上扬子区中寒武统的层序地层格架及其形成的古地理背景

上扬子区特别是贵州及邻区的中寒武统发育完整,是一套从少量灰岩到大套白云岩所组成的地层序列。在西北部的台地内部,中寒武统由较薄的产三叶虫化石的陡坡寺组砂泥质白云岩与化石贫乏的巨厚的娄山关群白云岩下部的地层一起所组成,几乎见小到灰岩的踪迹;在过渡区则由凯里组和甲劳组泥页岩系夹灰岩地层所组成;在东南部深水背景之中,相变为一套黑色页岩系到泥灰岩的地层,包括都柳江组和杨家湾组下部。,有序的沉积物时间变化序列与沉积相的空间展布形式形成了1个独特的层序地层格架,从而在研究区的中寒武统之巾大致可以划分为3个三级层序。该层序地层格架不但展示出地层记录中的两种相变面和两种穿时性,而且表现出中寒武世时期浅水背景下强烈白云石化作用的特点,并且意味着一个受三级海平面变化旋回控制的有序的加深与变浅过程。系列岩相古地理图和系列层序地层格架栅状图较为系统地表现出各个三级层序的沉积物的时间演变序列与沉积相的空间展布形式,以及三级层序形成时期大致的古地理背景。更为有趣的是,在早中寒武世之交的海退事件之后的更大幅度的海侵作用过程的初期,似乎在生态空间拓展的同时,在较深水背景之中发育了早寒武世末期的“台江生物群”和中寒武世早期的“凯里生物群”,这两个生物群所代表的生物多样性事件可能反映了寒武纪早期的“小壳化石动物群”、“澄江动物群”所代表的生物大爆发之后的又一次生物大爆发。因此,海侵作用与生物多样性事件、海退作用与生物灭绝事件之间的复杂关系将成为今后进一步研究的基本问题之一。[     

上扬子区下寒武统的层序地层格架及其形成的古地理背景

上扬子区特别是贵州及邻区的下寒武统发育完整,是一套从黑色页岩系到碳酸盐岩的地层序列,该序列构成一个复杂而有序的层序地层格架。在时间变化方面,下寒武统组成一个二级层序,其中可以进一步划分为5个三级层序,形成一个有序的海侵-海退旋回序列;在二级层序之中,三级层序形成一个有序的垂直叠加形式,自下而上三级层序由“凝缩段（CS）+高水位体系域（HST）”序列演变为“海侵体系域（TST）+凝缩段（CS）+高水位体系域（HST）”,层序界面类型由淹没不整合型层序界面演变为明显的暴露间断面,意味着二级层序的相序组构与三级层序存在相似性。在空间变化方面,从北西向南东随着古地理背景由浅变深,下寒武统厚度变薄,向东南变为一个难以进行三级层序划分的凝缩序列。该层序地层格架不但表明了三级层序的两大属性--“空间上相序的有序性和时间上环境变化的同步性”,而且反映出地层记录中“两种相变面和两种穿时性”。同时,所建立的层序地层格架表明了其复杂的古地理背景;具有不同特点的三级层序代表了不同的古地理背景,意味着早寒武世复杂的古地理变迁。因此,系列层序地层格架栅状图反映出每一个三级层序的相序组构的时空变化,而系列古地理图又代表了各个三级层序形成时期的独具特色的古地理背景。     

上扬子区震旦系层序地层格架及其形成的古地理背景

上扬子区的震旦系包括陡山沱组和灯影组,前者包含较多的黑色页岩,而后者则以发育大套白云岩为特征。从岩相序列到米级旋回,从沉积相序列到三级层序,可将浅水台地背景的震旦系划分为5个三级层序。这些三级层序可以进一步归为一个二级层序。以各个主要剖面的层序划分为基础,依据地层记录中的两种相变面和两种穿时性,可以建立研究区震旦系的层序地层格架。其中包含较多的深水黑色页岩系的陡山沱组,反映了大冰期之后的海侵作用的特点;与寒武系的变化特征不同,自北西而南东沉积环境由浅变深,该沉积背景中沉积了原生沉积组构保存较为完好的灯影组白云岩,这种变化可能反映了前寒武纪末期特殊的白云石化作用特征,同时也代表了许多有待于进一步研究的沉积学问题。从陡山沱组黑色页岩系到灯影组白云岩,不但构成了一个更大级别的总体向上变浅的沉积相序列,还反映了一个与三级和二级海平面变化过程相响应的缓坡型碳酸盐台地的生长发育过程,该过程较为清楚地显示在系列层序地层格架栅状图和岩相古地理图之中。     

上扬子区寒武系的层序地层格架——寒武纪生物多样性事件形成背景的思考

上扬子区,特别是贵州及其邻区的寒武系发育完整,是一套从黑色页岩系到碳酸盐岩的地层序列,该序列构成一个复杂而有序的层序地层格架。在时间变化方面,寒武系由两个二级层序组成,滇东统和黔东统所组成的二级层序可以进一步划分为5个三级层序,武陵统和芙蓉统所组成的二级层序可以进一步划分为7个三级层序,最终形成一个有序的海侵—海退旋回序列;在滇东统和黔东统所构成的二级层序之中,三级层序形成一个有序的垂直叠加形式:滇东统和黔东统自下而上三级层序由“凝缩段(CS)+高水位体系域(HST)”序列演变为“海侵体系域(TST)+凝缩段(CS)+高水位体系域(HST)”,层序界面类型由淹没不整合型层序界面演变为明显的暴露间断面,意味着二级层序的相序组构与三级层序存在相似性;武陵统和芙蓉统所构成的二级层序之中,厚度巨大而且化石贫乏的娄山关群白云岩自北西向南东的进积尖灭,表明该二级层序为一个总体向上变浅序列,而且其中的大多数三级层序不发育凝缩段单元,与滇东统和黔东统形成强烈的反差。在空间变化方面,从北西向南东随着古地理背景由浅变深,滇东统和黔东统厚度变薄,向东南变为一个难以进行三级层序划分的凝缩序列;武陵统和芙蓉统则从浅水台地相白云岩的向南东相变为一套陆棚相泥页岩和泥灰岩为主的地层序列。研究区域寒武系的层序地层格架不但表明了三级层序的两大属性——“空间上相序的有序性和时间上环境变化的同步性”,而且也反映出地层记录中“两种相变面和两种穿时性”。在层序地层框架内可以观察到:在第一个二级海侵作用期间,从小壳化石组合经松林生物群到与澄江动物群同时代的遵义生物群,形成了寒武纪早期最为引人注目的生物多样性事件;在第二个海侵作用期间,从台江生物群到凯里生物群,又形成了另一个显著的生物多样性事件。该事实表明,大规模的海侵作用为生物多样性事件奠定了基本的沉积背景,而海退事件是否对应着生物灭绝事件还有待于进一步研究。因此,海侵—海退事件与生物变化事件之间的复杂关系还需要更进一步的研究才能得到更加合理的阐释。     

华北地台东部寒武系层序地层年代格架

华北地台寒武系属稳定的克拉通盆地陆表海沉积。其沉积层序表现为复合层序，主要受全球海平面变化和沉积物补给因素的控制。自下而上可划分为１７个正层序，归并为６个正层序组和２个中层序。大部分正层序的边界与生物地层单位一致，与岩石地层单位略有出入。每个正层序的平均时间延续约为３Ｍａ含两个三叶虫化石带。     

滇黔桂盆地及邻区泥盆纪层序地层格架及其古地理背景

滇黔桂盆地及其邻区的泥盆系包括下部的海侵碎屑岩系、中部的混合沉积地层和上部的碳酸盐岩地层,其中又可以进一步划分为13个三级沉积层序和两个二级构造层序.不同阶段三级层序的相序组构特征及其空间变化代表了不同的岩相古地理背景,形成了一个受海平面变化和区域构造运动共同控制的沉积盆地充填序列;同时也反映出研究区域三级海平面变化与欧美地区相对比存在较大的差异.     

上扬子区下古生界层序地层格架的初步研究

上扬子区下古生界在贵州及其邻区发育较为完整。在震旦纪与寒武纪之交的台地淹没事件之后,寒武系形成一个从深水盆地相黑色页岩系到大套台地碳酸盐的沉积序列,其中下寒武统包含5个三级层序而可以进一步归为一个二级层序,中上寒武统构成一个二级层序而且可以进一步划分为7个三级层序。奥陶纪艾家山世末期的都匀运动、奥陶纪末期的与冈瓦纳大陆冰期相响应的全球海平面下降事件以及志留纪末期广西运动的共同作用,造成扬子地台大幅度的古地理变迁以及残留不全的奥陶系和志留系。详尽追踪和对比的结果可以将奥陶系划分为8个三级层序且可以进一步归为一个二级层序,在残留不全的的志留系中可以划分出7个三级层序并可以进一步归为一个二级层序。层序地层格架的建立,可以大致解读许多有趣的地质现象,如寒武纪碳酸盐台地的生长过程,奥陶纪与志留纪之交的“浅海静水”型黑色页岩系的发育特点,志留纪由北而南的海侵所造成的复杂的志留系展布特征等等;同时也意味着许多有待于进一步研究的问题,早寒武世数次快速海侵事件与生物事件的关系,奥陶系顶部特殊的“观音桥灰岩”的成因,奥陶系红花园组海绵生物礁的基本沉积模式等等。     

华北寒武系层序地层格架及碳酸盐台地演化

华北寒武系包括两大套岩系，即辛集组至徐庄组以碎屑岩与碳酸盐岩交互沉积为特征的岩系，代表碳酸盐台地的发展阶段；张夏组至上寒武统的碳酸盐岩系，代表台地的成熟阶段，其中张夏组代表平顶型台地发育阶段，晚寒武世地层形成缓坡型台地的发育阶段。在岩性、岩相、相序研究的基础上，在寒武纪地层中识别出８个三级层序，它们在碳酸盐台地不同的发育阶段，具有不同的相序特征，以及由不同的相序组构代表的、不同的地层堆积作用特点。     

华北地台东部寒武系层序地层年代格架

北地台寒武系属稳定的克拉通盆地陆表海沉积。其沉积层序表现为复合层序，主要受全球海平面变化和沉积物补给因素的控制。自下而上可划分为１７个正层序，归并为６个正层序组和２个中层序。大部分正层序的边界与生物地层单位一致，与岩石地层单位略有出入。每个正层序的平均时间延续约为３Ｍａ，含两个三叶虫化石带。根据层序地层的研究，可以建立华北寒武系层序地层年代格架，并提出各统和阶的界线参考年龄。     

上扬子区中、上寒武统的层序地层划分和层序地层格架的建立

上扬子区特别是贵州及邻区的中、上寒武统发育完整,是一套从少量灰岩到大套白云岩所组成的地层序列;以娄山关群白云岩为代表的自北西而南东的进积作用穿时,代表了与二级海退作用相对应的碳酸盐台地进积作用的基本特征,从而形成一个复杂而有序的层序地层格架。在研究区域,特别是浅水台地背景之中,从厚度较小的含化石的陡坡寺组到厚度近千米的贫乏化石的娄山关群白云岩,给层序地层研究带来了许多困难;而在较深水背景之中的中、上寒武统,沉积相序列的有序性正好弥补浅水背景中的不足。中、上寒武统组成一个二级层序,其中可以进一步划分为七个三级层序,形成一个有序的海侵—海退旋回序列。伴随着上述时间变化的同时,从北西向南东,古地理背景由浅变深,中、上寒武统由大套白云岩地层相变为泥页岩夹灰岩地层。在不同古地理背景的典型剖面的层序划分的基础上,根据三级层序的两大属性———“空间上相序的有序性和时间上环境变化的同步性”,可以建立研究区域能反映出地层记录中“两种相变面和两种穿时性”的层序地层格架。研究区域的中、上寒武统层序地层格架的建立表明:虽然地层的沉积记录较为复杂,但是建立在以“沉积物的时间演化序列与沉积相的空间展布形式所代表的规律性”为基础的层序地层研究,可以从复杂的地层记录之中寻找出更多的规律性。      

上扬子区下寒武统的层序地层划分和层序地层格架的建立

上扬子区特别是贵州及邻区的下寒武统发育完整，是一套从黑色页岩系到碳酸盐岩的地层序列。寒武系与震旦系之交的台地淹没事件之后。在研究区域普遍形成一套以牛蹄塘组为代表的缺氧盆地相黑色岩系，随着沉积环境的逐渐变浅，在下寒武统顶部发育一套以清虚洞组为代表的碳酸盐岩地层。因此。下寒武统组成一个二级层序．其中可以进一步划分为5个三级层序，形成一个有序的海侵-海退旋回序列。在二级层序之中，三级层序形成一个有序的垂直叠加形式。自下而上三级层序由“凝缩段（CS）＋高水位体系域（HST）”序列演变为“海侵体系域（TST）＋凝缩段（CS）＋高水位体系域（HST）”，层序界面类型由淹没不整合型层序界面演变为明显的暴露间断面，意味着二级层序的相序组构与三级层序存在相似性。上述时间变化在不同的空间古地理背景之中形成了一些差异，从北西向南东，古地理背景由浅变深，下寒武统厚度变薄，向东南变为一个难以进行三级层序划分的凝缩序列。以不同古地理背景的典型剖面的层序划分为基础。根据三级层序的两大属性——空间上相序的有序性和时间上环境变化的同步性．可以建立研究区域能反映出地层记录中“两种相变面和两种穿时性”的层序地层格架。层序地层格架的建立表明．研究区域的下寒武统是一个复杂而有序的地层序列，代表以凝缩序列为基底的碳酸盐台地生长与形成过程；伴随着寒武纪早期的快速海侵作用事件所造成的生态空间的拓展．为寒武纪生物大爆发奠定了古地理基础，同时意味着沉积环境变化与生物多样性事件之间的较为密切的关系以及若干有待进一步研究的问题．     

湖北兴山古洞口剖面中—上寒武统白云岩特征及其古环境意义*

华南上扬子区中部中—上寒武统白云岩大量发育,形成于特殊的古气候、古海洋环境,但其沉积环境和成因上存在争论。基于细致的野外和室内沉积学研究,湖北兴山古洞口剖面中—上寒武统覃家庙群、三游洞群划分出8个岩相类型和3种沉积旋回类型,主要沉积于浅海碳酸盐岩台地潮下带和页岩盆地环境。采用沉积旋回叠置方式和Fischer图解方法,分析了上扬子区中—晚寒武世可容纳空间的变化历史,识别出18个四级旋回和7个三级旋回,并初步建立了高频海平面变化曲线。中—晚寒武世沉积相的时空间展布规律表明,扬子台地相对海平面逐渐降低,经历了从页岩盆地（或深潮下带）到浅潮下带环境的演变,沉积类型从较深水的陆源碎屑与碳酸盐的混合沉积变化为较浅水碳酸盐沉积。中、晚寒武世扬子台地碳酸盐岩沉积与全球性沉积特征表现一致,反映了该时期独特的全球“超暖期”气候和台地内部较高盐度的古海洋条件。     

下扬子地区寒武纪层序格架及古地理演化

下扬子地区在寒武纪处于相对稳定的克拉通盆地背景,盆地沉积格局基本上为两坳夹一隆的特点,中部以碳酸盐岩台地沉积为特征,南北为深水碎屑沉积与碳酸盐沉积为特征。作者以下扬子发育的野外露头为主要研究对象,通过精细测量与观测南京、巢湖、杭州等12个露头点露头资料,建立了下扬子地区寒武纪的层序地层格架。寒武纪可划分为2个二级层序及14个三级层序,作者首次以二级层序体系域为单元对寒武纪进行了岩相古地理编图,并对寒武纪层序—古地理演化3个关键的控制因素进行了分析。下扬子区寒武纪古地理格局相对稳定,继承性地发育了开阔台地、局限台地、台地边缘斜坡、盆地等沉积相类型。     

塔里木盆地上泥盆—下石炭统层序地层格架与古地理

利用110余口钻井的录井和测井资料,结合地震资料,运用沉积学原理和层序地层学原理,建立了塔里木盆地上泥盆-下石炭统层序地层格架.自下而上,塔里木盆地上泥盆-下石炭统发育东河层序(SQd)、巴楚1层序(SQb1)、巴楚2层序(SQb2)、卡拉沙依1层序(SQk1)共4个三级层序,每个层序均可划分出海侵体系域(TST)和高...     

层序格架中富有机质页岩发育模式及差异分布:以上扬子下寒武统为例

以岩石地层分区多、名称复杂多变的上扬子下寒武统为例,并以高分辨率层序地层学理论为指导,通过露头、岩心、钻（测）井及岩矿测试等资料综合研究,识别出6个层序划分依据、5种沉积旋回叠加组合样式,认为页岩层系中层序界面厘定困难,不同级次沉积旋回的识别是层序划分的关键。以此为依据,结合研究区构造、岩相、有机碳含量等研究,建立了等时层序地层格架及其富有机质页岩的沉积发育模式,并以层序为单元,开展了富有机质页岩分布的精细编图。富有机质页岩主要发育于不同级次的海侵-海退作用早期,不同地区时空分布特征差异明显：四川盆地内部富有机质页岩主要分布在资阳长宁一线近南北向带状展布的区域,其受基底断裂早寒武世多幕堑垒式活动控制,纵向上发育4套富有机质页岩段;四川盆地之外鄂西—渝东、黔北、黔东南及宜昌等地区主要受早寒武世早期上升洋流作用控制,以下部层序发育大套富有机质页岩段为特征。今后应考虑不同地区富有机质页岩的时空分布特点,进行页岩气勘探与开发部署。     

湘西北慈利大庸地区上震旦统—下寒武统沉积特征及层序地层划分

通过对各类层序界面的识别,以沉积特征、副层序和体系域与结构转换面等层序分析,进行露头层序地层学研究,将湘西北慈利大庸地区台缘斜坡相区上震旦统-下寒武统划分为11个Ⅲ级层序,其中上震旦统7个、下寒武统4个,主要是Ⅱ型层序。在区域层序地层对比、分析的基础上初步讨论了露头层序地层分析中存在的问题。     

雪峰山西侧地区中上寒武统——层序地层学特征及层序格架

综合利用沉积学、岩石矿物学、碳同位素地球化学等分析手段,对研究区中-上寒武统层序地层学特征进行了分析。结果表明:中-上寒武统可以划归为1个二级层序和5个三级层序,在二级层序时限范围内,浅水相区经历了由局限台地潮坪→开阔台地→局限台地潮坪的沉积演化,斜坡过渡带则经历了由台地边缘→前缘缓斜坡→台地边缘的演化,研究区东南部的深水相区则由深陆棚→盆地→浅水陆棚组成。三级层序海侵体系域中沉积的颗粒白云岩、叠层石礁以及晚期高水位体系域中形成的溶孔白云岩、岩溶角砾白云岩的层位具有重要的油气勘探潜力,是值得关注和研究的领域。     

上扬子区志留纪层序地层特征

在稳定的上扬子地区,对志留系（439～409Ma）进行了露头层序地层研究,建立了2个二级层序（不完整）和9个三级层序（OS1- OS9）,每个三级层序的时限约3.3Ma, OS1由龙马溪组和香树园组构成。雷家屯组包括2个三级层序。OS4由马脚冲组和溶溪组构成。秀山组和回星哨组构成OS5和OS6层序。OS7位于关底组下部。由关底组上部和妙高组下部组成OS8。OS9由妙高组上部和玉龙寺组构成。OS1和OS7为Ⅰ型层序,其余为Ⅱ型层序。三级层序均发育TST和HST,而缺乏LST和SMST。层序的发育与全球海平面变化有密切关系。加里东运动造成的扬子地台持续上升及差异升降对二级层序的组成具有明显的影响。     

中上扬子地区寒武纪第三世—芙蓉世古地理

中上扬子寒武纪第三世—芙蓉世台地相与滩相分布区是中上扬子地区重要的油气勘探目标区。利用野外露头资料、钻井资料和区域地质资料,识别出潮坪相、台地相、台地边缘相、浅海陆棚相和深水盆地相5种沉积相类型。在此基础上,编制了寒武纪第三世—芙蓉世古地理图,并探讨了储盖层的沉积地质条件。(1)第三世,发育大规模潟湖的局限台地广阔分布,西部为混积潮坪,台内及台缘发育滩相沉积。东南缘未形成完整的台缘带,湘西北一带为混积陆棚环境。东南缘向东,碳酸盐沉积物减少。(2)芙蓉世,随着海退的持续,隆起区扩大,深水盆地范围减小。中上扬子地区形成了镶边碳酸盐台地,浅滩沉积大量发育。(3)第三世—芙蓉世,以大套的厚层至块状的白云岩为主、分布广阔的局限台地与开阔台地,发育鲕粒及砂屑浅滩沉积的台地内部及边缘,均是有利的储集层沉积区。第三世广泛发育的潟湖沉积白云岩夹膏质白云岩、白云质膏岩、膏岩和粉砂岩,厚度较大,是中上扬子地区寒武纪重要的盖层沉积区。