陜西耀縣桃曲坡中奧陶統(tǒng)下平?jīng)鼋M重力流沉積特征

魏欽廉，米慧慧，王起琮，肖 玲，賴生華

(西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安710065)

中奧陶統(tǒng)平?jīng)鼋M主要發(fā)育于鄂爾多斯盆地西南緣，前人曾做過深入研究。對耀縣桃曲坡剖面平?jīng)鼋M的沉積相類型，不同學(xué)者卻有多種不同認(rèn)識，但大多數(shù)都認(rèn)為屬碳酸鹽臺地邊緣灘礁相［1－4］。而筆者通過對耀縣桃曲坡剖面下平?jīng)鼋M的野外觀察和室內(nèi)研究，發(fā)現(xiàn)存在深水碳酸鹽重力流沉積。本文將在討論耀縣桃曲坡剖面下平?jīng)鼋M沉積特征的基礎(chǔ)上，闡明確定下平?jīng)鼋M為重力流沉積依據(jù)，最后分析其沉積環(huán)境。研究結(jié)果對鄂爾多斯盆地南緣中奧陶紀(jì)巖相古地理恢復(fù)具有重要意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

陜西耀縣桃曲坡剖面中奧陶統(tǒng)平?jīng)鼋M地層發(fā)育齊全，出露良好，是研究鄂爾多斯地區(qū)奧陶系海相地層的理想剖面之一。平?jīng)鼋M由袁復(fù)禮(1925)創(chuàng)名于甘肅省平?jīng)鍪秀y硐官莊，原稱平?jīng)鲰搸r，對應(yīng)于內(nèi)蒙古桌子山區(qū)的拉什仲組和烏拉力克組，時(shí)代為中奧陶世－晚奧陶世早期［5］。桃曲坡平?jīng)鼋M剖面位于陜西省銅川境內(nèi)，區(qū)域構(gòu)造上位于鄂爾多斯盆地的南緣。

該剖面平?jīng)鼋M巖性為深灰色、灰黑色薄層狀、薄板狀、頁片狀微－泥晶灰?guī)r與藻砂屑(或內(nèi)碎屑)細(xì)－粉晶灰?guī)r互層，夾中厚－巨厚層角礫狀灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r和少許的凝灰?guī)r、牙形石和遺跡化石［6］。

圖1 桃曲坡剖面位置圖

2 沉積相特征

2.1 重力流沉積相標(biāo)志

陜西耀縣下平?jīng)鼋M以淺灰色塊狀礫屑灰?guī)r、灰黑色泥頁巖為主，夾紋層狀泥晶灰?guī)r或?qū)幽規(guī)r［6］。該套地層具有塊狀層理、溝模等沉積構(gòu)造。中厚層狀灰?guī)r含有較多礫屑，其礫屑成分主要是致密泥晶灰?guī)r，以及較深水含鈣球和少量介形蟲等生屑，礫屑灰?guī)r的粒徑一般為數(shù)厘米至數(shù)十厘米，大者可達(dá)2 m以上的漂礫，礫石既有渾圓狀也有次棱角到棱角狀，大小粒徑呈雜亂堆積特征，部分層段礫石的長軸方向與層面有微弱的平行。顯示了石灰?guī)r礫石是在一種高密度碎屑流體的搬運(yùn)下沉積而成。

圖2 塊狀層理

圖3 溝模

圖4 礫屑結(jié)構(gòu)宏觀特征

2.2 重力流類型劃分

國內(nèi)外學(xué)者基于觸發(fā)機(jī)制、支撐機(jī)制、流變和沉積過程機(jī)制、沉積物類型及外部形態(tài)等方而的差異，對重力流進(jìn)行了不同劃分，將重力流分為滑動(dòng)、滑塌、碎屑流和濁流四種類型［7－8］。耀縣桃曲波下平?jīng)鼋M是由碎屑流和濁流這兩種重力流以不同的比例疊加沉積而成。

2.2.1 碎屑流

碎屑流是一種塑性沉積物流，內(nèi)部呈線性層流，沉積物整體停止流動(dòng)，塊狀固結(jié)。碎屑流和塊體流名稱可互換，因?yàn)樗鼈兌即硭苄粤鲃?dòng)以及塊體中分布的純剪切力［7］。在碎屑流中，顆粒間的相對運(yùn)動(dòng)占主導(dǎo)地位，純剪切運(yùn)動(dòng)次之。碎屑流可以是富基質(zhì)和貧基質(zhì)的或者兩者混合類型。該類沉積是本區(qū)的一種重力流類型，為碳酸鹽巖型。其多由礫級碎屑構(gòu)成，通常呈塊狀、無分選、無粒序，但有時(shí)頂部可呈正粒序，既可以為水道的充填體，也可以呈席狀產(chǎn)出(圖4和圖5)。雜亂角礫石灰?guī)r的碎屑物，主要為淺水臺地邊緣的碳酸鹽巖和較深水斜坡的碳酸鹽巖的崩解產(chǎn)物。它們同深水斜坡的灰泥混合，在重力的直接作用下，以沉積物重力流的方式搬運(yùn)，在斜坡向盆地轉(zhuǎn)變的地帶堆積。因此，可以作為盆地邊緣的標(biāo)志。該區(qū)灰?guī)r碎屑流呈厚層塊狀產(chǎn)狀疊置，其上界面與灰黑色泥頁巖呈突變接觸，底部則與下覆灰黑色泥頁巖呈突變接觸，缺乏大型底沖刷面(圖2)。

圖5 礫屑結(jié)構(gòu)微觀特征

圖6 深水環(huán)境下重力流驅(qū)動(dòng)滑坡過程示意圖［8］

圖7 桃曲坡下平?jīng)鼋M剖面沉積環(huán)境分析

2.2.2 濁流

濁流是具有牛頓流體性質(zhì)的沉積物流，呈湍動(dòng)狀態(tài)，顆粒被湍流支撐且懸浮沉降。濁流通常表現(xiàn)出不均一和非穩(wěn)定的流體性質(zhì)特征，能量呈涌浪狀遞減［8］。本區(qū)碳酸鹽型濁流地沉積主要由含粉屑、砂屑泥晶灰?guī)r、泥晶粉屑砂屑灰?guī)r和泥晶粉屑藻屑灰?guī)r組成，單層厚數(shù)比碳酸鹽型碎屑流地層小，厚度為毫米至40 cm不等(圖2)，顆粒組分包括粉屑、砂屑、生物屑等。生物屑主要是孔層藻、三葉蟲、海百合、腕足類和介形蟲等。顆粒分選中等至差，顆粒間原始充填物為泥晶基質(zhì)。垂向上常見ae、bce和be等不完整的層序。其界面與灰黑色泥頁巖呈突變或侵蝕接觸，見溝模等沉積構(gòu)造(圖3)。

2.3 沉積相環(huán)境分析

在活動(dòng)大陸斜坡，重力流是其特有的沉積特色。除重力流作用外，大陸斜坡常常發(fā)育重力流和正常沉積的垂向加積作用。斜坡相可以進(jìn)一步分為臺地前緣斜坡和深水斜坡，其中，臺地前緣斜坡為通常所說的上斜坡沉積相當(dāng)，而深水斜坡則發(fā)育在坡度由陡變緩的斜坡下部，相當(dāng)于下斜坡沉積位置。桃曲坡下平?jīng)鼋M的巖性組合主要有兩個(gè)類型，一是厚層礫屑灰?guī)r－灰黑色泥頁巖，二是薄層泥晶灰?guī)r與灰黑色泥頁巖組合。按照巖性組合關(guān)系和Dott流體力學(xué)機(jī)制，結(jié)合深水環(huán)境下重力驅(qū)動(dòng)滑坡過程模式［8］(圖6)，認(rèn)為桃曲坡下平?jīng)鼋M沉積環(huán)境為深水斜坡沉積(圖7)。

3 結(jié)語

(1)按形態(tài)、顆粒支撐機(jī)制及流變和沉積過程，從下平?jīng)鼋M重力流沉積體系中識別出碳酸鹽碎屑流和濁流兩種重力流類型。

(2)通過沉積構(gòu)造、巖性組合關(guān)系及流體機(jī)制等系列相標(biāo)志分析，認(rèn)為耀縣桃曲坡下平?jīng)鼋M屬于深水斜坡沉積，而不是碳酸鹽臺地邊緣灘礁相。

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