新 2013-01-28 修改稿 新-奥陶系硬石膏层孢粉特征双(英).docVIP

山西新阳煤矿奥陶系硬石膏层孢粉特征及地质意义 方向清 傅耀军 王炳强 （主要为（）（） P52, P641.1，P534.42 文献标识码：A 文章编号： 华北型煤田以太行山为界，以西为第二级阶梯，海拔2000~1000m，由高原、盆地及山地组成，以黄土高原为主，基本属于干旱、半干旱岩溶区；以东为第三级阶梯，为海拔1000m以下的丘陵和200m以下的平原区，属温带湿润岩溶区。区内碳酸盐岩类分布稳定、厚度巨大、多为海相沉积。一般厚度在1000m以上，其地层沉积时代主要为太古代、元古代、早古生代及石炭纪。 其中，华北型煤田奥陶系灰岩地层中广泛发育硬石膏层和角砾状灰岩，且硬石膏多与角砾状灰岩相伴生，有观点认为角砾状灰岩是膏溶作用形成的，因而也称膏溶角砾岩。但华北区，在中（早）奥陶世至早石炭世有长达1亿多年的沉积间断，且寒武-奥陶系灰岩中有多期岩溶作用，寒武-奥陶纪沉积的石膏，为什么能保存至今，且与角砾状灰岩相伴生？本文试图通过岩石的孢粉特征探讨硬石膏、角砾状灰岩形成的时间顺序。课题依托项目为新阳煤矿水文地质补充勘查项目。 1.地质概况 新阳煤矿属华北型煤田，地处山西省中部，位于单斜构造分散径流集中排泄型岩溶水系统——郭庄泉岩溶水系统北部径流区。矿区中部贤者向斜和东部高阳向斜为强径流带奥灰水带压区，水文地质条件复杂，其余区段水文地质条件中等。 矿区地表绝大部分被新近系沉积物覆盖，第四系零星分布在沟谷及黄土梁上。基岩仅在西部、南部河谷中出露，地层由老至新有奥陶系上马家沟组（Ｏ２s）、峰峰组（Ｏ２f），石炭系本溪组（Ｃ２b）、太原组（C3t），二叠系山西组（P1s）、下石盒子组（P1x）上石盒子组（P2s），新近系上新统（N2），第四系下更新统（Q3）、中、上更新统（Q1+2）。 其中奥陶系中统峰峰组（Ｏ２f）为浅灰色及深灰色，致密厚层状海相石灰岩，质较纯，性较脆，顶部具溶蚀现象，常见有黄铁矿晶体及不规则之方解石细脉，顶面50m之下夹石膏１～２层。厚度162.25m。 山西新阳煤矿共施工9个钻孔揭露奥陶系峰峰组，仅XF7相邻2个钻孔见硬石膏层，其他钻孔只见石膏脉。XF7钻孔（图1）见多层硬石膏，呈灰黑色，断口为油脂光泽。见有蠕动构造和白色石膏脉（图2）。 2取样及实验方法 本次研究共取7组样。其中2组岩样取自XK7钻孔，分别为峰峰组角砾状灰岩和硬石膏。 孢粉的提取：先样品加入盐酸充分反应后（除去CaCO3），水洗至中性；再加入氢氟酸充分反应后（除去SiO2），水洗至中性，最后运用超声波过筛（7μm）；外加石松孢子（27637粒）以计算孢粉的浓度。孢粉的鉴定与统计是在400倍的光学显微镜下进行，参照正式出版文献的图版进行鉴定，共鉴定出孢粉22科属，7个样品共观察活动片70片，统计有效孢粉74粒。孢粉百分比图谱采用Tilia软件制作。 3 样品孢粉组合 木本 20 草本 60 蕨类 20 粒数 Ulmoideipites榆粉 1 Salixipollenites柳粉属 1 Marsypiletes小泡粉属 6 Polypodiaceaesporites水龙骨 总数 10 孢粉组合中占优势，%。为（）。木花粉%，主要为（）蕨类孢子%，为水龙骨（Polypodiaceae） 木本 66.7 草本 33.3 粒数 Ulmipollenites榆粉属 1 Aliollenites桦木粉属 1 Chenopodipodipollis藜粉属 1 总数 3 孢粉组合中木花粉占优势，%。主要为（）（）%，主要为（）。 硬石膏的孢粉组合只有木本和草本，其中以木本占优势，草本植物次之。 角砾岩孢粉主要为榆粉属、柳粉属、小泡粉属和水龙骨单缝孢属。 其中榆粉属和水龙骨单缝孢属出现时代以古近纪、新近世为主，柳粉属出现时代为晚白垩至新近纪，小泡粉属为晚白垩时代的指示种。 硬石膏主要为桦粉属、榆粉属和藜粉属。榆粉属和藜粉属出现在新生代，桦粉属则出现在晚白垩至新生代。 通过对角砾状灰岩、硬石膏的孢粉组合的时代特征分析，可以初步的将角砾岩的时代定为晚白垩，硬石膏定为古近纪至新近纪。 4.2 地质意义 根据硬石膏和角砾状灰岩孢粉组合和差异，初步认为硬石膏是晚期充填到奥陶系灰岩溶洞中的，且角砾状灰岩是膏溶作用形成的可能性不大，原因主要有以下几方面。 ①华北地区在古近系广泛有石膏岩沉积，如山西运城、河南灵宝、河北隆尧等地的古近系中有大型石膏矿。 ②从奥陶系地层中石膏平面分布规律也可说明，一般硬石膏平面上不呈面状分布，如山西某矿揭露奥陶系见石膏层钻孔呈网状分布（图3）；新阳矿施工9个钻孔也仅2 个相邻的钻见硬石膏层。 ③一般认为角砾状灰岩为后期岩溶作用形成的，硬石膏层和灰岩是同期的，这与硬石膏的孢粉组合相矛盾。据角砾状灰岩、硬石膏的孢粉组合所揭示