蘭坪盆地古近系寶相寺組層序地層分析

馮志強(qiáng)，郭建秋，阮林森，

李詩強(qiáng)1，牟業(yè)龍3，劉文強(qiáng)3，密文天1

（1.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，成都 610059；2.中國地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，武漢 430074；3.昆明理工大學(xué)國土資源工程學(xué)院，昆明650093）

0 引言

蘭坪盆地地處滇西三江地區(qū)，屬特提斯—喜馬拉雅構(gòu)造域東部，是岡瓦納大陸和古歐亞大陸結(jié)合地帶［1－2］。盆地東側(cè)以維西—喬后斷裂為界，與揚(yáng)子板塊西南緣的金沙江—哀牢山造山帶相接。西側(cè)以瀾滄江斷裂為界，與碧羅雪山—臨滄江造山帶相接（圖1）。該盆地是一個多構(gòu)造體系、多沉積類型、多旋回演化，多金屬礦床富集的大型盆地［3－5］。目前，對于蘭坪沉積盆地的構(gòu)造演化劃分的研究眾多［6－10］，但針對該盆地層層序級次劃分、層序地層格架內(nèi)砂體結(jié)構(gòu)和演化研究還相對較少［11］。本文以該盆地中部古近系寶相寺組臘岔箐剖面為基礎(chǔ)，力圖闡述蘭坪盆地中部古近系寶相寺組層序地層格架、沉積相演化，建立層序地層演化模式，揭示層序地層格架內(nèi)砂體結(jié)構(gòu)的發(fā)育規(guī)律。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

晚古生代至中生代初，除怒江外，滇西各陸塊均聯(lián)合為一體，構(gòu)成三江聯(lián)合地體，云南統(tǒng)一的大陸基本形成，蘭坪盆地進(jìn)入陸相盆地［12］。中三疊世晚期到早侏羅世末期，由于印支主幕碰撞后的拉伸事件，沉積作用受瀾滄江深斷裂及金沙江—哀牢山深斷裂的控制，盆地顯示出大陸裂谷的特點。中侏羅世—晚侏羅世，蘭坪盆地開始進(jìn)入坳陷盆地階段［13］，盆地內(nèi)沉積地層的巖性、巖相變化不大，斷裂、火山活動也不明顯。從早白堊世開始進(jìn)入前陸盆地演化階段，早白堊世—晚白堊世，由于東西兩側(cè)的斷裂活動由弱變強(qiáng)，蘭坪盆地經(jīng)歷了短暫的抬升運(yùn)動，盆地沉積的范圍開始逐漸向東萎縮、變小，進(jìn)而造成了部分地區(qū)晚白堊世地層的缺失。新生代以來，由于印度板塊對歐亞大陸的持續(xù)俯沖擠壓，導(dǎo)致區(qū)內(nèi)NNW向斷裂發(fā)生走滑拉張［10］，沉積中心發(fā)生側(cè)向遷移，物源區(qū)和與之對應(yīng)的沉積物被錯開，盆地與造山帶不斷轉(zhuǎn)換，其周緣地區(qū)開始整體快速隆升，斷裂活動和侵蝕作用進(jìn)一步增強(qiáng)，形成了現(xiàn)今的地貌格局。

研究區(qū)域位于蘭坪盆地的中部（圖1），古近系發(fā)育云龍組、果郎組、寶相寺組及E3。其中寶相寺組形成于始新世，為一套厚度較大的粗碎屑沉積體系，碎屑物多數(shù)來源于附近各較老地層，沖刷面和斜層理普遍發(fā)育，巖性主要為褐黃色－黃白色粉砂巖、紫紅色砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，中－細(xì)長石石英砂巖、紫紅色砂巖夾砂礫巖和礫巖，常含植物碎屑。礫石成分主要有硅質(zhì)微晶灰?guī)r、鈣質(zhì)砂巖、混合巖等。

圖1 蘭坪盆地構(gòu)造略圖及工區(qū)位置圖［9］Fig.1 Tectonic sketch of Lanping Basin and location of the study area F1.怒江斷裂；F2.瀾滄江斷裂；F3.金沙江—哀牢山斷裂；F4.中甸—劍川斷裂

2 層序地層學(xué)分析

以蘭坪盆地中部古近系發(fā)育的寶相寺組露頭剖面為基礎(chǔ)，根據(jù)層序地層中發(fā)育的關(guān)鍵界面特點，運(yùn)用層序地層學(xué)原理，將寶相寺組和果郎組歸為1個二級層序，進(jìn)而將寶相寺組劃分為4個完整的三級層序（圖2）。

2.1 層序界面的識別

（1）沉積地層的不整合及超覆三級層序的界面與盆地同一演化階段中的次級構(gòu)造活動強(qiáng)度周期性幕式變化有關(guān)，表現(xiàn)為盆地內(nèi)的次級構(gòu)造不整合面及相對應(yīng)的整合界面［14－15］。其中SB1為Ⅰ型廣泛隆升侵蝕不整合界面，研究區(qū)內(nèi)表現(xiàn)為寶相寺組角度不整合于果郎組之上。SB2為Ⅱ型巖性、巖相界面，研究區(qū)內(nèi)表現(xiàn)為巖性在垂向上的突變（圖3a），該界面之下主要為黃色中－細(xì)粒長石石英砂巖，該界面之上主要為雜色砂礫巖，礫巖主要是鈣質(zhì)礫巖和復(fù)成分礫巖，分選性和磨圓度較差，多為次棱角狀。SB4為Ⅱ型巖性、巖相界面，研究區(qū)內(nèi)表現(xiàn)為底沖刷及巖性、巖相界面的垂向變化（圖3b），界面上下地層的巖性和顏色均有明顯的變化，形成了轉(zhuǎn)化面，該界面之下地層呈灰白色，巖性主要為砂礫巖，但該界面之上地層則主要為紫紅色，巖性主要為中－粗粒砂巖、粉砂巖。（2）河道沖刷面。由于沉積過程中強(qiáng)烈的沖刷、侵蝕作用所造成的沖刷界面，通常出現(xiàn)在河流沉積的底部由強(qiáng)烈的垂直侵蝕作用而形成［16－17］。沖刷作用可以發(fā)生在沖積扇或三角洲前緣，界面起伏不平，界面上下巖性均有明顯的差異，一般為上粗下細(xì)。其中SB3界面表現(xiàn)為河流底沖刷作用的痕跡，該界面之上為鈣質(zhì)礫巖，但該界面之下主要為泥質(zhì)粉砂巖、長石石英砂巖、復(fù)成分礫巖（圖3c）。

（3）最大湖泛面。最大湖泛面代表了最大海侵時期形成的界面，它分隔下部的湖侵體系域和上部的高位體系域［14］。臘岔箐寶相寺組SQ1湖盆中部發(fā)育的泥巖是最大湖泛面，由深灰－灰紅色泥巖，粉砂質(zhì)泥巖組成，含黑色礦物質(zhì)條帶，由于長期處于浪基面以下，受波浪作用擾動較小甚至沒有，沉積構(gòu)造不明顯，厚度可達(dá)5.6 m，為深湖相沉積，反映了水體相對較深與比較穩(wěn)定的缺氧還原環(huán)境的特點（圖3d）。

2.2 層序地層特征

2.2.1 層序1（SQ1）

該層序為由最大湖泛面（MFS）、湖侵體系域（TST）和高位體系域（HST）構(gòu)成的一個完整層序。高位體系域（HST）主要由河流或濱湖沖積來的礫巖、中－細(xì)砂巖沉積組成，砂體厚度較大，占整個層序高位體系砂體的27％；湖侵體系域（TST）主要為深湖或半深湖的含黑色礦物條帶的泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥巖構(gòu)成；SQ1總體上反映了水動力較弱的深水環(huán)境，由于淺湖或半深湖處于浪基面以下，受波浪作用不明顯甚至沒有，沉積構(gòu)造不明顯，少見水平層理發(fā)育。

2.2.2 層序2（SQ2）

圖2 云南臘岔箐寶相寺組剖面沉積層序Fig.2 Sedmentary sequence at Baoxiangsi section Fomation section in Lachaqing Yunnan Province

SQ2主要由鈣質(zhì)、復(fù)成分礫巖與中－細(xì)長石石英砂巖互層的結(jié)構(gòu)模式疊置沉積組成，但礫巖與砂巖的比例各不相同，在SQ2上部，隨著湖平面上升到最高點或開始緩慢下降時，礫巖占成分比例大，隨著水動力逐漸減弱，長石石英砂巖比例開始增加；在高位體系域（HST）的初期，湖平面上升變緩慢，湖侵結(jié)束，主要以加積作用為主，沉積物供給較低，構(gòu)成了由上向下粒度逐漸變小的序列，發(fā)育席狀砂體和湖泊三角洲；末期，相對湖平面上升接近于零，最終達(dá)到相對靜止，地層以進(jìn)積作用為主，砂質(zhì)沉積混入比例提高，泥質(zhì)含量也開始增加，形成曲流型分流河道，砂巖中發(fā)育交錯層理，水平層理。在湖侵體系域（TST）期間，湖平面逐漸向大陸方向推移，可容空間增加的速率超過沉積物供給速率，沉積以薄層和中－細(xì)粒為主；低位體系域（LST）時，相對湖平面下降開始，河流侵蝕作用開始加強(qiáng)，可容空間/沉積物供給＜1，沉積物供給較高，砂巖的比例增大，為細(xì)粒長石石英砂巖沉積，礫巖主要是雜礫巖，分選性和磨圓度中等，主要發(fā)育河流沉積體系。

2.2.3 層序3（SQ3）

該層序由低位體系域（LST）、湖侵體系域（TST）和高位體系域（HST）構(gòu)成的一個完整層序，下部為細(xì)粒長石石英砂巖、泥質(zhì)粉砂巖，上部主要為鈣質(zhì)礫巖和復(fù)成分礫巖。低位體系域（LST）時期，湖平面開始下降，并逐漸向湖盆方向遷移，波浪能量也開始逐漸減小，遠(yuǎn)岸的中－粗粒砂巖在被搬運(yùn)到不遠(yuǎn)處發(fā)生沉積。河流下切侵蝕河道的規(guī)模逐漸變大，主要發(fā)育沖積扇沉積體系，由中－粗粒長石石英砂巖、復(fù)成分礫巖組成，礫石的分選性和磨圓度較差，湖水對沉積物的改造和沖刷較為明顯；湖侵體系域（TST）時期，隨著相對湖平面上升速度加快，可溶空間逐漸增大，河道彎曲度增大，砂體主要變現(xiàn)為灰黃色、黃紅色粉細(xì)砂巖為主，砂體厚度0～15 m，砂體的分選性和磨圓度隨著湖平面的上升均變好。高位體系域（HST）為相對較粗的河流沉積體系組成，砂體類型主要以席狀水下分流河道和曲流型分流河道沉積為主，反映了沉積物供給較少。

圖3 云南臘岔箐寶相寺組沉積特征Fig.3 Sedimentary features of the Baoxiangsi Formation，Lachaqing，Yunnan province

2.2.4 層序4（SQ4）

SQ4湖侵體系域下部主要為鈣質(zhì)礫巖和中粒長石石英砂巖，隨著相對湖平面上升，能量減小，向上主要變?yōu)閺?fù)成分礫巖和細(xì)粒長石石英砂巖，總體構(gòu)成了向上變細(xì)的沉積序列。高位體系域主要由復(fù)成分礫巖組成，礫石分選性和磨圓度較差，沖刷和改造作用明顯，厚度為28 m，占整個高位體系域砂體的25％。SQ4低位體系域整體厚度在25 m左右，主要巖性為中砂巖、少量薄層粗砂巖。

3 層序地層演化的模式

（1）低位體系域早期，相對湖平面開始下降，可容空間/沉積物供給A/S＜1，陸上強(qiáng)烈河流下切的發(fā)育導(dǎo)致大量碎屑物質(zhì)被搬運(yùn)到湖盆區(qū)，受波浪作用影響較小，構(gòu)造層理發(fā)育不明顯，沉積砂巖疊置規(guī)模相對較小。低位體系域晚期，海平面開始緩慢的下降或上升，可容空間減小的速率較前期變慢或略有增加，下切侵蝕作用也開始減弱，分流河道主要以辮狀性質(zhì)為主，河流下切河道向盆地方向推進(jìn)，規(guī)模不斷增大。低位體系域主要為向上變深變細(xì)的沖積扇和河流沉積體系。（圖4a）。

（2）湖侵體系域，相對湖平面快速上升期，此時A/S＞1，可容空間逐漸增大，湖岸線迅速向陸地遷移，水體變深，呈現(xiàn)退積序列，湖泊三角洲平原向三角洲前緣演化，巖性總體較細(xì)。由于湖平面的上升速率較低，水流仍以下切侵蝕河道為主，構(gòu)成了曲流河沉積。隨著湖平面的上升，砂體的分選性和磨圓度均變好。湖侵體系域主要由湖泊三角洲和發(fā)育含黑色礦物條帶的濱淺湖沉積體系構(gòu)成（圖4b）。

圖4 蘭坪盆地始新世層序地層學(xué)演化模式Fig.4 Evolutionary pattem of sequence stratigraphy of early period of Tertiary in Lanping basin

（3）高位體系域時期為湖平面上升的末期和下降的初期，在相對湖平面緩慢上升的末期，此時A/S＞1逐漸變?yōu)椋?。由于湖平面向陸遷移達(dá)到最遠(yuǎn)位置，三角洲體系相對萎縮，以加積序列為主，伴有湖泊沉積，發(fā)育席狀砂體和河口壩。晚期以進(jìn)積序列為主，相對湖平面上升更加緩慢或達(dá)到下降初期，可容空間較早期變小，河道彎曲度增大，分選性增強(qiáng)。高位體系域為半深湖、濱淺湖或湖泊三角洲等一系列的向上變淺變粗的沉積（圖4c）。

4 結(jié)論

（1）通過對蘭坪盆地中部古近系寶相寺組露頭層序地層學(xué)的研究，識別出了SB1，SB2，SB3，SB4共4個層序界面，SB1為Ⅰ型層序界面，其他3個為Ⅱ型層序界面，劃分出4個三級層序以及相應(yīng)的高位體系域，湖侵體系域，低位體系域；并在SQ1中部識別出了一個最大湖泛面。

（2）建立蘭坪盆地始新世寶相寺組層序地層演化模式來反映沉積特征在縱向上的變化，沉積相發(fā)生了沖積扇－河流－三角洲－濱淺湖－半深湖的演化，湖盆層序的砂體結(jié)構(gòu)主要受控于湖平面的變化。低位體系域早期河流侵蝕強(qiáng)烈，多以中粒為主，晚期發(fā)育復(fù)合狀砂體；湖侵體系域砂體多為細(xì)粒砂泥巖，呈孤立狀形態(tài)；高位體系域砂體以席狀砂體為主，主要由濱淺湖、半深湖和湖泊三角洲沉積體系構(gòu)成。

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