川北南江地區(qū)中下寒武統(tǒng)混積特征研究

尹柯惟 劉樹根 宋金民 李智武 孫瑋 丁一 彭瀚霖

（1.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室·成都理工大學(xué)，四川 成都 610059; 2.中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，北京 100029）

川北南江地區(qū)中下寒武統(tǒng)混積特征研究

尹柯惟1劉樹根1宋金民1李智武1孫瑋1丁一2彭瀚霖1

（1.油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室·成都理工大學(xué)，四川 成都 610059; 2.中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，北京 100029）

中下寒武統(tǒng)是四川盆地北部潛在的重要油氣勘探層位。以米倉山地區(qū)楊壩剖面為研究對象，通過詳細(xì)的剖面實測和薄片鑒定，對南江地區(qū)中下寒武統(tǒng)混合沉積特征進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明：研究區(qū)混合沉積特征宏觀上表現(xiàn)為由陸源碎屑與碳酸鹽交互沉積、陸源碎屑與混積物交互沉積、碳酸鹽與混積物交互沉積和混積物本身的交互沉積構(gòu)成的混積層系，微觀上表現(xiàn)為同一巖層內(nèi)由陸源碎屑組分與碳酸鹽組分混合沉積所形成混積巖；混合沉積類型有漸變式混合沉積和復(fù)合式混合沉積，但是兩種類型的混合沉積常相互疊加，頻繁交替，形成類型復(fù)雜的混合沉積復(fù)合體。最后結(jié)合混合沉積的成因、沉積機理、產(chǎn)出部位及沉積環(huán)境等因素，建立了南江地區(qū)中下寒武統(tǒng)的混合沉積模式，進(jìn)而對混合沉積的控制因素進(jìn)行了討論。

四川盆地北部 中下寒武統(tǒng) 混合沉積

0 引言

所謂混合沉積，是指在同一沉積環(huán)境背景中陸源碎屑與碳酸鹽相互混雜與交替，包括了混積巖、混積巖系和零星混積3類地質(zhì)現(xiàn)象［1-2］。混積巖是指在同一巖層內(nèi)陸源碎屑與碳酸鹽組分的混合，是混合沉積的典型產(chǎn)物［3］，它既可以單獨成層，又可以與其他巖層構(gòu)成混積層系［4］；而混積巖系可分為4類：陸源碎屑巖—碳酸鹽巖層系、陸源碎屑巖—混積巖層系、碳酸鹽巖—混積巖層系和混積巖層系；零星混積則是指一些巖石零散分布于另一類巖石中的現(xiàn)象［5］。四川盆地是我國重要的含油氣盆地，近年來在川北、川中連續(xù)取得重大突破。川北地區(qū)是四川盆地油氣富集和保存最為有利的地區(qū)之一，盡管有普光、元壩、龍崗等大中型氣田的先后發(fā)現(xiàn)，但下古生界油氣勘探尚未實質(zhì)展開。隨著川中地區(qū)寒武系龍王廟組油氣勘探的重大發(fā)現(xiàn)，整個四川盆地下古生界油氣的勘探前景和重要性也隨之提升，寒武紀(jì)沉積構(gòu)造格局也成為人們普遍關(guān)注的熱點問題。筆者以川北南江地區(qū)楊壩剖面為研究對象，旨在通過詳細(xì)的野外剖面測量和室內(nèi)薄片鑒定，厘清中下寒武統(tǒng)混合沉積特征，并探討其控制因素，從而為恢復(fù)四川盆地寒武紀(jì)沉積構(gòu)造格局和下一步油氣勘探部署提供參考。

1 地質(zhì)背景

研究區(qū)位于四川南江楊壩地區(qū)，處于揚子地臺北緣［6］。早寒武世開始，研究區(qū)廣泛為海水淹沒，沉積了相當(dāng)于滇東梅樹村組的寬川鋪組之后，發(fā)生揚子抬升，寬川鋪組被剝蝕；直至筇竹寺期，司上—萬源隆起形成后，研究區(qū)發(fā)生強烈沉降，沉積了筇竹寺組；仙女洞期開始，漢南古陸已達(dá)準(zhǔn)平原化階段，提供的陸源碎屑物質(zhì)顯著減少，海水由渾變清，形成了以碳酸鹽巖為主的仙女洞組；隨后漢南古陸上升作用明顯加強，向東南方向擴大，其西部被剝蝕的震旦系的硅質(zhì)巖及燧石巖屑沉積形成了閻王碥組；龍王廟期漢南古陸為低緩古陸，繼續(xù)向東南擴大，減少了陸源碎屑供給量，大范圍發(fā)育碳酸鹽巖；陡坡寺期，古地理環(huán)境繼承了龍王廟期的特點，海水徐徐退卻，漢南古陸提供的陸源碎屑量

隨氣候等因素變化［7-8］。該剖面地層出露較完整，寒武系地層從下到上依次出露筇竹寺組、仙女洞組、閻王碥組、孔明洞組和陡坡寺組?？酌鞫唇M（圖1）中下部見有灰綠色薄—中層狀砂屑白云巖，部分層段見泥質(zhì)砂巖，上部為中淺灰色中—厚層狀含砂屑微晶白云巖，局部具鮞粒結(jié)構(gòu)和砂質(zhì)泥巖。陡坡寺組（圖2）以發(fā)育含砂微晶白云巖為主。

圖1 四川南江下寒武統(tǒng)孔明洞組沉積相柱狀圖

2 混合沉積特征

按照混合沉積的定義，其可分為兩種情況：①狹義的混積—混積巖，系指同一巖層內(nèi)陸源碎屑組分與碳酸鹽組分的混合；②廣義的混積—混積層系，系指陸源碎屑巖與碳酸鹽巖、陸源碎屑巖與混積巖、碳酸鹽巖與混積巖或混積巖呈互層或夾層的形式產(chǎn)出。研究區(qū)內(nèi)既可見狹義的混積，又可見廣義的混積。

2.1 混積巖

研究區(qū)混積巖發(fā)育。混積巖的組分含量并無特定下限標(biāo)準(zhǔn)［9］，部分層位陸源碎屑含量較高，為含碳酸鹽陸源碎屑巖或碳酸鹽巖質(zhì)陸源碎屑巖，如白云質(zhì)砂巖、含云砂巖、灰質(zhì)砂巖；部分層位碳酸鹽巖含量高，為含陸源碎屑碳酸鹽巖或陸源碎屑質(zhì)碳酸鹽巖，如砂質(zhì)云巖、含粉砂云巖（圖3）。沉積物混積強度是指同一沉積環(huán)境中陸源碎屑組分與碳酸鹽組分混合的程度，是評價混合沉積環(huán)境的重要參數(shù)［10］。經(jīng)過薄片鑒定發(fā)現(xiàn)：大部分混積巖的組分含量處于陸源碎屑組分小于25%、碳酸鹽組分大于75%的區(qū)間中，主要為混積型碳酸鹽巖。按照伏美燕［10］162的分級方式，研究區(qū)混合沉積強度主要為1、2級，少見3、4級的高度混積。其表明混合沉積環(huán)境較為穩(wěn)定。此外，通過薄片觀察發(fā)現(xiàn)混積巖中的陸源碎屑組分絕大部分為砂巖、粉砂巖，表明海平面處于較低水平，這與研究區(qū)孔明洞期與陡坡寺期海退相一致。

圖2 四川南江中寒武統(tǒng)陡坡寺組沉積相柱狀圖

2.2 混積層系

研究區(qū)內(nèi)混積層系廣泛發(fā)育，常見陸源碎屑巖—碳酸鹽巖層系、陸源碎屑巖—混積巖層系、

碳酸鹽巖—混積巖層系和混積巖層系4種。

圖3 四川南江孔明洞組與陡坡寺組混積巖照片圖

1）陸源碎屑巖—碳酸鹽巖層系。此類層系分布于孔明洞組上部。陸源碎屑巖為含粉砂泥巖，碳酸鹽巖為鮞粒白云巖和砂礫屑白云巖。含粉砂泥巖主要為半清水臺地灘壩微相的沉積產(chǎn)物，鮞粒白云巖主要分布在清水臺地鮞粒灘壩微相中，砂礫屑白云巖主要在清水臺地灘壩微相中產(chǎn)出?；旌铣练e特征主要為泥巖與顆粒云巖以夾層的形式出現(xiàn)。

2）陸源碎屑巖—混積巖層系。此類層系分布于陡坡寺組的底部及上部。陸源碎屑巖主要為含粉—細(xì)砂質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖及粉砂巖，混積巖類型主要為含云泥質(zhì)砂巖、云質(zhì)粉砂巖、云質(zhì)砂巖及含細(xì)砂白云巖。陸源碎屑巖主要為渾水臺地瀉湖微相、顆粒灘微相和灘壩微相的沉積產(chǎn)物，混積巖主要分布在渾水臺地瀉湖微相、顆粒灘微相、半清水臺地灘壩微相中?；旌铣练e特征主要為陸源碎屑巖與混積巖以夾層的形式產(chǎn)出。

3）碳酸鹽巖—混積巖層系。此類層系分布較廣，碳酸鹽巖為砂屑白云巖、砂礫屑白云巖、鮞粒白云巖、含灰白云巖、粉晶白云巖，混積巖為含砂云巖、含云砂巖、云質(zhì)砂巖。碳酸鹽巖主要為清水臺地的臺內(nèi)灘微相、灘壩微相與半清水臺地的混積灘壩微相、灘壩微相、顆粒灘微相的沉積產(chǎn)物，混積巖主要在半清水臺地的顆粒灘微相、混積灘壩微相，清水臺地瀉湖微相與渾水臺地顆粒灘微相中產(chǎn)出?；旌铣练e主要特征為碳酸鹽巖與混積巖呈互層或夾層形式出現(xiàn)。

4）混積巖層系。此類層系非常發(fā)育，可進(jìn)一步分為同類混積巖層系和不同類混積巖層系。同類混積巖層系是以碳酸鹽組分為主的混積巖層系，由砂質(zhì)云巖、含砂云巖組成，在半清水臺地的瀉湖微相中產(chǎn)出，混合沉積特征為砂質(zhì)云巖與含云砂巖以互層的形式產(chǎn)出；不同類混積巖層系指以陸源碎屑為主的混積巖與以碳酸鹽為主的混積巖組成的層系，由云質(zhì)砂巖、含砂云巖組成，主要為半清水臺地砂壩微相、混積灘壩微相及鮞粒灘壩微相及清水臺地的瀉湖微相的沉積產(chǎn)物，混合沉積特征為兩種混積巖呈夾層或互層形式產(chǎn)出。

3 混合沉積類型

根據(jù)混合沉積的定義、成因、成分、沉積構(gòu)造及接觸關(guān)系等因素，按照“沉積事件+剖面結(jié)構(gòu)”的原則，結(jié)合研究區(qū)的實際資料，研究區(qū)內(nèi)混合沉積的類型為漸變式混合沉積和復(fù)合式混合沉積Ⅰ［2］933。

漸變式混合沉積指有正常沉積事件形成的一類

巖石，其與上下巖石在成分、結(jié)構(gòu)等方面存在過渡關(guān)系，沒有明顯的突變標(biāo)志［2］933。研究區(qū)內(nèi)海平面的升降變化導(dǎo)致沉積環(huán)境隨之改變，在“清水”期沉積碳酸鹽巖，在“渾水”期沉積陸源碎屑巖，二者此消彼長，在過渡環(huán)境中即形成了混積巖，與上下層系的巖石形成過渡關(guān)系。此類層系在孔明洞組與陡坡寺組廣泛發(fā)育。

復(fù)合式混合沉積分為兩類，Ⅰ指由正常沉積事件形成的一類巖石，其與上下巖石為巖性突變接觸；Ⅱ指由突發(fā)事件形成的一類巖石，其與上下巖石為漸變過渡接觸［2］934。研究區(qū)內(nèi)大量沉積碳酸鹽巖，陸源碎屑物質(zhì)較少，但當(dāng)海平面迅速變化時，沉積環(huán)境發(fā)生改變，在碳酸鹽沉積上覆蓋了陸源碎屑物質(zhì)，隨著海平面的不斷變化，使碳酸鹽巖與陸源碎屑巖呈互層或夾層的形式產(chǎn)出，便形成了Ⅰ類復(fù)合式混積。海平面的頻繁變化正是此類混合沉積層系形成的關(guān)鍵因素。此類層系主要發(fā)育于孔明洞組。

4 混合沉積模式

孔明洞組以陸源碎屑巖或碳酸鹽巖為主的混積巖均較為常見，沉積物的成分，自下部至上部形成了陸源碎屑減少、碳酸鹽增多的多次旋回，海平面變化頻繁導(dǎo)致混積層系發(fā)育廣泛，類型較多，高度混積巖也有發(fā)育。陡坡寺組為緩慢的海退期，沉積環(huán)境較穩(wěn)定，混積巖以碳酸鹽巖為主，混合沉積類型主要見漸變式混合沉積。根據(jù)區(qū)內(nèi)孔明洞組和陡坡寺組的巖石類型、混合沉積成因、混積特征及沉積環(huán)境等因素，初步建立起以上兩組的混合沉積模式（圖4）。研究區(qū)混積臺地主要由混積潮坪、混積局限臺地、混積開闊臺地組成。發(fā)生海侵時，沉積古地貌由混積潮坪向混積開闊臺地漸變，形成退積沉積序列；反之，則形成進(jìn)積序列。

圖4 四川南江孔明洞組與陡坡寺組混合沉積模式圖

5 結(jié)論

1）研究區(qū)巖性多不純，以碳酸鹽巖為主，混積巖發(fā)育，但混積強度不高，反映沉積環(huán)境較穩(wěn)定。而少見的高度混積巖則受海平面變化及物源影響。

2）研究區(qū)內(nèi)混積層系廣泛發(fā)育，常見陸源碎屑巖—碳酸鹽巖層系，陸源碎屑巖—混積巖層系，碳酸鹽巖—混積巖層系，混積巖層系4種。各類混積層系以夾層或互層的形式產(chǎn)出?；旌铣练e的類型為漸變式混合沉積和復(fù)合式混合沉積Ⅰ，前者廣泛發(fā)育，后者主要見于孔明洞組。

3）結(jié)合大量資料建立起南江地區(qū)中下寒武統(tǒng)混合沉積模式。構(gòu)造運動、海平面變化、物源等因素共同作用，形成了孔明洞組與陡坡寺組的混合沉積特征。

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（編輯：盧櫟羽）

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2095-1132（2014）06-0005-04

10.3969/j.issn.2095-1132.2014.06.002

修訂回稿日期：2014-11-19

中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查工作項目（1212011220748）。

尹柯惟（1989-），碩士研究生，研究方向為沉積學(xué)與儲層地質(zhì)學(xué)。E-mail：471755208@qq.com。