安徽黃山區(qū)-涇縣地區(qū)晚泥盆世層序地層劃分與對比

狄勤松，徐錦龍，汪雅菲

（安徽省地質調查院， 安徽 合肥 230001）

0 引言

層序地層學作為一種具有完整理論體系的劃分、對比和分析沉積地層的新方法，為精確的地層劃分、對比、巖相古地理再造和油氣勘探提供了重要的理論和技術支撐，已成為指導地層研究和油氣勘探的重要理論和方法之一[1]。安徽南部的黃山區(qū)、涇縣地區(qū)上泥盆統分布廣泛，沉積環(huán)境獨特，沉積類型多樣，層序出露較好，一直倍受地質界的關注，并取得了不少研究成果[2～5]。但上泥盆統沉積層序的級別劃分、不同相帶間的層序對比及海平面變化和驅動機制等研究方面，仍存在諸多不同認識。

本文運用層序地層學的原理和方法，以沉積相分析為基礎，對黃山區(qū)-涇縣及周邊地區(qū)5條晚泥盆世地層剖面的層序特征進行了研究。在詳細的層序劃分與對比基礎上，結合巖相和沉積相分析，對該區(qū)晚泥盆世的沉積環(huán)境及演化進行了探討。

1 地質背景與地層劃分

研究區(qū)位于揚子板塊東部，在地層區(qū)劃上屬華南地層大區(qū)揚子地層區(qū)下揚子分區(qū)蕪湖-安慶地層小區(qū)。區(qū)內泥盆系僅發(fā)育上統五通群，分為觀山組和擂鼓臺組，巖性穩(wěn)定、地層特征明顯、生物群單調，整體為一套以濱海相為主，間有三角洲、沼澤等陸緣沉積序列。

丁文江[6]于浙江省長興縣煤山西北之五通山創(chuàng)名“五通山石英巖”，時代為泥盆紀。潘江[7]于南京龍?zhí)独薰呐_首次發(fā)現魚化石，并確定時代為晚泥盆世，將“五通砂巖”改稱“五通系”。李星學[8]改稱五通群，并劃分觀山組和擂鼓臺組?！堕L江中下游地層志》[9]稱為五通組與陳家邊組，五通組又分為擂鼓臺、觀山上下兩段；《安徽省巖石地層》[10]稱五通組，其下分為擂鼓臺、觀山兩段；1∶20萬安慶幅、旌德幅區(qū)域地質測量報告[11]、《安徽地層志泥盆系和石炭系分冊》[12]、《安徽省區(qū)域地質志》[13]、《江蘇省巖石地層》[14]、《浙江省巖石地層》[15]均稱為五通群，下分為觀山組、擂鼓臺組。1∶25萬安慶幅區(qū)域地質調查報告[16]、杜森官等[5]將原擂鼓臺組解體為晚泥盆世擂鼓臺組和早石炭世陳家邊組。本研究認為晚泥盆世仍使用觀山組和擂鼓臺組更為合適，具體見表1。

2.1 觀山組

本組厚76.2m，底部為厚30cm的灰白、灰紫色中層含礫中粗粒石英砂巖（圖1A）。礫石成分主要為脈石英、巖屑砂巖、硅質巖等，礫石含量30%～35%，礫徑2～15mm，局部可達5cm，礫石長軸具有一定的定向性，基本順層排列，次圓狀-圓狀，磨圓度中等-好，分選性差-中等；基質主要為石英和少量巖屑，含量60%～65%。向上為灰白色厚層-塊狀中細粒石英砂巖夾青灰色中薄層粉砂巖、巖屑砂巖。見平行層理、板狀交錯層理（圖1B）和羽狀交錯層理（圖1C）、水平層理（圖1D）。產植物：Sphenopteridium sp.、Sublepidodendron sp.等化石。

圖1 晚泥盆世典型巖性與沉積構造Fig.1 Typical lithology and sedimentary structure of late Devonian

2.2 擂鼓臺組

本組巖性差異較大，厚116.5～125.8m。在黃山區(qū)劉家地區(qū)，厚125.8m，分為上、下兩部分：下部為灰白色中厚層-中薄層細粒石英砂巖與灰黑色厚層泥質粉砂巖、粉砂質泥巖互層（圖1E）；上部為灰黑、灰黃色厚層粉砂質泥巖夾灰白色中厚層石英砂巖，局部呈互層狀產出，頂部見根土巖。局部發(fā)育斜層理，產植物：Sublepidodendron wusihense(Sze)、S.mirabile (Nath.) Hirmer、S.sp.、Sphenopteris taihuensis Sze、S sp.、Lepidostrobus grabaui Sze；腕足類：Lingula sp.等。在涇縣左家壩地區(qū)，厚116.5m，分為上、下兩部分：下部為灰白、淺灰色中厚層-厚層細粒石英砂巖夾透鏡狀鉛灰色粉砂巖、粉砂質泥巖，向上粉砂巖逐漸變多，石英砂巖減少，呈現石英砂巖與粉砂巖互層；上部為灰綠、黃褐、灰紫色薄層泥質粉砂巖夾石英砂巖、巖屑砂巖，向上泥質成分逐漸做多，漸變?yōu)槟噘|粉砂巖、粉砂質泥巖（圖1F），局部呈互層狀產出，見水平層理。

2.3 晚泥盆世沉積環(huán)境

研究區(qū)晚泥盆世沉積環(huán)境的認識，早期曾認為一套陸相的石英砂巖建造[12]，20世紀80年代后期，隨著下揚子地區(qū)油氣盆地的研究不斷深入，張國棟[2]、趙澄標[17]和朱立華等[4]等相繼對晚泥盆世五通組的沉積環(huán)境做了研究，并得出一批豐富的成果。

本研究通過詳細的剖面測量，依據其巖性、巖相、沉積構造和古生物組合的的特點，大體將研究區(qū)晚泥盆世縱向上歸并為濱岸礫石灘-前、后濱帶-濱岸沼澤相-湖相沉積，改變了以往認為陸相河流沉積的認識。主要依據如下：發(fā)現植物化石和海相生物；石英砂巖的結構成熟度、成分成熟度均難以用河流沉積解釋；區(qū)域上大面積分布、且?guī)r性差異較大，未見典型的河流相“二元結構”；大量泥頁巖、粉砂質頁巖和粉砂巖，局部顏色多變，應為湖相-沼澤相為主，局部為前濱相沉積。

總之，晚泥盆世觀山組和擂鼓臺組作為分隔早、晚古生代承前啟后的沉積建造，對探討下揚子區(qū)大地構造演化、油氣盆地的形成與發(fā)展具有重要的理論與實踐意義[18]。

2 層序的劃分

層序是層序地層學研究的基本單元，指在一定年代地層格架內，由一個成因上相關、內部相對整合連續(xù)的地層單元，其頂、底被不整合面或與之相對應的整合面所限定、重復出現并有成因聯系的、限制的巖石地層組合[19]。因此，層序劃分的關鍵是有關界面的識別和體系域的劃分，包括層序的底界面（SB）、初始海泛面（ffs）、最大海泛面（mfs）、低水位體系域（LST）、海侵體系域（TST）、凝縮段（CS）和高水位體系域（HST）。

根據露頭層序的關鍵界面、體系域特征、層序區(qū)域追蹤對比性，結合沉積特征，在本研究涉及的黃山區(qū)-涇縣地區(qū)晚泥盆世地層可劃分出1個二級層序（DS1）和4個三級層序（DSQ1-DSQ4）（圖2）。

2.1 二級層序

二級層序底界相當于觀山組與唐家塢組/茅山組之間的界面，為Ⅰ型層序界面，界面常凹凸不平，巖相、沉積相、生態(tài)相截然突變，界面之上依次發(fā)育LST、TST和HST沉積。

圖2 研究區(qū)晚泥盆世層序劃分及特征Fig.2 Sequence division and characteristics of late Devonian in the study area

LST：觀山組底部灰白、灰紫色中層石英礫巖、含礫中粗粒石英砂巖。為一套濱岸礫石灘相底礫巖。相當于DSQ1的LST。

TST：觀山組灰白、乳白色厚層-塊狀中細粒石英砂巖夾泥質粉砂巖、細粒巖屑砂巖，局部呈互層狀產出。為前濱-臨濱夾瀉湖相沉積。相當于DSQ1和DSQ2的各體系域。

HST：擂鼓臺組下部為灰白、深灰色中薄層-薄層細粒石英砂巖與巖屑砂巖互層，局部夾泥質粉砂巖，向上為淺灰、灰黃色中厚層-厚層泥質粉砂巖與粉砂質泥巖互層。整體為海陸交互相濱岸-海漫沼澤相沉積。相當于DSQ3和DSQ4的各體系域。

2.2 三級層序

根據對基干剖面和輔助剖面，運用露頭層序地層學的基本理論和研究方法，在詳細的巖石巖相學、沉積學和精細的地層劃分對比基礎上，對研究區(qū)晚泥盆世層序進行了較為詳細的研究，共識別出4個三級層序（DSQ1-DSQ4）（圖2），若以測區(qū)晚泥盆世372.2～360Ma，相當于12.2Ma，每個層序的時限相當于3.05Ma，這與三級層序平均時間延續(xù)約為2～5Ma大致相當[20]，但與上揚子川滇黔桂地區(qū)的同級層序平均時間延續(xù)可能存在一定的差異，其原因可能為層序級別劃分和確定層序的標準不一致[21-22]有關。

2.2.1 DSQ1三級層序

該層序相當于觀山組下部，底界為Ⅰ型層序，為構造隆升成因，具體層序體系域格架如下：

LST：灰白、灰紫色中層石英礫巖、含礫中粗粒石英砂巖。

TST：灰白、乳白色厚層塊狀中粗粒石英砂巖，局部夾灰綠、青灰、灰紫色薄層泥巖。見平行層理。

HST：灰白色中厚層中粗粒石英砂巖、灰、灰褐色薄層巖屑石英砂巖，局部呈互層狀產出，偶夾灰黃色薄層泥質粉砂巖。見平行層理。

2.2.2 DSQ2三級層序

該層序相當于觀山組上部，底界為Ⅱ型層序，具體層序體系域格架如下：

LST：灰白色厚層-塊狀中粗粒石英砂巖，局部見少量礫石。偶見水平層理。

TST：灰白色厚層-塊狀細粒石英砂巖與灰綠、灰褐色厚層泥質粉砂巖不等厚互層。見平行層理。

CS：灰白色薄層中粒石英砂巖與青灰、灰綠色薄層泥質粉砂巖不等厚互層。

4.4.2 搭建網絡交流平臺。利用網絡虛擬平臺，進行教師實踐指導、學生分組討論和實踐成果分享，引領學生在理解與合作的情感狀態(tài)下開展綜合實踐活動；拍攝環(huán)境生態(tài)工程綜合實習視頻，整合理論教學過程中已有的專題實踐教學內容資源(圖片、視頻、網頁等)，進行網絡分享；通過網絡進行教師與學生、學生與學生之間的實踐互動(如經驗分享、個案解析、成果展示等)。

HST：灰白色厚層-塊狀中細粒石英砂巖夾細粒巖屑石英砂巖和泥質粉砂巖。見平行層理和板狀交錯層理。

2.2.3 DSQ3三級層序

該層序相當于擂鼓臺組下部，底界為Ⅱ型層序，具體層序體系域格架如下：

TST：灰白、淺灰色中厚層-厚層細粒石英砂巖夾透鏡狀鉛灰色粉砂巖、粉砂質泥巖。

CS：鉛灰、淺灰色厚層泥質粉砂巖夾深灰、灰黑色薄層粉砂質泥巖和淺灰色薄層透鏡狀細粒巖屑石英砂巖。

HST：灰白、淺灰色厚層細粒石英砂巖，鉛灰、灰色厚層泥質粉砂巖，局部呈互層狀產出。

2.2.4 DSQ4三級層序

該層序相當于擂鼓臺組上部，底界為Ⅱ型層序，具體層序體系域格架如下：

TST：灰黑、淺灰色中薄層細粒巖屑石英砂巖與鉛灰、黃褐色薄層泥質粉砂巖不等厚互層。

CS：灰黃、灰紫、深灰色厚層粉砂質泥巖夾灰黃、鉛灰色中薄層泥質粉砂巖。

HST：淺灰、灰黃色中厚層-厚層泥質粉砂巖與粉砂質泥巖互層。

3 層序格架與對比

層序的形成是相對海平面變化的產物，其中，二級、三級層序所反映的相對海平面變化在區(qū)域上是一致的。因此，運用二級、三級層序進行區(qū)域對比，能很好地揭示區(qū)域的地殼升降、海平面變化及其與沉積作用的關系，進而探討層序發(fā)育的主控因素。因此，在三級層序劃分、特征分析的基礎上，選擇不同地區(qū)、不同相帶內典型剖面進行層序對比，并建立層序地層格架，可以有效地提高區(qū)域地層對比精度，重塑巖相古地理和開展盆地演化分析等，為資源勘探評價提供相對可靠的地質資料。

本文通過對研究區(qū)內5條剖面（北西-南東向）的層序地層對比分析，建立了研究區(qū)晚泥盆世層序地層格架（圖3）。

（1）晚泥盆世地層各完整剖面均可識別出4個三級層序。地層格架底界面為晚泥盆世觀山組底界面，為Ⅰ型層序界面。晚泥盆世與志留紀地層之間存在明顯的風化暴露剝蝕面，見厚度不一的底礫巖；向上觀山組為灰白色厚層中細粒-中粗粒石英砂巖夾粉砂巖、粉砂質泥巖，代表了濱岸礫石灘-前濱砂壩-后濱相沉積；擂鼓臺組橫向上巖性多變，各剖面很難進行良好的巖性對比，整體代表了后濱-濱岸沼澤-湖相沉積。

（2）觀山組與下伏地層為明顯的暴露不整合，底界面均見厚度不一的石英礫巖，且厚度不一，往北西石英礫巖的厚度變厚，可能指示了沉積物源來源于北西側。觀山組巖性相對較為單一，主體為石英砂巖，但厚度變化較大，往北西呈現變厚的趨勢，間接指示了物源方向。

（3）結合區(qū)域資料，二級層序在區(qū)域上常表現較為不整合接觸，包括研究區(qū)均可進行較好的區(qū)域對比；研究區(qū)三級層序巖性、巖相和沉積相多變，給層序分析帶來一定的困難，但總體仍可區(qū)域對比。

4 結論

（1）黃山區(qū)-涇縣地區(qū)的晚泥盆世地層可劃分

圖3 研究區(qū)泥盆系三級層序對比圖Fig.3 Correlation of third-order sequences of Devonian in the study area

出1個二級層序和4個三級層序，反映該區(qū)在該時期曾出現4次相對較大的海平面升降旋回。若以測區(qū)晚泥盆世372.2～360Ma，相當于12.2Ma，每個層序的時限相當于3.05Ma，這與三級層序平均時間延續(xù)約為2～5Ma大致相當。

（2）通過對黃山區(qū)-涇縣地區(qū)5條剖面的層序地層對比分析表明：觀山組巖性相對單一，代表了濱岸礫石灘-前濱砂壩-后濱相沉積；擂鼓臺組橫向上巖性多變，各剖面很難進行良好的巖性對比，整體代表了后濱-濱岸沼澤-湖相沉積；石英礫巖往北西方向呈變厚的趨勢，可能指示了沉積物源來源于北西側；二級層序可進行良好的區(qū)域對比；三級層序巖性、巖相和沉積相多變，層序對比存在一定的困難，但總體仍可區(qū)域對比。