歸盆地下侏羅統(tǒng)香溪組底界及剖面組合

鄂西蘇貴盆地香溪群是著名的華南下侏羅統(tǒng)巖石地層之一。由于它的含煤，它被稱為。該層位于安徽省貴陽(yáng)市香溪市。該組的名稱來自“香溪煤礦系”或“香溪群”（李四光等，1924）。香溪組大致相當(dāng)于原“香溪組”的中、上部。這個(gè)組已有百多年的研究歷史,早在十九世紀(jì)中、晚期,外國(guó)學(xué)者Pumpelly(1863)、Schenk(1883)就來此采過植物化石。二十世紀(jì)早期,我國(guó)著名地質(zhì)學(xué)家謝家榮、趙亞曾(1925)分“香溪群”為上、下兩部分,認(rèn)為上香溪系屬里阿斯期,下香溪系屬瑞替期,但缺少化石方面的證據(jù)。斯行健教授(1937,1940)曾先后在秭歸盆地采集過植物化石,于1949年著成《鄂西香溪煤系植物化石》一書,至此,香溪植物化石聞名于中外,而香溪群一名遂為廣大地質(zhì)古生物工作者所熟知。新中國(guó)成立后,在地質(zhì)生產(chǎn)、石油、教學(xué)、科研等單位的共同努力下,香溪群的研究取得了重大的進(jìn)展,專題性的研究不斷進(jìn)行,地層劃分逐漸規(guī)范和完善。陳楚震等(1979)詳測(cè)了秭歸香溪小學(xué)東溝香溪組選型剖面,并于“香溪群”下部采得晚三疊世植物、孢粉、葉肢介等多門類化石,從而將該群解體為上三疊統(tǒng)沙鎮(zhèn)溪組和下侏羅統(tǒng)香溪組。后來因城鎮(zhèn)建設(shè),選型剖面屢遭破壞,而秭歸泄灘剖面出露很好,上、下接觸關(guān)系清楚,曾以此作為香溪組的參考剖面(孟繁松等,1987)。隨著三峽水電樞紐工程的建設(shè)和庫(kù)區(qū)水位的提高,秭歸盆地下侏羅統(tǒng)香溪組的層型剖面和選型剖面都將被淹沒。近年來,為了在庫(kù)區(qū)警戒水位之上選擇香溪組替代新層型剖面,我們對(duì)秭歸盆地及鄰區(qū)進(jìn)行了廣泛的實(shí)地考察,結(jié)果在香溪鎮(zhèn)附近長(zhǎng)江沿岸新開的公路旁發(fā)現(xiàn)較好的泄灘羅家溝香溪組剖面(圖1),并進(jìn)行了較全面的研究。一、香溪組新剖面的描述剖面位于秭歸泄灘羅家溝新公路旁,距泄灘新鎮(zhèn)約2km,交通方便;剖面地層出露很好,頂、底界線清楚,是三峽東部出露最理想的香溪組剖面。二、非海相下侏羅統(tǒng)的界線下侏羅統(tǒng)香溪組與上三疊統(tǒng)沙鎮(zhèn)溪組的界線劃分在秭歸盆地甚為復(fù)雜。就巖性而言,界線之下的沙鎮(zhèn)溪組頂部為一層灰、黃灰色厚層至塊狀長(zhǎng)石石英砂巖,結(jié)構(gòu)較疏松,厚度在2—45m之間,盡管厚度各地有變化,但層位穩(wěn)定,盆地東西邊均可進(jìn)行對(duì)比。筆者于興山大峽口一帶該層的上部發(fā)現(xiàn)孢粉化石,經(jīng)曲立范等(1987)研究,其組合面貌指示晚三疊世的時(shí)代色彩,從而證實(shí)此長(zhǎng)石石英砂巖層屬晚三疊世的沉積。界線之上的香溪組,各地巖性則有較大的差異,概括起來,大體可分兩類,秭歸盆地東部及東南緣,以羅家溝剖面為代表,香溪組具明顯的底礫巖,厚1.7m,礫巖成分主要為燧石,次為石英,滾圓與分選良好,此層底礫巖在香溪河對(duì)岸獅子包厚20m,大峽口厚1.5m。由于這些地方礫巖單獨(dú)成層,巖性十分特征,通常以此礫巖層作為香溪組的底界。在盆地西部及西南緣,香溪組底礫巖層或分叉、或尖滅,被灰白色石英砂巖所取代,界線上、下則無礫巖層隔開,故這些地方下侏羅統(tǒng)/上三疊統(tǒng)界線不易區(qū)分。為了弄清楚這個(gè)問題,筆者曾多次去實(shí)地考查,研究結(jié)果表明:盡管界線上、下都為石英砂巖,但香溪組底部石英砂巖與下伏沙鎮(zhèn)溪組頂部石英砂巖確實(shí)存在較大的差異:前者色調(diào)灰白,局部含少量礫石,長(zhǎng)石含量很少,結(jié)構(gòu)致密得多;而后者通常呈黃灰色,僅含少量泥礫,長(zhǎng)石含量高,結(jié)構(gòu)較疏松。基于界線上、下巖性有如此大的不同,在盆地西部及西南緣以灰白色堅(jiān)硬的石英砂巖的始現(xiàn)為標(biāo)志作為香溪組的開始是合適的。從羅家溝剖面可以看出,上三疊統(tǒng)沙鎮(zhèn)溪組上部總的以粗碎屑沉積為主,其粒度由下向上依次為粉砂質(zhì)泥巖—細(xì)粒砂巖—中粒砂巖—粗粒砂巖,顯示向上變粗的粒序特征;而下侏羅統(tǒng)香溪組各個(gè)韻律層內(nèi)則顯示由下向上依次由粗變細(xì)的粒序特征。這些特征表明界線上、下的巖性是在不同的沉積環(huán)境條件下形成的,分別屬于不同的構(gòu)造層和代表不同的沉積層序,其層序界面正好與下侏羅統(tǒng)/上三疊統(tǒng)的界線點(diǎn)相吻合。確定非海相下侏羅統(tǒng)/上三疊統(tǒng)的界線點(diǎn)除巖性標(biāo)志外,更主要的是植物和孢粉方面的證據(jù),尤其是能在大范圍進(jìn)行對(duì)比的生物標(biāo)志。在羅家溝剖面上,筆者在距下侏羅統(tǒng)/上三疊統(tǒng)界線之上33m處發(fā)現(xiàn)Coniopteriscf.murrayana等侏羅紀(jì)植物分子,盡管這個(gè)標(biāo)志分子離界線有一定的距離,但值得提出的是,我們?cè)诖髰{口香溪組底礫巖之上僅1.5m處采得C.hymenophylloides植物化石。因此,鄂西秭歸盆地可以錐葉蕨屬(Coniopteris)的始現(xiàn)及其下的灰白色石英砂巖或底礫巖為標(biāo)志,來具體劃分下侏羅統(tǒng)/上三疊統(tǒng)的界線。在這個(gè)界線之上含侏羅紀(jì)Coniopteris、Czekanowskia、Phoenicopsis、Otozamites、Ptilophyllum等屬為主的植物群,而界線之下則含晚三疊世Sinoctenissp.、Cycadocarpidiumerdmanni、Pterophyllumsinensis、Clathropterismongugaica等植物以及孢粉、葉肢介、雙殼類等化石。在孢粉方面,此次未分析出孢粉。秭歸盆地下侏羅統(tǒng)香溪組與上三疊統(tǒng)沙鎮(zhèn)溪組的接觸關(guān)系,盆地東、西部是不同的。在盆地東部及東南緣,如羅家溝、香溪、大峽口一帶,沙鎮(zhèn)溪組頂面凹凸不平,有明顯的沖刷現(xiàn)象。這表明晚三疊世末至早侏羅世初,地殼曾一度上升,并遭到風(fēng)化剝蝕,下侏羅統(tǒng)與上三疊統(tǒng)之間表現(xiàn)為假整合接觸。而盆地西部及西南緣,下侏羅統(tǒng)和上三疊統(tǒng)之間找不到明顯的接觸界線,也未見地層超覆現(xiàn)象,界線上、下的巖性和植物及孢粉組合都是過渡的。據(jù)此,這些地方兩者之間應(yīng)為連續(xù)沉積。至于香溪組的頂界,即上覆泄灘組與香溪組的界線甚為明顯。在泄灘組底部有一層厚約6m的深灰色、灰黑色泥巖,有機(jī)質(zhì)和碳質(zhì)含量高,富含以Pseudocardinia和Psilunio為代表的雙殼類化石,甚至形成灰黑色介殼層,其層位穩(wěn)定,在鄂西及四川盆地都有分布,是劃分界線和對(duì)比地層的良好標(biāo)志。我們通常以此灰黑色介殼層及其下厚約1m的黃灰細(xì)砂巖作為泄灘組的開始。該層之上巖層幾乎不夾碳質(zhì)頁(yè)巖、煤層及煤線,粒度明顯變細(xì),鈣質(zhì)含量增高,植物化石急劇減少,雙殼類卻大量出現(xiàn)。三、水體生物組合ropteris香溪植物群是華南較典型的早侏羅世植物群之一,其組成分子的多彩程度可與晚三疊世植物群相比擬。吳舜卿等(1980)認(rèn)為香溪組植物群大致可分上、下兩個(gè)部分:下部以Equisetites,Dictyophyllum,Clathropteris,Phlebopteris,Todites,Coniopteris(少),Phoenicopsis,Sphenobaiera,Baiera,Podozamites等為主;上部則以Coniopteris(較多),Ptilophyllum,Otozamites,Nilssonia,Tyrmia等為主。黃其勝(1988)在論述長(zhǎng)江中下游早侏羅世植物化石時(shí),曾指出裸子植物的銀杏類與蘇鐵類在剖面上的聚集分異現(xiàn)象在蘇、皖、鄂東一帶具有普遍的意義。據(jù)我們研究,羅家溝剖面植物化石的垂直分異現(xiàn)象表現(xiàn)更加明顯,以此可將這些植物化石分為上、下兩個(gè)植物組合。下植物組合以剖面1—13層所含的植物化石為代表,主要分子有EquisetiteskoreanicusΚo′nno?Τoditesprinceps(Ρresl)EquisetiteskoreanicusKon′no?Toditesprinceps(Presl)Gothan,ThaumatopterisbraunianaPopp,Th.remauryi(Zeiller),Clath-ropterismeniscioidesBrongniart,C.platyphylla(Goeppert),Dictyophyllumnilssoni(Brongniart),Coniopteriscf.murrayana(Brongniart),C.sp.,CladophlebisasiaticaChowetYeh,C.fukiensisSze,C.sp.,PpinguumGoeppert,P.tietzeiSchenk,Npta(Phillips),N.cf.pterophylloidesNathorst,N.undulataHarris,Ginkgohuttoni(Sternb.),GinkgoitesacosmiaHarris,G.cf.marginatus(Nathorst),G.obrutschewiSeward,G.tasiakou-ensisWuetLi,Baieraelegans?ΟO?ishi,B.furcata(LindleyetHutton),B.multipartitaSzeetLee,Sphenobaierahuangi(Sze),Sph.spectabilis(Nathorst),EretomophyllumpubescensThomas,CzekanowsiasetaceaHeer,Podozamiteslancelatus(LindleyetHutton),SwedenborgiacryptamerioidesNathorst,Elatocladussp.,Taeniopterissp.等,可名為Coniopteris-Czekanowskia植物組合,這個(gè)組合共19屬33種。組合中以銀杏類居首位(6屬12種),屬種分異度高,包括Ginkgo、Ginkgoites、Baiera、Sphenobaiera、Eretonophyllum、Czekanow-skia等屬,其中尤以Ginkgoites、Baiera、Czeka-nowskia最為繁榮,表明從香溪組下部起,此類植物開始大發(fā)展。蕨類植物也較發(fā)達(dá)(6屬11種),其中以雙扇蕨科為特色,常見的屬有Thaumatopteris、Clathropteris、Dictyophyllum等;在此類植物中,Toditesprinceps相當(dāng)豐富,Cladophlebis的種類也不少,同時(shí)還有侏羅紀(jì)的重要分子Coniopteris的出現(xiàn)。蘇鐵類和松柏類較為單調(diào),屬種較少。有節(jié)類僅有個(gè)別代表。關(guān)于這個(gè)組合的時(shí)代,考慮到其中不少分子如Equisetiteskoreanicus、Thaumatopterisremauryi、Clathropterismeniscioides、Baieraelegans、B.multipartita、Sphenobaieraspectabilis等是晚三疊世沙鎮(zhèn)溪組或須家河組的常見分子,同時(shí),又因新生分子Coniopteris和Czekanowskia的出現(xiàn),使組合增添了侏羅紀(jì)時(shí)代色彩,組合面貌接近西歐早侏羅世早期“ThaumatopterisZone”,與湖南祁陽(yáng)、零陵觀音灘組中、下部的Marattiopsis-Otozamites組合大致可以對(duì)比(周志炎,1984),其時(shí)代為早侏羅世早期。上植物組合以剖面14—23層所含的植物化石為代表,這個(gè)組合包括19屬32種,可稱為Coniopteris-Ptilophyllum植物組合,主要分子有EquisetiteskoreanicusΚo′nno?E.sarrani(Ζeiller)?EEquisetiteskoreanicusKon′no?E.sarrani(Zeiller)?E.sp.,MarattiopsisasiaticaKawasak,Toditessp.,Coniopterismurrayana(Brongniart),C.cf.murrayana(Brongniart),Phlebopterispolypodioides(Brongniart),ClathropterismeniscioidesBrongniart,C.obovata?ΟO?ishi,Cladophlebiscf.argutula(Heer),Tyrmianathorsti(Schenk),PterophyllumdecurrenseSze,P.firmifoliumYe,OtozamiteshsiangchiensisSze,O.mixomorphusYe,PtilophyllumcontiguumSze,NilssoniaorientalisHeer,N.parabrevisHuang,N.pterophylloidesNathorst,N.cf.tenuinervisSeward,N.undulataHarris,N.cf.undulataHarris,Ginkgoitescf.marginatus(Nathorst),Baierafurcata(LindleyetHutton),B.ziguiensisMeng,Sphenobaierahuangi(Sze),Sph.longifolia(Pomel),EretmophyllumpubescensHarris,CzekanowskiarigidaHeer,C.setaceaHeer等。組合中蘇鐵類占優(yōu)勢(shì)(5屬11種),多數(shù)屬于本內(nèi)蘇鐵目和焦羽葉目;蕨類植物占的比例也較大(6屬8種),尤其是Coniopteris的數(shù)量大為增加,但雙扇蕨科植物則明顯遞減,合囊蕨科、紫萁科和馬通科僅有一定的代表;銀杏類不甚發(fā)育,其種類和數(shù)量比下植物組合明顯減少;有節(jié)類和松柏類屬種甚為單調(diào)。從植物組合的成分來看,上植物組合具有與下植物組合不同的面貌,主要表現(xiàn)在蘇鐵植物大為發(fā)展,尤其是上組合十分特征的Ptilophyllumcontiguum、Otozamitesmixomorphus、O.hsiangchiensis、Tyrmianathorsti等從未在下組合出現(xiàn);下組合以銀杏類最為繁盛,其中Ginkgohuttoni、Baieraelegans、B.multipartita、Sphenobaieraspectabilis等亦未在上組合中見及,Czekanowskia數(shù)量比上組合多得多。其次在蕨類植物中,上組合Coniopteris數(shù)量及種類都較多,T.princeps則較為稀少;下組合則剛好相反,Coniopteris比較少見,T.princeps分布卻相當(dāng)普遍。第三,上組合十分繁盛的Phlebopterispolypodioides在下組合中未曾見到。至于上植物組合的時(shí)代,考慮到組合中多數(shù)分子如Phlebopterispolypodioides、Otozamiteshsiangchiensis、O.mixomorphus、Nilssoniaparabrevis、Ptilophyllumcontiguum、Sphenobaierahuangi、Eretmophyllumpubescens、Czekannowskiarigida等為華南早侏羅世的常見分子,Coniopterismurrayana雖為英國(guó)約克郡中侏羅世植物群的典型分子(Harris,1961),但在中亞和華南下侏羅統(tǒng)常有發(fā)現(xiàn)。因此,這個(gè)組合指示了較濃厚的早侏羅世晚期時(shí)代色彩。植物化石在剖面上垂直分異的原因主要受生物進(jìn)化律和古環(huán)境的影響。由于早侏羅世時(shí)植物的發(fā)展正處于裸子植物的昌盛期,此時(shí)蘇鐵類、銀杏類、真蕨類特別繁盛,分布廣泛,因而具有全球的對(duì)比意義。在遵循生物進(jìn)化律的前提下,植物的垂直分異現(xiàn)象與當(dāng)時(shí)環(huán)境有關(guān)。據(jù)我們研究,羅家溝剖面的下部主要為一套河流相碎屑巖沉積,在河道部位,含大型植物莖干化石,說明早侏羅世早期,盆地地勢(shì)比較陡峻,河川發(fā)育,氣候較涼爽,在盆地山坡地帶適于銀杏類植物生長(zhǎng),而蘇鐵類的生長(zhǎng)則受到仰制。在該剖面的上部,通常以湖泊—沼澤相沉積為主,含多層薄煤層及煤線,說明早侏羅世晚期地殼運(yùn)動(dòng)趨于緩和,地勢(shì)夷平,湖沼遍布,河網(wǎng)交織,氣候由溫涼轉(zhuǎn)為濕熱,在如此的環(huán)境條件下,蘇鐵類大量繁盛起來。四、地?cái)嘞菖c分異及陸相沉積的新階段從早侏羅世開始,三峽一帶整體上升,海水全部退出本區(qū),此地進(jìn)入了陸地?cái)嘞菖c分異以及陸相沉積的新階段。根據(jù)沉積巖石學(xué)特征、沉積層序結(jié)構(gòu)和古生物群特點(diǎn)的研究,秭歸盆地羅家溝剖面香溪組含煤巖系主要為河流—湖泊環(huán)境下的產(chǎn)物,現(xiàn)將剖面沉積相的主要特征簡(jiǎn)述如下(圖2):1河流沉淀香溪組沉積初期,秭歸盆地廣泛發(fā)育曲流河沉積,形成河道—天然堤—河漫湖泊沼澤沉積,組成明顯的正旋回結(jié)構(gòu)。1.1礫巖類較難組成由淺灰、灰、黃灰色厚層—塊狀粗—中粒含長(zhǎng)石石英砂巖、含礫砂巖及礫巖組成,礫巖或粗粒石英砂巖位于每個(gè)旋回的底部,含大量白云母,與下伏巖層形成明顯的沖刷面,具大型板狀交錯(cuò)斜層理或槽狀交錯(cuò)層理,底部含大量植物莖干化石。1.2調(diào)整率為高質(zhì)低效材料的石英砂巖由灰、黃灰、綠灰色厚層狀粗?！?xì)粒含長(zhǎng)石石英砂巖組成,結(jié)構(gòu)致密,巖石堅(jiān)硬,底部含大量白云母及植物莖干化石,具大型板狀交錯(cuò)斜層理或楔狀交錯(cuò)斜層理。1.3自然壩沉積由灰色粉