云岗盆地石盒子组地层时代厘定及其地质意义

【目的】华北中北部云岗盆地缺失三叠系,而最新的1∶5万史家屯幅区域地质调查成果将云岗盆地羊圈头剖面顶部(原石盒子组)地层划为下三叠统刘家沟组。为了解决争议并验证这个新认识的可靠性,亟需进行进一步研究。【方法】通过对云岗盆地马道头和羊圈头剖面进行岩石地层对比和碎屑锆石测年,并与华北中北部其他同时代地层剖面进行对比,以确定其时代归属。【结果与结论】羊圈头剖面上段识别的所谓刘家沟组与马道头剖面石盒子组具有相似的岩相组合、砾石成分,岩性特征均以灰绿、黄绿色中厚层状中粗粒砂岩为主,夹少量薄层灰紫红色粉砂岩、砂质泥岩,同时还发育数层巨厚砾岩层,完全不同于华北地块府谷、宁武、太原西山以及沁水盆地刘家沟组地层的显著特征,即大量发育浅红色、肉红色厚层状中细粒长石砂岩。同时最年轻碎屑锆石年龄(288.0±4.7 Ma)也将本组最大沉积年龄限制到中二叠世,在此基础上将此套地层的时代归属划归为中二叠世,即石盒子组,而非刘家沟组。推测晚三叠世华北北部及北缘造山带发生了强烈的挤压抬升,导致云岗盆地三叠系地层遭受剥蚀,后期又被下侏罗统地层不整合覆盖。

云岗盆地晚中生代沉积-火山充填序列及其构造意义

利用凝灰岩夹层及安山岩的锆石U-Pb同位素测年,对云岗盆地晚中生代地层充填序列的关键时限进行了限定。结合地层接触关系、安山岩的地球化学特征,分析了重点地质界面的构造意义。取得了以下主要认识:(1)早中侏罗世,盆地为一套湖进序列的连续沉积,以大同组含煤地层为代表,暗示着区域拉张的构造背景;(2)盆地整体缺失了晚侏罗世(160.4±1.1)Ma至早白垩世(130.1±0.7)Ma的沉积地层,其发生的动力学背景可能与古太平洋、西伯利亚、特提斯同时向东亚大陆汇聚产生的远程效应有关;(3)旧高山安山岩形成于早白垩世(130.1±0.7)Ma大陆板内裂谷的构造背景,与华北克拉通破坏的动力学背景紧密相关。研究成果对旧高山安山岩时代归属提出了新的认识,并不归属于上侏罗统髫髻山组,而相当于下白垩统张家口组。

山西云岗石窟侏罗系地震液化砂岩柱的发现及其大地构造意义

本文主要报道在华北克拉通北缘云岗石窟景区内侏罗系地层中发现的20余个由地震液化形成的砂岩柱。地震导致的砂土液化是非常普遍的自然现象,地震波的震动使埋藏在地下未固结的饱和砂质沉积物迅速变为流体并在巨大压力下喷涌至地表,形成砂火山或泥火山。2008年汶川8.0级大地震和2012年新西兰6.2级地震都产生了严重的液化现象,在对地表造成严重破坏的同时,分别在地表形成了一系列的溢出丘和形态完好的砂火山。古地震之后,液化砂质沉积物往往在上涌的通道内固结成岩,形成穿层的岩柱或岩管。近年来,美国科罗拉多大峡谷相继发现很多地震液化形成的中生代巨型碎屑岩柱。2018年,本文作者在云岗石窟景区内的侏罗系云岗组中发现了 20多条直径15 20cm左右、高可达2m 以上穿层“侵入”的砂岩柱,有的在纵向上呈串珠状排列,有的呈不规则的树枝状自下向上伸展,膨大狭缩、分支复合现象非常明显,砂岩柱内部结构均一,不见任何层理。砂岩柱顶端的泥质围岩石中有明显向上牵引、拖拽的痕迹。这些砂岩柱没有任何硅化木的特征,也不是普通成岩作用形成的结核,与暴雨、泥石流、重力滑塌等作用均无任何关系,是古地震液化作用在地层内保存的遗迹,故称为液化砂岩柱。地震液化砂岩柱发育的层位位于李振宏等人(2014)在宁武静乐盆地侏罗系云岗组顶部的凝灰质泥晶碳酸盐层位(160 Ma)之下约40m处,初步判定形成这些液化砂岩柱的古地震发生于160. 75 Ma-160 M a之间的晚侏罗世。古地震的形成过程与燕山运动引起的地壳运动有直接的关联,是华北克拉通内与燕山运动伴生的古地震在地层中留下的最直接证据。

大同盆地云冈地区云岗组石窟段沉积相特征研究

大同盆地云冈地区主要出露中侏罗统陆源碎屑岩层系,其中云冈组石窟段是"云冈石窟"所开凿层段。本文通过对野外剖面的实测,精细划分了云冈组石窟段的沉积构造单元;结合区域沉积背景,明确了其沉积相的类型与纵向演化特征。所测剖面根据沉积结构及岩性组合特征可进一步划分为八个沉积构造层,总体表现为砂厚泥薄,由砂包泥逐渐变为砂泥互层的特征。综合分析表明,石窟段沉积期研究区以典型的辫状河沉积为主,发育河床滞留沉积、心滩和河漫滩三种典型的沉积微相;期间也间断发育由辫状河向曲流河过渡阶段的沉积;辫状河沉积和过渡阶段的沉积具有一定旋回性。该段地层沉积结构、沉积相类型及其演化特征的明确为大同盆地侏罗纪沉积环境演化及古迹保护研究提供了地质依据。

大同盆地云岗组石窟段河流相沉积特征

大同盆地云岗组分布于大同云岗盆地、宁武静乐盆地、沁水盆地北部等地区。其命名地点在山西大同市云岗镇,其中石窟段为云岗组中段。经前人研究发现,大同盆地云岗组为辫状河沉积。通过对研究区野外露头中三条典型剖面的研究,全面分析了石窟段河流相沉积特征,并完成了如下工作:(1)制作了研究区野外露头中三条典型剖面的素描图并建立了界面划分方案;(2)在界面划分的基础上进行各单元内部岩相、沉积构造及沉积特征的分析;(3)综合各单元的沉积特征,并通过剖面之间的横向对比,明确了研究区各期次河流相沉积之间时间与空间上的联系;(4)明确了研究区河流相沉积模式并建立了相应沉积相模式概图。上述工作完成后,从研究区沉积模式概图可见古河流大致沿着自北向南的方向由北部山间汇入大同盆地,形成辫状河道沉积。沉积相总体按照自西向东的方向呈现出泛滥平原—河道沉积—泛滥平原的变化趋势。研究成果为大同盆地侏罗纪的进一步研究及未来大同地区的煤矿开采工作提供资料基础。