廣西憑祥盆地深水底流沉積類(lèi)型及其研究意義

宋　博　閆全人　向忠金　李向東　高景民　王彥聞　李現(xiàn)冰

(1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心　西安　710054；2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所　北京　100037；

3.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)　北京　100049；4.昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院　昆明　650093；

5.陜西省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院　西安　710100)

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廣西憑祥盆地深水底流沉積類(lèi)型及其研究意義

宋博1,2閆全人3向忠金2李向東4高景民5王彥聞1李現(xiàn)冰5

(1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心西安710054；2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所北京100037；

3.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)北京100049；4.昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院昆明650093；

5.陜西省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院西安710100)

摘要內(nèi)波、內(nèi)潮汐沉積和復(fù)合流沉積是二十余年來(lái)在古代深水環(huán)境中新發(fā)現(xiàn)的一種具牽引流性質(zhì)的沉積相類(lèi)型，由于地層沉積記錄十分有限，制約了深水底流沉積的沉積學(xué)研究。大比例尺實(shí)測(cè)地質(zhì)剖面和精細(xì)露頭測(cè)量表明，底流沉積發(fā)育于憑祥盆地深水沉積之中，通過(guò)對(duì)其沉積構(gòu)造精細(xì)剖析和古水流測(cè)量，識(shí)別出內(nèi)波、內(nèi)潮汐沉積和復(fù)合流沉積，其中內(nèi)波、內(nèi)潮汐沉積以雙向交錯(cuò)層理、單向交錯(cuò)層理、透鏡狀層理為特征，復(fù)合流沉積以復(fù)合流層理、丘狀交錯(cuò)層理和較陡的爬升波紋層理為特征，進(jìn)一步表明存在濁流和底流的交互作用，為古代地層中的深水底流沉積提供了又一研究實(shí)例。

關(guān)鍵詞內(nèi)波、內(nèi)潮汐復(fù)合流深水底流憑祥盆地

自從Hollisteretal.(1972)關(guān)于等深流的開(kāi)創(chuàng)性工作以來(lái)，以等深流為代表的深水牽引流理論已有40余年的研究歷史，深水牽引流理論發(fā)展后期出現(xiàn)了底流(bottom currents)理論[1-2]。一般說(shuō)來(lái)，底流是指作用在深水的，且為大洋和其邊緣海中的溫鹽或風(fēng)所驅(qū)動(dòng)而循環(huán)的那些海流，它們并不嚴(yán)格遵循等深線，但等深流依然作為底流的同義詞被廣泛使用[3]，其包括等深流、潮汐底流(內(nèi)波、內(nèi)潮汐)、溫鹽循環(huán)底流和風(fēng)驅(qū)底流[4]。目前，海洋物理學(xué)的相關(guān)新近研究成果并未及時(shí)應(yīng)用在深水底流沉積的研究中，而地層記錄中底流沉積研究則更為滯后，因此，精細(xì)識(shí)別深水牽引流沉積對(duì)恢復(fù)沉積環(huán)境和盆地充填與演化過(guò)程具有重要意義[2,5-9]。

新近海洋學(xué)調(diào)查表明，深水環(huán)境內(nèi)波和內(nèi)潮汐可產(chǎn)生雙向流動(dòng)的水流(20～50 cm/s)[10]，深水潛水裝置還觀察到，這種流動(dòng)能搬運(yùn)沉積物的粒度可達(dá)細(xì)砂級(jí)，并能在數(shù)千米深處形成大量波痕[11]。需要指出的是，重力流和底流是深水環(huán)境下的兩大基本流動(dòng)機(jī)制，對(duì)二者交互作用的研究是當(dāng)前沉積學(xué)研究的前緣和薄弱環(huán)節(jié)[4,7,12-13]。目前有關(guān)重力流和底流交互作用的研究主要集中在巖芯、露頭和地震識(shí)別方面，地震識(shí)別可在地震剖面上識(shí)別出規(guī)模巨大的等深流漂積體[14-16]，巖芯和露頭則可以較精細(xì)化地識(shí)別出“底流改造”所特有的沉積構(gòu)造[17]。我國(guó)學(xué)者在古代地層中底流沉積研究領(lǐng)域進(jìn)行了積極的探索和研究，相關(guān)工作主要集中在露頭和巖芯尺度的內(nèi)波、內(nèi)潮汐沉積[8,18-26]、等深流沉積[27]、大型沉積物波[28-29]和復(fù)合流沉積[30]等方面，地震識(shí)別方法則主要應(yīng)用在南海的新生代沉積[13,29-32]。相比同屬深水異地沉積的濁流理論而言，其已將現(xiàn)代沉積、地層沉積記錄和室內(nèi)水槽實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，而關(guān)于重力流和底流交互作用(后文簡(jiǎn)稱(chēng)為交互作用)的研究?jī)H限于理論綜述以及少量的野外探索階段[13,29-32]。目前亟需將地層記錄研究與室內(nèi)水槽實(shí)驗(yàn)反演結(jié)合起來(lái)，解決底流沉積的沉積動(dòng)力學(xué)成因[33]。此外，由于缺少系統(tǒng)地控制因素、形成條件和構(gòu)造背景研究，特別是古海洋和古氣候等影響因素，也制約了深水底流(以?xún)?nèi)波、內(nèi)潮汐為代表)沉積的研究[33]。也有學(xué)者將與內(nèi)波、內(nèi)潮汐相關(guān)的沉積稱(chēng)為斜壓巖(baroclinites)[34]，并針對(duì)深水內(nèi)波、內(nèi)潮汐沉積的成因以及沉積構(gòu)造特征等方面提出了質(zhì)疑[35]。但是盡管目前缺少大洋鉆探方面的現(xiàn)代沉積記錄[36]，利用“將古論今”的方法論，并針對(duì)客觀地質(zhì)事實(shí)(特征沉積構(gòu)造分析)進(jìn)行研究，也是值得肯定的[37]。

廣西憑祥盆地發(fā)育一套以濁積巖為代表的海相深水沉積，地層賦存有菊石和雙殼類(lèi)化石，時(shí)代為中三疊世[38]，高振中等[39]對(duì)其東南側(cè)十萬(wàn)大山盆地的早三疊世碳酸鹽巖重力流沉積進(jìn)行了詳細(xì)分析，并識(shí)別出了其中的等深流沉積(文中稱(chēng)為“等高流”)，而針對(duì)憑祥盆地深水底流沉積的研究較少，筆者通過(guò)1/1 000大比例尺剖面測(cè)制及精細(xì)露頭柱狀圖分析識(shí)別出了以?xún)?nèi)波、內(nèi)潮汐沉積為代表的底流沉積[40]，此文擬對(duì)該套底流沉積及其交互作用進(jìn)行詳細(xì)的沉積動(dòng)力學(xué)分析。

1區(qū)域地質(zhì)背景

憑祥盆地位于廣西南部中越邊境地區(qū)，部分位于越南境內(nèi)[40]。區(qū)域大地構(gòu)造上位于滇—瓊縫合帶東段[40](圖1A)，盆地東側(cè)以憑祥—東門(mén)區(qū)域性大斷裂與十萬(wàn)大山盆地相鄰(圖1B)，周緣展布著早三疊世島弧火山巖[41]。盆地充填物主要為中三疊統(tǒng)板納組(T2b)和蘭木組(T2l)，主體為一套海相復(fù)理石沉積地層，周緣弧型斷裂構(gòu)造明顯控制盆地現(xiàn)今形態(tài)，前人研究認(rèn)為這些斷裂可能與印支—燕山期強(qiáng)烈逆沖推覆作用有關(guān)[42-43]，盆地南側(cè)變形明顯強(qiáng)于北側(cè)，因而盆地原型已被破壞并肢解于造山帶之中。

圖1　華南地塊南緣區(qū)域大地構(gòu)造簡(jiǎn)圖(A)和廣西憑祥中三疊世盆地地質(zhì)構(gòu)造圖(B)(A據(jù)文獻(xiàn)簡(jiǎn)化[44]；B據(jù)文獻(xiàn)簡(jiǎn)化[38])Fig.1　Sketch map showing geology in the southern margin of the South China block and its relationship with surrounding regions (A. simplified after references[44]) and geological sketch map of the Pingxiang Middle Triassic basin, southern Guangxi (B. simplified after references[38])

圖2　橫跨憑祥盆地的憑祥―安鎮(zhèn)實(shí)測(cè)剖面圖(據(jù)文獻(xiàn)[40]修改)Fig.2　The Pingxiang-Anzhen geological section across the Pingxiang Basin (modified from reference [40])

圖3　憑祥盆地沉積層序和沉積環(huán)境解釋Fig.3　The sedimentary sequence and sedimentary environment explanation of Pingxiang Basin

本文完成了憑祥—安鎮(zhèn)公路一線的1/1 000大比例尺實(shí)測(cè)剖面，長(zhǎng)度約12 km，跨越地層由下至上包括茅口組(P2m)、北泗組(T1b)、板納組(T2b)和蘭木組(T2l)，盆地充填物為板納組(T2b)和蘭木組(T2l)，板納組為一套灰綠色泥巖夾少量薄層粉砂巖和細(xì)砂巖，蘭木組為一套砂巖和泥巖組合，均以細(xì)碎屑巖為主，二者為斷層接觸，板納組與下伏北泗組中酸性火山巖為斷層接觸，上二疊統(tǒng)茅口組灰?guī)r逆沖推覆于蘭木組之上(圖2)。沉積微相及組合分析表明憑祥盆地包括深水盆地相、濁積扇相和扇三角洲相等[40](圖3)，其中深水盆地相以發(fā)育大套深灰色泥頁(yè)巖和裹夾碎屑流沉積為特征，濁積扇相以發(fā)育槽模、正粒序、爬升波紋層理、包卷層理、雙向交錯(cuò)層理、透鏡狀層理、平行層理為特征，三角洲相以發(fā)育大型板狀交錯(cuò)層理、潮溝、厚層透鏡狀砂體和磚紅色泥巖為特征[40]。盆地周邊出露的地層從下至上包括有石炭系—二疊系碳酸鹽巖、下三疊統(tǒng)南洪組砂巖、下三疊統(tǒng)碳酸鹽巖、下三疊統(tǒng)北泗組中酸性火山巖以及侏羅系砂巖等。

2數(shù)據(jù)來(lái)源

本文古水流方向的獲得大量來(lái)自深水沉積中的交錯(cuò)層理，次為槽模。在野外測(cè)量統(tǒng)計(jì)過(guò)程中，每個(gè)測(cè)點(diǎn)盡可能保證10個(gè)以上數(shù)據(jù)，并按層系分開(kāi)測(cè)量雙向交錯(cuò)層理，每個(gè)層系一般為5～8個(gè)數(shù)據(jù)，共采集了6組共74個(gè)數(shù)據(jù)。在室內(nèi)通過(guò)Stereo軟件進(jìn)行玫瑰花圖解投圖，并且根據(jù)地層產(chǎn)狀進(jìn)行了水平校正。

3深水沉積證據(jù)

確定存在深水系統(tǒng)是研究深水底流沉積及其交互作用的前提，廣西憑祥中三疊世盆地深水沉積的主要證據(jù)有：

(1) 盆地內(nèi)發(fā)育有大套深灰色泥頁(yè)巖和泥質(zhì)粉砂巖的深水原地沉積(圖4A)。

表1憑祥盆地古水流數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

Table 1Statistical table of plaeocurrent data of Pingxiang Basin

圖4　廣西憑祥盆地深水沉積特征A.深水原地沉積；B.舌狀槽模；C.正粒序、平行層理、包卷層理和水平層理；D.碎屑流沉積之“泥包礫”Fig.4　The sedimentary characteristics of deep-water sediments of Pingxiang Basin, Guangxi

(2) 盆地沉積物以濁積巖為主，具備典型鮑馬序列的沉積構(gòu)造，即舌狀槽模(圖4B)、正粒序、平行層理、包卷層理、爬升波紋層理以及水平層理(圖4C)。

(3) 盆地內(nèi)部24件細(xì)碎屑巖及泥巖樣品的地球化學(xué)特征均表明具有明顯的Ce、Eu負(fù)異常[45]，指示了深水沉積特征。

(4) 盆地內(nèi)部發(fā)育有三處碎屑流沉積，且該套沉積與厚層深灰色泥頁(yè)巖和濁積巖共生，(圖4D)，并見(jiàn)有典型深水碎屑流沉積的“泥包礫”結(jié)構(gòu)[46]，灰?guī)r礫石成渾圓狀，并被泥質(zhì)包殼所包裹，且礫巖底部可見(jiàn)“S”型拖曳變形，反映了水下碎屑流的剪應(yīng)力作用，這些灰?guī)r礫石主要來(lái)自濱淺海的碳酸鹽巖點(diǎn)礁，后經(jīng)碎屑流搬運(yùn)至深水盆地中[40]。

(5) 盆地地層中賦存菊石、雙殼等海相化石，指示了海洋環(huán)境[38]。

(6) 區(qū)域構(gòu)造上，研究區(qū)位于滇—瓊縫合帶東段，諸多學(xué)者對(duì)展布于該構(gòu)造帶內(nèi)的早石炭世八布蛇綠巖[47]、印支期洋島玄武巖[48]、中三疊世島弧火山巖[41,49-50]以及二疊紀(jì)放射蟲(chóng)硅質(zhì)巖[51]進(jìn)行了研究，表明該近東西向的構(gòu)造帶存在古特提斯分支洋盆的俯沖增生作用，雖然該洋盆的形成時(shí)代和俯沖極性存有爭(zhēng)議，但是諸多學(xué)者均認(rèn)為中三疊世研究區(qū)主體為深水海相沉積[52-54]。

4底流沉積微相劃分及沉積作用分析

4.1雙向交錯(cuò)層理細(xì)—粉砂巖微相

該微相以發(fā)育雙向交錯(cuò)層理為特征(圖5A，B，C)，發(fā)育于濁積扇外扇亞相中，剖面共發(fā)育3處雙向交錯(cuò)層理，另外有2塊室內(nèi)光片標(biāo)本發(fā)育有雙向交錯(cuò)層理。其一般由2個(gè)或2個(gè)以上層系構(gòu)成，形態(tài)呈彎曲狀或平行狀，并夾有泥質(zhì)紋層，層系界面清晰，上覆準(zhǔn)平行層理粉砂巖(圖5C)。該微相下伏為濁積扇中扇亞相的透鏡狀水道砂體，砂體最厚處約20 cm，向上砂體厚度逐漸變小，數(shù)量變少，上覆一套深水盆地相的泥巖沉積，且發(fā)育雙向交錯(cuò)層理的砂巖對(duì)下伏泥巖形成較強(qiáng)侵蝕，并發(fā)育高起伏底面(圖5D)。顯微鏡下薄片觀察到兩組傾向相反的交錯(cuò)層理(圖5E)，二者之間為富含泥質(zhì)組分的濁流沉積，為低角度爬升波紋層理。我們對(duì)露頭樣品進(jìn)行古水流統(tǒng)計(jì)，研究表明其指示了兩組不同方向的水流，其中斜坡傾向南南西，古水流呈發(fā)散狀，而斜坡向上方向則較為穩(wěn)定，遺憾的是我們未對(duì)光薄片樣品進(jìn)行定向采樣，只標(biāo)定了頂?shù)追较?，因而并未統(tǒng)計(jì)其古水流方向。

4.2平行層理粉砂巖微相

該微相與雙向交錯(cuò)層理粉砂巖微相共生(圖5C)，其中部分層理泥質(zhì)含量明顯增多，分選較好，部分石英顆粒較大，順層理展布(圖5E)。該微相與雙向交錯(cuò)層理共同產(chǎn)出，很可能是底流改造的結(jié)果，較之與濁流成因的平行層理相比，其表現(xiàn)為雜基含量明顯變少，要更為純凈[4]。

4.3束狀透鏡體疊加的交錯(cuò)層理粉砂巖微相

該微相以發(fā)育透鏡狀砂紋層(1 cm±)并側(cè)向疊加生長(zhǎng)為特征(圖5F)，該微相與發(fā)育平行層理的粉砂巖微相共生，向上泥質(zhì)成分增多，透鏡狀層理是由孤立的泥質(zhì)沉積和砂質(zhì)波痕組成的，通常小于1 cm，這些“饑餓”的波痕的是由“潔凈”的底流沖刷泥質(zhì)沉積形成的，因而小型透鏡狀的砂或粉砂向前進(jìn)積形成了透鏡狀層理[15]。Shanmugam[17]認(rèn)為其是底流改造的沉積標(biāo)志，而Stowetal.[3]則認(rèn)為細(xì)粒濁流的快速沉降也可以形成壓扁層理、饑餓波痕，甚至是泥質(zhì)衍生物。綜合微相組合特點(diǎn)，本文認(rèn)為其可能為內(nèi)波產(chǎn)生的波痕遷移產(chǎn)物，垂向序列反映了底流的周期性[55]。

4.4復(fù)合流層理和丘狀交錯(cuò)層理粉砂巖微相

廣義來(lái)講，復(fù)合流是指2種或多種不同類(lèi)型的流體在時(shí)間和空間上疊加而成，但通常將疊加的流體限定為振蕩流和單向流[56]，復(fù)合流層理、準(zhǔn)平行層理、不對(duì)稱(chēng)的小型丘狀交錯(cuò)層理及角度較陡的爬升層理等沉積構(gòu)造是其鑒別標(biāo)志[57-58]，另外，丘狀交錯(cuò)層理被認(rèn)為是風(fēng)暴沉積的標(biāo)志之一，通常發(fā)育于臨濱—近海過(guò)渡帶[59]，但是也可以發(fā)育于深水環(huán)境[60-61]。

該微相以發(fā)育復(fù)合流層理和不對(duì)稱(chēng)丘狀交錯(cuò)層理為特征(圖5G)，發(fā)育于灰綠色粉砂巖中，盡管發(fā)現(xiàn)數(shù)量不多，但是其特征較為明顯。底部為水動(dòng)力較強(qiáng)的高角度的爬升波紋層理，向上則出現(xiàn)包卷層理和低角度斜層理，應(yīng)為水動(dòng)力減弱抑或底流改造作用產(chǎn)物，向上則為不對(duì)稱(chēng)的小型丘狀交錯(cuò)層理，該沉積構(gòu)造與發(fā)育在大型丘狀交錯(cuò)層理上的復(fù)合流痕十分相似[57]?；诖?，我們推測(cè)該套沉積為內(nèi)波與濁流的交互作用產(chǎn)物。這是繼李向東等[30]在寧夏香山群徐家圈組識(shí)別出地層中深水復(fù)合流沉積構(gòu)造之后，在廣西憑祥盆地識(shí)別出的又一例深水復(fù)合流沉積。

5討論

5.1底流沉積及其交互作用

圖5　廣西憑祥盆地深水底流沉積及其交互作用A，B，C，E.雙向交錯(cuò)層理；D.底流沉積的高起伏底面；F.透鏡狀砂紋層；G.丘狀交錯(cuò)層理Fig.5　Deep-water bottom current deposits and interaction between bottom currents and turbidity currents

根據(jù)深水盆地不同地質(zhì)時(shí)期主導(dǎo)沉積機(jī)制的不同，深水環(huán)境下的交互作用一般包括以下四個(gè)方面：底流改造前期重力流沉積；重力流改造前期底流沉積；重力流與底流交互主導(dǎo)同一地區(qū)的沉積；底流與重力流同時(shí)作用于沉積物[13]。目前關(guān)于深水底流沉積及其交互作用的研究還相對(duì)薄弱，近十年來(lái)，深水環(huán)境下的交互作用研究逐漸增多，并逐漸成為國(guó)際沉積學(xué)界的研究熱點(diǎn)[13]。前人對(duì)廣西憑祥地區(qū)發(fā)育深水沉積存有共識(shí)，但僅僅停留于傳統(tǒng)濁積巖的認(rèn)識(shí)，并識(shí)別出鮑馬序列為代表的沉積構(gòu)造，其中的底流沉積以及交互作用鮮有學(xué)者進(jìn)行識(shí)別并研究。

筆者基于研究區(qū)存有海相深水沉積的認(rèn)識(shí)，結(jié)合古流向資料，認(rèn)為該深水沉積中的雙向交錯(cuò)層理砂巖微相，并不屬于濁流或者等深流的沉積產(chǎn)物，因?yàn)闈崃鳛轫樞逼孪蛳路降膯蜗蛄鲃?dòng)，不能形成這種雙向指向構(gòu)造，而等深流則大角度相交于濁流方向，且是橫越海底水道而不是平行海底水道軸向的[22]。而這種深水環(huán)境中形成的雙向交錯(cuò)層理和紋層傾向水道(或區(qū)域斜坡)上方的單向交錯(cuò)層理是內(nèi)波、內(nèi)潮汐沉積典型的特征性沉積構(gòu)造[62]，另共生有不同巖石組成的復(fù)合層理，如韻律性砂、泥巖薄互層[63-64]和脈狀、波狀、透鏡狀層理等[55,62]。根據(jù)槽模古流向測(cè)量，研究區(qū)古斜坡方向?yàn)槟夏衔?，雙向交錯(cuò)層理的古流向測(cè)量結(jié)果表明濁流方向較為發(fā)散，而內(nèi)波、內(nèi)潮汐方向?yàn)楸睎|東，沿陸坡上方且流向穩(wěn)定，因而該底流沉積很有可能為內(nèi)波、內(nèi)潮汐沉積[40]。

雖然憑祥盆地被后期逆沖推覆作用強(qiáng)烈改造，但是局部地層沉積序列完整，據(jù)此仍可以判別沉積亞相、微相及其組合特征，研究區(qū)的內(nèi)波、內(nèi)潮汐沉積以薄互層的砂巖、泥巖為主，其砂巖、泥巖比率在縱向上呈規(guī)律性變化，其可能暗示了其沉積環(huán)境為水平開(kāi)闊地帶，根據(jù)微相組合特征，其發(fā)育部位處于濁積扇外扇部位，且內(nèi)波、內(nèi)潮汐一般發(fā)生于水流相對(duì)靜止期和流動(dòng)期，因而造成砂質(zhì)和泥質(zhì)沉積頻繁互層沉積[19]。同時(shí)底流作用抑或及交互作用不但流速變化大，而且水流反復(fù)倒向，不利于底棲生物生存，因而地層中缺乏化石，且不發(fā)育生物擾動(dòng)構(gòu)造[40]，而現(xiàn)代和古代的等深流沉積的生物擾動(dòng)構(gòu)造都是很發(fā)育的[13]，這和底流沉積中缺乏化石的認(rèn)識(shí)也是一致的[22]。另外發(fā)育雙向交錯(cuò)層理的砂巖具有高起伏底面(圖4D)，說(shuō)明底流對(duì)下伏泥巖存在較強(qiáng)的侵蝕作用。

此外，通過(guò)對(duì)研究區(qū)19個(gè)砂巖樣品進(jìn)行巖相學(xué)分析，結(jié)果表明發(fā)育雙向交錯(cuò)層理和平行層理的底流沉積較為“純凈”，其雜基含量明顯少于其他濁積巖樣品，底流沉積的砂巖雜基含量約10%，而濁流沉積樣品雜基含量為20%左右，結(jié)合野外露頭觀察到的底流改造現(xiàn)象，二者共同指示濁積巖(濁流沉積)受到了后期底流的“淘洗”作用[4,22]。如美國(guó)弗吉尼亞州芬卡斯?fàn)柕貐^(qū)中奧陶統(tǒng)貝斯組濁積砂巖樣品的雜基平均含量為24%，而與其伴生的內(nèi)潮汐沉積砂巖的雜基平均含量為20%，表明內(nèi)潮汐對(duì)其進(jìn)行了明顯的“淘洗”作用[22]。

研究表明，當(dāng)濁流爆發(fā)前中期，其速度大于內(nèi)波軌跡速度，表現(xiàn)為濁流沉積特征，底部見(jiàn)侵蝕面，形成槽模、粒序?qū)永淼?，?dāng)濁流進(jìn)入后期時(shí)，速度減小，復(fù)合流沉積占主導(dǎo)作用，形成復(fù)合流痕，如波痕、爬升波紋層理和丘狀交錯(cuò)層理[65]。研究區(qū)發(fā)育的復(fù)合流層理和丘狀交錯(cuò)層理粉砂巖微相則很有可能為復(fù)合流作用的產(chǎn)物。

5.2沉積模式

憑祥盆地濁積巖底面的舌狀槽模指示的古流向?yàn)镾W225°左右，鮑馬序列C段交錯(cuò)層理傾向的變化范圍為 178°～234°，代表了古斜坡方向，另外與之相伴生的碎屑流沉積也反映出通過(guò)滑移作用進(jìn)入深水盆地之中[40]。研究表明，內(nèi)波、內(nèi)潮汐的雙向指向沉積并不一定剛好相差180°，也可以有一定程度的偏離，且優(yōu)勢(shì)方向?yàn)橹亓α鞣较?圖4A)，這與潮坪環(huán)境中形成的指向沉積構(gòu)造的方向類(lèi)似[22]。古水流測(cè)量結(jié)果表明，研究區(qū)主要存在向南和向北兩個(gè)水流方向，依據(jù)舌狀槽模指示確定的古斜坡方向應(yīng)為向南，因而雙向水流和朝北的單向水流應(yīng)為底流作用產(chǎn)物。底流沉積作為深水交互作用的產(chǎn)物，之所以容易發(fā)育于濁積扇外扇部位，這很有可能與其通常只能搬運(yùn)粉砂級(jí)的沉積物有關(guān)，憑祥盆地的研究也支持這一觀點(diǎn)。

圖6　憑祥盆地深水沉積模式圖(據(jù)參考文獻(xiàn)[66]修改)Fig.6　Deep-water sedimentary model of Pingxiang Basin(modified from reference[66])

前人對(duì)內(nèi)波、內(nèi)潮汐沉積的沉積模式進(jìn)行了研究，認(rèn)為存在水道型、陸坡非水道型和海臺(tái)型三種沉積模式[22]，由于憑祥盆地受到后期強(qiáng)烈的逆沖推覆作用的改造，原始沉積充填序列已經(jīng)無(wú)法恢復(fù)，但是仍可以識(shí)別并劃分露頭尺度殘存的沉積微相和亞相，進(jìn)而分析相組合特征，憑祥盆地可以歸為Bouma[66]提出的細(xì)粒(富泥)濁積扇沉積體系(圖6)。其中，底流沉積發(fā)育于濁積扇外扇部位，憑祥盆地發(fā)育典型的濁積扇中扇、外扇亞相，此外還有扇三角洲相和深水盆地相沉積，缺失陸坡部位的海下峽谷、滑塌體以及濁積扇內(nèi)扇亞相沉積，這可能由于盆地受到后期構(gòu)造改造并抬升遭受剝蝕所致，深水盆地的碎屑流滑移體的生物碎屑灰?guī)r礫石反映了可能存有濱淺海的碳酸鹽巖生物點(diǎn)礁。此外，研究表明，當(dāng)垂向密度穩(wěn)定變化的海水在天體引潮力的作用下流動(dòng)時(shí)，地形劇烈變化的大洋邊緣區(qū)域經(jīng)常形成內(nèi)波、內(nèi)潮汐，包括海峽、海山、海嶺、海溝和陸架坡折處等[67-68]，這與筆者團(tuán)隊(duì)所推斷的憑祥盆地處于活動(dòng)大陸邊緣的構(gòu)造背景是一致的[40,45]。

需要指出的是，目前單一的相模式還無(wú)法解釋復(fù)雜深水環(huán)境下的所有變化[69]，包括海底地形、沉積過(guò)程、幾何形態(tài)及堆積樣式等諸多因素的綜合影響，深水沉積系統(tǒng)是非常復(fù)雜的[2,69]，本文研究區(qū)露頭十分有限，植被十分發(fā)育，因而僅靠一條主干剖面和輔助剖面控制盆地充填序列是不夠的，針對(duì)憑祥盆地這種造山帶內(nèi)被構(gòu)造肢解的殘余盆地，我們需要盡可能依托局部精細(xì)沉積柱狀圖測(cè)量，仔細(xì)觀測(cè)相關(guān)深水沉積構(gòu)造，但就恢復(fù)盆地巖相古地理格局而言，還是存有一定難度，因而憑祥盆地的濁積扇相模式還需要進(jìn)一步的考證和后期證據(jù)的補(bǔ)充。

6結(jié)論

本文基于在廣西憑祥盆地識(shí)別出內(nèi)波、內(nèi)潮汐沉積的基礎(chǔ)上，對(duì)其中的深水底流沉積作用和古水流數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)解析，并進(jìn)一步厘定出其中發(fā)育的復(fù)合流沉積，提出了憑祥中三疊世盆地細(xì)粒(富泥)濁積扇沉積模式，該套底流沉積發(fā)育于濁積扇外扇部位，這和憑祥盆地處于活動(dòng)陸緣環(huán)境的構(gòu)造背景是一致的。深水環(huán)境下的底流沉積和重力流沉積實(shí)際上是不同性質(zhì)流體的產(chǎn)物，以往的研究工作可能忽視了深水重力流沉積中的底流沉積，而識(shí)別出雙向交錯(cuò)層理、傾向斜坡上方的單向交錯(cuò)層理、透鏡狀層理、復(fù)合流層理以及丘狀交錯(cuò)層理等沉積構(gòu)造，結(jié)合古水流和沉積微相組合特征分析是區(qū)分底流沉積和重力流沉積的有效手段。

致謝在論文撰寫(xiě)初期，筆者請(qǐng)教了長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院何幼斌教授，感謝他對(duì)本文的指導(dǎo)和鼓勵(lì)，另外中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所的陳輝明研究員在野外考察過(guò)程中提供了幫助，審稿人及本刊編輯對(duì)本文提出了建設(shè)性修改意見(jiàn)。在此一并表示感謝！

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Sedimentary Types and Significance of Deep-water Bottom Currents Deposit in the Pingxiang Basin, Guangxi

SONG Bo1,2YAN QuanRen3XIANG ZhongJin2LI XiangDong4GAO JingMin5WANG YanWen1LI XianBing5

(1. Xi’an Center of Geological Survey, China Geological Survey, Xi’an 710054, China;2. Institute of Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037, China;3. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China;4. School of Land Resource Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, China;5. Shaanxi Nuclear Industry Geology Surveying Institute, Xi’an 710100, China)

Abstract:The internal-wave, internal-tide and combined-flow deposit of the ancient deep-water system is a new find in recent twenty years. As the sedimentary records are rare, the sedimentology research on the bottom currents in the deep-water system is restricted. Based on detailed analysis of the geological sections and sedimentary outcrop columns, there exists bottom current deposits in the deep-water deposits of Pingxiang Basin. This paper deeply analyzes the sedimentary structure and paleocurrent of these bottom current deposits. The bottom current deposits consist of internal-wave, internal-tide and combined-flow deposits. The internal-wave and internal-tide deposits are characterized by bidirectional cross lamination, unidirectional cross lamination and lenticular lamination. The combined-flow deposit is characterized by combined-flow ripple lamination, hummocky cross lamination and sharp climbing ripple lamination. Furthermore, it shows the interaction between turbidity and bottom currents. This paper provides a new sample for the research of bottom currents in the ancient deep-water system.

Key words:internal-wave and internal-tide; combined-flow; deep-water bottom current; Pingxiang Basin

中圖分類(lèi)號(hào)P512.32

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

作者簡(jiǎn)介第一宋博男1988年出生碩士助理工程師造山帶沉積學(xué)E-mail: song5080@yeah.net

基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(40872147，41102141); 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局項(xiàng)目(1212011085415)[Foundation: National Natural Science Foundation of China, NO.40872147, 41102141; China Geological Survey Project, NO.1212011085415]

收稿日期：2014-04-08； 收修改稿日期： 2015-03-26

doi:10.14027/j.cnki.cjxb.2016.01.005

文章編號(hào)：1000-0550(2016)01-0058-12