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砂岩储集层油气分布规律

时间:2022-02-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:就实习区而言,地层分布及厚度受沉积地理环境及构造作用影响,某些地层在不同地段有很大差别。1)莲沱组莲沱组属于区内最老的沉积岩系,它直接覆盖在古老变质岩结晶基底或黄陵岩基之上。碎屑成分以石英为主,次为长石或岩屑,偶见凝灰质,斜层理较发育。
沉积岩_秭归产学研基地野

就实习区而言,地层分布及厚度受沉积地理环境及构造作用影响,某些地层在不同地段有很大差别。主要表现为东南部大多地层分布范围比西部广,震旦系地层受当时沉积环境影响,西部厚度小,缺少砂质层位,而东部厚度大、层位全;受九畹溪、仙女山等大断裂的影响,寒武系、奥陶系、志留系许多地层被断失或局部增厚;白垩系与区内最新地层主要分布于仙女山地区及零星分布于东南部,是当时一些断陷盆地的沉积物,其不整合于老地层之上;侏罗系地层主要分布在区内西部的秭归盆地一带,也属较新的构造盆地型碎屑岩类沉积物。下面由老至新加以介绍。

(一)新元古界

新元古界主要围绕黄陵背斜核部展布,实习区内则位于南沱镇、高家溪与九曲垴等处,在平面分布形似“U”字形。区内新元古界地层由南华系、震旦系组成。

1.南华系(Nh)

在三峡库区,该系地层亦分为上、下统,下统由莲沱组(在长阳一带还发育古城组和大唐组,秭归地区缺失),上统由南沱组组成。分布地域主要围绕黄陵背斜核部边缘。实习区主要为一套陆源碎屑岩系,与下伏变质结晶基底为角度不整合接触。

1)莲沱组(Nh1l)

莲沱组属于区内最老的沉积岩系,它直接覆盖在古老变质岩结晶基底或黄陵岩基之上。莲沱组的层型剖面位于区内北东的莲沱镇,其岩性主要为一套河流相的砂砾岩、砂泥岩互层与泥页岩等组成的陆源碎屑沉积。由于受当时古地形的影响,莲沱组的厚度在实习区各处变化较大,东部的莲沱镇与南部的高家溪、泗溪一带厚度较大,可达170~190m,西部的九曲垴一带厚度仅为20m左右,总体表现为莲沱组由南东-北西方向,其厚度具有逐渐变薄的趋势,反映了当时北西高、南东低的古地理特征。

按岩性组合和粒度变化规律,该处莲沱组可进一步划分为上、下两段。

莲沱组下段(Nh1l1)。底部为浅褐色、紫红色中厚—厚层状细砾岩(底砾岩)或含砾岩屑粗砂岩砾石成分以石英岩、岩浆岩为主,砾石分选较好,圆或次圆状,砾径以2~5cm为主,略具定向(图3-9)。充填物主要为粗砂和少量泥质,斜层理较发育(图3-10)。厚7m。

图3-9 莲沱组下段底砾岩

(张先进 摄)

图3-10 莲沱组下段砂岩中的斜层理

(张先进 摄)

下部紫红色、砖红色、灰绿色中—厚层状凝灰质长石石英砂岩、含长石石英砂岩。中—细粒结构,层状构造。碎屑成分以石英为主,次为长石或岩屑,偶见凝灰质,斜层理较发育。总厚20m。

中部砖红色、灰绿色含凝灰质长石石英细砂岩与紫红色、浅灰色粉砂质页岩或凝灰质泥岩互层。水平层理发育。厚50~60m。

上部紫红色泥页岩夹灰绿色、砖红色薄层状细砂岩。水平层理、波状层理发育。厚7~10m。

莲沱组上段(Nh1l2)。下部为灰绿色含砾中—粗砂岩、含长石石英中粒砂岩。含砾中—粗粒砂岩厚约1.5m,含长石石英中粒砂岩厚约20m,砾石成分主要为石英岩,次为花岗岩,斜层理发育,与下伏莲沱组下段泥页岩为冲刷接触关系。

中部为紫红色泥页岩与灰绿色中厚层状细砂岩互层。由下至上,砂岩逐渐减少,泥页逐渐增加。厚约25m。

上部紫红色泥页岩夹灰绿色透镜状细砂岩。斜层理发育。厚15m。

2)南沱组(Nh2n)

原归震旦系中下部地层,现属南华系上统,最初命名地点在湖北秭归南沱镇。

本组为一套紫红色、灰绿色冰碛砾岩与含砾冰碛泥岩,与下伏莲沱组为整合接触,厚约60~110m。主要出露于九曲垴、高家溪、泗溪、九龙湾等处,下部多被覆盖,仅九龙湾处出露较为完整连续。

本组按岩性与颜色特征,可进一步划分为上、下两段。

南沱组下段(Nh2n1)。紫红色冰碛砾岩、含砾冰碛泥岩,冰碛砾岩中的砾石成分主要为石英岩、花岗岩、闪长岩,以及少量角闪斜长岩等,大小不一,最大可达50cm,一般20~30cm,砾石无定向,无分选,偶见冰川擦痕。含砾冰碛泥岩,砾石多为石英岩,大小0.5~1cm,无层理,与下伏莲沱组为整合接触,本段厚约30m。

南沱组上段(Nh2n2)。灰绿色含砾冰碛泥岩、泥岩,顶部为30~50cm的浅灰色凝灰质粉砂岩,与上覆陡山沱组接触界线处发育厚度仅5~10cm的土黄色或灰白色凝灰质黏土(图3-11)。与上覆震旦系陡山沱组为平行不整合接触,本段厚约90m。

2. 震旦系

震旦系古地理景观以及古气候发生了重大的改变,在经过全球性的冰雪地球事件(南沱组冰碛岩)后,全球气候开始变暖,导致发生了广泛的海侵,本区拉开了漫长的海相碳酸盐岩沉积为主的序幕。

实习区内震旦系以海相的碳酸盐岩沉积为主,部分碳质泥页岩沉积,其中以高家溪、泗溪,以及棕岩头隧道一带较为完整。分上、下两统,下统由陡山沱组组成,上统由灯影组构成。

1)陡山沱组(Z1d)

层型剖面和最初命名地点位于湖北宜昌夷陵区莲沱镇西侧陡山沱,实习区则主要分布于高家溪、泗溪与九曲垴等处,其中以高家溪出露最为完整,总厚约175m。与下伏南沱组为平行不整合接触。

区内陡山沱组按岩性组合特点,由下至上可以分为4段。

陡山沱组一段(Z1d1)。陡山沱组一段俗称“盖帽白云岩”(图3-12)。由下至上岩性为:薄—中薄层深灰色角砾状白云岩、浅黄色粉砂质页岩、中厚层状白云岩、含硅质团块或条带的白云岩,厚4.2m。

图3-11 南沱组顶部凝灰岩、黏土层(张先进 摄)

图3-12 陡山沱一段白云岩(张先进 摄)

陡山沱组第二段(Z1d2)。主要由深灰色薄层—中厚层状灰岩、泥质白云岩、浅灰色条带状泥质灰岩与灰质泥岩互层、碳质泥页岩组成,水平层理、波状层理发育,产丰富的微古植物化石。中下部碳质泥页岩中富含硅磷质结核(俗称围棋子状结核),该硅磷质结核碳质页岩厚约2m,全区发育,是南沱组二段重要的标志层。全段厚约148m。

陡山沱组第三段(Z1d3)。下部灰、灰白色薄—中厚层状白云岩,浅灰色条带状白云岩与条带状土黄色含粉砂质泥岩互层,其中中厚层状白云岩底部常夹有10cm厚的黑色燧石条带。上部由浅灰色薄—厚层状白云岩组成。本段岩性和厚度比较稳定,厚48~60.9m。

陡山沱组第四段(Z1d4)。本段岩性与厚度变化较大。泗溪、九曲垴西侧大沟处为黑色薄层硅质岩或粉砂质页岩,厚约2~22m。高家溪棺材岩一带则为黑色碳质页岩夹深灰色碳质灰岩层,厚3~15m。其中碳质页岩中含巨型结核(图3-13)。

2)灯影组(Z2dy)

层型剖面位于宜昌南沱—石牌沿江的灯影峡地段,实习区内主要分布于高家溪棺材岩、泗溪、茶园坡等处,其中以高家溪棺材岩出露最为完整。按岩性组合特点,自下而上一般划分为蛤蟆井、石板滩、白马沱3个岩性段,总体表现为白云岩-灰岩-白云岩组合:即俗称“两白夹一黑”。本组厚度约245m。据最新资料认为,灯影组为跨过震旦系及寒武系地层,本书仍按老的划分方法。

蛤蟆井段(Z2dyh)。下部为浅灰色薄—中层状细晶和角砾状白云岩,常夹5~10cm厚的黑色燧石条带,上部为浅灰色中厚层状白云岩,本段厚24m。

石板滩段(Z2dys)。深灰色纹层状、条带状灰岩,纹层多为灰白色文德带藻形成(图3-14),含燧石结核,局部发育溶洞角砾岩,偶见叠层石化石。本段厚170m。

图3-13 南沱组四段碳质页岩中的结核(张先进 摄)

图3-14 灯影组二段纹层状灰岩(张先进 摄)

白马沱段(Z2dyb)。底部为厚约5m的深灰色条带状白云岩,中上部为浅灰色、灰白色厚层-块状白云岩,裂隙或晶洞发育,其中常见晶形较好的石英小晶簇。本段厚约55m。

(二)下古生界

实习区下古生界地层出露较全,主要分布于西侧的九畹溪、路口子、周坪桂圆村一带,其中除奥陶系因九畹溪断层的影响出露不完整外,其他各系均连续出露。

1. 寒武系(∈)

本书按老的划分方法,分为下、中、上3个统,全部为海相的碳酸盐岩、泥页岩等沉积。实习区内主要分布于九畹溪聚坊、泗溪等处。

1)岩家河组(∈1y)

主要分布在三峡库区黄陵背斜南部三斗坪岩家河(层型剖面处)及西部秭归横墩岩隧道西侧一带,厚40~55m。按岩性组合特点,本组可分为上、下两段。

岩家河组下段。浅灰色薄层白云岩、泥质白云岩与土黄色粉砂质页岩互层,底部夹灰黑色燧石条带数层,燧石条带厚10~15cm,横向上不稳定,3~5m即尖灭。与下伏灯影组为整合接触(图3-15),厚约15m。

岩家河组上段。下部深灰色薄—中厚层状碳质灰岩夹黑色页岩,碳质灰岩中含直径5~8cm的椭圆形硅质结核,碳质页岩中产小壳动物群,并作为划分震旦系与寒武系的界线。中上部深灰色中厚层状灰岩、薄层状碳质页岩夹透镜状灰岩或硅灰质结核,上部为深灰色中厚层状内碎屑灰岩、碳质页岩,顶为10cm的土黄色、灰白色黏土层。本段整体表征为一个独立的海进海退旋回,厚约40m。

图3-15 岩家河组/灯影组界线(张先进 摄)

2)水井沱组(∈1s)

命名地点在湖北宜昌水井沱,为浅海相碳酸盐岩和碳质泥页岩沉积,含盘虫类和原油栉虫类等化石。与下伏岩家河组为假整合接触,全组厚24~114m。实习区水井沱组以库区南岸横墩岩隧道西侧出露最为完整,按岩性组合特点,本组可进一步划分为上、下两段。

水井沱组下段(∈1s1)。岩性主要为中厚层状黑色碳质页岩夹深灰色中厚层灰岩及透镜状硅钙质巨型结核(俗称“锅背灰岩”或“飞碟石灰岩”,图3-16),巨型结核最大直径可达1.6m,形状多为透镜状、豆荚状或不规则状,成分可分为钙质结核、钨硅质结核、硅铁质结核等,是水井沱组下段的重要标志层。底部为20~30cm的角砾岩,角砾多为菱角状燧石。本段与下伏岩家河组为假整合接触,厚约50米。

图3-16 水井沱组底部碎屑岩

水井沱组上段(∈1s2)。该段仅发育于库区南岸横墩岩隧道西侧,其他地区未有发现,岩性为浅灰色、灰白色厚层—巨厚层状白云岩、粒屑白云岩,与下伏水井沱组下段为明显接触,接触面不平整,白云岩中夹条带或薄层状砂屑白云岩(图3-17),厚15~18m。

3)石牌组(∈1sp)

命名地点在湖北省宜昌市西石牌溪,为浅海相沉积,由黄绿色黏土岩、粉砂质页岩、粉砂岩和细砂岩夹薄层灰岩和鲕状灰岩等组成。含三叶虫化石,本组总厚185~290m,与下伏水井沱组呈整合接触。在秭归基地实习区主要分布于四溪、茶园坡一带,按岩性组合特点,实习区内石牌组可分为上、中、下3段。

石牌组下段(∈1sp1)。黄绿色薄层状粉砂质页岩、粉砂岩、石英细砂岩、薄层或条带状灰岩互层,水平层理发育,出露厚约38m,底部地层被覆盖。

石牌组中段(∈1sp2)。由深灰色薄—中厚层状灰岩、泥质条带状灰岩、团块状灰岩等组成,含三叶虫化石,本段厚180余米。

石牌组上段(∈1sp3)。茶园坡一带为灰绿色中厚层状粉砂质泥岩,层面富含细小的白云母,水平层理发育,中上部夹灰岩透镜体与条带状鲕状灰岩。泗溪一带则为紫红色灰质团块粉砂质泥岩。本段厚40~60m。

4)天河板组(∈1t)

命名地点在湖北宜昌天河板,实习区主要分布于九畹溪棕岩头隧道东侧与泗溪等处,以九畹溪出露较为连续完整,岩性主要为条带状灰岩与泥灰岩、灰质泥岩互层,夹内碎屑灰岩、礁灰岩、核形石灰岩、泥页岩等,为浅海—潮坪沉积,厚88m。

实习区内天河板组按岩性组合特点,本组可分为下、中、上3部分。下部为深灰色条带状灰岩、泥灰岩与泥岩、灰质泥岩互层,与下伏石牌组为整合接触。中部为深灰色条带状灰岩、泥灰岩与泥岩、灰质泥岩互层,夹中厚层状内碎屑灰岩(图3-18)、核形石灰岩及古杯礁灰岩,含三叶虫。上部为深灰色条带状灰岩、泥灰岩与泥岩、灰质泥岩互层,夹深灰色泥页岩。

图3-17 水井沱组上段砂屑白云岩

图3-18 天河板组中部内碎屑灰岩(张先进 摄)

5)石龙洞组(∈1sl)

命名地点在湖北宜昌石龙洞附近,厚105m,为浅海相碳酸盐岩沉积。实习区内主要出露于泗溪、九畹溪棕岩头隧道等处,岩性主要为深灰色厚层-块状石灰岩、灰白色厚层-块状灰质白云岩,下部含三叶虫,与下伏天河板组呈整合接触(图3-19)。

6)覃家庙组(∈2q)

实习区覃家庙组主要分布于泗溪、九畹溪聚集坊等处,总厚约260m。

下部为浅灰色薄层状泥灰岩与土黄色灰质泥页岩互层,水平层理发育;上部为灰色薄层—中厚层状灰质白云岩、白云岩夹土黄色薄层状泥页岩。其中,厚层状白云岩中富含燧石团块,部分燧石团块经脱玻化后成为玛瑙(图3-20)。

7)三游洞群(∈3Sy)

实习区主要分布于泗溪迷踪泉与九畹溪聚集坊等处。

由下向上分为3段。

一段:灰—深灰色厚层灰岩、白云质灰岩夹白云岩,底部发育叠层石化石。

二段:灰—灰白色厚层白云岩夹少量灰岩及灰质白云岩,夹方解石脉(图3-21),含三叶虫化石。

三段:浅灰—灰白色中厚层砾屑灰岩,含砾屑白云质灰岩、白云岩。

图3-19 石龙洞组/天河板组界线(张先进 摄)

图3-20 覃家庙组二段中的玛瑙(张先进 摄)

2. 奥陶系(O)

一般将奥陶系分为3个统9个组。其中:下统包括南津关组、分乡组、红花园组、大湾组,中统包括牯牛潭组、庙坡组,上统包括宝塔组、临湘组、五峰组。实习区奥陶系主要出露于路口子与桂垭村等处,因受九畹溪断层影响,本区奥陶系地层不连续,仅断续出露,除庙坡组、临湘组未见出露外,其他各组部分完整出露。

1)南津关组(O1n)

分布于三峡库区与鄂西地区,命名地点在湖北宜昌南津关,为浅海相碳酸盐岩沉积。实习区内仅出露于九畹溪镇桂垭村,下部以灰色厚层石灰岩及厚层生物碎屑灰岩、中厚层鲕状灰岩为主,顶部夹少许钙质页岩或黄绿色页岩(图3-22)。含两个化石带,厚66m,与下伏三游洞群呈整合接触(图3-23)。

图3-21 三游洞群中的方解石脉(张先进 摄)

图3-22 南津关组鲕状灰岩(张先进 摄)

2)分乡组(O1f)

分布于三峡库区与鄂西地区,命名地点在湖北宜昌分乡场,为浅海相碳酸盐岩及泥页岩沉积,以灰色中厚层状石灰岩为主夹黄绿色泥页岩,含1个化石带,与下伏南津关组呈整合接触。实习区主要发育于九畹溪镇桂垭村、路口子一带,岩性主要为中厚层状生物碎屑灰岩夹灰绿色泥页岩,富含腕足类、头足类,以及海绵骨针等化石(图3-24),厚27m。

图3-23 南津关组/三游洞群界线

(张先进 摄)

图3-24 分乡组生物碎屑灰岩中的腕足类化石

(张先进 摄)

3)红花园组(O1h)

分布于三峡库区、鄂西及贵州地区,命名地点在贵州桐梓县以南的红花园附近,为浅海相碳酸盐岩沉积,主要由深灰色、黑色厚层灰岩组成,含角石、海绵、蛇卷螺等。实习区主要出露于九畹溪镇桂垭村委会附近,岩性为深灰色中厚层状生物碎屑灰岩、含碎石条带灰岩(图3-25),与下伏分乡组呈整合接触,厚16m。

4)大湾组(O1d)

分布于三峡库区及鄂西地区,命名地点在湖北宜昌分乡场大湾附近。为浅海相碳酸盐岩及泥质岩沉积,上部为灰绿色页岩夹瘤状灰岩(图3-26);中部为紫红色薄层石灰岩,富含头足类化石;下部为青灰色瘤状灰岩夹少许黄绿色页岩,含扬子贝。本组自下而上含3个化石带。实习区内主要出露于桂垭村、路口子等处,岩性主要为灰绿色、紫红色中厚层状灰岩、页岩、瘤状灰岩,厚44m,与上覆牯牛潭组呈整合接触(图3-27)。

图3-25 红花园组生物碎屑灰岩(张先进 摄)

图3-26 大湾组瘤状灰岩(张先进 摄)

5)牯牛潭组(O2g)

分布于三峡库区与鄂西、鄂南地区,命名地点在湖北宜昌分乡场牯牛潭,为浅海相碳酸盐岩沉积,以浅灰色、紫红色瘤状灰岩为主,含头足类、腕足类等。实习区主要出露于桂垭村与路口子南山坡采石场,岩性主要为青灰、灰色及紫灰色薄至中厚层状灰岩、龟裂纹灰岩与瘤状泥质灰岩互层,富含头足类和三叶虫等化石。本组瘤状灰岩与大湾组瘤状灰岩的区别如下:牯牛潭组瘤状灰岩由紫红色灰岩团块组成,团块间充填浅灰色灰岩;而大湾组瘤状灰岩多由透镜状—椭球状泥灰质团块组成,并被泥页岩包裹。实习区内,本组因受到断层影响,出露不完整。厚18~20m,与下伏大湾组整合接触。

6)庙坡组(O2m)

分布于三峡库区与鄂西地区,命名地点在湖北宜昌分乡场庙坡,为浅海相泥质沉积,以黑色页岩为主,偶夹薄层灰岩及黄绿色页岩,含两个笔石带。实习区仅在路口子南山坡出露,出露厚度2m,与下伏牯牛潭组呈整合接触。

7)宝塔组(O3b)

因含巨大直壳的鹦鹉螺类震旦角石等形似宝塔而得名,命名地点在鄂西新滩龙马溪艾家山,为浅海相碳酸盐岩沉积,以厚层灰白色、灰褐色龟裂纹灰岩为主,夹薄层泥质灰岩。实习区主要出露于桂垭村、路口子南山坡,岩性主要为浅灰色中厚层状灰岩、偶夹浅紫红色灰岩,局部龟裂纹发育。产震旦角石化石。本组厚17m,与上覆临湘组呈整合接触(图3-28)。

图3-27 大湾组瘤状与牯牛潭组界线

图3-28 宝塔组与临湘组界线(张先进 摄)

8)临湘组(O3l)

分布于三峡库区与鄂西、湘北一带,命名地点在湖南临湘五里牌附近,为浅海相碳酸盐岩沉积,以灰绿色瘤状灰岩为主,含三叶虫等。实习区内因受九畹溪断层影响未见出露,厚2~20m,与下伏宝塔组呈整合接触。

9)五峰组(O3w)

广泛分布于长江流域,命名地点在湖北五峰县的渔洋关,为浅海相泥质岩沉积,以黑色页岩为主,夹有黑色薄层硅质岩,富含笔石等。实习区仅在路口子南山坡顶出露,岩性主要为深灰褐色薄层状硅质岩,单层厚度5~10cm,因受构造应力影响,岩石多被一组共轭剪节理切割成豆腐块状。本组出露厚约为8m,与下伏临湘组呈整合接触。

3. 志留系(S)

最新研究成果认为在三峡库区仅发育下志留统地层,自下而上由龙马溪组、罗惹坪组和纱帽组构成,实习区下志留统主要分布于路口子至链子崖、桂垭村至周坪一带,岩性为一套陆源海相碎屑岩系,属于半封闭海盆环境下的砂页岩沉积。

1)龙马溪组(S1l)

广泛分布于三峡库区与华中、西南、湖北、湖南地区,命名地点在湖北秭归屈原镇龙马溪。实习区主要分布于路口子、桂垭村委会西侧等处。分下部黑色页岩段和上部黄绿色页岩段。黑色页岩段主要由黑色薄层泥岩、薄层硅质岩互层,上部以黑色页岩为主,产丰富的笔石。黄绿色页岩段主要由黄绿色页岩、粉砂岩或细砂岩组成,发育波痕、泥裂等沉积构造,指示了一种较浅水的沉积环境。本组厚488~600m,与下伏五峰组呈整合接触。

2)罗惹坪组(S1lr)

分布于三峡库区与湖北宜昌一带,实习区则主要分布于路口子至链子崖一带,命名地点在湖北宜昌罗惹坪。岩性组合为:下部为黄绿色、紫红色泥岩、页岩,偶夹薄层状灰岩或透镜状灰岩,水平层理发育,产腕足类、笔石等混合相生物群;中部为黄绿色泥岩、钙质泥岩、粉砂岩,夹薄层灰岩或瘤状灰岩;上部为黄绿色粉砂质泥岩夹薄层砂岩、细砂岩,粉砂岩中偶见波痕。主要产笔石等,相伴生的还有牙形石、腕足类、三叶虫、珊瑚和头足类等化石。全组厚350~600m,与下伏龙马溪组为整合接触。

3)沙帽组(S1s)

分布于三峡库区与鄂西地区,实习区主要分布于链子崖,命名地点在湖北宜昌罗惹坪以北的纱帽山。岩性主要为灰绿色、紫红色细砂岩夹紫红色、浅灰色泥页岩,中上部泥页岩中夹钙质团块,顶部为20~40cm的古风化壳,岩性为土黄色粉砂质黏土。本组含笔石、三叶虫、腕足类等化石。厚91m,与下伏罗惹坪组呈整合接触。

(三)上古生界

实习区上古生界由中—上泥盆统、中石炭统与二叠系组成,分布于区内的链子崖、周坪、杨林等处。

1. 泥盆系(D)

在三峡库区,泥盆系仅发育中、上泥盆统地层。实习区仅在链子崖、周坪等处见有泥盆系地层出露。其中,中泥盆统由云台观组构成,上泥盆统由黄家磴组与写经寺组构成。因实习区内未发现其完整连续露头,故本教程中的泥盆系各组地层资料主要依据相关露头观测并结合区域地层资料综合而成。

1)云台观组(D2y)

中泥盆世时期形成的地层,命名地点在湖北钟祥县的东桥云台观山。实习区以链子崖出露较为典型。下部为灰色厚层状含细砾石英砂岩、灰白色厚层状石英细砂岩。砾石成分主要为石英岩,分选好、圆或次圆状,平行层理、板状斜层理发育。上部灰白色、红色厚层状石英细砂岩,夹薄层状粉砂岩或粉砂质泥岩。斜层理或水平层理发育,含植物化石。为前滨和近滨相砂、砾质沉积。全组厚约50m,与下伏早志留世晚期纱帽组平行不整合接触(图3-29)。

图3-29 云台观组平行不整合砂帽组界线

(张先进 摄)

2)黄家磴组(D3h)

命名地点在湖北长阳马鞍山东乡黄家蹬村。实习区以周坪怀抱石、杨林处出露较为完整。岩性以灰色中厚层石英细砂岩、粉砂岩,黄绿、灰绿、黄灰及紫红等杂色泥页岩为主,夹少量灰岩和鲕状赤铁矿,时具交错层理及波痕构造,富含植物化石。为近滨和浅陆棚相砂、泥质沉积。厚约16m,与下伏云台观组呈整合接触。

3)写经寺组(D3x)

命名地点在湖北宜都写经寺。实习区仅见于杨林,下部为灰色—深灰色中—厚层灰岩、泥质灰岩、泥灰岩夹页岩、钙质页岩;上部为灰黄、灰绿、灰黑色碳质页岩、砂质页岩、石英砂岩夹粉砂岩;顶部为土黄色泥页岩。为近滨和浅陆棚相砂、泥质和碳酸盐岩沉积。厚约34m,与下伏黄家蹬组呈整合接触。

2. 石炭系(C)

过去,将石炭系划分为下、中、上3个统,目前,国际国内一律采用二分方案。实习区石炭系仅零星出露上石炭统大埔组和黄龙组,分布于链子崖、周坪等处,由于下石炭统出露区多被覆盖,故地层出露不连续,均为零星出露。本教程下石炭统资料主要参考相关区域资料综合而成。

1)大埔组(C2d)

在长江以南地区分布广泛,长江以北地区仅出露在秭归的新滩一带。岩性为浅灰—灰白色块状白云岩、白云质灰岩、灰岩,局部地段见底部为角砾岩,并含团块状燧石。含牙形石等化石。本组地层厚8~53m,与下伏写经寺组呈平行不整合接触(图3-30)。

图3-30 写经寺组与大埔组不整合界线

(张先进 摄)

2)黄龙组(C2h)

创名地点在江苏省南京龙潭镇西黄龙山。实习区内该组岩性为灰、浅灰肉红色厚层微晶灰岩、生屑灰岩,底为粗晶灰岩,含灰质白云岩角砾、团块,含丰富的类化石,部分珊瑚、腕足类等化石。本组厚33m,与下伏大埔组为假整合接触。

3. 二叠系(P)

过去采用二分,当前采用三分为下(船山统)、中(阳新统)、上(乐平统)3个统。在三峡库区,目前普遍采用的二叠系地层单位自下而上为:下统船山组(马平组);中统梁山组/马鞍组(马鞍段)、栖霞组/阳新组(栖霞灰岩段)、茅口组∕孤峰组∕武穴组;上统吴家坪组/龙潭组。总体厚度350~1060m。

由于实习区下二叠统地层缺失,因此本区二叠系地层仅由中二叠世梁山组、栖霞组、茅口组与晚二叠世吴家坪组组成。主要分布于链子崖—小新滩、周坪等处。

1)梁山组(P1l)

命名地点在陕西汉中的梁山。实习区内仅在链子崖、周坪怀抱石出露。下部岩性主要为灰白色中厚层状细粒石英砂岩,夹粉砂岩、黑色泥页岩及煤层,具楔状、波状、大型斜层理,富含植物化石。上部为灰黑色碳质泥岩、粉砂岩,夹薄煤及透镜状灰岩,含腕足类化石等。梁山组是省内主要含煤区,一般可含煤1~3层,但不稳定,多呈透镜状。本组属滨海沼泽相沉积,厚2~20m,与下伏黄龙组为平行不整合接触。

2)栖霞组(P1q)

命名地点在南京东郊栖霞山。现指位于梁山组与茅口组之间的一套灰岩、硅质岩。

实习区栖霞组主要出露于链子崖、周坪等处。岩性为灰黑色中—厚层状富沥青质、碳质的瘤状灰岩及含燧石结核灰岩。其中,瘤状灰岩主要由团块状灰岩被富含沥青质、碳质的泥岩包裹,外力敲击溢出臭皮蛋味而得名“臭灰岩”。燧石结核灰岩深灰色,中厚层状,燧石结核多顺层断续分布,扁椭球状,大小30cm×10cm(图3-31)。本组化石丰富,主要以底栖类生物为主,如䗴类、珊瑚、腕足类等化石组合。本组属于台地—浅海陆棚相,厚约138m,与下伏梁山组地层为整合接触。

3)茅口组(P2m)

命名地点在贵州郎岱的茅口河。实习区本组主要见于链子崖,是链子崖危岩体的重要组成岩层。岩性主要为浅灰色中—厚层状砂屑灰岩、泥晶生物碎屑灰岩,含燧石结核或条带。富含大量䗴类、珊瑚、腕足类以及海绵类等化石。因本组较下伏栖霞组颜色较浅,因此华南地层区常有“黑栖霞、白茅口”一说。本组属台地—浅海陆棚相,厚约281m,与下伏地层栖霞组为整合接触。

4)吴家坪组(P3w)

命名地点在陕西南郑县的吴家坪。鄂西地区为一套浅海碳酸盐岩和海陆交互相沉积。本书沿用吴家坪组原三分段原则,将吴家坪组由下至上分为炭山湾段、下窑段及保安段。实习区吴家坪组主要分布于链子崖至小新滩一带,岩性主要如下。

下部炭山湾段。为青灰色透镜状硅质灰岩夹黄色黏土岩,其顶部夹不规则薄煤层,生物化石稀少。厚2~10m,属于滨海沼泽相,与下伏茅口组为整合接触。

中部下窑段。为一套深灰色中厚层状含燧石结核或条带生物碎屑灰岩、泥质团块生物碎屑灰岩,局部见珊瑚礁灰岩(图3-32,图3-33)。含大量䗴类、腕足类、双壳类与腹足类等化石。厚100~170m,属海侵条件下形成的浅水缓坡相沉积。

图3-31 栖霞组瘤状灰岩(张先进 摄)

图3-32 吴家坪组燧石团块灰岩(张先进 摄)

图3-33 吴家坪组珊瑚礁灰岩(张先进 摄)

上部保安段。为灰黑、深灰色薄层状硅质岩、泥岩及泥灰岩,上部夹2~3层黏土岩。以产菊石为特征,另见有大量腕足类、双壳类、腹足类等化石。厚2~10m,属滞留环境下局限海沉积。

(四)中生界

中生界是秭归实习区发育与露头最好的地层之一,主要出露于实习区的西部小新滩至郭家坝、周坪等处。本区中生界的三叠系、侏罗系和白垩系均有出露。其中,三叠系以一套海相的碳酸盐岩、泥页岩的岩性组合为其主要特点。侏罗系则以一套河流相、湖沼相的砂岩、砾岩、泥页岩及煤层等的岩性组合为其主要特点。白垩系则以陆相山前冲—洪积相的砂、砾岩为主的岩性组合为其主要特点。

1. 三叠系(T)

实习区内的三叠系主要分布于小新滩至郭家坝334省道两侧,地层露头连续,由东至西沿途分别出露下三叠统大冶组与嘉陵江组、中三叠统巴东组和上三叠统沙镇溪组。

1)大冶组(T1d)

命名地点在湖北黄石大冶铁矿附近。在三峡地区及鄂东地区广泛分布。为浅海相碳酸盐岩沉积,厚300~750m。实习区大冶组分布于马岭包隧道至米沧口隧道一带,岩性由下至上可分为4个岩性段。

第一段(T1d1):浅灰、黄灰色薄至中厚层泥晶、微晶灰岩夹灰黑色钙质泥岩,底部为白云岩或灰白色黏土岩,局部为粉砂岩。主要化石有菊石、双壳类等,另有牙形石及少量有孔虫化石。与下伏吴家坪组呈整合接触。

第二段(T1d2):为灰、瓦灰色中厚层状泥晶、微晶灰岩夹纸片状钙质泥岩,具条带状或蠕虫状结构。产少量牙形石及有孔虫化石,偶见菊石类等。

第三段(T1d3):主要为灰黄色、紫灰色薄层泥质条带状泥晶、微晶灰岩。具有泥质条带构造,是本段地层的显著特征。缝合线构造发育。化石稀少,仅见牙形石和有孔虫化石。

第四段(T1d4):为灰、淡紫红色中至厚层状鲕粒灰岩、含鲕状灰岩与灰色薄层状微晶灰岩互层。产双壳类、牙形石和有孔虫等化石。

2)嘉陵江组(T1j)

命名地点在四川广元的嘉陵江沿岸,属浅海相碳酸盐岩沉积。实习区嘉陵江组主要分布于米沧口隧道至郭家坝一带。该组在区内厚500~700m,与下伏大冶组整合接触。本书采用原四川地质局执行的四分段意见自下而上为分为4个岩性段。

第一段(T1j1):为灰色中层—厚层状粉晶白云岩夹淡紫色薄层状泥晶白云岩。与下伏大冶组呈连续沉积。仅见牙形石和有孔虫化石,且量少。

第二段(T1j2):为灰色、浅灰色及黄灰色中—薄层状泥晶灰岩夹紫灰色微晶白云岩及角砾状灰岩。

第三段(T1j3):主要为灰、黄灰色中—厚层状灰质白云岩夹薄层状微晶灰岩及白云质灰岩。产少量牙形石及有孔虫化石。

第四段(T1j4):为浅灰、褐灰色中—厚层至块状微晶灰岩、白云质灰岩夹角砾状灰岩,可见石膏、石盐假晶。产双壳类、有孔虫和牙形石化石。与下伏大冶组整合接触(图3-34)。

图3-34 嘉陵江组/大冶组界线(张先进 摄)

3)巴东组(T2b)

创建地点在湖北省巴东县城附近的长江北岸。三峡地区本组自下而上分为5个段。实习区内岩性则分为3段,主要出露于郭家坝镇南334省道旁。

第一段(T2b1):土黄色泥页岩、粉砂岩夹浅灰色薄层状或透镜状灰岩、泥灰岩。

第二段(T2b2):烟灰色中层状灰质泥岩、泥灰岩,水平层理极发育,中部夹深灰色泥页岩。

第三段(T2b3):紫红色、浅灰色、土黄色泥岩,夹条带状粉—细砂岩。

本组含双壳类组合、植物组合,以及菊石、腕足类等化石。根据岩性组合特点,以及化石类型,巴东组属于滨浅海环境下的沉积组合。本组厚105m,与下伏嘉陵江组为整合接触。

4)沙镇溪组(T3s)

命名地点在湖北秭归沙镇溪,分布较局限,主要见于秭归和利川两盆地。与须家河组为同一层位地层,二者为横向变化关系。实习区主要分布于郭家坝崔家湾等处。

本组底部为粉砂岩,夹泥岩、煤层和透镜状菱铁矿,中—上部以灰色中厚—厚层状石英砂岩、长石石英砂岩为主,砂岩比较疏松,裂隙中常因铁质浸染而成为褐色。依据岩性组合及化石等特点,实习区沙镇溪组下部的粉砂岩夹泥岩及薄煤层,应属于三角洲与湖沼相沉积,中—上部发育斜层理的长石石英砂岩则属于河流相沉积。本区晚三叠世晚期已开始由浅海向三角洲—陆相河湖环境转变,并结束了本区长期以海相沉积为主的历史。本组地层厚9~158m。与下伏巴东组呈平行不整合接触。

2. 侏罗系(J)

侏罗系主要分布于黄陵背斜西侧的秭归向斜区域,构成了该向斜的核部地层。实习区内则主要分布于郭家坝崔家湾一带。本区侏罗系仅出露下侏罗统香溪组与中侏罗统泄滩组,泄滩组上覆地层陈家湾组则在实习区外归州镇,故本书仅对香溪组与泄滩组进行简述。

1)香溪组(J1x)

命名地点在秭归香溪河河口,现层型剖面位于秭归泄滩罗家沟新公路旁。香溪组与桐竹园组(J1t)属于同一时代地层,现多采用香溪组作为三峡地区下侏罗统岩石地层。实习区该组主要分布于郭家坝崔家湾、郭家坝至两河口的公路旁。

香溪组下部为灰黑色细砾岩(图3-35),砾石成分以燧石岩、石英岩为主,砂岩、灰岩次之,分选好,圆—次圆状,充填物主要为粗砂。中部为灰色、灰绿色厚层状石英细砂岩、粉砂岩、泥页岩,泥页岩中夹灰黑色碳质泥岩或薄煤,含大量植物叶化石。石英砂岩中交错层理发育,常见植物茎干化石,部分茎干化石表面炭化。纵向上具多个沉积韵律。上部灰绿色、砖红色厚层状细砂岩夹粉砂岩或泥岩。砂岩中大型交错层理发育,泥岩含大量植物、双壳类化石(图3-36)。

图3-35 香溪组底砾岩(张先进 摄)

图3-36 香溪组炭化的植物茎干化石(张先进 摄)

根据实习区内香溪组的岩性组合特点及化石类型,该组下部砾岩为河床相沉积,中上部为边滩—漫滩相沉积。组厚150~180m,与下伏地层为整合接触。

2)泄滩组(J2x)

由孟繁松(1986)等提出,命名地点在秭归县的泄滩。为一套湖相砂泥岩沉积,具有穿时间性发育特点,自下而上分两个岩性段。

上段下部为紫红色泥岩与黄绿、灰绿色中—厚层细粒石英砂岩、粉砂岩互层。中部以黄绿色中—厚层泥岩为主,夹粉砂岩、石英砂岩及紫红色泥岩,产双壳类化石。上部为深灰、灰绿色泥岩夹粉砂岩,偶夹灰岩、泥灰岩,产双壳类化石。

下段下部为灰、黄灰色厚层细粒石英砂岩、薄层泥岩,局部夹粉砂岩。中部为黄绿色薄至厚层钙质泥岩、粉砂岩夹碳质泥岩透镜体,产双壳类化石。上部为黄绿色钙质泥岩、泥灰岩夹含钙细砂岩,中部夹深灰色薄层灰岩或灰岩透镜体,产双壳类化石。本组地层厚300~500m,与下伏香溪组为整合接触。与自流井组总体为同时异相关系。

3. 白垩系

实习区白垩系仅出露下白垩统石门组,主要分布于周坪仙女山一带,不整合于奥陶系—三叠系之上。

石门组(K1s)

层型地点位于宜昌市西北6km处的石门。本组岩性由下至上可分为两段。

石门组下段(K1s1)。灰绿色、砖红色含砾岩屑粗砂岩、中—细粒砂岩,夹泥岩。砾石成分多为紫红色粉砂质泥岩、泥岩,分选较好,顺层分布。砂岩中斜层理发育,泥岩中水平层理发育。厚约650m,与下伏地层为角度不整合接触。

石门组上段(K1s2)。浅褐色巨厚层状砾岩,夹灰色含砾粗砂岩。砾石成分复杂,灰岩、砂岩、花岗岩最为常见,砾径一般多为20~25cm,最大40cm,圆或次圆状。砾岩无层理,层间所夹中厚层状含砾粗砂岩偶见斜层理。本段厚约750m,与下段为冲刷接触关系。

(五)新生界

第四系(Q)

第四系堆积物在县境内发育有更新统(Qp)和全新统(Qh),多沿长江及其支流的河谷、冲沟及缓坡处零星分布,与下伏白垩系地层角度不整合接触。

1)更新统(Qp)

更新统零星分布于县境内河谷阶地、各级剥夷面、斜坡凹地等处,多种成因类型,其中以冲积及残、坡积分布最多。

下更新统(Qp1)。棕红色粉质黏土及砾石,残留于最低一级夷平面上及相应的盆地内。

中更新统(Qp2)。棕黄色粉质黏土含砾石或上部粉质黏土、下部砾石层,主要分布于河谷五级—三级阶地上。

上更新统(Qp3)。黄褐色黏土、粉质黏土和砂砾石,多具二元结构,断续分布河谷二级阶地上。

2)全新统(Qh)

全新统在县境内沿长江及其支流分布,构成河床、河漫滩堆积,为卵石、砂、粉土和黏土。卵石成分复杂,胶结松散,厚1~10m。此外,县境内还见有重力堆积、洞穴堆积、坡积、残积等多种成因类型的全新世堆积,为碎石、岩块、粉土、粉质黏土等的混杂物,厚度和分布一般很小。

本区从南华纪至第四纪,经历了多次的构造运动,从而导致其沉积环境发生了相应的改变。黄陵岩体的侵入,导致本区抬升为陆地,遭受长期的风化夷平作用。南华纪早期,本区地壳开始由东南向西北缓慢下降,接受了一套陆相的碎屑岩沉积;震旦纪本区发生广泛的海侵,从此拉开了本区长达数亿年的海相沉积历史,虽其间发生多次的海侵、海退事件,但总体仍然是以海相碳酸盐岩、泥页岩为沉积主体;三叠纪末本区发生大范围海退,本区成为海陆交互环境,形成了上三叠统沙镇溪组滨海砂泥岩及沼泽含煤沉积;侏罗纪本区地壳缓慢抬升,海水不退出,本区重新进入陆相河流、湖泊及沼泽环境;侏罗纪末期,随着黄陵岩体的隆升,黄陵背斜、秭归向斜逐渐形成,本区差异性升降作用加强,在部分低洼地带,或断陷盆地中形成了白垩系山前冲—洪积砂砾岩沉积。

各时代地层简介见表3-6。

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