0 引言

混合沉积很早就引起了人们的注意，1984年Mount^[1]首次提出了混合沉积物的概念。混合沉积是指陆源碎屑组分与碳酸盐组分的混合产出和相互交替的沉积^[2]，它是许多重要的沉积矿床的控矿层位^[3]。近年来，因混合沉积/混积岩与油气有着密切关系，越来越受到国内外地质学家的重视，探讨混积岩/混合沉积特征与油气地质意义关系已经成为沉积学和石油地质学领域重要的科学问题^[4]，并且在混合沉积机制、沉积相模式、混合沉积的控制因素、成岩作用和油气储层形成机制等方面取得了诸多理论和实践应用成果^{[5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14]}。

藏北羌塘盆地是中国海相盆地中上侏罗统最为发育的地区之一，垂向上具有“三砂夹两灰”的组成特征，混合沉积非常普遍。但前人的研究主要集中在生物地层、岩石地层及沉积盆地分析方面^{[15, 16]}，对研究区内广泛分布的混合沉积未见相关的实例研究报道。笔者在较系统地观察羌塘盆地东部中侏罗统的混合沉积特征及分析形成环境的基础上，对混合沉积成岩作用成因进行了探讨，以期为混合沉积学研究和油气勘查评价提供重要的基础资料，并在生产科研中对研究区的混合沉积现象给予足够的重视和研究。

羌塘盆地位于特提斯——喜马拉雅构造域的北部。盆地北部边界为可可西里——金沙江缝合带，南部边界为班公湖——怒江缝合带，是我国第二大海相沉积盆地。按盆地的内部沉积充填特征和演化过程的差异，大致以E89°为界，将其划分为西部和东部两级盆地，后者即为羌塘盆地东部，是我国最重要的中生代含油气盆地和我国重要的有色金属与贵金属成矿远景区。本次中国地质调查局区域地质调查表明,研究区包含3个Ⅰ级构造单元，自北东向南西依次是北羌塘——昌都坳陷、唐古拉山隆起带和南羌塘坳陷，地层分布情况见图 1。

图 1 羌塘盆地东部地质简图 Fig. 1 The geological map in the east of Qiantang basin

图选项

研究区中侏罗统岩层主要形成于滨岸、碳酸盐缓坡、潮坪-泻湖、三角洲等沉积环境。

滨岸沉积环境主要发育在查吾拉剖面雀莫错组和夏里组的下部，总体呈近东西向展布。岩性以砂质、粉砂质沉积物为主，平行层理和低角度冲洗层理非常发育。陆源碎屑岩以灰白色中——细粒石英砂岩、粉砂岩为主，沉积物分选及磨圆度较好。混积岩为灰质粉砂岩、钙质泥岩，产腕足、双壳化石，化石保存不好，生物碎片较多。前滨平行层理和低角度冲洗层理非常发育，混积特征不明显；临滨及滨外以泥质沉积物为主，形成明显的韵律层或旋回性层序。

碳酸盐缓坡沉积环境主要见于布曲组。岩性以碳酸盐沉积物为主，常见风暴作用形成的灰泥质内碎屑角砾岩。内缓坡上部的混积岩包括灰色中——薄层含生物碎屑泥质泥晶灰岩、灰色薄层钙质泥岩，常见泥裂构造、干缩角砾状构造。内缓坡中部的岩性组合表现为灰质粉砂岩、泥质泥晶灰岩、灰质泥岩、生物碎屑灰岩、钙质页岩以互层或夹层的形式出现。内缓坡下部的混积岩及混积层系均不太发育；浅缓坡在纵向剖面上表现为颗粒质碳酸盐岩与泥质灰岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩等细粒陆源碎屑岩呈互层或夹层的形式出现，部分生物颗粒组分往往遭受到较强的泥晶化作用。深缓坡亚相主要由灰泥灰岩和含生物碎屑灰岩组成，生屑颗粒的分选与磨蚀程度都非常差，常见完整的生物壳体，岩层组合以陆源泥、碳酸盐灰泥及少量粉砂构成，具水平层理和滑动变形沉积构造。自内缓坡——深缓坡呈现“向上岩层变薄、陆源碎屑含量逐渐减少、灰质体积分数逐渐增加”的趋势。

潮坪-泻湖沉积环境主要见于雀莫错组、布曲组的上部，沿中央隆起带两侧分布。岩性以陆源碎屑与碳酸盐岩内碎屑混积为主，钙质胶结，接近碳酸盐砂屑滩相，发育沙纹层理、生物扰动构造、条带状层理、波状层理；泻湖沉积体系由含灰粉砂质泥岩、粉砂质泥岩、含生物碎屑灰泥灰岩、泥质粉砂岩、含石英颗粒生物碎屑灰泥灰岩组成，局部夹潮道含生屑粒屑灰岩和中细粒钙质岩屑砂岩、粉砂岩，粒屑灰岩和砂岩中发育小型沙纹层理和水平层理。

扇三角洲沉积主要发育灰色厚层中砾岩、灰色中厚层含砾中粗粒长石石英砂岩、中厚层——中薄层粉细砂岩、灰绿色中薄粉砂岩、灰色薄层灰质粉砂岩及灰褐色薄层状泥质灰岩。可进一步细分为扇三角洲平原、扇三角洲前缘、前扇三角洲亚相，仅在前扇三角洲亚相可见弱的混合沉积现象。

前人对羌塘盆地中生代地层开展过的一定的研究和划分^{[15, 16]}。通过地质路线调查和地层界面的追索，笔者将研究区中侏罗统划分为4个三级层序(图 2)：仓来拉剖面层序SQ1形成于中侏罗世巴柔期早期，由雀莫错组下部组成，发育低位体系域(LST)、海侵体系域(TST)、凝缩段(CS)和高水位体系域(HST)，为Ⅰ型层序，雁石坪剖面未见底；层序SQ2形成于中侏罗世巴柔期中晚期，由雀莫错组中上部组成，发育陆架边缘体系域(SMST)、凝缩段和高水位体系域为Ⅱ型层序。层序SQ3形成于中侏罗世巴通期，由布曲组构成，发育海侵体系域和高位体系域，为Ⅰ型层序。层序SQ4形成于中侏罗世卡洛夫期早期，由夏里组下——中部构成，发育陆架边缘体系域和高水位体系域，未见顶，为Ⅱ型层序。

剖面位置见图 1。 图 2 羌塘盆地东部中侏罗统层序地层与沉积相 Fig. 2 Analysis of sedimentary sequence and facies of the Middle Jurassic in the eastern part of the Qiangtang basin

图选项

笔者仅以野外地质露头剖面资料为基础，对研究区混合沉积岩样品进行了详细的显微镜下观察，少数样品进行了扫描电镜观测。研究区中侏罗统混合沉积的产出形态分为两类，其中一类是陆源碎屑组分和碳酸盐组分混杂形成混积岩(狭义的混合沉积)，也可表现为混积岩与陆源碎屑和纯的碳酸盐交互成层，形成混积层系(广义的混合沉积)。

目前，关于混积岩的分类和命名尚未统一，主要有四单元^[1]、三单元(陆源碎屑、碳酸盐、黏土)^[17]和二单元(陆源碎屑、碳酸盐)^[18]的分类之争。笔者采用二单元分类方案。根据陆源碎屑、碳酸盐岩相对体积分数颗粒类型特征，共划分出7种混积岩类型(图 3)。

a.含生物碎屑砂质灰岩；b.灰质砂岩；c.砂质灰岩；d-e.含灰质砂岩；f-g.外碎屑颗粒灰泥灰岩；h.纹层状粉砂质泥晶灰岩；i.泥质泥晶灰岩；j.泥质粉晶灰岩；k.钙质页岩；l.渣状钙结岩。照片除k、l外均为正交偏光。 图 3 羌塘盆地东部中侏罗统混合沉积岩类型 Fig. 3 Types of mixed rock from Middle Jurassic in the eastern Qiangtang basin

图选项

1)含生物碎屑砂质灰岩(图 3a)。主要由碳酸盐灰泥和砂级——粉砂级的石英、泥质团块及少量火山碎屑等碎屑颗粒组成。陆源碎屑颗粒散布于灰泥基质中，杂基支撑结构，占19%～35%，粒径以0.3～1.0 mm为主，多为棱角状-次棱角状。生物碎屑体积分数为5%～8%，以腕足类、双壳类为主，多为半自形-自形。杂基支撑结构，填隙物主要为泥晶。

2)灰质砂岩、砂质灰岩、含灰质砂岩(图 3b-e)。一般呈灰色、灰黄色，中细粒结构，碎屑成分为石英、碳酸盐碎屑以及少量的长石、云母等，相当数量的碳酸盐组分作为碎屑岩的泥晶填隙物存在，泥晶方解石充填于陆源碎屑空隙中。石英为30%～45%，呈次棱角状——次圆状，石英碎屑颗粒的表面常见微起伏凹坑或凸脊，具重结晶加大边现象；碳酸盐颗粒体积分数为35%～60%，大多数碎屑颗粒呈次棱角状——次圆状，杂基为碳酸盐质灰泥，颗粒间填充物为亮晶方解石，部分为微晶或粉晶。部分岩石因含陆源碎屑或灰质成分不同，而过渡为砂质灰岩、灰质(细)砂岩、含灰质砂岩等不同类型岩石。主要见于潮坪、碳酸盐斜坡等沉积环境。

3)(含)外碎屑颗粒灰泥灰岩(图 3f、g)。呈深灰色块状，主要由泥晶、粉晶方解石颗粒构成，灰泥基质中散布有粉砂级——中粗砾级大小不等的岩石(内)碎屑，其中大的内碎屑颗粒磨圆度较好，岩屑成分主要由石英、长石及混积颗粒物，碎屑颗粒粒径相差较大，杂基支撑结构，与下伏的陆源碎屑岩或碳酸盐之间为突变接触，反映了一种堆积速度快、颗粒来不及分选的混合沉积作用。主要见于浪基面以上沉积环境，由风暴等高强度事件形成。

4)纹层状粉砂质泥晶灰岩(图 3h)。岩石总体呈灰色、灰黄色薄层状，发育均匀层状毫米级的粉细砂与灰泥相间的细纹理层，纹层接触面常见小规模的切割现象。主要为含有大量粉砂级泥晶方解石球粒和未定属种的生物碎屑，约占整个岩石成分的80%以上，有机质含量较高，常见小型砂纹交错层理，纹层界限清晰，深色为密集填集的泥晶似球粒(再沉积的内碎屑组成)，浅色包含棱角状、粉砂大小的陆源石英颗粒，常见于潮下带低能或封闭海湾环境。

5)泥质泥晶灰岩、粉砂质泥晶灰岩(图 3i、j)。主要由陆源粉砂和粉晶、泥晶方解石组成，偶见双壳、介形虫等的破碎残片，破碎程度非常高，通常体积分数小于10%。陆源泥由黏土矿物组成，粉砂级碎屑成分主要为长石、石英，粒度小于0.06 mm，体积分数为20%～30%，常发育透镜状、条带状层理等潮汐沉积构造，主要形成于能量中等的潮间带附近。

6)钙质页岩、钙质泥岩。钙质页岩为黑色或灰黑色，碳酸钙体积分数常大于50%，薄层-叶片状产出，横向分布稳定。钙质泥岩为黄色、紫红、黄绿色、杂色，可见钙质结核、泥裂、还原斑及石膏假晶(图 3k)。扫描电镜结果显示，两种灰泥质沉积物主要由方解石、石英、绿泥石、水云母等矿物组成，方解石晶粒不明显，其边缘或晶间常见片状黏土矿物。前者一般形成于浪基面以下或泻湖底部低能环境，后者形成于潮上坪低能环境。

7)渣状钙结岩(图 3l)。岩石呈褐黄色、灰黄色，角砾状构造，角砾成分以灰岩为主，陆源碎屑体积分数为10%～15%，钙质胶结，偶有石膏充填，局部见空洞，厚度为10～30cm，质地疏松，常与紫红色钙质泥岩、灰绿色钙质泥岩组成韵律沉积。此类岩石是短暂出露地表遭受弱喀斯特化淋滤作用的结果，是由大量的碎屑物质顺裂隙穿插侵入崩塌后、造成陆源碎屑物质和碳酸盐岩的混合。

3.2 混合沉积层系

依据混合沉积的定义、成因、成分、结构、沉积构造及接触关系等因素，将其划分为14种混合沉积层系(图 4)，它们在岩性组合上分别属于陆源碎屑岩-混积岩(图 4a、b、n)、陆源碎屑岩-碳酸盐岩(图 4i、m)、碳酸盐岩-混积岩(图 4c、d、g、h)和混积岩-混积岩(图 4e、f、i、j)4种岩性组合类型，并以互层混合沉积、夹层混合沉积、互层并夹层混合沉积3种组合形式存在，各种混合沉积常常相互叠加，频繁交替，形成类型复杂的混合沉积复合体。

图 4 羌塘盆地东部中侏罗统查吾拉剖面混合沉积层系类型 Fig. 4 Types of mixing sedimentary system from Zhawula profiles of Middle Jurassic in the eastern Qiangtang basin

图选项

在综合研究区大量区域地质调查资料和实测剖面资料的基础上，按照瓦尔特沉积相横向展布原理并结合优势相法则，编制了羌塘盆地东部中侏罗世岩相古地理图。由于工作精度和研究程度的限制，岩相古地理编图单位只精确到期。

Mount曾将海相碳酸盐岩和陆源碎屑岩的混合作用分为 4种类型: 间断混合、相缘混合、原地混合和母源混合。对混合沉积岩的研究表明，混合沉积作用与当时的古地理格局密切相关^[1]。

雀莫错期，陆上蚀源区主要为唐古拉隆起带及北侧的昌都凸起(图 5a)。滨岸带沿中央隆起带南侧断续分布，仓来拉一带发育滨岸-潮坪沉积，以临滨、潮间带发育最好，在临滨及滨外地区发育了灰质岩粉砂质、含灰质泥岩等组分内沉积物，混积层系以图 4a、b两种类型为主，蚀源混合、相源渐变混合作用比较发育。盆地北部雁石坪、中部依仓玛凹陷一带水体较浅，发育扇三角洲相沉积，其中前三角洲亚相可见一定程度的混积现象，混积岩主要为灰质泥岩、灰质粉砂岩等，具弱的间断混合沉积作用。112道班——本塔断裂带以南多玛凹陷为一碳酸盐潮坪-台地沉积体系，岩性为一套泥晶灰岩、生物碎屑粒泥-泥粒灰岩、(含)鲕粒生屑灰岩夹灰质细砂岩、灰质粉砂岩、泥质粉砂岩沉积组合，混积层系以图 4g、4h、4j、4m等类型为主。

a.雀莫错期;b.布曲期;c.夏里期。 图 5 羌塘盆地东部中侏罗世岩相古地理图 Fig. 5 Lithofacies paleographic map during Middle Jurassic in the eastern Qiangtang basin

图选项

布曲期是羌塘盆地东部中生代最大的海侵期(图 5b)。前期大部分物源区被海水淹没，中央隆起带变成水下隆起接受沉积，陆源碎屑物供应量受到抑制，沉积了大套碳酸盐岩偶夹暗色细碎屑岩(布曲组)，出露于研究区大部地区，沉积相以碳酸盐缓坡相为主，可进一步分为内缓坡、浅缓坡和深缓坡3种沉积亚相。内缓坡发育在中部隆起两侧，以泥质灰岩、泥晶灰岩及泥质粉砂岩等为主，浅缓坡则表现为颗粒质碳酸盐岩与泥质灰岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩等细粒陆源碎屑岩呈互层或夹层，深缓坡混合沉积现以陆源泥、碳酸盐灰泥及少量粉砂构成，混积现象较弱。碳酸盐缓坡一般以原地混合、间断混合作用为主，具弱的间断混合沉积作用。

经历巴通期大规模海侵之后，夏里期是羌塘盆地中生代海相盆地逐步萎缩，向陆相盆地或剥蚀区转变的一个过渡时期(图 5c)。陆源剥蚀区呈岛链状断续分布于研究区中部中央隆起带，其周缘为潮上带亚相，向盆地内部逐步演变为潮间带、潮下-泻湖亚相。沉积物以粉细砂岩、泥岩为主，夹灰质粉砂岩、泥质泥晶灰岩和泥质粉晶灰岩等，反映当时源区剥蚀缓慢、地形平坦。古地理单元构成包括陆源剥蚀区、潮坪、滨岸、浅海陆棚等。蚀源混合、相源渐变混合沉积作用比较发育。

5 混合沉积成岩作用特征

成岩作用能够引起沉积岩层结构、构造、成分以及物理化学性质的变化，导致油气储集空间的形成。成岩作用的研究能为储集空间的预测提供依据^{[4, 19]}。笔者本次研究结果表明，研究区中侏罗统混积岩成岩作用主要发育压实-压溶、胶结、破裂和溶蚀等类型。值得一提的是，受构造运动的影响，岩石裂缝以及相伴生的溶蚀作用非常发育，成为最显著的建设性成岩作用。

1)压实作用。压实作用使沉积物在重力作用下趋于紧密，灰质砂岩、灰质细砂岩、含灰质砂岩中，碎屑颗粒间接触紧密，大多以点-线接触或线接触为主，压实作用强烈(图 6a)；泥质泥晶灰岩、含生物碎屑泥质泥晶灰岩、灰质粉砂岩等类岩石抗压实能力较差，普遍经历了较强烈的压实作用，最明显的标志是介屑受上覆颗粒挤压变形直至破裂，泥质颗粒受挤压重新排列，被压平或压扁(图 6b)，使碎屑颗粒间呈缝合及镶嵌式接触。

a.灰质砂岩的压实作用，颗粒镶嵌式接触；b.颗粒灰岩的压实-压溶作用；c.马尾状溶解缝，有机质充填；d.小型马尾状缝合线；e.溶解缝，由两侧岩性不同造成溶解性差异形成；f.缝合线，腕足类壳体被溶蚀。 图 6 羌塘盆地东部中侏罗统压实和压溶成岩作用 Fig. 6 Types of compaction andpressure solution from Middle Jurassic in the eastern Qiangtang basin

图选项

2)压溶是压实作用的继续，也是岩石中最为发育的一种成岩作用。压溶作用是一种非常重要的埋藏成岩作用，它除了产生许多溶解结构以外，也导致颗粒和沉积物的溶解，而后者是埋藏胶结物碳酸钙的重要来源。根据成岩组构特征，压溶作用可分为拟合组构、溶解缝和缝合线^[20]。拟合组构为一互相穿插颗粒相互嵌入的渗透性组构(微缝合线)，可见内碎砂屑颗粒被上覆的碎屑压折，或两颗粒间相互嵌入而变形，主要形成于压溶作用的早期。压溶作用在含砂质灰岩、砂质灰岩、粉砂质灰岩等岩石类型中较发育；溶解缝是不溶残余物组成的平滑线状构造，在岩石中常以线状、网状、马尾状出现(图 6c)，在泥质泥晶灰岩、粉砂质灰岩中最为发育，局部小型溶解缝富集(图 6d)。溶解缝内无充填(图 6e)，或被铁质、有机质、沥青质、亮晶方解石部分充填；缝合线是最显著的压溶成岩作用，广泛分布于颗粒质混积岩中，呈锯齿状展布，平行或斜交层面，常常切穿颗粒、胶结物和基质，溶蚀作用非常明显。可见锯齿状缝合线溶蚀成岩缝中充填的方解石脉或生物壳体(图 6f)。

5.2 胶结作用

胶结作用是一种孔隙水的物理化学和生物化学沉淀作用，碳酸盐颗粒或矿物被黏结起来变成固结的岩石。羌塘盆地东部混积岩中的胶结物以硅质、铁质和钙质为主，钙质最多，平均体积分数5%～15%，以雀莫错组体积分数最高(平均18.5%)，布曲组体积分数为10.5%，夏里组最低(平均9.5%)。方解石胶结物主要有2种类型：粒状方解石胶结物，一般形成于成岩的中期和晚期，是一种比较常见的胶结物；充填胶结物见于岩石中大量发育的张性裂缝，宽度大小不等。这些裂缝大部分已被方解石胶结物完全充填，部分被沥青质充填(图 7a)，是本组最为发育的胶结物。石英次生加大作用，一般以隐晶或微晶形式出现。石英的次生加大与碳酸盐胶结物呈消长关系。灰质胶结物含量高时，石英次生加大作用往往不发育。

a.裂缝被方解石及沥青质充填；b.构造缝，方解石充填；c.风化缝；d.孤立溶孔；e.灰泥基质的溶蚀作用；f.沿缝合线发育的溶蚀孔隙；g.含灰质砂岩中钙质胶结物溶蚀缝；h-i.沿裂缝发育的溶蚀作用。 图 7 羌塘盆地东部中侏罗统混积岩的破裂、溶蚀成岩作用 Fig. 7 Types of fragmentation and dissolution from Middle Jurassic in the eastern Qiangtang basin

图选项

由成岩作用、构造运动引起的破裂作用导致岩石产生大量的成组裂缝，是沉积物沉积后的一项重要成岩作用。各个阶段都有不同程度的裂缝发育，可划分为构造缝(图 7b)和风化缝(图 7c)。这些裂缝虽被方解石、有机质等充填，但经过后期的溶蚀，可形成缝内溶孔或溶缝。构造缝不仅可作为连通空隙的通道，大大提高岩层的渗透性，同时也可作为石油的有效储集空间。传统上，裂缝研究属于构造地质学的研究范畴，笔者将其作为成岩作用的产物。依据缝脉间的关系、裂缝的展布特征、缝内充填物的岩石学特征、阴极发光等资料进行综合分析，构造裂缝至少可以分为两期：第Ⅰ期裂缝广泛发育，宽度较小，大体平行排列，缝隙几乎被亮晶方解石充填，镜下可见被压溶缝合线切割，推测其形成于一定的埋深条件下，为压溶作用发生之后形成；第Ⅱ期裂缝分布的规模也较大，常发育形态不规则的弯曲状分支裂缝，主缝被亮晶方解石充填，延伸不远即随之尖灭，推测其可能形成于岩石固结成岩以后构造成缝充填作用。

裂缝的形成通常需要岩性的变化，纯的碳酸盐岩和纯的碎屑岩均不易产生裂缝^[19]。根据镜下观测，混积层系的岩性变化界面一般有利于裂缝发育，说明岩性是影响与控制裂缝发育程度的重要因素。因此，混积岩的岩性差异对于裂缝的形成提供了有利条件，已经成为裂缝发育的关键性因素。

5.4 溶蚀作用

混积岩中所含的灰质组分是溶蚀作用的基础^{[19, 20]}，在富含有机酸、碳酸等酸性流体作用下发生溶蚀，结果形成形状各异的次生溶蚀孔隙。通过镜下岩石薄片观测发现，这种溶解作用既可沿原有的裂缝进行，也可对生物壳体以及方解石、膏质胶结物形成溶蚀，溶蚀组分几乎全部为灰质。早期的溶解作用发生于大气淡水成岩环境，由于沉积物还未完全固结，溶解作用常具有选择性，并形成一些孤立的不规则的溶孔(图 7d)；埋藏环境下溶蚀作用常与缝合线紧密相伴，形成明显的断续的溶缝和溶孔(图 7e-i)；成岩作用晚期，岩石在南北向构造应力的作用下，产生大量的裂缝，为溶蚀作用的发育提供了条件。混积岩的溶蚀孔隙类型多样，形状不规则，可见泥质、沥青质、铁质及方解石，充填程度比较低。溶蚀作用常沿裂隙发育，主要对裂缝内充填或半充填的方解石进行溶蚀，一些缝的两侧见明显的溶蚀沟槽，反映溶蚀改造裂缝的特征。这类溶蚀在混积岩石中都非常发育。

6 结论

1)西藏羌塘盆地东部中侏罗统广泛发育陆源碎屑与碳酸盐的混合沉积，表现为混积岩、混积层系两种形式。混积岩可识别出含生物碎屑砂质灰岩、砂质灰岩、灰质(细)砂岩、(含)外碎屑颗粒灰泥灰岩、纹层状粉砂质泥晶灰岩、泥质泥晶灰岩、泥质粉晶灰岩、钙质页岩、渣状钙结岩共7种混积岩类型；识别出陆源碎屑岩-碳酸盐岩、陆源碎屑岩-混积岩、碳酸盐岩-混积岩和混积岩-混积岩4种组合14种混积层系。它们主要形成于滨岸、碳酸盐岩缓坡、潮坪-泻湖等沉积环境，可划分为4个三级层序。

2)混积岩中比较显著的成岩作用是压溶作用、破裂作用、溶蚀作用等建设性成岩作用，与混合沉积物的岩性特征密切相关，显著改善了混积岩的储层物性，为油气的运移和储存提供良好的储集空间和运移通道。