岩石学报  2017, Vol. 33 Issue (4): 1357-1368   PDF    
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
徐胜林1, 袁文俊1, 侯明才1,2, 林良彪1,2, 姬广建1     
1. 成都理工大学沉积地质研究院, 成都 610059;
2. 油气藏地质及开发工程国家重点实验室 (成都理工大学), 成都 610059
摘要: 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。
关键词: 埃隆期     碳酸盐岩     岩石类型     沉积环境     上扬子地台南缘    
Petrological characteristics and sedimentary environment of carbonate during Aeronlian stage of Early Silurian in the southern margin of Yangtze Craton.
XU ShengLin1, YUAN WenJun1, HOU MingCai1,2, LIN LiangBiao1,2, JI GuangJian1     
1. Institute of Sedimentary Geology, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China;
2. State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation (Chengdu University of Technology), Chengdu 610059, China
Abstract: The carbonate rocks which developed in the southern margin of upper Yangtze Craton during Aeronlian stage of Early Silurian had a huge potential of oil and gas exploration, but its rock components, petrological types and sedimentary environment are not clear. Combined with the profile measurements in the field and thin section identification in the indoor, this paper conducts rock components, petrological types and sedimentary environment analysis of carbonate rocks in the southern margin of Upper Yangtze Craton during Aeronlian stage of Early Silurian. The study shows that rock components of carbonate rocks are mainly bioclastic, intraclasts and ooide less. According to Mr. Zeng Yunfu's classification scheme carbonate about rock structural genesis, carbonate rocks in this area are mainly seven types, includes sparry oolitic limestone, sparite bioclast limestone, coral reef limestone, sparry intraclastic calcarenite, intra-biomicrite, microcrystalline calcarenite, micrite. According to the analysis of the characteristics of petrology and outcrops, during the early stage of Aeronlian, Shiniulan Formation in the southern margin of Upper Yangtze Craton mainly consisted of carbonate ramp, further divided into the sedimentary facies zones includes inner ramp and outer ramp; during the later stage of Aeronlian, Shiniulan Formation in the southern margin of Upper Yangtze Craton mainly consisted of carbonate platform, which developed open platform, platform margin beach, platform margin reef, platform foreslope and so on. Based on the three order sequence, the regional distribution characteristics of the high energy reef flat facies are revealed, and the reef beach bodies are mainly developed in the SQ2 sequence, which is characterized by the zonal distribution.
Key words: Aeronian stage     Carbonate rocks     Rock types     Sedimentary environment     Southern margin of Yangtze Craton    

岩石学特征分析是碳酸盐岩层系相关科学研究的重要基础,也是开展碳酸盐岩层系沉积环境分析的必要过程。Wilson碳酸盐台地模式划分了9大沉积相带和24个沉积微相,这24个沉积微相都采用岩石组合予以表示 (Wilson,1975),Flǜgle在后续的研究过程中进一步将碳酸盐岩微相予以了完善,将碳酸盐岩微相新增到了26个 (Flǜgle, 1982, 2004)。受此启发,国内外学者陆续的开展了系列的研究工作,较好的推进了碳酸盐岩岩石学特征及其沉积微相的研究,取得了大量卓有成效的研究成果 (马永生等,1996钟怡江等, 2008, 2014李美铮等,2011)。

有关上扬子地台南缘早志留世埃隆期碳酸盐岩的研究,前人已经开展了大量的研究工作,并取得了系列的研究成果 (马东洲等,2006刘若冰等,2007王勇等,2009王瑞华等,2013王正和等,2013谭先锋等,2014),但是对早志留世埃隆期碳酸盐岩的沉积环境,仍然没有达成统一的认识,存在着碳酸盐台地与碳酸盐缓坡这两种不同的观点。赞同碳酸盐台地模式观点的学者们认为,早志留世埃隆期研究区可以大致划分为台地礁 (滩)、开阔台地、局限台地和台缘斜坡4个亚相 (马东洲等,2006刘若冰等,2007王勇等,2009谭先锋等,2014);碳酸盐缓坡模式的学者们则认为早志留世埃隆期研究区发育内缓坡、中缓坡和外缓坡三个亚相,其中生物礁主要发育于内缓坡,生屑滩沉积发育于中缓坡亚相 (王瑞华等,2013王正和等,2013周恳恳等,2014)。在综合参考学习前人研究成果的基础上,论文以详细的野外地质调查为基础,结合钻井与地球物理资料,通过系统的室内薄片观察和分析,开展岩石学特征和沉积环境分析,为上扬子地台南缘早志留世埃隆期碳酸盐岩研究提供翔实的基础资料。

1 地质背景

上扬子地台为扬子地台3个重要的构造单元之一,在中晚奥陶世加里东构造运动与华南板块构造挤压作用的双重作用下 (刘宝珺和许效松,1994Faure et al., 2009Charvet et al., 2010舒良树,2012),盆地古构造格局与沉积环境急剧变化,导致了川中隆起发育区域不断扩大,黔中隆起开始浮出水面 (黄福喜等,2011余谦等,2011牟传龙等,2014)。与此同时沉积环境也由早奥陶世碳酸盐台地沉积转变为早志留世碎屑陆棚沉积 (马永生等,2009牟传龙等,2014)。研究区位于上扬子地台南缘,黔中隆起北缘,囊括了现今四川盆地的南部,重庆西部,贵州北部,被川中隆起、川西-康滇古陆、黔中隆起和雪峰隆起所围限 (图 1),该区早古生代地层发育较为齐全,早志留世埃隆期研究区发育有多套岩石地层,根据岩性组合特征的差异性,分别命名为石牛栏组、罗惹坪组和小河坝组,石牛栏组为本次研究的重点岩层,主要以碳酸盐岩沉积为特征,罗惹坪组则主要为泥岩、粉砂岩组合,小河坝组主要为砂岩沉积 (马东洲等,2006刘若冰等,2007王勇等,2009谭先锋等,2014周恳恳等,2014)。

图 1 上扬子地区构造位置图 (a,据黄福喜等,2011) 及剖面点位置图 (b) Fig. 1 Tectonic location of Upper Yangtze craton (a, after Huang et al., 2011) and section distribution of the Shiniulan Formation (b)
2 层序地层格架

始于二十世纪的层序地层学理论与方法,不断被证实能够有效的应用于地层等时对比,盆地分析,煤层的预测和油气勘探与开发等领域 (Chen et al., 2001Chen and Tucker, 2003Aitken,1994马永生等,2009陈洪德等,2010Diessel,2007)。有关上扬子地台早志留世埃隆期层序地层学的研究,前人已经开展了大量的研究工作,对该套地层层序界面发育特征,层序地层划分与层序地层发育特征都有系统的阐述,极大的推动了该地区的层序地层学研究 (张林等,2005;马东洲等,2006张丛和聂瑞贞,2006马永生等, 2009朱志军等,2010;朱志军和陈洪德,2012王正和等,2013)。笔者在综合学习前人研究成果的基础上,通过详细的野外勘查,室内研究,结合野外层序地层学工作方法,认为研究区石牛栏组发育2个三级层序, 分别为SQ1和SQ2,2个三级层序都由海侵体系域 (TST)和高位体系域 (HST) 构成,不发育低位体系域 (LST)。据此,建立了上扬子地台南缘早志留世埃隆期石牛栏组三级层序地层格架,各层序纵横向可以较好的对比 (图 2)。

图 2 上扬子地台南缘早志留世埃隆期石牛栏组层序地层格架 Fig. 2 The sequence stratigraphic correlation and framework of Shiniulan Formation in the southern margin of Upper Yangtze craton
3 碳酸盐岩颗粒类型

颗粒结构是碳酸盐岩重要的结构类型之一,其颗粒类型是确定岩石类型的重要指标,并具有一定的指相意义 (Wilson,1975)。通过对研究区采集样品详细的室内薄片鉴定,上扬子地台南缘早志留世埃隆期主要的颗粒类型主要为生物碎屑,其次为内碎屑和鲕粒 (图 3)。

图 3 上扬子地台南缘早志留世埃隆期碳酸盐岩颗粒类型及特征 (a) 砂屑-生物屑微晶灰岩, 生物碎屑可见腕足类 (Br),叙永黄坭;(b) 亮晶生物屑灰岩, 可见腹足类 (G),习水良村;(c) 亮晶生物屑灰岩,可见苔藓虫 (B), 古蔺石宝;(d) 生物屑微晶灰岩, 可见介形虫 (O), 古蔺石宝;(e) 亮晶生物屑灰岩, 生物碎屑可见三叶虫 (T)、棘皮 (E), 古蔺石宝;(f) 亮晶生物屑灰岩, 生物碎屑主要为棘皮 (E),习水良村;(g) 珊瑚礁灰岩,生物碎屑主要为珊瑚 (C),习水良村;(h) 亮晶鲕粒灰岩, 古蔺石宝;(i) 亮晶砂屑灰岩,习水良村.所有照片都在正交偏光下 Fig. 3 Carbonate rock grain types and characteristics from the Shiniulan Formation in the southern margin of Upper Yangtze Craton (a) intra-biomicrite with brachiopoda (Br), Huangni profile; (b) sparite bioclast limestone with gastropoda (G) in the centre, Liangcun profile; (c) sparite bioclast limestone with broyozoa (B), Shibao profile; (d) Biomicrite with ostracoda (O), Shibao profile; (e) sparite bioclast limestone with trilobita (T) and echinoderm (E), Shibao profile; (f) sparite bioclast limestone with echinoderm (E), Liangcun profile; (g) reef limestone with coral (C), Liangcun profile; (h) sparry oolitic limestone, Shibao profile; (i) sparry intraclastic calcarenite, Liangcun profile. All photos under cross polarized light

(1) 生物碎屑

根据生物的显微结构特征判断 (余素玉,1989),研究区的生物类型较多,发育有棘皮 (图 3e, f)、腕足 (图 3a)、介形虫 (图 3d)、苔藓虫 (图 3c)、珊瑚 (图 3g)、腹足双壳 (图 3b)和三叶虫 (图 3e)。

棘皮类主要为海百合 (图 3e, f),且在剖面上显示出从石牛栏组底部向石牛栏组顶部其相对含量逐渐升高,在习水良村剖面上,棘屑发育示顶底结构;有意思的是另外一种生物类型,介形虫的含量在剖面上具有自石牛栏组底部向石牛栏组顶部其相对含量逐渐降低的趋势 (图 3e, f)。三叶虫化石 (图 3e) 相对较少,未见完整个体,主要为破碎状,其含量在剖面也表现为从石牛栏组底部向石牛栏组顶部其相对含量逐渐升高,腕足 (图 3a)、腹足双壳也具有相同的规律 (图 3b)。

(2) 鲕粒。薄皮鲕为主,可见放射鲕和复鲕。部分鲕粒已重结晶成单晶或多晶鲕 (图 3h)。

(3) 内碎屑。主要为砂屑,中粒粒径,形状椭圆形,成分多为泥晶方解石 (图 3i)。

4 碳酸盐岩岩石类型

根据野外剖面观察,结合镜下薄片鉴定,采用曾允孚和夏文杰先生 (1986) 的碳酸盐岩结构-成因分类方案,上扬子地台南缘早志留世埃隆期碳酸盐岩岩石类型如下 (图 4):

图 4 上扬子地台南缘早志留世埃隆期碳酸盐岩岩石学特征 (a) 亮晶生物屑灰岩,习水良村;(b) 珊瑚礁灰岩,习水良村; (c) 珊瑚礁灰岩,古蔺黄坭;(d) 亮晶砂屑灰岩,正交偏光,习水良村; (e) 微晶砂屑灰岩,单偏光,习水良村; (f) 砂屑-生物屑微晶灰岩,单偏光,古蔺石宝;(g) 微晶灰岩,单偏光,古蔺石宝;(h) 亮晶鲕粒灰岩,正交偏光,古蔺石宝;(i) 亮晶鲕粒灰岩,单偏光,古蔺石宝 Fig. 4 Petrological characteristics of carbonate rocks from the Shiniulan Formation in the southern margin of Upper Yangtze Craton (a) sparite bioclast limestone, Liangcun profile; (b) Coral reef limestone, Liangcun profile; (c) coral reef limestone, Huangni profile; (d) sparry intraclastic calcarenite, CPL, Liangcun profile; (e) microcrystalline calcarenite, PPL, Huangni profile; (f) intra-biomicrite, PPL, Shibao profile; (g) micrite, PPL, Shibao profile; (h) sparry oolitic limestone, PPL, Shibao profile; (i) sparry oolitic limestone, CPL, Shibao profile

(1) 亮晶生物屑灰岩 (图 4a)。颗粒类型主要是生物碎屑为主,面积百分数最高可达92%,生物类型较为多样,主要以棘皮类为主,苔藓虫次之,可见腕足与珊瑚化石。生物碎屑整体上较为破碎。岩石亮晶胶结,且部分棘皮发育有次生加大边。夹有少量的石英砂沉积。综合表明此类岩石形成于高能量的水动力环境中。

(2) 珊瑚礁灰岩 (图 4b, c)。主要表现为大套的块状珊瑚礁灰岩,且在灰岩中夹有亮晶生屑灰岩与亮晶砂屑灰岩,陆源碎屑石英含量相对较高。表明此类岩石形成于研究区的障壁环境,水体流经该区域受原地生长的珊瑚礁的影响,导致其间携带的碎屑物质由于水动力减弱沉积下来。

(3) 亮晶砂屑灰岩 (图 4d)。颗粒类型主要为内碎屑,粒径变化于巨砂到细粉砂之间,胶结物为亮晶方解石,可见有少量的生物碎屑,以介形虫、腕足类较为常见。在野外剖面上此类岩石与珊瑚礁灰岩表现为两种伴生关系;其一是珊瑚礁灰岩含亮晶砂屑灰岩,此类情况下亮晶砂屑灰岩中内碎屑的粒径通常较大,以砂粒为主;其二是珊瑚礁灰岩上下发育亮晶砂屑灰岩,此种情况下亮晶砂屑灰岩中内碎屑的粒径相对较小,以粉砂为主。综合表明此类岩石形成的沉积水体环境也是相对较高能量。

(4) 微晶砂屑灰岩 (图 4e)。颗粒类型主要为内碎屑,含量最高可达70%,粒径主要为细粉砂,灰泥胶结,见少量的介形虫发育。发育有鸟眼构造。相对而言为此类岩石形成的水动力环境较弱。

(5) 生物碎屑-砂屑微晶灰岩 (图 4f)。颗粒主要为两种,生物碎屑和内碎屑,其中以内碎屑为主,生物碎屑次之,内碎屑含量变化于51%~70%之间,主要为粉屑,生物碎屑以介形虫为主,棘皮类碎屑次之。粉屑镜下呈椭圆形,无定向排列。镜下观察发育有陆源石英沉积,含量约15%。为较强水动力条件产物。

(6) 微晶灰岩 (图 4g)。沉积组分主要为微晶方解石,生物含量很少,仅夹有少量的棘皮类沉积,发育水平层理构造,泥质含量约10%,呈条带状,表现为安定水体的沉积产物。

(7) 亮晶鲕粒灰岩 (图 4h, i)。主要有两种颗粒类型,鲕粒和内碎屑,其中鲕粒含量可达47%,主要以薄皮鲕为主,另有放射鲕和复鲕,部分鲕粒已重结晶成单晶或多晶鲕,鲕粒大小0.2~0.5mm为主,磨圆较好,溶蚀孔较为发育。内碎屑含量可达25%,以粉屑为主,其成分为泥晶方解石。此类岩石为高能环境产物。

5 沉积相类型及特征

在上述岩石类型研究的基础上,结合野外地质特征和前人工作成果,认为上扬子南缘早志留世埃隆期石牛栏组可以划分为2种沉积相带:碳酸盐台地和碳酸盐缓坡;6种沉积相类型:依次为开阔台地、台地边缘浅滩、台地边缘生物礁、台地前缘斜坡、内缓坡、外缓坡 (图 5)。

图 5 叙永黄坭乡早志留世埃隆期石牛栏组层序地层与沉积相综合柱状图 Fig. 5 Sedimentary facies and sequence stratigraphy in Shiniulan Formation, Huangni profile, Xuyong County
5.1 碳酸盐台地相带

(1) 开阔台地,该沉积相带在空间上为水体开阔地带,受障壁的影响较小,在野外露头上主要表现为微晶灰岩、含泥质条带微晶灰岩、泥质条带生屑灰岩沉积,镜下观察发现主要为微晶砂屑灰岩沉积为主,微晶灰岩次之。整体显示出具有生物含量较少,灰岩较纯净的特征。

(2) 台地边缘浅滩,该沉积相带通常与台地边缘生物礁相带毗邻,且由于该相带相对而言为局部高地,经常经受较强水动力的改造,因此在岩石学特征上主要表现为各种颗粒灰岩,在野外露头上常表现为各种生物碎屑灰岩,生物碎屑-内碎屑灰岩,室内研究认为主要发育亮晶生物屑灰岩、亮晶砂屑灰岩、微晶砂屑灰岩、砂屑-生物屑微晶灰岩和亮晶鲕粒灰岩5种岩石类型,根据岩石类型的差异该亚相可以进一步划分为生物碎屑滩、砂屑滩和鲕粒滩3类微相。

(a) 生物碎屑滩微相:生物碎屑滩 (礁) 微相,为该区水动力较强的区域之一,也是最主要的沉积微相,根据镜下观察结果统计表明,该沉积微相主要以各种生物碎屑为主要颗粒类型,颗粒具体显微特征如图 3,岩石矿物成分主要表征为方解石,白云石少量,可见有少量的陆源石英,胶结物类型有两种,亮晶方解石胶结物和灰泥胶结物。

(b) 砂屑滩微相:砂屑滩微相,相对生物碎屑滩而言,该亚相在野外剖面上相对发育次之,也为强水动力条件产物,矿物成分仍然以方解石为主,内碎屑 (砂屑) 粒径变化于砂粒-粉砂粒之间,未发育砾级,矿物学成分同样表现为以方解石为主,白云石少量,也可见有陆源石英。胶结物类型以泥微晶为主,亮晶方解石次之。

(c) 鲕粒滩微相:鲕粒滩微相,在研究区十分少见,所测4条野外实测剖面仅古蔺石宝镇剖面发育,鲕粒以薄皮鲕常见,具体特征见前文鲕粒灰岩介绍,前人研究表明,薄皮鲕形成的水动力环境相对较真鲕要弱,因为该沉积微相可能为礁后沉积产物。

(3) 台地边缘生物礁,该沉积相带为研究区主要的生物建隆,在研究区主要表现为珊瑚礁,多处野外剖面都见有生物礁发育,其中习水良村剖面发育有2期次的珊瑚礁群,分别位于19层和26层,其中19层厚达4.84 m,26层厚达15.12 m,显示出礁体逐渐发育的特征。镜下观察主要发育4种岩石类型,分别为亮晶生物屑灰岩、珊瑚礁灰岩、亮晶砂屑灰岩和砂屑-生物屑微晶灰岩。

(4) 台地前缘斜坡,该沉积相带为研究区水体最深的区域,野外岩石学特征上表现为泥微晶灰岩与泥质灰岩,钙质泥岩沉积,镜下观察主要为微晶灰岩,整体上表现为较弱的水动力环境。

5.2 碳酸盐缓坡相带

相对碳酸盐台地相带而岩,碳酸盐缓坡相带没有明显的坡折带,且坡度较小的一种沉积地貌,研究区可以识别出内缓坡和外缓坡两种沉积亚相。

(1) 内缓坡,该沉积亚相与外缓坡亚相毗邻处发育有高能生物碎屑滩微相 (图 5),也以沉积各种生物碎屑灰岩为特征,向陆地方向过渡为泻湖沉积,以泥灰岩沉积为典型特征,至陆地附近则表现为潮坪微相沉积,表现为灰岩与少量陆源石英颗粒同时沉积。

(2) 外缓坡,该沉积亚相位于内缓坡外侧,主要表现为大套的泥灰岩与泥岩频繁互层沉积,表明了较深水的沉积环境。

6 岩相古地理特征 6.1 层序岩相古地理编图单元选择

采用不同级次的层序或层序体系域开展岩相古地理编图,相关的学者做了大量的研究工作,取得了较好的研究效果 (陈洪德等,1999徐胜林等,2009马永生等,2009胡明毅等,2012),并归纳总结了根据研究目的选择相应的层序及体系域为编图单元 (陈洪德等,2010)。研究区为上扬子地台的一个次级单元,本次研究的目的之一在于系统揭示中志留世埃隆期碳酸盐岩岩的区域发育分布特征,了解高能礁滩体的区域分布。基于此,论文以野外剖面和钻井资料为基干 (图 1),结合收集前人的地球物理资料 (王正和等,2013;王瑞华等,2013),采用三级层序为编图单元,揭示礁滩的区域发育分布特征。

6.2 层序岩相古地理特征 6.2.1 SQ1层序-岩相古地理特征

受加里东构造运动与华南板块构造挤压作用加剧,四川盆地及邻区古地理构造格局自晚奥陶世桑比期 (宝塔期) 就发生了急剧的变化 (刘宝珺和许效松,1994Faure et al., 2009Wang et al., 2009Charvet et al., 2010),自中晚寒武世广泛发育的碳酸盐台地沉积被淹没 (黄福喜等,2011余谦等,2011),研究区自南向北依次发育隆起-潮坪-浅海陆棚的碎屑岩沉积。

SQ1沉积期,研究区主要表现为碳酸盐缓坡沉积,其中外缓坡环境主要发育与黔中隆起以北,木拉-大石板-中枢-温水-东华溪以南区域,主要为微晶灰岩,泥灰岩沉积为特征 (图 6)。

图 6 上扬子地台南缘早志留世埃隆期SQ1层序岩相古地理图 Fig. 6 The lithofacies paleogeography of sequence SQ1 from the Shiniulan Formation in the southern margin of Upper Yangtze Craton

该区域以北,则发育内缓坡相的高能浅滩区,主要以沉积含生物碎屑灰岩,生物碎屑灰岩为特征,平面宽度约20 km,分布于沟头-大坪-石宝-椒园-温水-观音桥-兴隆场-东华溪-半边街一线。

沟头-大坪-石宝-椒园-温水-观音桥-兴隆场-东华溪-半边街一线以北至双河-塞鼓坪-隆兴-乔家寨以下,该区域主要表现为泥灰岩与薄层状泥岩沉积,为外缓坡沉积。此界线以北区域的研究区其他区域则表现为以泥岩、页岩沉积为特征,为广海陆棚沉积环境,碳酸盐岩不再发育。

6.2.2 SQ2层序-岩相古地理特征

SQ2沉积期,上扬子地台南缘碳酸盐岩沉积区域没有发生显著的变化,但古地理沉积模式在SQ1期碳酸盐缓坡的基础上转变为碳酸盐台地环境 (图 7)。

图 7 上扬子地台南缘SQ2层序岩相古地理图 Fig. 7 The lithofacies paleogeography of sequence SQ2 from the Shiniulan Formation in the southern margin of Upper Yangtze Craton

双河-塞鼓坪-隆兴-乔家寨一线以北仍表现为较深水环境的陆棚沉积,以页岩,钙质泥页岩沉积为主。

而在双河-塞鼓坪-隆兴-乔家寨一线以南,则依次向黔中隆起方向发育台地前缘斜坡、台地边缘浅滩、台地边缘生物礁和开阔台地环境。其中高能相带相对SQ1期有所变化,表现为向盆地方向发育;野外地质调查过程中,在习水良村剖面,古蔺黄坭乡剖面、古蔺石宝镇剖面等多处发育有珊瑚礁灰岩,且发育有斜坡相的礁前垮塌沉积。

7 讨论 7.1 早志留世埃隆期碳酸盐岩沉积

前人的工作成果和本次调查均表明,早志留世埃隆期碳酸盐岩的沉积区域主要局限于上扬子地台南缘 (刘宝珺和许效松,1994马东洲等,2006刘若冰等,2007王勇等,2009马永生等,2009王瑞华等,2013王正和等,2013),在四川巴中、广安等地区可能也有发育 (周恳恳等,2014)。而在盆地的其他与古隆起相毗邻的地区则表现为以碎屑岩沉积为特征,造成这种差异的主要因素应与上扬子地台内部及其周缘的古隆起隆升的先后顺序有关。黔中隆起雏形始于中奥陶世末至晚奥陶世初,奥陶纪与志留纪间的都匀运动使黔中隆起形成, 中、晚奥陶世-早志留世,为黔中隆起的定型期 (侯明才等,2010)。由于该隆起时间较晚,隆起区的岩石主要为早期的碳酸盐岩沉积,在此种情况下发生的风化与剥蚀作用主要是针对古老的碳酸盐岩这种可溶性岩石,而不会在沉积区表现为大量的石英、长石等陆源碎屑沉积,陆源碎屑供给的缺失,可溶性流体的混入以及构造运动的相对不活跃最终导致在该地区以碳酸盐岩沉积为主 (周恳恳等,2014)。而在研究区以北的川中隆起,其隆升相对较早,在晚寒武世就发生了构造隆升,且向上扬子地台提供了大量的陆源碎屑 (马永生等,2009陈洪德等,2012),而且该古隆起一直发育至石炭纪末,随着海西-印支构造运动的发生,再次接受沉积。研究区东部的江南-雪峰隆起在本期已经提供大量的碎屑物质,形成了与石牛栏组等时异相的富砂的小河坝组 (侯明才等,2010)。因此早志留世埃隆期碳酸盐岩的发育分布主要受控于周缘隆起的影响,也就是加里东构造运动在地质历史时期的体现。

7.2 碳酸盐岩沉积环境的转变

如上所述,前人在研究早志留世埃隆期碳酸盐岩的沉积环境的时候,持两种主要观点,碳酸盐台地和碳酸盐缓坡,两种截然不同的观点都展示了各自的地质学证据;本次研究在充分分析课题组野外地质调查资料及前人研究的基础上,认为早志留世埃隆期研究区的沉积环境经历了早期的碳酸盐缓坡环境,和晚期阶段的碳酸盐台地环境;依据主要有以下两点:1) 前人与课题组野外地质调查都揭示出石牛栏组上部发育有较为明显的台地前缘斜坡的沉积构造 (何利等,2013谭先锋等, 2014),诸如古蔺县黄坭乡 (图 5)、习水县良村镇 (谭先锋等,2014)等剖面都观察到典型台地边缘生物礁滩-前缘斜坡沉积,表明沉积环境经历了碳酸盐缓坡到碳酸盐台地的转变;2) 研究前人的资料表明,石牛栏组沉积格局在地震剖面上也具有明显的二分性 (何利等,2013王正和等,2013;王瑞华等,2013),SQ1期剖面结构显著差别与SQ2期,并且SQ2期地震剖面特征与四川盆地北部长兴组的剖面结构具有相似性 (马永生等,2009付晓树等,2015),充分显示本期研究区早期 (SQ1期) 发育碳酸盐缓坡环境,晚期 (SQ2期) 转变为碳酸盐台地沉积。

8 结论

(1) 上扬子地台南缘早志留世埃隆期碳酸盐岩颗粒类型主要为生物碎屑,包括棘皮、腕足、介形虫、苔藓虫、珊瑚、腹足双壳和三叶虫;少量的内碎屑和鲕粒。此外还含有少量的陆源碎屑颗粒。

(2) 上扬子地台南缘早志留世埃隆期碳酸盐岩主要岩石类型有7种,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。

(3) 上扬子地台南缘早志留世埃隆期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;以三级层序为编图单元揭示碳酸盐缓坡沉积主要发育于SQ1期,在内缓坡亚相与外缓坡亚相交接处发育环状的滩相沉积,SQ2期演变为碳酸盐台地沉积,生物礁滩较为发育。

致谢 感谢成都理工大学向芳教授在薄片鉴定上提供的帮助,徐双辉、谭苏、张楚越硕士在野外剖面测量提供的帮助。
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