山东莱芜盆地新近纪山旺组的发现及意义
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山东莱芜盆地新近纪山旺组的发现及意义
杨恩秀,王世进,张春池,任天龙
(山东省地质调查院,山东济南250013)
摘 要:最近在莱芜盆地新发现了山旺组,它的特征与临朐一带的山旺组相似,也是由粘土岩,页岩与玄武岩组
成,并含有丰富的鱼类,蜻蜓,介形类,鳖类及植物化石,是"山旺化石"的重要补充.这一发现,说明新近纪早期,
在鲁西除山旺地区之外,其他的新生代盆地中也可能有同时代地层沉积.该套地层中所赋存的相关资源的调查
应引起地质工作者的高度重视.
关键词:莱芜盆地;山旺组;新近纪;鲱鱼科;介形类
中图分类号: P588.29 文献标识码:A文章编号:1007 - 6956(2004)01 - 0048 - 04
收稿日期:2003 - 12 - 15
地调项目:中国地质局《山东1:25万淄博市幅区调修测》(编号200113000026)
作者简介:杨恩秀(1962),男,山东金乡人,大学文化,高级工程师,从事区域地质调查及管理工作.
①山东省地质调查院,2004,1:25万淄博市幅区域地质调查报告.
图1 莱芜盆地地质略图
Fig. 1 Geological sketch of La iwu Basin
1.寒武-奥陶纪地层;2.新近纪山旺组;3.第四纪地层;4.
新太古代侵入岩;5.古元古代侵入岩;6.早白垩世侵入岩
山旺组是新近纪中新世湖泊相沉积地层,素
有"化石宝库"和"万卷书"之美称.但长期以来对
硅藻土等矿产的采挖,残存地层愈来愈少,已对化
石资源造成严重破坏,深有"濒临枯竭"之势.最近
1:25万淄博市幅区域地质调查项目在莱芜盆地新
发现了山旺组,加强对其研究,不但可以完善新近
纪地层划分,丰富"山旺化石"资源,而且对探明与
其有关的矿产资源具重要意义.
莱芜盆地位于山东省中部的泰安-莱芜一
带.盆地北以泰安-大王庄断裂与泰(山)-沂
(山)凸起为界,南为新甫山-徂徕山山脉,东西
两缘分别为文祖断裂和蒙山断裂,东距临朐县
山旺盆地约120km.该盆地与鲁西其他中(新)
生代断陷盆地一样,也具北断南超式单断侧陷
盆地特征[1](图1).盆地内沉积有中生代或新
生代地层,周围分布有早前寒武纪结晶基底和
古生代沉积岩,沿断裂等构造常有中生代侵入
岩分布①,是在中生代构造基础上发展起来的新
生代断陷盆地.
1 地层产出特征
莱芜盆地发育的山旺组主要分布于盆地中
部汶河以北地区,出露面积约60km2.因受河
流侵蚀影响,常形成浑圆高地,自然露头非常少
见,仅在龙口等地见有零星基岩出露,地表可控
制厚度在18～20m.据区域综合资料,该区山
旺组整合于古近纪大汶口组之上,平行不整合
或微角度不整合于第四纪大站组或临沂组之
下.这套地层大部分呈近水平状态产出,只是
在盆地的边缘,地层往往向盆地中心倾伏,倾角
一般5～10°,大者可达15°,但上覆的第四系仍
保持水平状态.在山旺组内部常发育有脆性断
裂和玄武玢岩岩脉侵入,反映地层沉积以后遭
受了比较强烈的新构造运动改造,也反映该区
的新构造运动以抬升或掀斜运动为主.这套新
近纪中新世地层,在岩石组合,沉积环境及生物
第27卷第1期
2004年3月
地质调查与研究
GEOL O GICAL SU RV E Y AND RES EARC H
Vol .27No.1
Ma r .2004
1995-2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
特征等方面与标准剖面的山旺组特征具明显的
可比性,但地层的分布范围要比山旺地区大的
多.
以往认为,山旺组仅局限分布于临朐山旺—
解家河一带,分布面积在1km2左右,为火山湖
泊相沉积[2].众所周知,分布于山旺盆地的山
旺组是夹于牛山组(又称下玄武岩)和尧山组
(又称上玄武岩)之间的以粘土岩,页岩及玄武
岩为主的一套地层组合,下与牛山玄武岩呈平
行不整合接触,由下之上可大致划分为六层[3]
(图2).第1层分布于山旺组的底部,为成湖初
图2 山旺组对比图
Fig. 2 Correlation bet ween the different strata of Shan wang Formation
1.粘土岩;2.玄武岩;3.沉积砾岩;4.砂岩;5.粉砂岩;6.硅藻泥岩
期沉积的玄武岩质洪积砾岩,往上过渡为砂砾
岩,有时夹泥岩,常有哺乳动物骨骼化石及龟甲
碎片,总厚度大于5m ;第2层为辉绿—灰黄色
白云石化灰质泥岩,构成下为泥质砂岩,上为钙
质砂质泥岩的二元结构沉积旋回,有时夹富含
有机质的薄层泥岩,总厚约0.5m ;第3层为黄
绿,灰绿色泥岩与含硅藻泥岩互层,偶夹富硅藻
泥岩,常见蓝铁矿和铁磷钙镁石结核,底部常有
鹿类等大化石产出,总厚度大于5m ;第4层代
表了主湖期沉积,岩性以硅藻泥岩为主,发育鲍
马沉积序列,常有小扁豆状沥青质沉积,总厚6
～20m ;第5层为黄绿—黑褐色薄层状泥岩,偶
夹硅藻泥岩,底部发育较多的粗粉砂层,具低密
度重力流沉积特征;第6层位于山旺组的上部,
沉积于湖泊萎缩阶段的浅湖—湖沼相,岩性以
灰褐色,锈褐色,猪肝色等富含腐殖质的泥岩为
主,富含植物化石,地层总厚在大于10m.莱芜
盆地出露的山旺组岩性特征与标准剖面上的第
5层及第6层相似.
2 岩石及岩石化学特征
据对地表出露的地层研究,莱芜盆地的山
旺组以灰白色,灰黄色纹层状粘土岩,粘土质页
岩为主,夹钙质泥岩,浅灰白色泥灰岩及薄层灰
色粉砂岩,发育水平层理,沉积于比较平静的低
能湖泊环境.靠近下部,泥灰岩,粉砂岩所占比
例较高,往上,粘土岩或粘土质页岩明显增多,
在植物化石富集部位,夹数层灰黑色薄层碳质
泥岩.在盆地中心部位,往往夹一层橄榄玄武
岩,并见有辉绿岩脉侵入,但尚未发现含硅藻泥
岩层位(图2).在莱芜市五龙口村,实测地层剖
面,描述如下:
莱芜市龙口剖面
94 第1期 杨恩秀等:山东莱芜盆地新近纪山旺组的发现及意义
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第四系:大站组棕黄色粉砂质粘土
%%%%%平行不整合%%%%%%%%
山旺组:
11.黄色,土黄色薄层状粘土岩,发育水平层理1.5m
10.黄色,浅黄色纹层状粘土岩与薄层粘土岩,富含介
形类化石0.5m
9.灰黄色块状粘土岩,富含介形类化石0.5m
8.灰白色纹层状粘土岩,发育页理及纹层理0.8m
7.黄色,桔黄色纹层状-薄层状粘土岩,发育纹层理
及页理1.4m
6.灰-灰白色纹层状粘土岩,发育水平层理,夹有机
质薄层0.5m
5.黄色,桔黄色夹灰白色纹层状粘土岩夹薄层碳质泥
岩,产丰富的B arbusli nquensis(临朐鲅)鱼类,鲱科,介形
类,昆虫类及植物根,茎,叶化石2.3m
4.灰白色薄层块状粘土岩2.5m
3.灰白色土黄色薄层粘土岩,发育水平层理,夹有机
质薄层,富含B arbusli nquensis(临朐鲅),Trionchidae(鳖)
及鲱科化石1m
2.灰黄色纹层状粘土岩夹灰白色薄层泥灰岩2m
1.黑色橄榄玄武岩(未见底)> 2m
除玄武岩夹层以外,据x光衍射分析,粘土
岩矿物成分以高岭石,蒙脱石,伊利石为主(图
3),局部层位方解石含量较高.粘土岩SiO2含
量一般在40×10- 2,Al2O3一般在15×10- 2～
18×10- 2.不同层位中的岩石化学成分也差别
较大(表1).
图3 山旺组粘土岩XRD图谱
Fig. 3 XRDplot of the clay rock in Shanwang Formation
表1 山旺组粘土岩岩石化学成分(×10- 2)
Table 1 Chemical composatiom of the clay rock from Shan wang Formation
编号SiO2TiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OP2O5
133.440.4812.294.5823.171.041.060.120.10
248.960.5818.274.5710.551.571.490.160.08
331.550.4811.545.1124.361.081.210.100.13
441.980.5715.264.4316.191.351.070.120.15
538.500.5015.265.4517.471.511.100.110.10
注:样品分析单位为山东省第四地质矿产勘查院(2002年)
3 生物化石特征
该地层中的生物化石非常丰富,已发现鱼
类,蜻蜓,鳖,虾,介形类及植物的根,茎,叶等化
石,大部分化石保存完好,栩栩如生,但除鱼类,
介形类化石外,其他化石的时代意义不太明确,
有些不具鉴定意义.鱼化石个体一般3～100
cm ,多为B arbusli nquensis(临朐鲅,图4A)和
鲱科化石(图4B),其中鲱科代表了三属三种,
即鲱鱼一属种,双棱鲱科一属种及弓鲱鱼科;介
形虫含量比较丰富,但保存较差,多为介形虫外
壳.以玻璃介Can donasp .为主,与华北拗陷区
馆陶组上段扁平玻璃介Can donaplan usYuan
较相似.另外地层中含有的光滑湖花介L i m2
nocyt herccf.l uculent aLivental和中星介
Mediocyp ris sp . 前者为馆陶组上段的标准分
子,后者主要见于中新生世地层.由此可见,该
地层的沉积时代应在新近纪中新世中期[4],时
代与山旺组相当.沉积环境为浅湖相[5].
4 意义
(1)在莱芜盆地新发现山旺组,反映在新近
纪中新世,不仅在山旺盆地有地层沉积,在鲁西
山区的其他断陷盆地中也可能发育有与其相应
的同时异相沉积地层,应注意进行相关矿产的
调查.
(2)莱芜盆地的山旺组具比较独特的古生
物化石组合,化石丰富,种类多,易于采集和保
存,经进一步工作后,必将成为又一"山旺化石"
出土点.
05地质调查与研究 第27卷
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图4 莱芜盆地山旺组的临朐鲅( a)和鲱科化石( b)化石
Fig. 4 Fossils in Shan wang Formation ,La iwu Basin :a - Barbusli nquensis, b -Cl upeomorpha
致谢:对该套地层鉴别,研究过程中,有幸得到
刘书才教授级高级工程师,南京大学孔庆友教授帮
助;鱼类化石由南京大学刘冠邦教授帮助鉴定;介
形类化石由南京古生物研究所卢辉南研究员及彭
金兰博士帮助鉴定,借此深表谢意!
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Discovery and Significance of Neogene Period Shangwang
Formation in Laiwu Basin ,Shangdong Province
YA N G Enˉxi u , WA N G S hiˉji n , Z HA N G Chunˉchi , R EN Tianˉlong
(S han dongI nstit uteofGeologicalS u rvey,J i nanS han dong250013)
Abstract :S ha nw a ng Fo ra ma ti o n w as rese ntly disc ove re d i n L aiw u B asi n . Its c ha ract e rs a re si mila r t o
S ha ngw a ng Fo r ma ti o n's i n L i nqu a rea . It als o c o mp ose d of clay , s hale a n d basalt wit h l ots of f ossils
i n it ,suc h as f is hes , d rago nf lies , al osa ; ost rac o da a n d s o me ki n ds ofp la nts . The f ossils a re si mila r t o
"S ha nw a ng f ossils", t oo . It is suggets t ha t t he sa mep e ri o d st ra t a maybe dep osit i n N e oge ne basi n a2
p a rt f r o m S ha nw a ng a rea . We s h oul d sur vey rela tive res ources i n t he st ra t a .
Key words :L aiw u basi n ; S ha nw a nggr oup ; N e oge ne ; al osa ; ost rac o da
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