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沉积体系与沉积相特征

时间:2022-02-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:3.1.3.1 沉积体系划分中扬子地区在震旦纪—中三叠世经历了多旋回盆地的叠加演化,沉积充填史漫长,发育了非常复杂的沉积体系。3.1.3.2 沉积相特征1.陡山沱期岩相古地理特征陡山沱早期沉积相展布:相带大致呈东西展布。陆棚相的外围为盆地相沉积,岩性为黑色碳质泥岩、硅质岩等。襄-广断裂以北这一时期仍为盆地相沉积,岩性为轻微变质的泥质粉砂岩、硅质泥岩、碳质泥岩等。
沉积体系与沉积相特征_东秦岭-大别造山

3.1.3.1 沉积体系划分

中扬子地区在震旦纪—中三叠世经历了多旋回盆地的叠加演化,沉积充填史漫长,发育了非常复杂的沉积体系。根据野外剖面调查,井下岩芯观察,结合前人的研究成果,将中扬子地区震旦系陡山沱组—中三叠统巴东组的碳酸盐岩地层划分为镶边碳酸盐岩台地沉积体系、缓坡沉积体系等;而非碳酸盐岩(相对较深水沉积为主),则划分为陆棚沉积体系以及盆地沉积体系等;将以陆源碎屑沉积为主的志留系划分为潮坪、三角洲以及陆棚沉积体系;泥盆系沉积则为无障壁海沉积体系,各沉积体系进一步划分为15种沉积相类型(表3-1-2)。

3.1.3.2 沉积相特征

1.陡山沱期(SS1)岩相古地理特征

(1)陡山沱早期沉积相展布:相带大致呈东西展布。局限海台地相呈北西—南东向展布的椭圆形,分布于宜城东方—宜昌官桩坪—沙市—咸宁高桥—武穴潘家山—安陆区一带,以云岩、灰岩和页岩沉积为特征;开阔海台地环绕局限台地分布,岩性为碳酸盐岩与页岩的混合沉积;内陆棚相环绕局限海台地分布、沿开阔海台地相线环形展布区,岩石类型以页岩为主,夹灰岩;内陆棚相外围以外陆棚相为主,岩性存在分区,南部为页岩、碳质页岩,西部为页岩与碳酸盐岩的混合沉积,局部水体较深可达次深海相。

表3-1-2 中扬子地区Z—T2沉积体系(相)、亚相和微相划分

(2)陡山沱晚期沉积相展布:主体沉积相带面貌与陡山沱早期有继承性,即中部为局限海台地相,环局限海台地依次为开阔海台地相、内陆棚相、外陆棚相,相带总体呈南西—北东向,仅局限海台地近东西向展布。这时期中扬子地区两深一浅的古地理格局更加明显,即南、北水体深,中部水浅。从单剖面岩相对比图看,中部以大套局限海环境的云岩沉积为主,而南北两侧虽为云岩沉积,但从磷结核的相对富集分析,推测两侧水体相对开阔,与远洋相通,利于磷矿质的富集。

2.灯影期(SS2)岩相古地理特征

(1)灯影早期沉积相展布:中扬子地区主体为碳酸盐岩台地相,自西向东收敛成近东西向的椭圆形,兴山大峡口-长阳黄家坪-石门杨家坪东-大庸东北-津市北-武汉-宜城东方的环状区,为云岩沉积占主要地位的局限海台地相;其外围窄带为灰岩、云岩、硅质云岩及泥质灰岩的开阔海台地相;开阔海台地相外围,西部为呈南北向展布的以云岩、硅质云岩、含泥硅质云岩及灰岩沉积为主的台前斜坡-台盆相,南部永顺王村—通山高湖一线以南为深水页岩、硅质页岩沉积的陆棚-次深海相。北部外围台缘盆地相呈北西—南东向展布,向东南方向收敛,西部为南北向展布的台前斜坡-台盆相。总体上,古地理格局为中间高,北、西、南三面低。

(2)灯影晚期沉积相展布:相带近东西向展布,兴山大峡口-秭归庙河-长阳刘家坪-石门杨家坪-大庸北-津市南-咸宁高桥-武汉-钟祥张集-南漳珍珠泉的环形区为局限海台地相,以大套云岩沉积为特征。台地外围,西部为台前斜坡-台盆相硅质云岩、云岩、灰岩沉积;西南角早期以云岩沉积为主,晚期以页岩沉积为主,云岩累计厚度大于页岩厚度;南侧永顺王村一带的早期高水位,为一套云岩沉积组合,晚期高水位为深水页岩组合,以深水相为主要相;通山高湖为继承性深水硅质岩、页岩沉积。

3.早寒武世早期(SS3)岩相古地理特征

(1)早期对应于牛蹄塘组下部沉积时期,相带区域展布总体呈东西向,大洪山至武汉—嘉鱼簰洲一带(簰深1井)为隆起剥蚀区,向西至南漳一带以及向南至海9井一带为碳酸盐缓坡沉积,岩性为灰岩及细晶云岩;缓坡沉积的外围,包括宜昌—恩施—咸丰以及鄂东南一带(通山珍珠口)为陆棚相沉积,岩性为灰黑色或黑色泥岩、碳质泥岩;该相带以南(如通山留咀桥一带)为盆地相沉积,岩性为含磷结核、硅质岩、碳质页岩沉积。从南至北依次为盆地→陆棚→碳酸盐深缓坡→碳酸盐浅(内)缓坡(含古陆)→盆地,因此反映出中扬子地区两低一高的古地理格局,即以鄂中古陆为中心,为中扬子地区的高地,自南向北地势逐渐降低,水体逐渐加深,北部跳相是因为构造原因。

(2)晚期对应于牛蹄塘组上部以及石牌组沉积时期,沉积相带大致为东西向,鄂中古陆仍然存在,围绕古陆为近滨-陆棚碎屑岩、灰质沉积:神农架林区下部为粉砂岩、砂岩,上部为砂质灰岩夹细砂岩及粉砂岩;黄陵背斜西翼为泥质条带白云质灰岩、细砂岩夹灰岩、页岩,上部以粉砂岩为主;湘鄂西一带(咸丰忠堡)为粉砂岩夹白云质灰岩;鄂东南一带(通山珍珠口)以泥质粉砂岩、粉砂质泥岩为主夹白云质灰岩扁豆体。陆棚相的外围为盆地相沉积,岩性为黑色碳质泥岩、硅质岩等。襄-广断裂以北主要为盆地相沉积,岩性主要为碳质、硅质泥岩(或弱变质岩)。

4.早寒武世晚期(SS4)岩相古地理特征

(1)早期对应于天河板组沉积时期,相带展布大体呈东西向,在早寒武世早期存在的“鄂中古陆”(包括荆门、京山、武汉以及嘉鱼簰洲一带),这一时期亦成为水下隆起,以浅缓坡-内缓坡相沉积为主,岩性主要为泥质云岩、藻云岩以及颗粒云岩,向古陆方向形成超覆;浅缓坡-内缓坡的外围地区,包括湖北西部的兴山、宜昌和湖南杨家坪以及鄂东南的通山珍珠口一带均为浅-深缓坡相区,潮汐影响作用较强,岩性为古杯礁灰岩、泥质条带灰岩夹颗粒灰岩和泥岩,沉积时一般处于浪基面之下,因受风暴作用的影响可出现风暴沉积夹层。深缓坡相的外围地区(湘中地区)则为陆棚-盆地相,岩性以泥岩为主。襄-广断裂以北这一时期仍为盆地相沉积,岩性为轻微变质的泥质粉砂岩、硅质泥岩、碳质泥岩等。

(2)晚期对应于石龙洞组(大致相当于清虚洞组)沉积时期,荆门、京山、武汉以及嘉鱼簰洲一带(即早寒武世早期的剥蚀区“鄂中古陆”),仍以碳酸盐内缓坡-浅缓坡沉积为主,岩性为泥粉晶云岩、细晶云岩、颗粒云岩夹泥质云岩或泥岩,可夹少量陆源碎屑岩,本相带向古陆周围(如兴山一带)有扩大的趋势;内缓坡-浅缓坡的外围,如鄂西长阳、利川、咸丰以及湘西北以浅缓坡相为主,下部见少量深缓坡沉积,岩性主要为泥晶灰岩、颗粒灰岩以及颗粒云岩、结晶云岩,夹少量陆源碎屑岩(如咸丰忠堡);浅缓坡相区的外围以深缓坡相沉积为主(石门杨家坪以及通山留咀桥),岩性主要为泥质条带灰岩。湘中地区在HST为陆棚相沉积,岩性为碳质板状页岩。襄-广断裂以北主体为陆棚-盆地相碳质-硅质沉积,部分地区为深缓坡相纹带状灰岩或碳质泥质灰岩沉积(随州—安陆一带),可夹玄武岩透镜体。

5.中-晚寒武世(SS5)岩相古地理特征

(1)早期沉积相带展布特征:相带展布明显呈东西向,主体即宜昌—武汉一带为局限海台地区,沉积物以薄层云岩、泥质云岩为主,仅秭归庙河一带为鲕状灰岩沉积;石门杨家坪-崇阳桂花树的东西窄带为开阔海台地相,沉积了一套以灰岩为主的碳酸盐岩,仅石门杨家坪一带局部发育砂屑粉屑灰岩的台内浅滩;开阔海台地以南,秀山膏田-慈利雷家山的楔形区为内陆棚相,沉积物以灰绿色页岩、粉砂质页岩为主,慈利雷家山为鲕灰岩与页岩沉积的混积陆棚;常德-通山高湖的窄带为陆棚相,通山高湖一带为泥晶灰岩、泥质灰岩沉积;外围为碳质页岩及泥灰岩沉积的深水陆棚-盆地相。横向上相带基本连续,由南至北依次发育盆地→陆棚→开阔海台地→局限海台地→陆棚或盆地(南秦岭),中部缺少高能的台地边缘,可能与研究程度有关。北部由局限海台地直接到大陆坡,这种跳相与构造密切相关。

(2)晚期沉积相带展布:相带展布方向主体为东西向,沉积相类型较单调,主体为局限海台地相,沉积物为一套厚层块状云岩,普遍重结晶,仅秭归庙河以灰岩为主,次为云岩,石门杨家坪粒屑云岩含量较高;中扬子地区西南角秀山膏田—石堤一带为台地边缘浅滩相,为厚层块状云岩、亮晶粒屑云岩沉积;通山高湖一带为陆棚相泥质(条带)灰岩、泥灰岩沉积;通山珍珠口-石门杨家坪以南为碳酸盐台地前斜坡相,以角砾灰岩、灰岩沉积为主。横向相展布南部区基本连续,北部区因断裂因素影响存在跳相。

6.早奥陶世(SS6)岩相古地理特征

(1)早期岩相古地理展布:中扬子地区相带大致呈东西向展布,襄-广断裂以北以页岩、灰岩沉积的陆坡-次深海相为主;万县-恩施-宜昌黄花场-武汉区域为局限海台地相,沉积物为生屑灰岩、云岩、砂质云岩、灰质云岩和云质灰岩;吉首—张家界—松滋雷家塌—咸宁一带为开阔海台地相,岩性以灰岩为主,含页岩、灰质云岩、砂屑灰岩等;秀山贵图为台内滩沉积,以生屑灰岩为主;崇阳田心屋发育小型台地边缘浅滩,以砂屑灰岩、鲕粒灰岩沉积为主;常德北-岳阳-通山高湖的条形窄带为页岩、灰岩和角砾灰岩沉积;南部外围区为陆棚相区,以泥灰岩、钙质泥岩和页岩沉积为主。横向上相带基本连续,分别发育局限海台地、开阔海台地、台内滩、台地边缘浅滩、台地前缘斜坡和陆鹏陆棚等相带。

(2)晚期岩相古地理展布:沉积相展布大致呈东西向,襄-广断裂以北为陆棚-盆地相,以页岩、灰岩沉积为主;秀山-张家界-武汉为台地边缘浅滩,为生屑灰岩、砂屑灰岩、鲕粒灰岩、藻灰岩为主,夹页岩沉积;万县-兴山大峡口区为开阔海台地相,以灰岩沉积为主,含页岩、生屑灰岩及鲕灰岩沉积;沅陵池坪-常德北-岳阳-通山高湖为台地前缘斜坡相带,为页岩、灰岩、角砾状灰岩沉积;南部外围区为陆棚相,岩石类型为泥灰岩、钙质泥岩和页岩等。平面上,各相带基本连续,从东南至西北方向,依次分布陆棚-台地前缘斜坡-台地边缘浅滩-开阔海台地相带。

7.中奥陶世—晚奥陶世临湘期(SS7)岩相古地理特征

(1)早期岩相古地理展布:中扬子地区岩相单一,以瘤状灰岩为主,含页岩、生屑灰岩、泥灰岩沉积,沉积相带基本统一为开阔海台地相-陆棚相;从横向上的相带分布看,中扬子地区主体为相对浅水相,南北两侧水体加深,由含砂质的页岩陆棚相到盆地相。

(2)晚期岩相古地理展布:中扬子地区沉积相相带单一,主体为陆棚相-开阔台地相,岩性组合也大致相似,以瘤状灰岩、龟裂纹灰岩为主,夹有生屑灰岩和页岩;南部外围区为次深海相,主要岩性为含粉砂质页岩、页岩,通山高湖一带为页岩夹泥灰岩沉积。平面上深浅水体区格局明显,近于对称分布,即南北外围区为次深海相,中间为浅水陆棚-开阔台地相。

8.晚奥陶世五峰期—志留纪(SS8)岩相古地理特征

(1)早期岩相古地理展布:相带大致呈东西向展布,襄-广断裂以北以盆地为主,岩性为硅质岩、碳质硅质岩,部分地区出现火山岩;中扬子区主体为陆棚相,秀山溶溪-恩施-枝城-沙市区岩性以页岩、碳质页岩为主,夹粉砂质页岩;吉首-常德-岳阳-通山岩性为深色页岩夹碳质页岩、硅质页岩和粉砂质页岩组合;南部外围区为陆棚-盆地相,分东西两个岩相区,东区为页岩夹硅质页岩相,西区为页岩夹粉砂岩相。平面上以中扬子区为中心相带近对称分布,即中部区为内陆棚相,向南向北依次展布外陆棚相、盆地相。岩相大致相似或渐变过渡,岩相上的主要差异在粉砂质含量上。

(2)晚期岩相古地理展布:相带展布大致北东—南西向,西部呈北东向,襄-广断裂以北为陆棚碳质泥岩-泥岩,部分地区出现陆棚泥岩-基性火山岩沉积;中扬子区主体以及南部陆棚-潮汐影响的陆棚-潮坪相泥岩-粉砂岩沉积,与潮汐作用有关的层理发育;秭归—宜昌—京山一带出现碳酸盐-碎屑岩混积陆棚。中扬子区纵向上存在由陆棚-重力流影响的陆棚与潮汐作用影响的陆棚-潮坪沉积环境的演变。岩相大致相似或渐变过渡,相带较宽。

9.中、晚泥盆世(SS9)期岩相古地理特征

(1)早期(云台观组沉积时期)中扬子地区岩相类型较为单一,主要为滨岸相石英砂岩。岩性主要为细粒石英砂岩和粉粒石英砂岩,偶夹粉砂质细粒石英砂岩和含粉砂质泥岩。越往南,粉砂质含量越高,物源来自北边的淮阳古陆及南边的江南古陆,且两古陆在东边武汉等地相连。在剖面中,进一步可划分出近滨、前滨、后滨相。有三个沉降中心,即鄂中宜昌—宜都一带、湘西北的石门附近及以南的地域、叠植红砂溪西南与重庆接壤地域。

(2)晚期(即写经寺组和黄家墩组沉积时期),海水从两个方向入侵,一股从西南方向,一股从北面入侵至两陨地区。海侵的幅度及范围较中泥盆世有了很大的增强,区内开始出现岩相的分异,包括滨岸相及滨岸-陆棚相的沉积。从石柱-利川-巫山-建始桑植包围的以南区域内为滨岸-陆棚相带,其他区域则为滨岸相带。滨岸相以石英砂岩、粉砂岩、砂质泥页岩及含砾砂岩为主,普遍见鲕状赤铁矿,常见生物有腕足类,少量植物及鱼化石;滨岸-陆棚相带为含陆源石英粉砂的泥灰岩、灰岩、粒屑灰岩,局部夹有潮汐通道沉积物砂屑灰岩条带或透镜体。

10.早石炭世(SS10)古地理特征

(1)早期为一套滨岸相的沉积,岩相类型十分单一,此时淮阳古陆与江南古陆在西边相接,古陆面积扩大,海水来自两个方向,其一来自鄂北,其二来自鄂东。沉降中心集中在鄂中建始—五峰一带和鄂东的武汉附近。

(2)晚期(和州组沉积时期),沉积以滨岸沉积为主,因剥蚀多保存不全。

11.晚石炭世(SS11)岩相古地理特征

本期沉积中扬子地区海域明显扩大,此时,淮阳古陆与江南古陆分开,淮阳古陆向北缩小;江南古陆向南缩小,在湖南常德以北变成长条状向东延伸;海侵来自鄂东,自东向西侵入。早期沉积为局限,与广海连通性较差,以浅缓坡-内缓坡云岩沉积为主,局部出现膏岩沉积;晚期与广海连通性变好,沉积范围扩大,以灰岩沉积为主。

12.中二叠世(SS12)岩相古地理特征

(1)早期(栖霞组沉积时期),相带大致呈东西向展布,中扬子地区主体以碳酸浅-深缓坡沉积为主,全区较为单一,生屑灰岩-泥晶灰岩较发育;陆棚区出现泥质沉积。

(2)晚期(茅口组沉积时期),相带主体呈东西向展布,沉积充填分异加剧,中扬子地区主体以碳酸盐浅缓坡-深缓坡沉积为主;襄-广断裂附近以及巴东—鹤峰—宣恩一带出现陆棚沉积。中扬子地区古地理格局是沉积水体较浅,南北两侧水体较深。

13.晚二叠世—中三叠世(SS13)岩相古地理特征

(1)早期岩相古地理展布:相带分异分布主要受伸张拉张控制,受勉略洋东延影响,襄-广断裂周围为陆棚相泥岩、硅质泥岩;鄂西一带—湘西北受北北西向拉张-伸展作用形成深水区,岩性为泥岩、硅质泥岩、硅质岩;在利川为台地边缘滩和生物礁相;秭归—宜昌—通山一带为碳酸盐浅缓坡-深缓坡灰岩、颗粒灰岩。纵向上表现为向上加深序列,早期为滨岸沼泽含煤沉积序列,逐渐过渡为碳酸盐缓坡相灰岩、生屑灰岩,晚期出现陆棚-盆地相硅质泥岩-硅质岩。

(2)晚期岩相古地理展布:飞仙关组沉积时期出现两种不同类型的沉积,在渝东、慈利以及鄂东南、南漳形成的水体相对较浅的飞仙关型沉积层序,发育鲕粒灰岩;而在江汉平原主体等地形成沉积水体相对较深的大冶型的沉积层序。嘉陵江组沉积时期岩性相对均一,全区出现两个次一级相对海平面升降旋回,海侵形成灰岩沉积;海退形成云岩及膏岩沉积。巴东组沉积时期海水继续变浅,并向西北方向撤退,造成区内海陆过渡型潮坪与泻湖沉积并存,在整个沉积过程中有三次三级海平面升降变化,在东巩剖面表现为泻湖与潮坪相的交替出现,晚期剥蚀,高位域保存不全。纵向上表现为向上变浅序列,沉积环境由早期陆棚相演变为镶边碳酸盐台地-蒸发台地,至最后演变为潮坪。

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