羌塘盆地東部中侏羅統(tǒng)陸源碎屑與碳酸鹽混合沉積成巖特征

馬伯永，王根厚，李尚林，徐紅燕

1．中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局，北京 100037 2．中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083 3．中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心，西安 710054

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羌塘盆地東部中侏羅統(tǒng)陸源碎屑與碳酸鹽混合沉積成巖特征

馬伯永1，王根厚2，李尚林3，徐紅燕1

1．中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局，北京 100037 2．中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083 3．中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心，西安 710054

近年來(lái)，混合沉積顯示的沉積環(huán)境和油氣地質(zhì)意義越來(lái)越受到學(xué)界的重視。羌塘盆地是目前國(guó)內(nèi)油氣勘探最重要的戰(zhàn)略選區(qū)之一，具有良好的油氣勘探遠(yuǎn)景。研究區(qū)侏羅系廣泛發(fā)育陸源碎屑與碳酸鹽的混合沉積。綜合前人研究成果、區(qū)域地質(zhì)資料和室內(nèi)樣品分析，筆者對(duì)研究區(qū)廣泛分布混合沉積的巖石學(xué)特征、沉積環(huán)境、成巖作用進(jìn)行了詳細(xì)地研究。研究發(fā)現(xiàn)：區(qū)內(nèi)中侏羅統(tǒng)混合沉積表現(xiàn)為混積巖、混積層系兩種形式；對(duì)巖性、層系及組合特征進(jìn)行觀(guān)察發(fā)現(xiàn)，它們主要形成于濱岸、碳酸鹽巖緩坡、潮坪沉積環(huán)境，把混合沉積劃分為4個(gè)三級(jí)地層層序，提高了地層劃分的精度，建立了研究區(qū)中侏羅世雀莫錯(cuò)期、布曲期、夏里期的巖相古地理格局；混積巖中最顯著的成巖作用類(lèi)型有壓實(shí)-壓溶、膠結(jié)、破裂和溶蝕作用，其中以破裂作用、溶蝕作用最為發(fā)育，有利于形成優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)層，可為沉積儲(chǔ)層預(yù)測(cè)及研究區(qū)的石油普查評(píng)價(jià)提供重要參考。

碳酸鹽巖；陸源碎屑巖；混合沉積；成巖作用；油氣；中侏羅統(tǒng)；羌塘盆地

0 引言

混合沉積很早就引起了人們的注意，1984年Mount[1]首次提出了混合沉積物的概念。混合沉積是指陸源碎屑組分與碳酸鹽組分的混合產(chǎn)出和相互交替的沉積[2]，它是許多重要的沉積礦床的控礦層位[3]。近年來(lái)，因混合沉積/混積巖與油氣有著密切關(guān)系，越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外地質(zhì)學(xué)家的重視，探討混積巖/混合沉積特征與油氣地質(zhì)意義關(guān)系已經(jīng)成為沉積學(xué)和石油地質(zhì)學(xué)領(lǐng)域重要的科學(xué)問(wèn)題[4]，并且在混合沉積機(jī)制、沉積相模式、混合沉積的控制因素、成巖作用和油氣儲(chǔ)層形成機(jī)制等方面取得了諸多理論和實(shí)踐應(yīng)用成果[5-14]。

藏北羌塘盆地是中國(guó)海相盆地中上侏羅統(tǒng)最為發(fā)育的地區(qū)之一，垂向上具有“三砂夾兩灰”的組成特征，混合沉積非常普遍。但前人的研究主要集中在生物地層、巖石地層及沉積盆地分析方面[15-16]，對(duì)研究區(qū)內(nèi)廣泛分布的混合沉積未見(jiàn)相關(guān)的實(shí)例研究報(bào)道。筆者在較系統(tǒng)地觀(guān)察羌塘盆地東部中侏羅統(tǒng)的混合沉積特征及分析形成環(huán)境的基礎(chǔ)上，對(duì)混合沉積成巖作用成因進(jìn)行了探討，以期為混合沉積學(xué)研究和油氣勘查評(píng)價(jià)提供重要的基礎(chǔ)資料，并在生產(chǎn)科研中對(duì)研究區(qū)的混合沉積現(xiàn)象給予足夠的重視和研究。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

羌塘盆地位于特提斯--喜馬拉雅構(gòu)造域的北部。盆地北部邊界為可可西里--金沙江縫合帶，南部邊界為班公湖--怒江縫合帶，是我國(guó)第二大海相沉積盆地。按盆地的內(nèi)部沉積充填特征和演化過(guò)程的差異，大致以E89°為界，將其劃分為西部和東部?jī)杉?jí)盆地，后者即為羌塘盆地東部，是我國(guó)最重要的中生代含油氣盆地和我國(guó)重要的有色金屬與貴金屬成礦遠(yuǎn)景區(qū)。本次中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查表明, 研究區(qū)包含3個(gè)Ⅰ級(jí)構(gòu)造單元，自北東向南西依次是北羌塘--昌都坳陷、唐古拉山隆起帶和南羌塘坳陷，地層分布情況見(jiàn)圖1。

2 混合沉積環(huán)境及層序

研究區(qū)中侏羅統(tǒng)巖層主要形成于濱岸、碳酸鹽緩坡、潮坪-瀉湖、三角洲等沉積環(huán)境。

圖1 羌塘盆地東部地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.1 The geological map in the east of Qiantang basin

濱岸沉積環(huán)境主要發(fā)育在查吾拉剖面雀莫錯(cuò)組和夏里組的下部，總體呈近東西向展布。巖性以砂質(zhì)、粉砂質(zhì)沉積物為主，平行層理和低角度沖洗層理非常發(fā)育。陸源碎屑巖以灰白色中--細(xì)粒石英砂巖、粉砂巖為主，沉積物分選及磨圓度較好。混積巖為灰質(zhì)粉砂巖、鈣質(zhì)泥巖，產(chǎn)腕足、雙殼化石，化石保存不好，生物碎片較多。前濱平行層理和低角度沖洗層理非常發(fā)育，混積特征不明顯；臨濱及濱外以泥質(zhì)沉積物為主，形成明顯的韻律層或旋回性層序。

碳酸鹽緩坡沉積環(huán)境主要見(jiàn)于布曲組。巖性以碳酸鹽沉積物為主，常見(jiàn)風(fēng)暴作用形成的灰泥質(zhì)內(nèi)碎屑角礫巖。內(nèi)緩坡上部的混積巖包括灰色中--薄層含生物碎屑泥質(zhì)泥晶灰?guī)r、灰色薄層鈣質(zhì)泥巖，常見(jiàn)泥裂構(gòu)造、干縮角礫狀構(gòu)造。內(nèi)緩坡中部的巖性組合表現(xiàn)為灰質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)泥晶灰?guī)r、灰質(zhì)泥巖、生物碎屑灰?guī)r、鈣質(zhì)頁(yè)巖以互層或夾層的形式出現(xiàn)。內(nèi)緩坡下部的混積巖及混積層系均不太發(fā)育；淺緩坡在縱向剖面上表現(xiàn)為顆粒質(zhì)碳酸鹽巖與泥質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖等細(xì)粒陸源碎屑巖呈互層或夾層的形式出現(xiàn)，部分生物顆粒組分往往遭受到較強(qiáng)的泥晶化作用。深緩坡亞相主要由灰泥灰?guī)r和含生物碎屑灰?guī)r組成，生屑顆粒的分選與磨蝕程度都非常差，常見(jiàn)完整的生物殼體，巖層組合以陸源泥、碳酸鹽灰泥及少量粉砂構(gòu)成，具水平層理和滑動(dòng)變形沉積構(gòu)造。自?xún)?nèi)緩坡--深緩坡呈現(xiàn)“向上巖層變薄、陸源碎屑含量逐漸減少、灰質(zhì)體積分?jǐn)?shù)逐漸增加”的趨勢(shì)。

潮坪-瀉湖沉積環(huán)境主要見(jiàn)于雀莫錯(cuò)組、布曲組的上部，沿中央隆起帶兩側(cè)分布。巖性以陸源碎屑與碳酸鹽巖內(nèi)碎屑混積為主，鈣質(zhì)膠結(jié)，接近碳酸鹽砂屑灘相，發(fā)育沙紋層理、生物擾動(dòng)構(gòu)造、條帶狀層理、波狀層理；瀉湖沉積體系由含灰粉砂質(zhì)泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、含生物碎屑灰泥灰?guī)r、泥質(zhì)粉砂巖、含石英顆粒生物碎屑灰泥灰?guī)r組成，局部夾潮道含生屑粒屑灰?guī)r和中細(xì)粒鈣質(zhì)巖屑砂巖、粉砂巖，粒屑灰?guī)r和砂巖中發(fā)育小型沙紋層理和水平層理。

扇三角洲沉積主要發(fā)育灰色厚層中礫巖、灰色中厚層含礫中粗粒長(zhǎng)石石英砂巖、中厚層--中薄層粉細(xì)砂巖、灰綠色中薄粉砂巖、灰色薄層灰質(zhì)粉砂巖及灰褐色薄層狀泥質(zhì)灰?guī)r?？蛇M(jìn)一步細(xì)分為扇三角洲平原、扇三角洲前緣、前扇三角洲亞相，僅在前扇三角洲亞相可見(jiàn)弱的混合沉積現(xiàn)象。

剖面位置見(jiàn)圖1。圖2 羌塘盆地東部中侏羅統(tǒng)層序地層與沉積相Fig.2 Analysis of sedimentary sequence and facies of the Middle Jurassic in the eastern part of the Qiangtang basin

前人對(duì)羌塘盆地中生代地層開(kāi)展過(guò)的一定的研究和劃分[15-16]。通過(guò)地質(zhì)路線(xiàn)調(diào)查和地層界面的追索，筆者將研究區(qū)中侏羅統(tǒng)劃分為4個(gè)三級(jí)層序(圖2)：倉(cāng)來(lái)拉剖面層序SQ1形成于中侏羅世巴柔期早期，由雀莫錯(cuò)組下部組成，發(fā)育低位體系域(LST)、海侵體系域(TST)、凝縮段(CS)和高水位體系域(HST)，為Ⅰ型層序，雁石坪剖面未見(jiàn)底；層序SQ2形成于中侏羅世巴柔期中晚期，由雀莫錯(cuò)組中上部組成，發(fā)育陸架邊緣體系域(SMST)、凝縮段和高水位體系域?yàn)棰蛐蛯有?。層序SQ3形成于中侏羅世巴通期，由布曲組構(gòu)成，發(fā)育海侵體系域和高位體系域，為Ⅰ型層序。層序SQ4形成于中侏羅世卡洛夫期早期，由夏里組下--中部構(gòu)成，發(fā)育陸架邊緣體系域和高水位體系域，未見(jiàn)頂，為Ⅱ型層序。

3 混合沉積特征

筆者僅以野外地質(zhì)露頭剖面資料為基礎(chǔ)，對(duì)研究區(qū)混合沉積巖樣品進(jìn)行了詳細(xì)的顯微鏡下觀(guān)察，少數(shù)樣品進(jìn)行了掃描電鏡觀(guān)測(cè)。研究區(qū)中侏羅統(tǒng)混合沉積的產(chǎn)出形態(tài)分為兩類(lèi)，其中一類(lèi)是陸源碎屑組分和碳酸鹽組分混雜形成混積巖(狹義的混合沉積)，也可表現(xiàn)為混積巖與陸源碎屑和純的碳酸鹽交互成層，形成混積層系(廣義的混合沉積)。

3.1 混積巖

目前，關(guān)于混積巖的分類(lèi)和命名尚未統(tǒng)一，主要有四單元[1]、三單元(陸源碎屑、碳酸鹽、黏土)[17]和二單元(陸源碎屑、碳酸鹽)[18]的分類(lèi)之爭(zhēng)。筆者采用二單元分類(lèi)方案。根據(jù)陸源碎屑、碳酸鹽巖相對(duì)體積分?jǐn)?shù)顆粒類(lèi)型特征，共劃分出7種混積巖類(lèi)型(圖3)。

1)含生物碎屑砂質(zhì)灰?guī)r(圖3a)。主要由碳酸鹽灰泥和砂級(jí)--粉砂級(jí)的石英、泥質(zhì)團(tuán)塊及少量火山碎屑等碎屑顆粒組成。陸源碎屑顆粒散布于灰泥基質(zhì)中，雜基支撐結(jié)構(gòu)，占19%～35%，粒徑以0.3～1.0 mm為主，多為棱角狀-次棱角狀。生物碎屑體積分?jǐn)?shù)為5%～8%，以腕足類(lèi)、雙殼類(lèi)為主，多為半自形-自形。雜基支撐結(jié)構(gòu)，填隙物主要為泥晶。

2)灰質(zhì)砂巖、砂質(zhì)灰?guī)r、含灰質(zhì)砂巖(圖3b-e)。一般呈灰色、灰黃色，中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，碎屑成分為石英、碳酸鹽碎屑以及少量的長(zhǎng)石、云母等，相當(dāng)數(shù)量的碳酸鹽組分作為碎屑巖的泥晶填隙物存在，泥晶方解石充填于陸源碎屑空隙中。石英為30%～45%，呈次棱角狀--次圓狀，石英碎屑顆粒的表面常見(jiàn)微起伏凹坑或凸脊，具重結(jié)晶加大邊現(xiàn)象；碳酸鹽顆粒體積分?jǐn)?shù)為35%～60%，大多數(shù)碎屑顆粒呈次棱角狀--次圓狀，雜基為碳酸鹽質(zhì)灰泥，顆粒間填充物為亮晶方解石，部分為微晶或粉晶。部分巖石因含陸源碎屑或灰質(zhì)成分不同，而過(guò)渡為砂質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)(細(xì))砂巖、含灰質(zhì)砂巖等不同類(lèi)型巖石。主要見(jiàn)于潮坪、碳酸鹽斜坡等沉積環(huán)境。

3)(含)外碎屑顆?；夷嗷?guī)r(圖3f、g)。呈深灰色塊狀，主要由泥晶、粉晶方解石顆粒構(gòu)成，灰泥基質(zhì)中散布有粉砂級(jí)--中粗礫級(jí)大小不等的巖石(內(nèi))碎屑，其中大的內(nèi)碎屑顆粒磨圓度較好，巖屑成分主要由石英、長(zhǎng)石及混積顆粒物，碎屑顆粒粒徑相差較大，雜基支撐結(jié)構(gòu)，與下伏的陸源碎屑巖或碳酸鹽之間為突變接觸，反映了一種堆積速度快、顆粒來(lái)不及分選的混合沉積作用。主要見(jiàn)于浪基面以上沉積環(huán)境，由風(fēng)暴等高強(qiáng)度事件形成。

4)紋層狀粉砂質(zhì)泥晶灰?guī)r(圖3h)。巖石總體呈灰色、灰黃色薄層狀，發(fā)育均勻?qū)訝詈撩准?jí)的粉細(xì)砂與灰泥相間的細(xì)紋理層，紋層接觸面常見(jiàn)小規(guī)模的切割現(xiàn)象。主要為含有大量粉砂級(jí)泥晶方解石球粒和未定屬種的生物碎屑，約占整個(gè)巖石成分的80%以上，有機(jī)質(zhì)含量較高，常見(jiàn)小型砂紋交錯(cuò)層理，紋層界限清晰，深色為密集填集的泥晶似球粒(再沉積的內(nèi)碎屑組成)，淺色包含棱角狀、粉砂大小的陸源石英顆粒，常見(jiàn)于潮下帶低能或封閉海灣環(huán)境。

5)泥質(zhì)泥晶灰?guī)r、粉砂質(zhì)泥晶灰?guī)r(圖3i、j)。主要由陸源粉砂和粉晶、泥晶方解石組成，偶見(jiàn)雙殼、介形蟲(chóng)等的破碎殘片，破碎程度非常高，通常體積分?jǐn)?shù)小于10%。陸源泥由黏土礦物組成，粉砂級(jí)碎屑成分主要為長(zhǎng)石、石英，粒度小于0.06 mm，體積分?jǐn)?shù)為20%～30%，常發(fā)育透鏡狀、條帶狀層理等潮汐沉積構(gòu)造，主要形成于能量中等的潮間帶附近。

6)鈣質(zhì)頁(yè)巖、鈣質(zhì)泥巖。鈣質(zhì)頁(yè)巖為黑色或灰黑色，碳酸鈣體積分?jǐn)?shù)常大于50%，薄層-葉片狀產(chǎn)出，橫向分布穩(wěn)定。鈣質(zhì)泥巖為黃色、紫紅、黃綠色、雜色，可見(jiàn)鈣質(zhì)結(jié)核、泥裂、還原斑及石膏假晶(圖3k)。掃描電鏡結(jié)果顯示，兩種灰泥質(zhì)沉積物主要由方解石、石英、綠泥石、水云母等礦物組成，方解石晶粒不明顯，其邊緣或晶間常見(jiàn)片狀黏土礦物。前者一般形成于浪基面以下或?yàn)a湖底部低能環(huán)境，后者形成于潮上坪低能環(huán)境。

7)渣狀鈣結(jié)巖(圖3l)。巖石呈褐黃色、灰黃色，角礫狀構(gòu)造，角礫成分以灰?guī)r為主，陸源碎屑體積分?jǐn)?shù)為10%～15%，鈣質(zhì)膠結(jié)，偶有石膏充填，局部見(jiàn)空洞，厚度為10～30cm，質(zhì)地疏松，常與紫紅色鈣質(zhì)泥巖、灰綠色鈣質(zhì)泥巖組成韻律沉積。此類(lèi)巖石是短暫出露地表遭受弱喀斯特化淋濾作用的結(jié)果，是由大量的碎屑物質(zhì)順裂隙穿插侵入崩塌后、造成陸源碎屑物質(zhì)和碳酸鹽巖的混合。

3.2 混合沉積層系

依據(jù)混合沉積的定義、成因、成分、結(jié)構(gòu)、沉積構(gòu)造及接觸關(guān)系等因素，將其劃分為14種混合沉積層系(圖4)，它們?cè)趲r性組合上分別屬于陸源碎屑巖-混積巖(圖4a、b、n)、陸源碎屑巖-碳酸鹽巖(圖4i、m)、碳酸鹽巖-混積巖(圖4c、d、g、h)和混積巖-混積巖(圖4e、f、i、j)4種巖性組合類(lèi)型，并以互層混合沉積、夾層混合沉積、互層并夾層混合沉積3種組合形式存在，各種混合沉積常常相互疊加，頻繁交替，形成類(lèi)型復(fù)雜的混合沉積復(fù)合體。

4 巖相古地理特征

在綜合研究區(qū)大量區(qū)域地質(zhì)調(diào)查資料和實(shí)測(cè)剖面資料的基礎(chǔ)上，按照瓦爾特沉積相橫向展布原理并結(jié)合優(yōu)勢(shì)相法則，編制了羌塘盆地東部中侏羅世巖相古地理圖。由于工作精度和研究程度的限制，巖相古地理編圖單位只精確到期。

Mount曾將海相碳酸鹽巖和陸源碎屑巖的混合作用分為 4種類(lèi)型: 間斷混合、相緣混合、原地混合和母源混合。對(duì)混合沉積巖的研究表明，混合沉積作用與當(dāng)時(shí)的古地理格局密切相關(guān)[1]。

圖4 羌塘盆地東部中侏羅統(tǒng)查吾拉剖面混合沉積層系類(lèi)型Fig.4 Types of mixing sedimentary system from Zhawula profiles of Middle Jurassic in the eastern Qiangtang basin

雀莫錯(cuò)期，陸上蝕源區(qū)主要為唐古拉隆起帶及北側(cè)的昌都凸起(圖5a)。濱岸帶沿中央隆起帶南側(cè)斷續(xù)分布，倉(cāng)來(lái)拉一帶發(fā)育濱岸-潮坪沉積，以臨濱、潮間帶發(fā)育最好，在臨濱及濱外地區(qū)發(fā)育了灰質(zhì)巖粉砂質(zhì)、含灰質(zhì)泥巖等組分內(nèi)沉積物，混積層系以圖4a、b兩種類(lèi)型為主，蝕源混合、相源漸變混合作用比較發(fā)育。盆地北部雁石坪、中部依倉(cāng)瑪凹陷一帶水體較淺，發(fā)育扇三角洲相沉積，其中前三角洲亞相可見(jiàn)一定程度的混積現(xiàn)象，混積巖主要為灰質(zhì)泥巖、灰質(zhì)粉砂巖等，具弱的間斷混合沉積作用。112道班--本塔斷裂帶以南多瑪凹陷為一碳酸鹽潮坪-臺(tái)地沉積體系，巖性為一套泥晶灰?guī)r、生物碎屑粒泥-泥?；?guī)r、(含)鮞粒生屑灰?guī)r夾灰質(zhì)細(xì)砂巖、灰質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖沉積組合，混積層系以圖4g、4h、4j、4m等類(lèi)型為主。

a.雀莫錯(cuò)期;b.布曲期;c.夏里期。圖5 羌塘盆地東部中侏羅世巖相古地理圖Fig.5 Lithofacies paleographic map during Middle Jurassic in the eastern Qiangtang basin

布曲期是羌塘盆地東部中生代最大的海侵期(圖5b)。前期大部分物源區(qū)被海水淹沒(méi)，中央隆起帶變成水下隆起接受沉積，陸源碎屑物供應(yīng)量受到抑制，沉積了大套碳酸鹽巖偶夾暗色細(xì)碎屑巖(布曲組)，出露于研究區(qū)大部地區(qū)，沉積相以碳酸鹽緩坡相為主，可進(jìn)一步分為內(nèi)緩坡、淺緩坡和深緩坡3種沉積亞相。內(nèi)緩坡發(fā)育在中部隆起兩側(cè)，以泥質(zhì)灰?guī)r、泥晶灰?guī)r及泥質(zhì)粉砂巖等為主，淺緩坡則表現(xiàn)為顆粒質(zhì)碳酸鹽巖與泥質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖等細(xì)粒陸源碎屑巖呈互層或夾層，深緩坡混合沉積現(xiàn)以陸源泥、碳酸鹽灰泥及少量粉砂構(gòu)成，混積現(xiàn)象較弱。碳酸鹽緩坡一般以原地混合、間斷混合作用為主，具弱的間斷混合沉積作用。

經(jīng)歷巴通期大規(guī)模海侵之后，夏里期是羌塘盆地中生代海相盆地逐步萎縮，向陸相盆地或剝蝕區(qū)轉(zhuǎn)變的一個(gè)過(guò)渡時(shí)期(圖5c)。陸源剝蝕區(qū)呈島鏈狀斷續(xù)分布于研究區(qū)中部中央隆起帶，其周緣為潮上帶亞相，向盆地內(nèi)部逐步演變?yōu)槌遍g帶、潮下-瀉湖亞相。沉積物以粉細(xì)砂巖、泥巖為主，夾灰質(zhì)粉砂巖、泥質(zhì)泥晶灰?guī)r和泥質(zhì)粉晶灰?guī)r等，反映當(dāng)時(shí)源區(qū)剝蝕緩慢、地形平坦。古地理單元構(gòu)成包括陸源剝蝕區(qū)、潮坪、濱岸、淺海陸棚等。蝕源混合、相源漸變混合沉積作用比較發(fā)育。

5 混合沉積成巖作用特征

成巖作用能夠引起沉積巖層結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、成分以及物理化學(xué)性質(zhì)的變化，導(dǎo)致油氣儲(chǔ)集空間的形成。成巖作用的研究能為儲(chǔ)集空間的預(yù)測(cè)提供依據(jù)[4,19]。筆者本次研究結(jié)果表明，研究區(qū)中侏羅統(tǒng)混積巖成巖作用主要發(fā)育壓實(shí)-壓溶、膠結(jié)、破裂和溶蝕等類(lèi)型。值得一提的是，受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，巖石裂縫以及相伴生的溶蝕作用非常發(fā)育，成為最顯著的建設(shè)性成巖作用。

5.1 壓實(shí)、壓溶作用

1)壓實(shí)作用。壓實(shí)作用使沉積物在重力作用下趨于緊密，灰質(zhì)砂巖、灰質(zhì)細(xì)砂巖、含灰質(zhì)砂巖中，碎屑顆粒間接觸緊密，大多以點(diǎn)-線(xiàn)接觸或線(xiàn)接觸為主，壓實(shí)作用強(qiáng)烈(圖6a)；泥質(zhì)泥晶灰?guī)r、含生物碎屑泥質(zhì)泥晶灰?guī)r、灰質(zhì)粉砂巖等類(lèi)巖石抗壓實(shí)能力較差，普遍經(jīng)歷了較強(qiáng)烈的壓實(shí)作用，最明顯的標(biāo)志是介屑受上覆顆粒擠壓變形直至破裂，泥質(zhì)顆粒受擠壓重新排列，被壓平或壓扁(圖6b)，使碎屑顆粒間呈縫合及鑲嵌式接觸。

a.灰質(zhì)砂巖的壓實(shí)作用，顆粒鑲嵌式接觸；b.顆粒灰?guī)r的壓實(shí)-壓溶作用；c.馬尾狀溶解縫，有機(jī)質(zhì)充填；d.小型馬尾狀縫合線(xiàn)；e.溶解縫，由兩側(cè)巖性不同造成溶解性差異形成；f.縫合線(xiàn)，腕足類(lèi)殼體被溶蝕。圖6 羌塘盆地東部中侏羅統(tǒng)壓實(shí)和壓溶成巖作用Fig.6 Types of compaction andpressure solution from Middle Jurassic in the eastern Qiangtang basin

2)壓溶是壓實(shí)作用的繼續(xù)，也是巖石中最為發(fā)育的一種成巖作用。壓溶作用是一種非常重要的埋藏成巖作用，它除了產(chǎn)生許多溶解結(jié)構(gòu)以外，也導(dǎo)致顆粒和沉積物的溶解，而后者是埋藏膠結(jié)物碳酸鈣的重要來(lái)源。根據(jù)成巖組構(gòu)特征，壓溶作用可分為擬合組構(gòu)、溶解縫和縫合線(xiàn)[20]。擬合組構(gòu)為一互相穿插顆粒相互嵌入的滲透性組構(gòu)(微縫合線(xiàn))，可見(jiàn)內(nèi)碎砂屑顆粒被上覆的碎屑?jí)赫?，或兩顆粒間相互嵌入而變形，主要形成于壓溶作用的早期。壓溶作用在含砂質(zhì)灰?guī)r、砂質(zhì)灰?guī)r、粉砂質(zhì)灰?guī)r等巖石類(lèi)型中較發(fā)育；溶解縫是不溶殘余物組成的平滑線(xiàn)狀構(gòu)造，在巖石中常以線(xiàn)狀、網(wǎng)狀、馬尾狀出現(xiàn)(圖6c)，在泥質(zhì)泥晶灰?guī)r、粉砂質(zhì)灰?guī)r中最為發(fā)育，局部小型溶解縫富集(圖6d)。溶解縫內(nèi)無(wú)充填(圖6e)，或被鐵質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、瀝青質(zhì)、亮晶方解石部分充填；縫合線(xiàn)是最顯著的壓溶成巖作用，廣泛分布于顆粒質(zhì)混積巖中，呈鋸齒狀展布，平行或斜交層面，常常切穿顆粒、膠結(jié)物和基質(zhì)，溶蝕作用非常明顯?？梢?jiàn)鋸齒狀縫合線(xiàn)溶蝕成巖縫中充填的方解石脈或生物殼體(圖6f)。

5.2 膠結(jié)作用

膠結(jié)作用是一種孔隙水的物理化學(xué)和生物化學(xué)沉淀作用，碳酸鹽顆粒或礦物被黏結(jié)起來(lái)變成固結(jié)的巖石。羌塘盆地東部混積巖中的膠結(jié)物以硅質(zhì)、鐵質(zhì)和鈣質(zhì)為主，鈣質(zhì)最多，平均體積分?jǐn)?shù)5%～15%，以雀莫錯(cuò)組體積分?jǐn)?shù)最高(平均18.5%)，布曲組體積分?jǐn)?shù)為10.5%，夏里組最低(平均9.5%)。方解石膠結(jié)物主要有2種類(lèi)型：粒狀方解石膠結(jié)物，一般形成于成巖的中期和晚期，是一種比較常見(jiàn)的膠結(jié)物；充填膠結(jié)物見(jiàn)于巖石中大量發(fā)育的張性裂縫，寬度大小不等。這些裂縫大部分已被方解石膠結(jié)物完全充填，部分被瀝青質(zhì)充填(圖7a)，是本組最為發(fā)育的膠結(jié)物。石英次生加大作用，一般以隱晶或微晶形式出現(xiàn)。石英的次生加大與碳酸鹽膠結(jié)物呈消長(zhǎng)關(guān)系?；屹|(zhì)膠結(jié)物含量高時(shí)，石英次生加大作用往往不發(fā)育。

a.裂縫被方解石及瀝青質(zhì)充填；b.構(gòu)造縫，方解石充填；c.風(fēng)化縫；d.孤立溶孔；e.灰泥基質(zhì)的溶蝕作用；f.沿縫合線(xiàn)發(fā)育的溶蝕孔隙；g.含灰質(zhì)砂巖中鈣質(zhì)膠結(jié)物溶蝕縫；h-i.沿裂縫發(fā)育的溶蝕作用。圖7 羌塘盆地東部中侏羅統(tǒng)混積巖的破裂、溶蝕成巖作用Fig.7 Types of fragmentation and dissolution from Middle Jurassic in the eastern Qiangtang basin

5.3 破裂作用

由成巖作用、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)引起的破裂作用導(dǎo)致巖石產(chǎn)生大量的成組裂縫，是沉積物沉積后的一項(xiàng)重要成巖作用。各個(gè)階段都有不同程度的裂縫發(fā)育，可劃分為構(gòu)造縫(圖7b)和風(fēng)化縫(圖7c)。這些裂縫雖被方解石、有機(jī)質(zhì)等充填，但經(jīng)過(guò)后期的溶蝕，可形成縫內(nèi)溶孔或溶縫。構(gòu)造縫不僅可作為連通空隙的通道，大大提高巖層的滲透性，同時(shí)也可作為石油的有效儲(chǔ)集空間。傳統(tǒng)上，裂縫研究屬于構(gòu)造地質(zhì)學(xué)的研究范疇，筆者將其作為成巖作用的產(chǎn)物。依據(jù)縫脈間的關(guān)系、裂縫的展布特征、縫內(nèi)充填物的巖石學(xué)特征、陰極發(fā)光等資料進(jìn)行綜合分析，構(gòu)造裂縫至少可以分為兩期：第Ⅰ期裂縫廣泛發(fā)育，寬度較小，大體平行排列，縫隙幾乎被亮晶方解石充填，鏡下可見(jiàn)被壓溶縫合線(xiàn)切割，推測(cè)其形成于一定的埋深條件下，為壓溶作用發(fā)生之后形成；第Ⅱ期裂縫分布的規(guī)模也較大，常發(fā)育形態(tài)不規(guī)則的彎曲狀分支裂縫，主縫被亮晶方解石充填，延伸不遠(yuǎn)即隨之尖滅，推測(cè)其可能形成于巖石固結(jié)成巖以后構(gòu)造成縫充填作用。

裂縫的形成通常需要巖性的變化，純的碳酸鹽巖和純的碎屑巖均不易產(chǎn)生裂縫[19]。根據(jù)鏡下觀(guān)測(cè)，混積層系的巖性變化界面一般有利于裂縫發(fā)育，說(shuō)明巖性是影響與控制裂縫發(fā)育程度的重要因素。因此，混積巖的巖性差異對(duì)于裂縫的形成提供了有利條件，已經(jīng)成為裂縫發(fā)育的關(guān)鍵性因素。

5.4 溶蝕作用

混積巖中所含的灰質(zhì)組分是溶蝕作用的基礎(chǔ)[19-20]，在富含有機(jī)酸、碳酸等酸性流體作用下發(fā)生溶蝕，結(jié)果形成形狀各異的次生溶蝕孔隙。通過(guò)鏡下巖石薄片觀(guān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，這種溶解作用既可沿原有的裂縫進(jìn)行，也可對(duì)生物殼體以及方解石、膏質(zhì)膠結(jié)物形成溶蝕，溶蝕組分幾乎全部為灰質(zhì)。早期的溶解作用發(fā)生于大氣淡水成巖環(huán)境，由于沉積物還未完全固結(jié)，溶解作用常具有選擇性，并形成一些孤立的不規(guī)則的溶孔(圖7d)；埋藏環(huán)境下溶蝕作用常與縫合線(xiàn)緊密相伴，形成明顯的斷續(xù)的溶縫和溶孔(圖7e-i)；成巖作用晚期，巖石在南北向構(gòu)造應(yīng)力的作用下，產(chǎn)生大量的裂縫，為溶蝕作用的發(fā)育提供了條件。混積巖的溶蝕孔隙類(lèi)型多樣，形狀不規(guī)則，可見(jiàn)泥質(zhì)、瀝青質(zhì)、鐵質(zhì)及方解石，充填程度比較低。溶蝕作用常沿裂隙發(fā)育，主要對(duì)裂縫內(nèi)充填或半充填的方解石進(jìn)行溶蝕，一些縫的兩側(cè)見(jiàn)明顯的溶蝕溝槽，反映溶蝕改造裂縫的特征。這類(lèi)溶蝕在混積巖石中都非常發(fā)育。

6 結(jié)論

1)西藏羌塘盆地東部中侏羅統(tǒng)廣泛發(fā)育陸源碎屑與碳酸鹽的混合沉積，表現(xiàn)為混積巖、混積層系兩種形式?；旆e巖可識(shí)別出含生物碎屑砂質(zhì)灰?guī)r、砂質(zhì)灰?guī)r、灰質(zhì)(細(xì))砂巖、(含)外碎屑顆粒灰泥灰?guī)r、紋層狀粉砂質(zhì)泥晶灰?guī)r、泥質(zhì)泥晶灰?guī)r、泥質(zhì)粉晶灰?guī)r、鈣質(zhì)頁(yè)巖、渣狀鈣結(jié)巖共7種混積巖類(lèi)型；識(shí)別出陸源碎屑巖-碳酸鹽巖、陸源碎屑巖-混積巖、碳酸鹽巖-混積巖和混積巖-混積巖4種組合14種混積層系。它們主要形成于濱岸、碳酸鹽巖緩坡、潮坪-瀉湖等沉積環(huán)境，可劃分為4個(gè)三級(jí)層序。

2)混積巖中比較顯著的成巖作用是壓溶作用、破裂作用、溶蝕作用等建設(shè)性成巖作用，與混合沉積物的巖性特征密切相關(guān)，顯著改善了混積巖的儲(chǔ)層物性，為油氣的運(yùn)移和儲(chǔ)存提供良好的儲(chǔ)集空間和運(yùn)移通道。

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Characteristics of Mixed Sedimentations and Diagenesis of Terrigenous Clastic Rock and Carbonate:The Middle Jurassic in the East Qiangtang Basin, Tibet, China

Ma Boyong1，Wang Genhou2，Li Shanglin3，Xu Hongyan1

1.ChinaGeologicalSurvey,Beijing100037，China2.CollegeofGeoscienceandMineralResources，ChinaUniversityofGeosciences，Beijing100083，China3.Xi’anCenterofChinaGeologicalSurvey，ChinaGeologicalSurvey，Xi’an710054，China

Abtracts：Geological researchers have paid more and more attention to the mixed siliciclastic carbonate sediments and its geological significance of oil and gas. Qiangtang basin is one of the most important strategic selection for oil and gas exploration. The mixed siliciclastic carbonate sediments are extensively developed in the eastern part of Qiangtang basin. Combined the regional geological data and indoor sample analysis with the previous researches, we study the characteristics of the mixed sediments, their sedimentary environment, and their diagenesis. The results show that the research area is characterized by interactive sediments of terrigenous clast and carbonate on the microscopic level, so called “mixed rock”, and by interbedded rocks of terrigenous clastic rock, carbonate rock or mixed rock in macro. These lithoface types are mainly formed in a sedimentary environment of shore, carbonate ramp, or tidal flat-lagoon. It can be divided into four three-level sequences, which remarkably improves the precision of stratigraphic classification. The lithofacies palaeogeography of Quemocuo, Buqu and Xiali age are established. The diagenesis types of the mixed rocks are cementation, compaction, pressure solution, fragmentation, and dissolution. The pressure solution, fragmentation and dissolution are more common than others, which are conducive to form a mixed rock reservoir. This research can provide valuable information for petroleum and natural gas exploration.

carbonate rock; terrigenous clastic rock; mixed sedimentation; diagenesis; oil and gas, Middle Jurassic; Qiangtang basin

10.13278/j.cnki.jjuese.201505105.

2014-02-21

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(40172014)；中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目(I46C004003)

馬伯永(1972--)，男，高級(jí)工程師，博士，主要從事地層學(xué)及區(qū)域地質(zhì)研究，E-mail:mby562@126.com。

10.13278/j.cnki.jjuese.201505105

P618.13

A

馬伯永，王根厚，李尚林，等. 羌塘盆地東部中侏羅統(tǒng)陸源碎屑與碳酸鹽混合沉積成巖特征.吉林大學(xué)學(xué)報(bào):地球科學(xué)版,2015,45(5):1310-1321.

Ma Boyong，Wang Genhou，Li Shanglin. Characteristics of Mixed Sedimentations and Diagenesis of Terrigenous Clastic Rock and Carbonate:The Middle Jurassic in the East Qiangtang Basin, Tibet, China.Journal of Jilin University:Earth Science Edition,2015,45(5):1310-1321.doi:10.13278/j.cnki.jjuese.201505105.