川東二疊紀(jì)層序充填與沉積物分布規(guī)律.pdf

1、華南板塊在海西構(gòu)造階段以板內(nèi)運(yùn)動(dòng)為主，處于拉張伸展構(gòu)造環(huán)境下，發(fā)育了一系列具有拉張或左行拉分性質(zhì)的裂陷盆地，特別是在二疊紀(jì)，拉張活動(dòng)劇烈(即峨眉地裂運(yùn)動(dòng))，并已延伸到盆地內(nèi)部，在板塊上的不同部位形成了一些深水盆地，整體形成了臺(tái)盆相間、臺(tái)中有盆、盆中有臺(tái)的古地理格局，而臺(tái)盆邊緣發(fā)育的礁灘恰恰是油氣的有利儲(chǔ)集體，如“普光”氣田、“龍崗”氣田等，因而對(duì)華南板塊二疊紀(jì)層序充填與沉積物分稚規(guī)律的研究具有十分重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。 本論

2、文以四川盆地東部(即川東地區(qū))二疊系為研究對(duì)象，以野外露頭剖面為研究重點(diǎn)，充分利用已有的鉆井資料及地震資料，以沉積學(xué)、層序地層學(xué)、地球化學(xué)、古生物學(xué)、地球物理學(xué)和構(gòu)造地質(zhì)學(xué)等原理為指導(dǎo)，利用多種分析手段，深入研究二疊系硅質(zhì)巖的巖石學(xué)特征、地球化學(xué)特征，以揭示硅質(zhì)巖的成因類型，挖掘隱藏在硅質(zhì)巖背后的地質(zhì)背景信息；分析二疊系的沉積體系、層序充填特征，結(jié)合硅質(zhì)巖研究成果、區(qū)域構(gòu)造背景，以三級(jí)層序或三級(jí)層序體系域?yàn)榫巿D單元，編制具有精確性、等時(shí)

3、性、成因連續(xù)性等優(yōu)點(diǎn)的巖相古地理圖，揭示研究區(qū)的沉積物分布規(guī)律，進(jìn)而分析整個(gè)沉積笳地的性質(zhì)及演化特征，揭示上揚(yáng)子板塊的演化特征。通過(guò)研究，得出以下幾點(diǎn)成果認(rèn)識(shí)： (1)對(duì)重慶石柱冷水溪中二疊統(tǒng)茅口組和上二疊統(tǒng)吳家坪組層狀硅質(zhì)巖進(jìn)行巖石學(xué)、主量元素、微量元素、稀土元素及硅氧同位素研究，表明它們都為熱水硅質(zhì)巖，形成于臺(tái)盆環(huán)境中，但茅口組熱水硅質(zhì)巖的特征明顯于吳家坪組。①茅口組和吳家坪組硅質(zhì)巖化學(xué)成分均以SiO2為主，含量分別為80.

4、09％～97.91％和65.52％～97.76％，其Al/(Al+Fe+Mn)平均值分別為0.30和0.4599。Al-Fe-Mn判別圖解、SiO2-Al2O3圖、SiO2-Fe2O3圖、Fe-Mn-(Cu+Co+Ni)三角圖解、U-Th圖解均表明茅口組和吳家坪組硅質(zhì)巖絕大部分為熱水硅質(zhì)巖，少部分為非熱水硅質(zhì)巖。②茅口組和吳家坪組硅質(zhì)巖稀土元素總量都較低，平均值分別為7.509X 10-6和38.540×lO-6，重稀土元素中度富集；C

5、e中度異常，北美頁(yè)巖標(biāo)準(zhǔn)化配分模式圖略為向左傾斜或平整，Eu無(wú)明顯正負(fù)異常，這些特征表明兩組硅質(zhì)巖成分以熱水沉積為主，并有部分非熱水成因的物質(zhì)混入。⑨茅口組和吳家坪組硅質(zhì)巖б30Si的值總體上都位于熱水成因硅質(zhì)巖區(qū)域內(nèi)，根據(jù)б18O值計(jì)算得出茅口組和吳家坪組硅質(zhì)巖形成時(shí)，古海水溫度變化范圍分別為34.45~80.77℃和43.28～93.61℃。④茅口組和吳家坪組硅質(zhì)巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造表明，該組硅質(zhì)巖形成于水體較深的環(huán)境，這些為滑塌變形構(gòu)造、狄

6、巖礫石、菊石化石、放射蟲、海綿骨針以及薄殼腕足等所證明；MnO/TiO2值、A12O3/(Al2O3+Fe2O3)值、бCe值和б30Si值也均表明茅口組和吳家坪組硅質(zhì)巖形成于臺(tái)盆環(huán)境。 (2)二疊紀(jì)的沉積過(guò)程中，同生斷裂活動(dòng)頻繁而強(qiáng)烈，并伴隨有火山活動(dòng)。區(qū)內(nèi)茅口組和吳家坪組熱水硅質(zhì)巖的形成主要取決于以下兩個(gè)條件：①板內(nèi)沿?cái)嗔牙瓘?，地殼具有可滲透性，海水向下滲透并在一定深度內(nèi)發(fā)生循環(huán)，然后上涌。②剖面位于七曜山斷裂的附近，該斷

7、裂提供了深部熱液。下滲的海水與巖漿熱液混合，海水被加溫后，溶解了大量SiO2及其他有關(guān)元素，并以熱泉形式通過(guò)斷裂噴出，使附近海水中siO2含量極大提高并沉淀；同時(shí)又促使放射蟲和海綿等硅質(zhì)生物繁殖，形成生物硅質(zhì)巖。 (3)川東地區(qū)二疊系發(fā)育了濱岸-潮坪、碳酸鹽緩坡、碳酸鹽臺(tái)地、臺(tái)盆4種沉積體系，研究認(rèn)為隨著生物巖隆的快速發(fā)展，晚二疊世吳家坪期的碳酸鹽緩坡至長(zhǎng)興期轉(zhuǎn)化為碳酸鹽臺(tái)地。 (4)識(shí)別出6種層序界面的表現(xiàn)形式：古風(fēng)化

8、殼、古喀斯特作用面、火山事件作用面、最大海泛面、巖性、巖相轉(zhuǎn)換面和底流沖刷侵蝕面，4類與盆地構(gòu)造演化有關(guān)的成因類型：造山侵蝕層序不整合界面、升隆侵蝕層序不整合界面、海侵上超層序不整合界面和暴露層序不整合界面。以此為基礎(chǔ)，將研究區(qū)二疊系劃分出12個(gè)三級(jí)層序，詳細(xì)討論了各層序在不同相區(qū)內(nèi)的特征及其變化，進(jìn)行了區(qū)域?qū)Ρ?，并建立了川東二疊紀(jì)的層序充填模型。認(rèn)為層序充填主要受控于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、全球海平面升降、沉積作用和氣候四大因素。 (5)以

9、三級(jí)層序體系域或三級(jí)層序?yàn)榫巿D單元對(duì)研究區(qū)進(jìn)行巖相古地理編圖研究，共編制了14張層序巖相古地理圖(PSQ1、PSQ2、PSQ3、PSQ4、PSQ5、PSQ6、PSQ7、PSQ8LST、PSQ8TST、PSQ8HST、PSQ9、PSQ10、PSQll和PSQl2)，揭示了區(qū)域沉積物分布規(guī)律及演化規(guī)律。表明：早二疊世梁山期(PSQ1)發(fā)育了濱岸沼澤的細(xì)粉砂巖、泥頁(yè)巖夾煤線；中二疊世(PSQ2～PSQ6)海平面升高，發(fā)育了開(kāi)闊臺(tái)地相的生物碎屑

10、灰?guī)r、含生物碎屑泥晶灰?guī)r等，并常夾有燧石條帶、頁(yè)巖或含有燧石結(jié)核，局部地區(qū)有生物碎屑灘發(fā)育；PSQ7，在石柱地區(qū)發(fā)育了-硅質(zhì)巖臺(tái)盆，區(qū)內(nèi)其它地區(qū)仍為開(kāi)闊臺(tái)地相沉積；吳家坪早期(PSQ8LST)普遍為一套濱岸相的頁(yè)巖、鋁土質(zhì)頁(yè)巖、褐黃色粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖夾煤線沉積，在研究區(qū)北部(梁平)地區(qū)以發(fā)育玄武巖和輝綠巖為特征。吳家坪中晚期(PSQ8TST～PSQ10)為碳酸鹽緩坡沉積，但在PSQ9～PSQl2，石柱冷水溪地區(qū)有硅質(zhì)巖臺(tái)盆存在；長(zhǎng)興期

11、(PSQll、PSQl2)為碳酸鹽臺(tái)地沉積，在研究區(qū)北部和南部分別存在“開(kāi)江-梁平”和“石柱”兩個(gè)泥質(zhì)灰?guī)r臺(tái)盆。 (6)峨眉山玄武巖噴發(fā)過(guò)程就是大陸裂谷形成演化過(guò)程，它始于茅口期，于晚二疊世早期噴出地表，結(jié)束于晚二疊世中期，分為以下5個(gè)階段：①茅口早期(PSQ5、PSQ6)深部巖漿開(kāi)始活動(dòng)，使上覆地殼處于微上拱狀態(tài)，海底地形略有起伏，海底未完全固結(jié)的沉積物在以上多種因素影響下較易發(fā)生塑性滑動(dòng)，沉積了茅口組瘤狀灰?guī)r。富含SiO2的

12、熱液進(jìn)入海底，混跡于沉積物中，成巖過(guò)程中發(fā)生分異形成燧石結(jié)核或燧石條帶。②茅口晚期(PSQ7)巖漿上拱，使上覆地殼形成穹窿，穹隆中心地區(qū)容易發(fā)生張性裂開(kāi)，形成一些斷陷盆地，盆地中沉積了硅質(zhì)巖，本區(qū)如茅口期石柱臺(tái)盆。⑨茅口未期，玄武巖即將噴出地表，巖漿上拱作用使四川盆地全面快速隆升形成穹窿，穹窿全面位于海平面上，形成了中上二疊統(tǒng)之間的平行不整合接觸，即為東吳運(yùn)動(dòng)。④吳家坪早期(PSQ8LST)峨眉山玄武巖全面噴出地表，穹窿中心為陸相噴發(fā)，