重慶北碚地區(qū)下三疊統(tǒng)嘉陵江組沉積相研究

劉 毅，黃 華

(成都理工大學(xué)能源學(xué)院，四川 成都 610059)

重慶北碚地區(qū)下三疊統(tǒng)嘉陵江組沉積相研究

劉 毅，黃 華

(成都理工大學(xué)能源學(xué)院，四川 成都 610059)

根據(jù)野外地質(zhì)剖面以及測井等相標(biāo)志對重慶北碚下三疊統(tǒng)嘉陵江組沉積相進(jìn)行研究，并探討了研究區(qū)各個時期沉積相演化過程及其平面組合模式。結(jié)果表明，重慶北碚瓦店子地區(qū)主要發(fā)育了局限臺地、開闊臺地和蒸發(fā)臺地3種沉積相類型；研究區(qū)嘉陵江組沉積水體共形成3次大的海侵-海退旋回，分別形成于嘉一段-嘉二段、嘉三段-嘉四段和嘉五段時期；構(gòu)造活動、沉積古地理特征和古氣候變化作用下形成的海侵-海退旋回控制著研究區(qū)下三疊統(tǒng)嘉陵江組沉積相演化和平面組合模式。

重慶北碚；沉積相；嘉陵江組

1 區(qū)域地質(zhì)概況

四川盆地是揚子準(zhǔn)地臺的一個次級構(gòu)造單元，處于揚子準(zhǔn)地臺上偏西北一側(cè)，印支期已具備盆地的雛形，后經(jīng)喜山運動全面褶皺形成現(xiàn)今的構(gòu)造面貌。北碚地處四川盆地平行嶺谷地區(qū)，位于重慶市區(qū)西北郊，東接渝北區(qū)，南接沙坪壩區(qū)，西界壁山縣，北鄰合川區(qū)。該研究區(qū)屬西南坳陷，即華鎣山隔擋式復(fù)背斜掃狀弧形構(gòu)造區(qū)重慶弧的一部分。牛鼻峽、溫湯峽、觀音峽3個背斜與轉(zhuǎn)龍、歇馬、靜觀3個向斜，自東南向西南相間平行排列，嘉陵江從西北到東南橫穿而過。

2 沉積相類型劃分及其相標(biāo)志

根據(jù)大量巖心實物觀察，結(jié)合井下錄井資料、測井資料及地震資料，對四川盆地嘉陵江組地區(qū)進(jìn)行系統(tǒng)研究，認(rèn)為重慶北碚瓦店子下三疊統(tǒng)嘉陵江組沉積相主要包括局限臺地亞相、開闊臺地相和蒸發(fā)臺地相。

2.1局限臺地相

在障壁島、淺灘或生物礁等遮攔作用下，該區(qū)海水的循環(huán)受限制，鹽度明顯變高，不利于海生生物的存活，主要巖性為灰質(zhì)白云巖、白云巖和泥質(zhì)白云巖。由于局限臺地相地勢平坦且水體能量較低，使得臺地中潮坪很發(fā)育。在鹽度較高的地表水作用下，碳酸鹽泥容易發(fā)生準(zhǔn)同生白云石化作用，因而潮坪白云巖廣泛發(fā)育。局限臺地相可分為潮坪和瀉湖2種亞相并分布于嘉二段、嘉四段和嘉五段[1]。

1)潮坪亞相 根據(jù)沉積物組成不同，將研究區(qū)潮坪亞相分為碳酸鹽巖潮坪亞相和碳酸鹽巖-碎屑巖混積潮坪亞相：①碳酸鹽潮坪亞相。發(fā)育于局限海臺地向陸側(cè)海岸帶的碳酸鹽潮坪亞相，該相帶巖石類型主要包括紫紅色、褐灰色、灰色泥巖、泥云巖、含泥質(zhì)條帶的泥晶～粉晶云巖、砂屑云巖及藻云巖等，主要發(fā)育疊層石構(gòu)造、鳥眼構(gòu)造、羽狀交錯層理、生物潛穴、韻律層理等沉積構(gòu)造。②混積潮坪亞相。發(fā)育于混積局限臺地向陸側(cè)的混積潮坪，其與上述碳酸鹽潮坪亞相的主要區(qū)別是以發(fā)育碳酸鹽巖與陸源碎屑巖的混合沉積為典型特征。該區(qū)混積潮坪亞相主要發(fā)育于中寒武統(tǒng)高臺組，往往發(fā)育由潮下、潮間、潮上沉積組成的向上變淺、變細(xì)的沉積序列，受潮坪坡度和潮差影響，單個沉積序列的厚度變化較大，一般為20～30m。

2)瀉湖亞相 根據(jù)沉積物組成不同，將研究區(qū)瀉湖亞相分為局限瀉湖亞相和半局限瀉湖亞相：①局限瀉湖亞相一般在低潮浪基面以下，處于局限海臺地內(nèi)的低洼地帶，該相帶巖石類型主要為深灰色泥晶-粉晶云巖，含泥質(zhì)條帶泥晶云巖、泥云巖，夾風(fēng)暴成因的礫屑云巖，主要發(fā)育水平層理、生物擾動構(gòu)造及生物潛穴、風(fēng)暴成因的底沖刷面、粒序?qū)永淼瘸练e構(gòu)造。②半局限瀉湖亞相的沉積條件介于開闊海臺地和局限海臺地之間，位于半局限海臺地內(nèi)，發(fā)育有深灰色鈣質(zhì)泥巖、灰?guī)r、云質(zhì)灰?guī)r和灰質(zhì)云巖。

2.2開闊臺地相

開闊臺地相位于臺地邊緣內(nèi)的水體循環(huán)好、鹽度基本正常的淺海，因而淺水區(qū)常常發(fā)育生物礁，其主要巖性為灰色泥晶灰?guī)r、鮞粒灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r?？v向上該相帶常見于下奧陶統(tǒng)紅花園組、湄潭組和中奧陶統(tǒng)十字鋪組。開闊臺地相可劃分為臺內(nèi)灘、灘間海、開闊潮下3個亞相[2]。

1)臺內(nèi)灘亞相 臺內(nèi)灘亞相在潮汐和波浪的作用下，水體能量較高，多發(fā)育于臺地上的海底高地，以發(fā)育多種顆粒巖為典型特征，主要由淺灰色的砂屑云巖、砂礫屑云巖、鮞粒云巖組成，發(fā)育交錯層理、沖刷面、粒序?qū)永淼瘸练e構(gòu)造。根據(jù)組成臺內(nèi)灘的顆粒成分，可進(jìn)一步劃分出砂屑灘、鮞粒灘、砂礫屑灘、礫屑灘等微相。

2)灘間海亞相 灘間海亞相處于臺內(nèi)灘亞相之間，面積較大，水體能量低。沉積物發(fā)育有泥質(zhì)灰?guī)r、生屑泥晶灰?guī)r等，以灰色灰色薄中層泥晶灰?guī)r為主，水平層理，見有孔蟲、腹足和雙殼類化石?？v向上灘間海亞相主要見于湄潭組下部。

3)開闊潮下亞相 開闊潮下亞相處于正常浪基面以上，水體較淺循環(huán)較好，鹽度正常，能量相對較低，有軟體動物及孔蟲等各種海洋生物。開闊潮下亞相在研究區(qū)內(nèi)表現(xiàn)為大段灰?guī)r集中發(fā)育，主要沉積物是深灰色微晶灰?guī)r及泥灰?guī)r。在風(fēng)暴和風(fēng)暴流影響下，水體能量增高，形成了亮晶生屑灰?guī)r或者生物灰?guī)r條帶,顯示出正粒序?qū)永怼Ｔ搧喯嘀饕l(fā)育于嘉一段和嘉三段時期。

2.3蒸發(fā)臺地相

根據(jù)氣候條件中干熱程度的不同,蒸發(fā)臺地分為潮上坪、薩布哈和蒸發(fā)瀉湖3個亞相[3]。其中，蒸發(fā)瀉湖亞相主要發(fā)育膏質(zhì)蒸發(fā)瀉湖微相,以灰色中厚層狀硬石膏巖為主,可夾灰色泥晶白云巖,此外以塊狀層理為主,也發(fā)育水平層理及塑性變形層理。

3 沉積相縱向演化特征

至嘉陵江時期，研究區(qū)地理環(huán)境基本延續(xù)了飛仙關(guān)時期的古地理格局和特征。在這種明顯的古地理特征的影響下，嘉陵江時期研究區(qū)的沉積水體受限制，因此海平面的變化對沉積物造成很大影響。其次，古氣候的旋回性變化也同時影響著沉積物的縱向演化。海侵期氣候炎熱潮濕，海退期氣候溫暖干旱，古氣候的旋回性與海水進(jìn)退旋回是一致的。此外，華鑒山的斷裂活動不僅使得瀘州隆起的雛形形成，在印支期的同沉積期活動中，也導(dǎo)致該斷裂帶附近成為相變樞紐帶。從該區(qū)嘉陵江組巖性的縱向演化可以看出，嘉陵江組沉積水體具有3個演化旋回，與海侵海退旋回基本一致。在地殼震蕩和古氣候旋回變化的作用下，共形成3次海侵-海退旋回，分別形成于嘉一段-嘉二段、嘉三段-嘉四段和嘉五段時期。每一旋回中有多個次一級旋回，次一級旋回又包含多個小韻律，因而該區(qū)嘉陵江組的碳酸鹽巖、陸源碎屑和蒸發(fā)巖具有呈現(xiàn)出多旋回多韻律的沉積特征[4]。構(gòu)造活動、古地理特征和古氣候旋回性變化共同作用下形成的海侵-海退旋回控制著研究區(qū)下三疊統(tǒng)嘉陵江組沉積演化和平面組合模式。

3.1嘉一段-嘉二段時期

1)嘉一段時期 該時期出現(xiàn)第1次影響較大的海侵，這也是第1次沉積旋回的早期。海侵海水從東和南侵入分別流向西和北方向。受到溫暖潮濕的古氣候和陸源碎屑物質(zhì)注入的雙重影響，東西兩向沉積物有明顯差異。西部以碳酸鹽不等厚互層和陸源碎屑沉積特征為主，東部沉積時水體深但環(huán)境開闊，使得水體能量較低灘體不發(fā)育，導(dǎo)致巖性以泥質(zhì)灰?guī)r為主，其間夾雜風(fēng)暴成因薄層顆粒巖。因此，研究區(qū)的沉積相平面組合模式為混積潮坪-開闊潮下沉積相模式。

2)嘉二1亞段時期 該時期處于第1次沉積旋回的中期，此時，海水出現(xiàn)早期海退現(xiàn)象，沉積水體逐漸變淺使得水體能量開始增高，在水下隆起的屏蔽作用下，瀘州水下隆起發(fā)育臺內(nèi)灘體。與此同時，受到華鑒山大斷裂活動的影響，原本斷裂帶的能量分布格局被打破，斷層西北側(cè)形成了新的次一級凹陷和隆起?？v向上該時期仍發(fā)育多個向上變淺序列的次一級海侵-海退小旋回。在古氣候方面，該時期為溫暖潮濕氣候向炎熱干旱氣候的轉(zhuǎn)變階段，降雨較為頻繁，灘體顆粒巖受到淡水溶蝕作用影響，進(jìn)而形成了該階段的區(qū)域性儲層。因此，嘉二1亞段時期的沉積相發(fā)育模式為碳酸鹽潮坪-半局限瀉湖-顆粒灘。

3)嘉二2亞段-嘉二3亞段時期 該時期處于第1次沉積旋回的晚期，形成了3個次一級旋回，階段式的海侵是該次級旋回的特點，海侵方向自南向北。研究區(qū)的西部沉積水體能量低，灘體不發(fā)育，加上氣候炎熱干旱，西部形成以陸源碎屑和碳酸鹽巖為特征的混積潮坪。東部則發(fā)育硫酸鹽巖和碳酸鹽巖組成的局限瀉湖亞相，水下隆起上發(fā)育局限臺坪。因此，研究區(qū)嘉二2亞段-嘉二3亞段時期的沉積相發(fā)育模式為混積潮坪-半局限瀉湖-局限臺坪-局限瀉湖。

3.2嘉三段-嘉四段時期

1)嘉三段時期 該時期處于第2次沉積旋回的早期海侵階段，也形成了3個次一級海侵-海退旋回。由于影響范圍最大，海水從南、東方向侵入向西退出，因而研究區(qū)發(fā)育開闊潮下和臺內(nèi)洼地沉積亞相。在溫暖潮濕的古氣候和華鑒山斷裂的沉積活動共同作用下，研究區(qū)內(nèi)隆起凹陷差異明顯。因此，嘉三段時期的沉積相組合模式為開闊潮下-臺內(nèi)洼地。

2)嘉四段時期 該時期處于第2次沉積旋回的海退階段，這一時期古氣候逐漸炎熱干旱，沉積水體在蒸發(fā)作用下逐漸變淺，能量升高，加之被發(fā)育的半局限-局限瀉湖所包圍，研究區(qū)發(fā)育廣泛的臺坪亞相，碳酸鹽巖潮坪隨海退退到研究區(qū)西部。一般認(rèn)為，嘉四1亞段時期的沉積相平面組合模式為碳酸鹽潮坪-半局限瀉湖-局限瀉湖-局限臺坪，而在嘉四2亞段-嘉四4亞段時期，蒸發(fā)作用更加強(qiáng)烈，云膏質(zhì)廣泛沉積，因而嘉四2亞段-嘉四4亞段時期的沉積相發(fā)育模式為蒸發(fā)潮坪-局限瀉湖-局限臺坪。

3.3嘉五段時期

嘉五段時期的沉積旋回為第3次沉積旋回，由于地勢平坦，小規(guī)模的海侵-海退也能對研究區(qū)構(gòu)成較大影響。因此，嘉五段時期的沉積相平面組合模式為碳酸鹽巖潮坪-半局限瀉湖。

4 結(jié) 論

1)重慶北碚地區(qū)三疊統(tǒng)嘉陵江組主要發(fā)育局限臺地、蒸發(fā)臺地和開闊臺地相3種沉積相。

2)研究區(qū)嘉陵江組沉積水體具有3個演化旋回，與海侵海退旋回基本一致。在地殼震蕩和古氣候旋回變化的作用下，共形成3次海侵-海退旋回，分別形成于嘉一段-嘉二段、嘉三段-嘉四段和嘉五段，其中嘉三段-嘉四段的海侵-海退旋回規(guī)模最大，影響最為廣泛。

3)構(gòu)造活動、沉積古地理特征和古氣候變化作用下形成的海侵-海退旋回控制著研究區(qū)下三疊統(tǒng)嘉陵江組沉積相演化和平面組合模式。

[1]朱其，李國蓉，喬占峰，等.四川盆地瀘州古隆起嘉陵江組儲層特征研究[J].四川地質(zhì)學(xué)報，2008,28(1):30-34.

[2]胡華,董兆雄,李其榮,等.長垣壩構(gòu)造帶下三疊統(tǒng)嘉陵江組沉積相研究[J].江漢石油學(xué)院學(xué)報,2004,26 (4): 22-25.

[3]王一剛，張靜，劉興志，等.四川盆地東北部下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組碳酸鹽蒸發(fā)臺地沉積相[J].古地理學(xué)報，2005,7(3):361-371.

[4]馮仁蔚,王興志,張帆,等.四川盆地東北部下三疊統(tǒng)飛-飛三段孤立碳酸鹽巖臺地沉積相及相關(guān)研究[J].中國地質(zhì),2008,35(1):54-65.

[編輯] 李啟棟

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.12.011

P618.130

A

1673-1409(2012)12-N034-03