湖南寒武系第三统混积岩沉积特征与成因探讨

湖南地区寒武系第三统发育大量的混积岩及混积层系,其沉积特征、成因及时空分布,对研究寒武纪中上扬子地区东南缘的沉积环境及碳酸盐台地的形成演化具有重要的意义。本文采用野外观察、微观岩石学分析方法对混积岩时空分布、沉积特征、矿物组分进行了研究,首次系统总结了湖南地区寒武系第三统发育的混积层系类型与组合方式,及其分布的6类不同的岩相分区,并按照成分分类依据划分出4种混积岩类型。研究表明,混积岩分布在湘西北地区及湘中地区,靖州—涟源—隆回—宁乡一线以北的区域。混积层系的沉积特征表明,其形成于受周期性强风浪、风暴作用影响的浅水混积陆棚环境或风暴浪基面以下的深水混积陆棚环境,主要成因为机械成因的相缘渐变沉积混合及事件突变沉积混合。混积陆棚的存在,表明寒武纪第三世时期,中上扬子东南缘湘西北地区不发育台缘相带,未建立起完整的镶边碳酸盐台地模式,而为相对平缓的碳酸盐岩为主的浅海混积陆棚模式,混有碎屑岩沉积物。     

湘中—湘南地区寒武纪岩相古地理

湘中—湘南地区位于扬子陆块与华夏陆块之间的过渡区域。根据研究区寒武系沉积特征,识别出4种沉积相类型:碳酸盐陆棚亚相、深水盆地相、碎屑陆棚亚相及混积陆棚亚相。纽芬兰世—第二世早期(梅树村期—沧浪铺期),深水盆地分布范围广,占据了湘中及湘南大部分地区,湘东南发育碎屑陆棚沉积。第二世中晚期(龙王庙期),相对海平面下降,深水盆地范围略有减小,研究区西北部碳酸盐沉积逐渐占主导,碎屑陆棚面积变化不大。第三世(毛庄期—崮山期),海平面持续下降,碳酸盐陆棚及碎屑陆棚由两侧向中间推进,深水盆地面积急剧减小;湘西北一带发育混积陆棚亚相,沉积物以碳酸盐沉积为主混有陆源碎屑。芙蓉世(长山期—凤山期),碳酸盐陆棚范围迅速增大,深水盆地面积继续锐减,碎屑陆棚与碳酸盐陆棚毗邻发育,湘南区发育混积陆棚亚相。总之,寒武纪扬子陆块与华夏陆块间沉积相带连续完整,存在碳酸盐岩与碎屑岩混积的过渡沉积物,推测两者处于同一浅海海域,为由北西、南东向中部变深的沉积格局。     

湘中—湘南地区寒武纪岩相古地理*

湘中—湘南地区位于扬子陆块与华夏陆块之间的过渡区域。根据研究区寒武系沉积特征,识别出4种沉积相类型:碳酸盐陆棚亚相、深水盆地相、碎屑陆棚亚相及混积陆棚亚相。纽芬兰世—第二世早期(梅树村期—沧浪铺期),深水盆地分布范围广,占据了湘中及湘南大部分地区,湘东南发育碎屑陆棚沉积。第二世中晚期(龙王庙期),相对海平面下降,深水盆地范围略有减小,研究区西北部碳酸盐沉积逐渐占主导,碎屑陆棚面积变化不大。第三世(毛庄期—崮山期),海平面持续下降,碳酸盐陆棚及碎屑陆棚由两侧向中间推进,深水盆地面积急剧减小;湘西北一带发育混积陆棚亚相,沉积物以碳酸盐沉积为主混有陆源碎屑。芙蓉世(长山期—凤山期),碳酸盐陆棚范围迅速增大,深水盆地面积继续锐减,碎屑陆棚与碳酸盐陆棚毗邻发育,湘南区发育混积陆棚亚相。总之,寒武纪扬子陆块与华夏陆块间沉积相带连续完整,存在碳酸盐岩与碎屑岩混积的过渡沉积物,推测两者处于同一浅海海域,为由北西、南东向中部变深的沉积格局。     

中扬子地区晚震旦世-早寒武世沉积特征及岩相古地理

中扬子地区指青峰-湘广断裂带以南,湘黔桂海盆以北,鄂西恩施-龙山一线以东的湖北省和湖南省的大部分地区。根据中扬子地区上震旦统-下寒武统十余条代表性剖面的沉积特征及其横向展布规律,应用等时面优势相成图方法编制了晚震旦世的陡山沱期、灯影期,早寒武世的筇竹寺期、沧浪铺早期、沧浪铺晚期、龙王庙期共6幅岩相古地理图。中扬子地区上震旦统发育了从碳酸盐潮坪、开阔台地、浅滩、台地边缘、斜坡到台地前缘盆地等沉积,下寒武统下部主要为细碎屑岩和碳酸盐岩组成的混合型浅海陆棚沉积,上部变成碳酸盐潮坪、开阔台地、台缘斜坡和台缘盆地沉积。晚震旦世岩相古地理格局由碳酸盐台地(鄂中台地)和南边的台缘盆地组成。由于地壳差异性升降运动,晚震旦世陡山沱期岩相古地理格局发生了急剧变化。早寒武世早-中期岩相古地理格局由鄂中古陆、围绕古陆的碳酸盐潮坪、陆棚及南边的陆棚边缘盆地组成。早寒武世中-晚期岩相古地理格局由碳酸盐潮坪、开阔台地、台缘斜坡和台缘盆地组成,该地区主体进入碳酸盐台地演化阶段。     

碳酸盐岩缓坡向镶边台地的转化:以黔东麻江地区下寒武统清虚洞组为例

黔东麻江地区位于上扬子台地东南缘,下寒武统(相当于2008年国际地层年表中的寒武纪第二统)清虚洞组发育浅海碳酸盐岩沉积。露头观察、微相分析和地球化学数据综合得出,麻江地区清虚洞组可划分为浅海陆棚、潮下带、浅滩、潮间带4种沉积环境。由下向上,构成了5个向上变浅的旋回(C1-C5)。C1-C3旋回为浅海陆棚-潮下带-潮间带序列,以细晶白云岩为主,局部见鲕粒或灰泥的交代残余;C4-C5旋回为台缘浅滩-潮间带序列,浅滩特征明显。麻江地区沉积环境的纵向演化和邻区沉积环境的对比表明,湘西黔东地区清虚洞组经历了碳酸盐岩缓坡向镶边台地的过渡转化。     

川东北达县-宣汉地区飞仙关组沉积相与储层分布

达县—宣汉地区下三叠统飞仙关组是受控于鄂西渝东海盆和广旺海盆之间的碳酸盐台地。通过地表露头、钻井和地震等资料的研究,认为飞仙关组主要发育开阔台地、碳酸盐台地暴露浅滩和局限台地3个沉积相单元。飞仙关早期,继承了晚二叠世沉积格局,西部为开阔台地,向东依次为台地暴露浅滩、局限台地和开阔台地。随着滩规模的逐渐扩大,浅滩逐渐向东迁移。飞仙关三期,全区经历短暂的海侵,至飞仙关四期演变为均一的局限台地相,属于典型的碳酸盐台地浅滩沉积模式。储层以发育大套溶孔白云岩为特征,岩石类型主要为鲕粒白云岩、残余鲕粒白云岩、糖粒状残…     

中上扬子地区早寒武世(纽芬兰世－第二世)岩相古地理

由于受区域构造作用、海平面变化、上升洋流以及古气候等主控因素的制约,中上扬子地区纽芬兰世-第二世主要表现为浅海环境。早寒武世梅树村期,主要发育潮坪相碎屑岩、磷块岩、白云岩和硅质岩,陆棚相含磷结核硅质岩、泥岩以及陆棚深水盆地相碳质页岩、硅质岩等。筇竹寺期,海侵范围扩大,陆棚深水盆地向西北扩展,其余广大区域为碎屑岩浅海所覆盖。沧浪铺期,主要表现为碎屑岩和碳酸盐交互沉积的混积陆棚环境,盆地相则具有继承性,主要为碳质页岩沉积。早寒武世龙王庙期开始向碳酸盐台地演化,广大区域为碳酸盐沉积,盆地区范围有所缩小。早寒武世的岩相古地理演化表明,从早到晚沿着东南边缘始终存在一较深水沉积区,其沉积物质主要为碳质页岩和硅质岩,为烃源岩有利沉积区,奠定了油气生烃成藏的物质基础。同时在演化过程中还形成了相应的储层以及分布较广的膏盐层。根据这一油气地质条件组合及其空间分布,针对中上扬子地区早古生代海相地层的油气勘探应该首先围绕这一富烃沉积区来开展,集中对膏盐层下部目的层开展油气勘探工作。     

湘鄂地区晚寒武世末至早奥陶世特马豆克期层序地层与岩相古地理

从寒武纪末至早奥陶世特马豆克期（牙形类Cordylodus intermedius 带至Serratognathus 带）,地处扬子陆块的湘鄂地区分为三个沉积区：浅水碳酸盐台地、台地东南缘碳酸盐岩、泥质岩混合沉积区和较深水细碎屑岩沉积区。前二个沉积区的层序地层分为4个正层序,在同一陆块内不同沉积区这四个三级层序相互可对比,代表了四次三级海侵、海退旋回。其中牙形类Paltodus deltifer 带中、下部是特马豆克期最大的海侵时期。特马豆克早期（Glyptoconus quadraplicatus 带）和晚期（Serratognathus带中、上部）分别发生过大的海退事件。各正层序的体系域岩相古地理格局能更客观地反映该地区特马豆克期古地理演化特征。特马豆克初期（C.lindstromi 带至C.angulatus带下部）自鄂西北至湘中地区依次为潮坪、潮间泻湖白云岩相、开阔碳酸盐台地、台地边缘浅滩、碳酸盐岩台地边缘斜坡、黑色碳质页岩盆地的古地理格局。特马豆克早期（Glyptoconus quadraplicatus 带）缓慢海退时期海水普遍变浅,自北向南依次为潮坪、潮间泻湖白云岩相、局限台地相、台地边缘浅滩相和较深水碳酸盐外陆架。特马豆克中期海进时期,生屑灰岩和页岩沉积向北超覆,扩展至青峰襄广断裂。湘鄂浅水碳酸盐沉积区为开阔碳酸盐台地,混合沉积区为较深水碳酸盐外陆架,湘中地区为深水泥质下外陆架。特马豆克晚期缓慢海退时期海水再度变浅,在湖北、湘西北开阔碳酸盐台地上,出现台内生屑浅滩、台地边缘生屑浅滩,浅滩上发育有海绵、苔藓虫礁丘。     

四川地区早志留世岩相古地理

四川地区早志留世沉积岩系形成于晚奥陶世-早志留世的前陆盆地演化阶段。早志留世龙马溪期主要为局限的深水陆棚环境。小河坝期表现为浅水陆棚的扩展和深水陆棚的萎缩,沉积分异作用加剧,呈现出碳酸盐台地、浅水陆棚、深水陆棚共存的古地理格局。韩家店期主要为潮坪-浅水陆棚沉积。早志留世四川地区表现为沉积盆地充填变浅和海退式的演化趋势,具多物源的混合型陆棚沉积性质,沉积体系展布和沉积演化主要受包括黔中古隆起在内的前陆隆起带的NW方向扩展作用控制。有利储集体的发育主要取决于沉积环境,浅海砂坝和碳酸盐台地边缘相是有利的储集相带,如川东地区的“小河坝砂岩”和川南及川北地区发育的生物礁灰岩。     

川北地区下寒武统龙王庙组沉积相 及与储层的关系

以四川盆地北部下寒武统龙王庙组为研究对象,利用野外露头、测井及岩心等资料,探讨了川北地区下寒武统龙王庙组的沉积相类型及特征,并分析了其对储层的影响。研究认为:川北地区在早寒武世龙王庙期的沉积环境为碳酸盐台地,发育潮坪、局限台地和开阔台地等3种相带,这些相带又进一步细分为混积潮坪、台内点滩、潟湖和滩间海等4种亚相。其中,混积潮坪亚相主要发育砂质白云岩坪、白云岩坪等,部分地区可见潮道;台内点滩亚相以砂屑白云岩最为常见,沉积厚度不大;潟湖亚相以白云质潟湖沉积和白云质灰质潟湖沉积为主,分布面积大;滩间海亚相沉积物以深灰色块状石灰岩为主,局部夹白云质豹斑灰岩。纵向上,大部分地区龙王庙组沉积由2次海退旋回构成,潟湖主要发育在单个沉积旋回的中下部;台内点滩主要发育在沉积旋回的中、上部,单个滩体厚度较薄;混积潮坪发育在旋回顶部,即旋回末期。平面上,由于受古陆影响,研究区自西向东具有物源供应减少、沉积水体逐渐变深,以及沉积相从潮坪—局限台地—开阔台地过渡的特征,台内点滩主要围绕局限潟湖分布。结合不同沉积相带储层物性的分析,认为台内点滩的颗粒白云岩储集性能最好,晶粒白云岩次之,膏盐岩最差。龙王庙组储层发育的最有利沉积环境为台内点滩。     

中扬子台地北缘上震旦统碳酸盐岩中锶的分布特征及环境意义

中扬子台地北缘上震旦统碳酸盐岩沉积发育,可分为浅水台地和深水台盆两个相区和七种不同的相带。地球化学分析表明,该区碳酸盐岩中 Ｓｒ 和 Ｓｒ／ Ｃａ ×１０００ 的比值与沉积环境密切相关,由浅滩相向深水斜坡－ 盆地相明显增加。究其原因,一方面因不同沉积环境中碳酸盐矿物组分不同,影响了锶的分布;另一方面与沉积环境所决定的成岩环境有关。因此,利用微量元素锶的含量和 Ｓｒ／ Ｃａ ×１０００ 比值可以判别沉积相。     

中国南方中三叠世地层及沉积古地理分异

中三叠世是中国南方沉积盆地从海相沉积向陆相沉积转变的重要时期, 因此阐明该期的地层结构和沉积古地理分异对于揭示该区域构造和地质发展历史是相当重要的。本文将中国南方划分为四个沉积区 :东南沉积区、下扬子沉积区、上扬子沉积区及右江沉积区。同时对各沉积区序列、岩相生物群的分布和分异进行了总结。从而认为当时东南沉积区与下扬子沉积区是一个直接关联的沉积古地理整体, 而上扬子沉积区与右江沉积区为另个沉积古地理整体。前者在中三叠世时是一个南东高, 北西低的向北西方向倾斜的陆缘海沉积盆地, 从安尼期至拉丁期, 沉积相带不断向北西方向迁移, 并在安尼期与拉丁期之交完成从海向陆的转变。     

上扬子地台南缘早志留世埃隆期碳酸盐岩岩石学特征及沉积环境

上扬子地台南缘早志留世埃隆期发育的碳酸盐岩,近期揭示具有较好的油气勘探前景,但有关该套岩层的岩石学特征及其沉积环境研究需要进一步深入。论文以野外地质剖面和室内薄片鉴定为基础,对上扬子地台南缘早志留世埃隆期碳酸盐岩开展系统的岩石颗粒组分、岩石类型和沉积环境分析。发现早志留世埃隆期碳酸盐岩颗粒类型主要为生物碎屑,含少量内碎屑与鲕粒;根据曾允孚先生等的碳酸盐岩结构成因分类方案,该地区碳酸盐岩主要有7种类型:包括亮晶鲕粒灰岩、亮晶生物屑灰岩、珊瑚礁灰岩、亮晶砂屑灰岩、砂屑-生物屑微晶灰岩、微晶砂屑灰岩和微晶灰岩。根据岩石学特征和野外露头分析,认为在早志留世埃隆期研究区从早期到晚期沉积环境经历了碳酸盐缓坡到碳酸盐台地的转变,并发育了外缓坡、内缓坡、台地边缘斜坡、台地边缘滩、台地边缘生物礁、开阔台地等亚相。以三级层序为编图单元,揭示了礁滩沉积区域展布特征,生物礁滩体主要发育于SQ2层序,具有环带状展布的特征。     

中-晚二叠世上扬子地块(四川盆地区)裂解的沉积响应

中-晚二叠世,上扬子(四川盆地区)碳酸盐岩台地内发育三条北西-南东走向的裂谷,它们是重要的油气储集区带,如普光和元坝气田就产于开江-梁平裂谷两侧。但是对这些裂谷的开始时代和构造成因等关键地质问题,还缺乏详细的沉积学研究,且存在较大争议。本文通过大比例露头剖面和钻井岩芯测量以及详细的沉积相分析对比,对开江-梁平裂谷的构造沉积过程进行了深入细致的研究。调查发现,在开江-梁平裂谷北缘,中二叠统栖霞组上段至茅口组2段发育大规模斜坡相碳酸盐岩滑塌堆积,揭上扬子地块四川盆地区于中二叠世栖霞晚期开始发生伸展裂解。茅口组3段至上二叠统长兴组为超覆于滑塌堆积之上的硅质岩和碳-硅质泥岩等深水盆地相沉积,表明开江-梁平裂谷从中二叠世茅口晚期开始由伸展裂解转变为区域沉降,即开江-梁平裂谷经历了伸展裂解和区域沉降两个构造沉积阶段。伸展裂解阶段,开江-梁平裂谷是一个发育于碳酸盐岩台地内的不对称海相半地堑盆地,北侧为发育大规模碳酸盐岩滑塌堆积的下盘断斜坡带,南侧为发育缓斜坡生物碎屑滩和礁灰岩的上盘缓斜坡带;区域沉降阶段,开江-梁平裂谷表现为东翘西降的不均匀沉降,发育自东向西不断进积的潮坪-潟湖相和高能浅滩相沉积等。本文研究成结果对分析和圈定四川盆地区中-晚二叠世油气储集相带的时空分布具有重要科学意义,也为研究碳酸盐岩滑塌堆积提供了一个新范例。     

上扬子地区震旦纪沉积古地理

通过整理大量的钻井、测井、地震和其他综合研究资料,系统编制了上扬子地区震旦系各层段的岩相古地理图,进行了较为系统的沉积储集层研究。该研究显示震旦纪上扬子台地是一个半孤立的台地。震旦系沉积可以划分为前台地沉积、碳酸盐岩台地沉积和局限海盆沉积。紧邻上扬子台地西部边缘发育的川滇大裂谷对上扬子台地的演化、沉积古地理格局的形成及沉积相带的展布有着重要影响。灯影期,上扬子台地曾经有过一次由裂谷活动导致的快速沉降,经历了一次短暂的由台地到海盆的变化。岩相古地理的演变控制着四川盆地震旦系沉积储集层的形成与分布,也控制着该区常规油气及页岩气的形成与分布。     

桂西北晚古生代乐业孤立碳酸盐岩台地沉积特征与演化阶段

桂西北乐业台地是右江盆地北部典型的晚古生代孤立碳酸盐岩台地。从中泥盆统唐家湾组至上二叠统合山组均由碳酸盐岩构成,与北侧陆棚区多样的沉积类型及台地周边泥质-硅质岩深水沉积形成鲜明对比。台地内上古生界主要由台缘生物礁组合和礁后澙湖组合两种浅水碳酸盐沉积类型构成。地层发育与沉积特征主要受基底沉降、海平面波动、气候变化和盆地内生碳酸盐沉积速率控制。研究表明,乐业台地是在右江盆地强烈扩张、沉降过程中由扬子地台南缘破裂的微地块向盆地滑移而形成的孤立台地。它的演化经历了边缘台地（D1-D2）、孤立台地（D3-P2）和淹没台地（P3-T1）3个发展阶段。孤立台地是其最重要的主体特征,反映了右江盆地在晚古生代强烈扩张、沉降,扬子地台边缘拉伸、破裂,微地块向盆地滑移的构造背景。乐业孤立台地的形成及演化模式可能具有普遍性,也适用于右江盆地西北部其他晚古生代孤立碳酸盐岩台地。     

上扬子克拉通北部晚古生代-中三叠世大陆边缘盆地的形成与演化

上扬子克拉通北部晚古生代-中三叠世的沉积盆地是在勉-略洋盆南侧发展起来的被动大陆边缘盆地, 在泥盆纪-中二叠世以稳定沉降为主, 向北以碳酸盐岩缓坡与台地向勉略洋盆过渡; 中二叠世末期受峨眉地裂运动影响形成隆坳相间的格局; 早-中三叠世构造体制由伸展变为挤压, 沉积建造由开阔海碳酸盐岩台地逐渐向半局限台地、半封闭海湾膏盐湖相以及陆相碎屑岩含煤岩系过渡.该陆缘盆地经历了晚三叠世上扬子北缘前陆盆地、中侏罗世-早白垩世川西、川北前陆盆地, 以及晚白垩世至今构造残留盆地的改造.其中, 晚三叠世须三-须六期上扬子北缘前陆盆地的前缘隆起大致沿汶川、剑阁和万源一线分布.热年代学分析结果表明, 汶川、剑阁和万源一线以南的上二叠统烃源岩在早中生代始终处于埋藏增温状态, 只是自晚白垩世才进入抬升降温阶段, 呈"同代"烃源岩的特征; 而汶川、剑阁和万源一线以北的龙门山、米仓山和大巴山山前冲断地区, 上二叠统烃源岩则围绕生烃窗经历了多次增温和降温过程, 热演化历史复杂, 呈"隔代"烃源岩的特征.因此, 对于上扬子克拉通北部晚古生代-中三叠世陆缘盆地的勘探, 汶川、剑阁和万源一线以南比其北侧更有利.     

Study of the Factors Affecting the Abundance of Organic Matter in Jurassic Carbonate Rocks in Qiangtang Basin, Tibet

Field and laboratory analyses of carbonate rock samples from the Qiangtang Basin,Tibet, indicate that carbonate source rocks are mainly developed in the Middle Jurassic Xiali Formation and Upper Jurassic Suowa Formation. Comprehensive studies showed that the Suowa Formation carbonate source rocks have a favorable hydrocarbon-generating potential. The abundance of organic matter in the carbonate rocks is controlled mainly by sedimentary environment and inorganic compounds in the rocks, which is higher in the restricted platform facies than in the open platform facies. Organic carbon contents decrease with increasing CaO contents in the source rocks.