埃及El-Minya中始新世Qarara组岩相与层序地层学研究

埃及基础科学与应用科学杂志3（2016）71主办方：完整文章埃及El-Minya地区中始新统Qarara组岩相分析、钙铝榴石分布及层序地层学Omar A.穆罕默德·赫加布Serryb，Tarek I.Anana，*，艾哈迈德·G阿卜杜勒·瓦希德aa埃及曼苏拉曼苏拉大学理学院地质系b国家研究中心陶瓷部，12622-Dokki，开罗，埃及A R T I CL EI N F OA B S T R A C T文章历史记录：收到日期：2015年8月1日收到日期：2015年2015年9月8日接受2015年10月23日在线发布保留字：中始新世层序Qarara组海绿石埃及Qarara地层主要由底部的页岩和顶部的石灰岩组成。地层时代为中始新世（Lutetian）位于尼罗河东岸的El-Minya省的三个部分这些部分从北到南分别是：Gebel Qarara，El-Sheikh Fadl和Gebel El-Ahmar。在研究剖面中识别出的主要微相有：粉砂质粘土岩、粉砂质页岩、含硫碳酸盐岩、含硫碳酸盐岩（绿）砂、含硫碳酸盐岩铁矿石、蓝绿色生物硅杂砂岩、含硫碳酸盐岩生物硅灰泥岩杂砂岩。这些沉积微相为浅海开阔海环境。总体而言，研究的岩石包括两个主要相：下部泥质相和上部碳酸盐相，两者之间被含铁碳酸盐岩层隔开下部泥质部分代表高位体系域（HST），而上部碳酸盐部分代表海侵体系域（TST）。含铁砂岩层被认为是层序界面。© 2015曼苏拉大学。由Elsevier B. V.制作和托管。这是一个CC BY-NC-ND许可证下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。1.介绍研究区域包括五个可绘制的始新世岩石单元：Beni Suef地层、Samalut地层、Maghagha地层、Qarara地层和El Fashn地层。这五个组的时代均为中始新世[1在Maghagha和El-Fashn之间的尼罗河东岸出露的始新世层序在总体岩性特征上与Fayum南部地区发育的层序相似[4] 。 在 Fayum 地 区 ， 地 层 名 称 Maghagha ， Qarara 和 El-Fashn被Iskander的Muweilih，Midawara，Sath el Hadid和Gharaq地层所取代[5]。* 通讯作者。联系电话：+20 00201027393868。电子邮件地址：atarek@mans.edu.eg（T.I. Anan）。http://dx.doi.org/10.1016/j.ejbas.2015.09.0022314- 808 X/© 2015曼苏拉大学。Elsevier B. V.制作和托管这是CC BY-NC-ND许可证下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在www.sciencedirect.com在线获取ScienceDirect杂志主页：http://ees.elsevier.com/ejbas/default.asp72埃及基础科学与应用科学杂志3（2016）71目前研究的岩石单元属于Bishay[3]和Omara等人描述[6]根据其Nummulites sp. 内容由于存在较小和较大的有孔虫，Cronin和Khalifa[7]将Qarara本文重点研究了中始新统Qarara组的相发育、蓝闪石分布和层序结构。显微镜灰岩微相的描述遵循Dunham的分类[9]。粘土组分的分离和XRD分析样品的制备是正常的常规工作。为每个样品制备三个定向底座这些方法通常包括：（1）风干样品，（2）加热至550 °C，以破坏高岭石并使可能隐藏膨胀峰的蒙皂石脱水，以及（3）用乙二醇处理以显示可膨胀的粘土矿物[10]。2.材料和方法对三个露头位置进行了取样、测量和详细检查（图1）。①的人。从北到南，这些部分是：Gebel Qarara部分（Lat.北纬28° 38′ 49.6″，长。30° 52′ 40.6″ E），El-Shiekh Fadl剖面（Lat.北纬28° 30′ 48.1″，长。30° 54′ 40.3″ E）和Gebel ElAhmar 剖 面 （ Lat. 北 纬 28° 28′ 22.6″ ， 长 。 东 经 30° 57′20.7″）。采集了16个页岩样品和7个碳酸盐岩样品代表Qarara组。收集的样品在实验室进行各种分析。这些包括沉积物结构、岩相学和X射线衍射分析的一般分析在偏光显微镜下制备了23个薄切片并进行了描述3.地层学中始新世岩石发育在贝尼苏埃夫省和明亚省之间的尼罗河东岸这一地区的岩性变化复杂，因此，地层名称如表1所列。盖拉拉组（英语：Qarara Formation）一词是由Bishay [3]用来指构成Maghagha地区北部边界的盖拉拉山（英语：Gebel Qarara ） 序 列 。 Qarara 地 层 的 年 龄 为 中 始 新 世（Lutetian），底部由灰色至绿色页岩组成（图2A），顶部由泥灰岩和石灰岩组成（图2B）。 2B）。图173埃及基础科学与应用科学杂志3（2016）71表1位置尼罗河谷法尤姆地区本工作作者03 The Dog（1966）Bassiouni等人1977年[34]03 The Dog（1986）形成Beni Suef地层莫卡塔姆组上层建筑石构件Beni Suef MemberMidawara组Beni Suef地层法申组法申组卡拉拉组Gizehensis成员卡拉拉组马加加组下建筑石构件木维利组马加加组萨马鲁特组Samalut成员萨马鲁特组萨马鲁特组图2Qarara组位于Maghagha组之上，位于El-Fashn组之下，并延伸至埃及东部沙漠的Gebel Merier和Wadi Tarfa。其化石内容包括Nummulites gizehensis和Globorotalia centralis[3]。在露头中，这一地层以混合页岩-石灰岩序列为代表（图1）。 3）。4.2.相分析4.2.1.泥岩微相4.2.1.1. 粉质粘土岩。粉砂质粘土岩微相中的粘土含量变化在71.92%~ 99.13%之间，平均为84.23%。X射线衍射分析表明，常见矿物为蒙皂石和高岭石（图8a）。这种微相的主要成分是石英和长石，分散在粘土基质中。石英和长石颗粒4.结果和讨论4.1.粒度分布采用Folk[11]采用的移液管法对粘土样品中的粒度进行了研究。结果总结在表2中，并在Picard[12]的三角图中进行了说明（图4）。根据Picard的分类[12]，Gebel El-Ahmar样品的细沉积物分为粘土和粉质粘土类，Sheikh Fadl样品分为粘土、粉质粘土、砂质粘土和粘土质泥类，而Gebel Qarara样品分为粘土和粉质粘土类。因此，所有研究的粘土和粉质粘土类别都可被视为易裂变粘土岩或页岩[13]。El-Sheikh Fadl的砂质粘土的砂部分含有大量的水滑石颗粒，并且它们被认为是水滑石质砂质粘土。通过研究截面的垂直粒度分布示于图1和图2中。 五比七角形到亚角形（图9A）。粘土岩内部均质，不含明显的生物扰动作用。黄铁矿普遍存在于粘土岩微相中，呈浸染型自形晶体至自形晶体和不规则斑块状（图1）。9 B）。4.2.1.2. 粉砂质页岩。粉砂质页岩微相中粘土含量变化范围为52.23 ~ 94.56%，平均为77.88%。石英和长石的含量在5.45%和15.14%之间变化，平均为10.29%，并集中在离散的石英纹层中（图9C），而残留物在粘土基质中含量丰富。大多数石英颗粒是近角到角，但少数是近圆形（图。9D）。大多数粘土颗粒是白色的（图9E），而有些是绿色的。X射线衍射表明，它们主要由蒙皂石和高岭石组成，并含有微量伊利石（图8b）。在贫石英粉砂质页岩微相中，粘土均匀地平行于纹层拉长（图1）。9 F）。 粉砂质页岩微相中的裂缝要么后来被石膏填充（图10A）或赤铁矿（图10B）。74埃及基础科学与应用科学杂志3（2016）71图3-75埃及基础科学与应用科学杂志3（2016）71表2位置号样品>5Φ5 Φ粘土6 Φ大小类7 Φ8 Φ9 Φ加拉拉山G.Q010.240.085.933.175.9384.65G.Q061.682.070.791.305.9888.18G.Q080.3510.905.392.878.5871.92G.Q123.2523.9711.492.616.4452.23El-Sheikh FadlS.F010.114.296.824.138.2076.45S.F0627.6411.812.559.699.3538.95S.F0733.581.423.542.124.8054.55S.F081.625.291.022.012.2887.78S.F100.575.496.964.7912.3669.83S.F1310.603.610.330.376.0779.01艾哈迈尔山G.A02-4.575.631.723.2284.86G.A060.240.150.531.453.0894.56G.A071.563.631.431.311.3390.72G.A090.255.634.454.712.8082.15G.A105.3926.960.694.853.5758.55G.A145.287.709.173.595.3768.89粘土颗粒分散在粉砂质页岩微相中，长轴几乎平行于层压（图11）。 10C）。在粉砂质页岩微相中确定了两种类型的纹层：石英纹层和粘土纹层（图1）。10D）。石英纹层既有连续的，也有不连续的，其数量大致相等.另一方面，粘土层的厚度各不相同。解释：所研究岩石单元中的页岩和粘土岩代表远端环境中相对平静的水沉积，可能主要由悬浮沉降物控制，尽管可能涉及一些推移质过程和弱电流[14]。4.2.2.海绿石微相4.2.2.1. 含化石的钙镁石。该微相主要由紧密间隔的角状至次角状粉砂图4G.A.：Gebel Qarara路段，S.F.：El-Shiekh Fadl分部和G.Q.：Gebel El Ahmar部分。石英颗粒与圆形至近圆形、轻微氧化的钙钛矿颗粒混合（图1）。10 E）。石英和蓝云母颗粒都漂浮在粘土基质中。大的贝壳碎片散落在细粘土基质中（图1）。10 F）。解释：钙钛矿的存在是浅海环境的良好指示剂[15，16]。此外，双壳类碎片的存在是低能开放浅海大陆架环境的指示[17]。4.2.2.2. 海绿石（绿）砂。该微相由砂大小、近圆形、黄色至浅绿色的钙钛矿颗粒以及有限分布的石英颗粒组成。海绿石和石英嵌在蓝绿粘土基质中（图11A）。该微相的大多数检查剖面分选良好，少数分选较差（图11 B）。大多数遇到的钙钛矿颗粒是破碎的，而一些光滑的颗粒被记录下来（图。 11C）。解释：海绿石只在海洋环境中形成。McRae[18]指出，大量钙钛矿的积累表明在正常海洋盐度和弱还原环境下沉积速率较低由于钙镁石形成缓慢，它通常与相对海平面的海侵有关[19]。4.2.2.3. 海绿石质含硫铁矿石。 该微相由圆形、分选良好、粉砂大小的灰榴石颗粒组成。棘皮动物、粟粒有孔虫、大型腹足类、牡蛎和苔藓虫漂浮在赤铁矿胶结物中。11 D、E）。海绿石颗粒表现出不同程度的成岩蚀变作用，导致铁氧化物的逐步发育这种蚀变既有从镁铝榴石颗粒外缘向中心的，也有从内向外的，但以从外的蚀变为主。化石铸模部分或全部被氧化铁所取代（图1）。1 1 F）。4.2.3.碳酸盐岩微相这些微相几乎记录在所研究剖面的最上部，正好覆盖在灰绿闪长铁矿床之上。他们在Gebel El-Ahmar76埃及基础科学与应用科学杂志3（2016）71图5-图例见Fig. 3.第三章。图6-图例见Fig. 3.第三章。77埃及基础科学与应用科学杂志3（2016）71图7-图例见Fig. 3.第三章。和加拉拉山部分碳酸盐岩单元主要表现为两种微相：绿闪质生物杂砂岩-杂砂岩微相和绿闪质生物杂砂岩-灰泥岩-杂砂岩微相。4.2.3.1. 海绿石生物杂砂岩 这种微相主要是由nummilite壳（图）。 12A）与一些miliolid有孔虫，棘皮动物碎片，窗型苔藓虫和介形虫和良好的排序，圆形的Arabconitic颗粒。微相的特征是具有放射状透明壁的大规模的nummilites 。Nummilites也显示出明显的灭绝带（图。12B），导致从径向方解石晶体。这些nummilite壳的良好保存（图。12C）表明它们最初包含低镁方解石[20]。他化成分嵌入在细粒泥晶灰岩基质中。有的空洞呈类蜂窝状结构（图12D），其中大的镶嵌方解石晶体占据了部分空腔，其余部分被原始微晶灰岩填充物占据。解释：该微相类似于SMF 5和FZ 6[21，22]。这些微相沉积在波浪作用磨损的大型贝壳碎片的4.2.3.2. 海绿石质生物砾岩石灰-泥岩-杂砂岩该微相主要由苔藓虫、棘皮动物棘、钱币石、嵌入泥晶基质中的粟粒有孔虫组成（图12 E）。也会遇到细砂大小的石英颗粒和蓝云母颗粒。与之前的微相相比，钱币石测试的数量较少，尺寸较小（图12F）。暗色微晶灰岩基质重结晶为78埃及基础科学与应用科学杂志3（2016）71图8高双折射的微晶是影响该微相的主要成岩作用。解释：由双壳类组成的低多样性动物群通常与泥泞的浅泻湖环境有关[17]。该微相相当于SMF 9和FZ 7[21，22]，表明沉积在浅泻湖环境中。4.3.沉积环境所研究的Qarara组中的页岩和粘土岩沉积在静水环境中。钙钛矿的存在代表了在总体平静环境中的浓缩环境[23，24]。由于存在较大的有孔虫和双壳类，碳酸盐微相沉积在内部斜坡环境中[22]。5.1.层序界面和体系域在所研究的剖面中，记录的层序界面具有局部陆上暴露的特征。该层序界面记录在页岩相和石灰岩相之间的含碳酸盐岩铁矿床中（图13 A、B）。该层中的海绿石在近空中暴露期间受到广泛的氧化，使得海绿石和整个层的颜色变为棕红色（图11）。 13）。一些钙钛矿颗粒显示从颗粒的外缘到中心部分的氧化，而另一些则显示相反的状态（图11 E，F）。低位体系域（LST）是没有记录在研究的继承，由于缺乏粗粒沉积物和轻微的陆上不整合。高位体系域（HST）通常以杂色页岩层为特征（图1）。 12）。这些页岩层沉积在浅海至开阔海中，环境 相对海平面上升是从5.层序地层学层序地层学的应用提高了我们对地层单元、相域和沉积要素在时间和空间上如何相互关联的理解[25]。Galloway[26]将沉积体系定义为记录主要古地貌要素的过程相关相的三维组合现代沉积体系的连接形成层序的细分[27]。海侵体系域（TST）的微相这些微相主要为杂砂岩-杂砂岩微相，覆盖在记录的层序界面上。5.2.层序地层学海绿石的形成和成熟需要在沉积物-水界面处或附近长时间停留，因此是低沉积速率的可靠指标[23]。因此，发生79埃及基础科学与应用科学杂志3（2016）71图9 -显微照片显示：（A）Gebel Qarara剖面（GQ 01）PPL粉质粘土岩相中的角状至次角状石英颗粒。（B）黄铁矿普遍存在于粘土岩微相中。它以浸染的自形晶体至自形晶体出现 Gebel Qarara剖面（GQ 01），PPL.（C）石英和长石在离散石英纹层中很常见，Gebel El-Ahmar剖面（GA 02），PPL.（D）粉质页岩微相中的角状至近角状石英颗粒，Gebel El-Ahmar剖面（GA 06），PPL.（E）白粘土，Gebel El-Ahmar剖面（GA 02），PPL.（F）粘土平行于叠层均匀伸长，Gebel El-Ahmar剖面（GA 07），PPL。丰富的钙钛矿反映了海侵和相关的沉积物饥饿[16，28]。 最近的研究集中在被动边缘序列表明，钙钛矿可能是无处不在的整个沉积序列，但其起源（自生与。碎屑）、丰度和成熟度在体系域内部和体系域之间存在系统性变化[19，29，30]。浓缩段（CS）及其伴生的碳酸盐岩具有最大沉积物饥饿的表面，发生在TST和高位系统域（HST）之间的过渡。在被动边缘浓缩剖面中，钙钛矿通常与化石碎屑、磷酸盐颗粒、硫化物、碳酸盐层和强烈的生物扰动的集中有关[23，24，28，31，32]。在有记录的地层中，化石碎屑与钙镁石非常常见（图1）。 13B），除了不存在磷酸盐、硫化物和碳酸盐之外。80埃及基础科学与应用科学杂志3（2016）71图10-（B）粉质页岩微相中的裂缝，这些裂缝产生裂隙，后来被赤铁矿填充，Gebel El-Ahmar剖面（GA 07），PPL。（C）粉质页岩中的分散粘土颗粒（箭头），长轴平行于层压，Gebel El-Ahmar剖面（GA 02），PPL。（D）粉砂质页岩微相（石英纹层和粘土纹层）中的分层，Gebel El-Ahmar剖面（GA 07），PPL;（E）角状至近角状粉砂大小的石英颗粒，与圆形至近圆形轻微氧化的泥页岩球粒混合，El-Sheikh Fadl剖面（SF 06），XPL。(F)大的贝壳碎片、氧化的白榴石颗粒和少量石英颗粒散布在细粘土基质中，El-Sheikh Fadl剖面（SF 13），PPL。5.3.沉积层序根据3个研究剖面的相变化，识别出2个层序。记录的层序是不完整的，因为Qarara组的底部没有暴露。这些层序的厚度从3米到18米不等，因此它们是第四到第五顺序[33]。Gebel Qarara地段（图 这些旋回的特征是底部有粉砂质粘土岩，向上递变为粉砂质页岩相、含铁碳酸盐岩相和含铁碳酸盐岩生物石灰泥岩-杂砂岩相。在El-Sheikh Fadl和Gebel El- Ahmar地段（图这些旋回以底部的粉砂质页岩、中部的绿帘石质湿砂和顶部的绿帘石质生物杂砂岩为代表。81埃及基础科学与应用科学杂志3（2016）71图图11-石英颗粒分布有限。海绿石和石英嵌在海绿石质粘土基质中，El-Sheikh Fadl剖面（SF 07），PPL。（B）显示分选良好的钙钛矿颗粒的显微照片，El-Sheikh Fadl剖面（SF 07），PPL。(C)从El-Sheikh Fadl剖面（SF 07）分离出海绿石颗粒。请注意大量的断裂颗粒（箭头），而光滑颗粒也被识别出来。(D)显微照片显示嵌入赤铁矿胶结物中的棘皮动物、粟粒有孔虫、腹足类、介形类和苔藓虫，Gebel El-Qarara剖面（GQ 13），PPL。（E）显微照片显示漂浮在赤铁矿胶结物中的圆形、分选良好的细粒棘皮动物颗粒和大型腹足类试验，El-Sheikh Fadl路段（SF 12），PPL。（F）显微照片显示部分或全部被氧化铁取代的灰榴石化石霉菌，El-Sheikh Fadl剖面（SF 12），PPL。从这些旋回和相变来看，三段的沉积Gebel Qarara剖面沉积条件比El-Sheikh Fadl和Gebel El-Ahmar剖面更深，这是因为存在灰岩生物碎屑石灰-泥岩-杂砂岩微相。这符合始新世海侵的概念，因为Gebel Qarara剖面位于北部（即比其他两个部分更深6.结论中始新统Qarara组由7个微相组成，自下而上依次为：粉砂质粘土岩、粉砂质页岩、含硅灰岩、含硅灰岩（绿）砂、含硅灰岩铁矿石、含硅灰岩生物硅杂砂岩、含硅灰岩生物硅杂砂岩。82埃及基础科学与应用科学杂志3（2016）71图图12-(B) 大型底栖钱币石有孔虫显示出明显的灭绝带，El-Sheikh Fadl剖面（SF 18），XPL。(C) 钱币石有孔虫保存完好，El-Sheikh Fadl剖面（SF 18），PPL。（D）一个洞穴显示出类似花瓣的结构，Gebel El-Qarara剖面（GQ 16），XPL。(E)在Gebel El-Qarara剖面（GQ 14）泥晶基质中嵌入的双头苔藓虫和粟粒有孔虫，PPL。（F）细砂大小的颗粒、绿柱石球粒和小钱币石，GebelEl-Qarara段（GQ 14），PPL。所研究的Qarara地层的页岩和粘土岩沉积在静水环境中。钙钛矿的存在代表了总体平静环境中的浓缩环境。碳酸盐岩微相沉积于内斜坡环境，主要是由于大型有孔虫和双壳类碎屑的存在。所研究的岩石包括两个主要相，下部泥质相和上部碳酸盐相。它们之间被钙钛矿 含化石 铁矿石 睡觉了 两个4 -5级层序被识别出来，研究的部分。这些层序的厚度从3米到18米不等。致谢作者感谢曼苏拉大学地质学博士Mahmoud Lotfy和MohamedYoussef在实地工作期间提供的帮助作者感谢匿名的评论者的宝贵意见.83埃及基础科学与应用科学杂志3（2016）71图1332.5厘米长。（B）含硫铁矿石层的特写请注意大量的化石碎片（箭头），镜头盖的规模是4厘米的直径。R E F E R E N C E S[1] 赛义德·R。埃及卢克索底比斯组的浮游有孔虫。微体古生物学1960;6：277-86.[2] 比沙伊用大型有孔虫对萨玛鲁特和艾斯尤特之间东部沙漠始新世的生物地层学研究。第三届阿拉伯石油大会，亚历山大，1961年;共7页。[3] 比沙伊对艾斯尤特、开罗和西奈西南部之间尼罗河流域始新世大型有孔虫的研究[Ph.D.thesis）。埃及亚历山大大学，1966年。[4] 斯特劳戈河Maghagha-El-Fashn区东部Mokattamian地层。MERC Ain Shams Univ Sci Res Ser Cairo1986;6：33-58.[5] 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