55%）及填隙物（45%～50%）組成。礫石大小不一，粒徑0.5cm～4cm者居多（占40%），少數(shù)達5cm以上，分選差，呈棱角—次棱角狀。成分主要為石英砂巖、硅質巖、粉砂巖、石英巖、板巖等組成，填隙物主要由基質和膠結物組成，基質占35%～40%，淺灰紅色、灰黃色，由中細粒的石英及巖屑、巖石碎屑和粘土組成。膠結物為淺灰色、灰黃色，滴酸起泡較為明顯，主要為鈣泥質，屬基底式膠結。巖石稍顯正粒序。

石英質礫巖

礫巖為淺灰、灰白色，中薄—中厚層狀。礫狀結構、中厚層狀構造。巖石主要由礫石（55%～60%）和填隙物（40%～45%）組成。礫石大小較為混雜，大小在0.4cm～3cm之間，磨圓差，呈棱角-次棱角狀。礫石主要為石英巖、石英砂巖（占礫石85%以上），此外尚有少量細砂巖。填隙物由基質和膠結物組成?；|占30%～35%，淺灰白色、淺黃色，由細小的巖石碎屑、礦物碎屑組成；膠結物為淺灰色，主要為硅質，屬基底式膠結。巖石底部發(fā)育底沖刷。

含礫石英砂巖

巖石呈淺灰白色，中薄層狀，含礫砂質結構、中薄層狀構造。巖石主要由礫石、石英砂及填隙物組成。其中礫石占約5%～10%，淺灰色、灰白色，大小較為均一，在0.3cm～1cm之間，呈棱角—次棱角狀，成分主要為石英砂巖及石英粉砂巖。石英砂巖占約85%，石英砂顆粒多呈次圓狀，粒徑以0.2mm～0.4mm居多，部分為0.5mm。填隙物占5%～10%，淺灰色、灰黃色主要為粘土質雜基及硅質膠結物，屬基底式膠結。

廣泛分布于研究區(qū)內。巖石呈淺灰、淺灰白、乳白色，中薄—中厚層狀，部分塊層狀。砂狀結構。巖石主由砂級碎屑、填隙物組成。砂級碎屑為石英、巖屑。其中石英（90%～95%）主要為單晶石英，少為多晶石英，多呈次棱角狀—次圓狀，大小以0.1mm～0.4mm居多，部分可達0.5mm～0.7mm。巖屑（2%～5%）為硅質巖、絹云蝕變巖、粘土質硅質巖、粘土巖，次棱狀，大小一般0.25mm～0.5mm，部分0.5mm～1mm，少量1mm～2mm。填隙物（1%～3%）灰白色、淺灰黃色，主要為硅質膠結物和極少量的粘土礦物。部分硅質膠結物已變?yōu)樗樾际⒅哟筮?，多為無痕加大，少為有痕加大。

巖石淺灰、灰白色，砂狀結構、中厚層狀構造。巖石主要由砂級碎屑、填隙物組成。砂級碎屑為石英、巖屑。石英（85%～90%）主要為單晶石英，少為多晶石英，次棱狀—次圓狀，大小一般0.25mm～0.5mm，部分0.5mm～1mm，少量1mm～2mm，少量0.05mm～0.25mm。常見波狀消光。巖屑（10%～15%）為硅質巖、粘土質硅質巖、粘土巖、粉砂巖，次圓狀，大小一般0.25mm～0.5mm，部分0.5mm～1mm，少量1mm～2mm，極少量0.05mm～0.25mm，星散狀分布。填隙物為粘土雜基（1%～2%）、硅質膠結物（1%～2%）。部分硅質膠結物已變?yōu)樗樾际⒅哟筮?，多為無痕加大，少為有痕加大。

泥質粉砂巖

巖石灰黃、淺灰綠色，薄—中薄層狀，泥質粉砂結構、薄—中薄層狀構造。巖石主由泥質及粉砂級碎屑組成。其中中泥質含量25%～35%，隱晶—細小鱗片狀，片直徑一般0.001mm～0.005mm，部分0.005mm～0.01mm，少0.01mm～0.03mm，極少0.03mm～0.05mm，鑲嵌狀、定向分布。粉砂級碎屑為石英和巖屑。其中石英占20%～35%，為單晶石英，大小一般0.01mm～0.05mm；巖屑占25%～30%，為泥質巖、粉砂巖，云母少量約5%。

炭質泥巖（煤線）分布于楊山組上部。巖石呈灰黑、黑色，泥質結構、塊狀構造。巖石主要由炭質（10%～30%），粘土礦物（55%～60%）和巖屑（5%）與石英（5%）組成。煤質一般，光澤不明顯，染手。

3.2碳酸鹽巖

分布較為零星，為細（微）晶灰?guī)r（圖2，f）。巖石為灰、深灰色，碎屑結晶結構，塊狀構造。巖石主由細晶方解石及粉晶方解石等組成，陸源碎屑少量。粉晶方解石（5%～10%）它形粒狀，大小一般0.01mm～0.05mm；細晶方解石（70%～80%）它形粒狀，大小一般0.1mm～0.25mm，部分0.05～0.1mm；陸源砂級碎屑為石英、巖屑，次圓狀為主，部分次棱—次圓狀，大小一般0.1mm～0.25mm（細），部分0.25mm～0.5mm（中），少0.5mm～1mm，個別1mm～2mm（粗），星散狀、定向分布。

4.地層單元巖石組合

調查發(fā)現(xiàn)，區(qū)內三仙山地區(qū)地層，自北向南依次出露楊山組（C1y）、道人沖組（C2d）

及胡油坊組（C2h）。各地層單元巖石組合特征如下：

楊山組巖性為淺灰、淺灰白色厚層—塊狀石英細砂巖夾淺灰白色薄—中薄層礫巖及含礫石英砂巖，局部夾青灰、灰綠色薄層泥質粉砂巖；柿樹園一帶夾透鏡狀煤層或煤線。石英砂巖中膠結物為泥硅質，稍顯平行層理。礫巖及含礫砂巖中的礫石成分主要為石英砂巖、石英巖、粉砂巖、板巖、千牧巖等，礫石大多為下伏層的巖性，呈棱角—次棱角狀，大小混雜；發(fā)育底沖刷，顯正粒序。泥質粉砂巖中水平層理發(fā)育，呈薄—中薄層狀產(chǎn)出，與前述巖性組成沉積韻律或旋回。本區(qū)該組僅相當于河南楊山組的上部巖性段。沉積環(huán)境為河流—漫灘沼澤相。

道人沖組巖性可分為上下兩個部分。下部為淺灰白、乳白色厚層—塊狀石英砂巖、含礫石英砂巖及石英質礫巖，局部夾青灰、灰綠色中薄層—中厚層泥質粉砂巖，上述組成韻律或旋回。礫巖中礫主要為石英砂巖、石英巖、千牧巖、脈石英、板巖等，大小一般為0.5cm～4cm，呈次棱角—次圓狀，多顯示為下伏巖層的巖性；砂為石英及少量長石；硅質膠結；具底沖刷，顯正粒序。石英砂巖顯平行層理；泥質粉砂巖中水平層理發(fā)育。上部青灰、灰綠色泥質粉砂巖夾灰白、乳白色厚層—塊狀石英砂巖及礫巖，部分地段組成韻律或旋回。泥質粉砂巖為本部分主體，水平層理發(fā)育，石英砂巖成層或透鏡體狀產(chǎn)出，顯平行層理；礫巖特征同前述，多呈薄—中薄層狀產(chǎn)出，具底刷，正粒序。其與下伏楊山組呈整合接觸。沉積環(huán)境為礫質河流相—濱淺湖相。

胡油坊組巖性可分為兩部分：下部為淺灰、灰、深灰色塊狀復成分礫巖、灰、深灰色塊狀含礫鈣質石英砂巖、灰、灰黃色厚—塊狀巖屑石英砂巖、石英砂巖組成韻律或旋回。礫巖的結構成熟度較低，成分復雜，礫由石英砂巖、粉砂巖、石英巖、板巖、千牧巖、變粒巖等組成，大小為0.5cm～4cm居多，少數(shù)達5cm以上，大小混雜分選差，呈棱角—次棱角狀。砂為中細粒的石英及巖屑等，膠結物為泥鈣質。稍顯正粒序。含礫砂巖、巖屑石英砂巖的成熟度相對較低，顯示快速沉積的特點。上部巖性為灰、深灰色塊狀含砂細（微）晶灰?guī)r、青灰、灰綠色塊狀鈣質粉砂巖、灰、灰黃色厚—塊狀巖屑石英砂巖夾青灰、灰綠色薄層泥質粉砂巖局部夾1～2層泥板巖；灰?guī)r、粉砂巖類發(fā)育水平層理，砂巖類顯平行層理。其與下伏道人沖組呈整合接觸。沉積環(huán)境為濱湖—淺湖相（底部的復成分礫屬濱岸崩塌形成的礫巖）。

5.結語

本文對金寨三仙山地區(qū)石炭紀地層進行詳細的巖石學及層序地層的研究發(fā)現(xiàn)：楊山組巖性為淺灰、淺灰白色厚層—塊狀石英細砂巖夾淺灰白色薄—中薄層礫巖及含礫石英砂巖，局部夾青灰、灰綠色薄層泥質粉砂巖。道人沖組下部為淺灰白、乳白色厚層—塊狀石英砂巖、含礫石英砂巖及石英質礫巖；上部為青灰、灰綠色泥質粉砂巖夾灰白、乳白色厚層—塊狀石英砂巖及礫巖，部分地段組成韻律或旋回。胡油坊組下部為淺灰、灰、深灰色塊狀復成分礫巖、灰、深灰色塊狀含礫鈣質石英砂巖、灰、灰黃色厚—塊狀巖屑石英砂巖、石英砂巖組成韻律或旋回；上部巖性為灰、深灰色塊狀含砂細（微）晶灰?guī)r、青灰、灰綠色塊狀鈣質粉砂巖、灰、灰黃色厚—塊狀巖屑石英砂巖夾青灰、灰綠色薄層泥質粉砂巖。

參考文獻：

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