阿拉伯北部伊拉克库尔德地区贝克赫姆峡谷和卡拉特剖面白垩纪坎丘查组与贝克赫姆组之间的界线研究：岩石学、矿物学和地球化学代用指标

《Journal of African Earth Sciences》：The boundary between the Cretaceous Qamchuqa and Bekhme Formations in Bekhme Gorge and Kalate sections, Iraqi Kurdistan Region, Northern Arabia: Petrographic, mineralogical and geochemical proxies

　　

摘要

本研究通过对伊拉克北部Bekhme和Kalate剖面的详细野外和实验室分析（包括岩石学、矿物学、地球化学和稳定同位素分析，以及钙质颗石藻研究），探讨了上白垩纪碳酸盐岩Qamchuqa组和Bekhme组之间的接触关系。研究发现了透镜状多源混杂碳酸盐砾岩层，具有韵律层理、微生物结构、深灰色和米色碳酸盐岩屑。微生物岩屑为方解石，偶有白云石，在微晶基质中具有锐利的边缘。X射线衍射和SEM-EDS分析表明，Bekhme剖面的Qamchuqa组由方解石和白云石、铁白云石、石英和赤铁矿组成，上部变为纯白云石，而Kalate剖面为纯方解石。相反，Bekhme剖面的Bekhme组主要由白云石组成，而Kalate剖面中方解石为主要矿物。主要元素数据支持这种矿物组成，其中CaO为主要氧化物，其次是MgO，SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、K₂O、Na₂O和TiO₂的含量有所变化。微量元素和稀土元素的浓度也观察到显著变化。基于颗石藻研究，Bekhme剖面识别出两个生物带，分别定为早康尼亚期和晚坎潘期，而Kalate剖面中Qamchuqa组和Bekhme组分别定为晚阿普期与晚坎潘期，缺失了森诺曼期、土伦期、康尼亚期和早坎潘期。基于稳定氧同位素数据和自生铀浓度，研究区岩石沉积于温暖海洋及弱氧化条件下。因此，两组之间的接触关系为不整合接触，且有坚实证据支持。

引言

Qamchuqa组和Bekhme组是伊拉克-库尔德斯坦地区的白垩纪地层单位，它们具有不同的岩性特征和沉积环境。尽管此前已对这些地层组进行了研究，但它们之间接触关系的性质仍是一个争议话题。

长期以来，直至最近，这些地层组之间的接触关系被认为是不整合的，但近期一些科学家的研究表明接触关系为整合，这与在相同或类似地点进行的早期研究形成对比。

本研究之所以开展，是因为关于Qamchuqa组和Bekhme组之间接触关系特征及其是否为整合或不整合存在诸多不同意见。例如，Bellen等（1959）、Al-Karadaghy（1989）和Ali（2010）认为，存在于Bekhme组与下伏Qamchuqa组之间的砾岩层代表不整合面。另一方面，Ameen和Karim（2008）以及Karim和Mohamad（2024）指出，在类型剖面（Bekhme峡谷）、Perse山和Zanta峡谷，Qamchuqa组和Bekhme组之间可能缺少基底砾岩和侵蚀面。他们推断接触关系很可能是整合的，表明没有陆上侵蚀；过渡区中出现的砾岩状结构为次生（成岩）性质，在埋藏过程中因上覆地层压力或构造活动而形成，其球形形态经风化作用后更加明显。

本研究聚焦于位于扎格罗斯褶皱-逆冲带内Berat背斜上的Bekhme峡谷和Kalate村剖面。该地区以显著地质特征著称，包括高大的山峰，具有高褶皱带的典型特征。

解决Qamchuqa组和Bekhme组之间接触关系起源的争议，对于推进对区域地质框架、沉积盆地演化和库尔德斯坦地区烃类潜力的理解至关重要。

本研究通过野外实地考察，结合岩石学（传统显微镜、扫描电子显微镜-SEM及能谱仪-EDX）、矿物学（X射线衍射-XRD）和地球化学分析（主要元素、微量元素和稀土元素-REE分析）以及C和O稳定同位素数据，分析了双方观点并探讨其影响，旨在对争议给出明确的解答。

本研究旨在通过前往Bekhme峡谷和Kalate剖面进行实地考察，提供基于有力证据的明确答案，以解决当前持续存在的争论。目标是通过整合野外和实验室观察，仔细检查两组之间的接触关系。

章节摘录

地质背景

研究区位于Bekhme峡谷和Kalate村。Bekhme剖面位于Berat背斜的北翼（坐标38S 434806和4061888），Kalate剖面位于同一背斜的南翼（坐标38S 418716和4066526），见图1。选择该研究区是因为地层组之间的边界表现清晰，且工作空间相对容易进入。

该地区的地质背景包括：

野外研究与采样

本研究包括详细的野外研究，以识别所研究岩石岩性及其他物理特征的主要变化。

由于岩性非均质性，采用非系统性采样方法进行样本采集（图3）。在两个剖面中，分别从Qamchuqa组最顶部、砾岩层和Bekhme组最底部共采集了四十件手标本，涵盖Bekhme剖面41米的地层厚度。

岩性描述

Qamchuqa组和Bekhme组的岩性为碳酸盐岩，具有多种相变。相变从Qamchuqa组（薄层、好层理和块状碳酸盐岩的周期性重复）到Bekhme组（主要为块状）清晰可见，见图4。

Qamchuqa组最顶部30米表现出异常特征，在同组的下部和中部不存在。这些特征包括：i）不规则且锐利的表面（图5A）；

解释

两个剖面的解释可能略有不同，但结果相同。因为Bekhme剖面受到了地热和某些成岩过程的影响（Shingaly，2015；Mansurbeg等，2016）。然而，在Bekhme剖面中，这些过程保留了原始野外纹理不受干扰，且未对本研究结果产生重大影响。

讨论

采样从下伏Qamchuqa组最顶部至覆于其上的Bekhme组精心进行。从Qamchuqa组的好层理碳酸盐岩开始，向上穿过地层序列直至岩性从好层理碳酸盐岩变为角砾状碳酸盐岩。采样过程精度足够高，使得Bekhme剖面中样品Q13和B1（图3）之间的垂直地层间距仅为几厘米；这与……

结论

本研究对伊拉克北部Bekhme峡谷和Kalate剖面中Qamchuqa组与Bekhme组接触关系是否为整合或不整合的争议给出了明确的解答。

存在诸多理由和证据表明该接触关系不是整合的，其中最重要的理由是砾岩的存在，这清楚地显示了这两个地层组之间的间断。该砾岩更可能由……

CRediT作者贡献声明

Sirwan Sakry：数据整理。Ali Al-Juboury：方法学、调查、概念化。Abdulwahab Bello：方法学。Chunlian Wang：方法学、调查。Fathy Abdalla：调查、资金获取。Inas Al-Khafaf：方法学、调查。Dilshad Ali：调查、数据整理、概念化。Nagham Omar：调查、数据整理。Faraj Tobia：调查、数据整理。Khaled Albriki：调查、数据整理

未引用参考文献

Armastrong-Altrin等，2003；Bathurst，1975；Nú?ez等，2016；Shingaly等，2015；Sissingh，1977。

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的竞争财务利益或个人关系可能会影响本文所报告的工作。

致谢

作者感谢沙特国王大学通过持续研究基金计划（ORF-2026-1120）提供资金支持，沙特国王大学，沙特阿拉伯利雅得。

Dilshad O. Ali|Inas H. Al-Khafaf|Ali I. Al-Juboury|Sirwan Sakry|Chunlian Wang|Abdulwahab M. Bello|Khaled Albriki|Faraj H. Tobia|Nagham Omar|Fathy Abdalla

萨拉赫丁大学埃尔比勒分校，理学院，地球科学与石油系，伊拉克库尔德斯坦地区