淮南地區(qū)淮南群沉積特征和層序地層

官玉龍 羅順社 周慶安

摘 ? ? ?要： 淮南地區(qū)淮南群出露較好，沉積序列連續(xù)性強(qiáng)。通過對該地區(qū)野外剖面觀察與實(shí)測，結(jié)合室內(nèi)薄片、地球化學(xué)等資料分析，認(rèn)為區(qū)內(nèi)淮南群沉積主要為海陸過渡-濱淺海環(huán)境，劃分出海相碎屑巖沉積體系、海相碳酸巖沉積體系及海陸過渡相沉積體系3種沉積體系及4種沉積相、5種沉積亞相、6種微相。在這個(gè)基礎(chǔ)上，結(jié)合層序界面特征及最大海泛面的研究，淮南地區(qū)淮南群主要發(fā)育高位體系域和海侵體系域，低位體系域僅在曹店組發(fā)育，并據(jù)此將區(qū)內(nèi)淮南群劃分為4個(gè)三級層序。系統(tǒng)闡述了各層序的巖石及體系域特征，并建立了該地區(qū)層序地層模式。

關(guān) ?鍵 ?詞：淮南群;沉積相;層序地層;淮南地區(qū)

中圖分類號：TE121.3;O621.2 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A ? ? ?文章編號： 1671-0460（2020）02-0476-04

Abstract： ?Huainan group in Huaina area is well exposed and the sedimentary sequence has strong continuity. Through the cautious observation， measuring， based on data of indoor- slice and the geochemistry analysis， it was pointed out that the deposition of Huainan group in the area is mainly sea-land transition-coastal and shallow sea environment. And three sedimentary systems， four sedimentary facies， five sedimentary subfacies and six microfacies of marine clastic rock sedimentary system， marine carbonate sedimentary system and marine-continental transitional facies sedimentary system were divided. On the basis of sedimentary facies， combined with the study of sequence boundary characteristics and maximum flooding surface， the area was divided into 4 three-order sequences. The rock and system tract characteristics of each sequence were systematically expounded， and the sequence stratigraphic model of this area was established.

Key words： Huainan group; sedimentary facies; sedimentary evolution; Huainan area

淮南地區(qū)中新元古界發(fā)育所處的地理和構(gòu)造位置十分重要，被視為解決我國南北中新元古界銜接對比的關(guān)鍵地區(qū)之一[1]。前人對淮南地區(qū)地層進(jìn)行了大量的研究，如楊清和等[1]、徐嘉煒[2]、楊志堅(jiān)等[3]、牛紹武等[4，5]對淮南地區(qū)前寒武紀(jì)地層劃分與對比以及沉積學(xué)方面進(jìn)行了討論，牛紹武等[6]、洪天求等[7]對淮南生物群的報(bào)道，劉德良等[8]對該地區(qū)生儲蓋組合進(jìn)行了闡述，認(rèn)為該區(qū)中新元古界勘探前景良好。但前人有關(guān)淮南地區(qū)中新元古界淮南群的層序地層特征的研究還比較粗略[9]，缺乏詳細(xì)的分析。本文在借鑒前人研究方法及成果的基礎(chǔ)之上，利用野外剖面觀察及實(shí)測、鏡下薄片和地球化學(xué)等資料，對淮南地區(qū)淮南群的沉積相類型和層系地層進(jìn)行詳細(xì)的研究，系統(tǒng)闡述各個(gè)層序的特征、相互關(guān)系以及相對海平面變化特征，推動(dòng)淮南地區(qū)中新元古界海相地層油氣勘探的進(jìn)程。

1 ?研究區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)處于南華北地區(qū)東段，屬于皖蘇魯?shù)貙臃謪^(qū)的一部分，向南以固始-合肥斷裂為華北克拉通的南界;向北越過蚌埠-界首隆起，為淮北-徐州地層小區(qū);向東止于郯廬斷裂（圖1a）。

與華北其他地區(qū)一樣，淮南地區(qū)晚太古代地殼處于強(qiáng)烈的活動(dòng)階段，形成區(qū)內(nèi)最古老的地塊基底;早元古代研究區(qū)仍處于強(qiáng)烈活動(dòng)階段，在鳳陽運(yùn)動(dòng)以后，淮南地區(qū)與華北其他地區(qū)連成統(tǒng)一的相對穩(wěn)定的華北準(zhǔn)地臺;到了中元古代，淮南地區(qū)經(jīng)過多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以后，逐漸轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的準(zhǔn)華北地臺并上隆成陸;晚元古代與中元古代相比，進(jìn)入了相對穩(wěn)定的發(fā)展階段[10]。研究區(qū)淮南群地層覆于古元古代鳳陽群之上，從下而上包括淮南群的曹店組、八公山組、劉老碑組、壽縣組、九里橋組，與上覆地層徐淮群的四頂山組整合接觸（圖1b）[2-5，8]。

2 ?沉積相分析

淮南地區(qū)淮南群發(fā)育良好，露頭連續(xù)，構(gòu)造簡單，化石豐富，巖性復(fù)雜。本次實(shí)測淮南地區(qū)淮南群自上而下可劃分為65 層，剖面總厚度為959.14 m，其中曹店組厚27.23 m，八公山組厚41.57 m，劉老碑組厚798.38 m，壽縣組厚63.47 m，九里橋組厚28.49 m。依據(jù)該區(qū)的剖面露頭觀察，分析巖性組合和沉積構(gòu)造等方面的特征、結(jié)合鏡下薄片分析及同位素分析，以及區(qū)域地質(zhì)背景，將研究區(qū)淮南群分為海相碎屑巖沉積體系、海相碳酸巖沉積體系及海陸過渡相沉積體系，發(fā)育無障壁海岸相、碳酸巖臺地相、陸棚相、扇三角洲相4種沉積相，繼而又可以劃分為5 種亞相、6 種沉積微相（表1）。現(xiàn)將各段地層特征及沉積環(huán)境闡述如下。

2.1 ?曹店組

曹店組（1-9 層）厚27.32 m，主要發(fā)育有石英礫巖（圖2a）、鐵質(zhì)粉砂巖以及薄層含礫砂巖，底部鐵質(zhì)含量較高，礫石主要成分為石英巖、片巖，分選差，呈棱角-次圓狀，與下伏鳳陽群不整合接觸（圖2b），屬斜坡扇前緣的泥石流沉積。

2.2 ?八公山組

八公山組（10-14 層）厚41.57 m，巖性主要為灰白色石英砂巖、鐵質(zhì)石英礫巖，上部含海綠石，與下伏的曹店組的接觸關(guān)系為整合接觸，部分地段曹店組缺失，八公山組則直接超覆于變質(zhì)巖基底之上，并在局部發(fā)育波痕（圖2c）及交錯(cuò)層理等構(gòu)造，屬前濱沉積。

2.3 ?劉老碑組

劉老碑組（15-47 層）巖性主要為泥灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、鈣質(zhì)頁巖夾少量白云巖，全組以碳酸巖、泥巖為主，碎屑巖含量較少。

a. 含礫砂巖，曹店組;b. 曹店組與鳳陽群不整合面;c. 波痕，八公山組;d. 灰色白云巖與灰綠色泥巖互層，向上泥質(zhì)含量增加，劉老碑組;e. 沖洗交錯(cuò)層理，壽縣組;f. 波狀疊層石，九里橋組;g. 鐵質(zhì)風(fēng)化殼，曹店組;h. 劉老碑組與壽縣組巖性突變面，下部劉老碑組薄層白云巖，上部壽縣組中-厚層細(xì)砂巖;i. 黑色、灰綠色泥巖，凝縮層，劉老碑組

可分為上下兩個(gè)巖性段，下段厚533.44 m，為中-厚層紫紅色與灰綠色泥晶灰?guī)r互層，偶夾薄層白云巖，層厚向上變薄，頂部發(fā)育頁巖，主要發(fā)育碳酸巖潮坪沉積的潮下帶。上段厚425.70 m，巖性主要為灰綠色、淺灰色頁巖夾淺灰色灰質(zhì)白云巖（圖2d），局部發(fā)育硅質(zhì)條帶，上部為一層灰綠-灰色薄-中層粉砂巖、鈣質(zhì)石英粉砂巖，頂部為淺灰色粉砂質(zhì)白云巖，與壽縣組整合接觸，屬淺水陸棚沉積。

2.4 ?壽縣組

壽縣組（48-59 層）厚63.47 m，為一套石英砂巖-泥質(zhì)石英粉砂巖-石英粉砂巖和粉砂質(zhì)泥巖所組成韻律層沉積，海綠石大面積發(fā)育。上部以石英粉砂巖結(jié)束為標(biāo)志，與九里橋組整合接觸。壽縣組碎屑物質(zhì)以石英碎屑為主，發(fā)育波痕、平行層理、小型交錯(cuò)層理及沖洗交錯(cuò)層理（圖2e）等，局部可見渦卷狀砂質(zhì)團(tuán)塊，反映該組為前濱、近濱沉積。

2.5 ?九里橋組

九里橋組（60-64 層）厚28.48 m，主要發(fā)育淺灰色-灰黑色白云巖和灰?guī)r，碎屑物質(zhì)含量較少。與上覆地層四頂山組一段整合接觸。下部主要發(fā)育灰質(zhì)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r，沉積構(gòu)造少見，上部白云巖中發(fā)育豐富的疊層石，疊層石紋層為波狀（圖2f）、粒狀或近水平狀，偶夾風(fēng)暴巖。指示九里橋組下部為碳酸巖潮坪亞相潮下帶沉積，潮間-潮上帶環(huán)境發(fā)育于上部。

3 ?沉積層序發(fā)育特征

3.1 ?層序劃分依據(jù)

隨著理論和技術(shù)的不斷完善，越來越多的地化指標(biāo)、古生物對比、成巖作用等方法手段可以用來輔助識別層序界面[11-14]?；茨系貐^(qū)淮南群出露完整且連續(xù)，因此可以采用地表露頭為主的層序地層學(xué)的研究[15-17]。

研究區(qū)淮南群層序界面的識別主要以巖相標(biāo)志為主，通過不整合面（圖2b）、陸上暴露、沉積間斷面、最大海泛面等標(biāo)志進(jìn)行層序的劃分。以不整合面、風(fēng)化殼（圖2g）及代表淺水環(huán)境的干裂構(gòu)造，層段間出現(xiàn)的巖性和巖相突變現(xiàn)象等（圖2h），作為層序界面的識別標(biāo)志;凝縮層（圖2i），代表較深水環(huán)境的沉積物等，則可以是最大海泛期產(chǎn)物，作為最大海泛面的標(biāo)志。

3.2 ?層序地層格架

根據(jù)詳細(xì)的野外分層描述，結(jié)合巖性序列、沉積相演化特征、微量元素特征及上述層序劃分原則和依據(jù)，將淮南地區(qū)青白口系劃分為4 個(gè)三級層序（SQ1～SQ4），建立了淮南地區(qū)青白口系三級層序地層格架（圖3）。

（1）層序1（SQ1），由曹店組、八公山組1～14 層構(gòu)成，厚68.80 m。層序底界為Ⅰ型層序界面，是由鳳陽運(yùn)動(dòng)形成的區(qū)域性的不整合面（圖2a），發(fā)育有鐵質(zhì)風(fēng)化殼（圖2g）等具有明顯的風(fēng)化侵蝕標(biāo)志。低位體系域（LST）由曹店組1～7 層構(gòu)成，為具含礫石英砂巖、鐵質(zhì)石英礫巖的扇三角洲環(huán)境。

海侵體系域（TST）由八公山組8-11 層構(gòu)成，發(fā)育石英砂巖、粉砂巖構(gòu)成的前濱的準(zhǔn)層序組，砂質(zhì)厚度由下至上減薄，泥質(zhì)含量增加，最大海泛面表現(xiàn)為砂巖單層厚度最小，粒度細(xì)的12 層。高位體系域（HST）由12～14 層構(gòu)成，為石英砂巖、粉砂巖構(gòu)成的前濱的準(zhǔn)層序組，向上砂層變厚，發(fā)育波痕構(gòu)造，表現(xiàn)出水體變淺的特征。

（2）層序2（SQ2），由劉老碑組15-48 層構(gòu)成，厚798.38 m。在該層序中，缺失低位體系域，初次海泛面與層序界面一致。層序底界為八公山組與劉老碑組之間巖性和巖相突變的界面，由無障壁海岸相前濱向碳酸巖臺地潮下帶的轉(zhuǎn)變，缺少之間的過渡相，屬Ⅰ型層序界面。第15-25 層為TST，海水逐漸加深，沉積環(huán)境表現(xiàn)為潮下帶-濱外陸棚的變化過程，形成向上泥質(zhì)含量增多的退積式準(zhǔn)層序組。最大海泛面對應(yīng)為第26 層分布廣、發(fā)育多種生物組合的凝縮層（圖2i）。HST 由27-48 層構(gòu)成，可分為早期、晚期兩個(gè)階段：早期可容空間增長較快，沉積物主要為碳酸鹽，沉積作用緩慢，發(fā)生追補(bǔ)型加積作用;晚期海平面開始下降，可容空間增加速率減小，碳酸巖沉積的同時(shí)，陸源碎屑物質(zhì)也隨之沉積。

（3）層序3（SQ3），由壽縣組49-60 層構(gòu)成，厚63.47 m。該層序中缺失低位體系域，層序底界為Ⅰ型層序界面，為劉老碑組和壽縣組之間的巖性突變界面（圖2h）。海侵體系域（TST）為49-57 層，由石英砂巖、石英粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖構(gòu)成近濱亞相的準(zhǔn)層序，并向上疊加成退積型準(zhǔn)層序組，MSF表現(xiàn)為57 層出現(xiàn)的淺灰色頁巖的較深水沉積。高位體系域（HST）則為58-60 層近濱環(huán)境下形成的粉砂巖、含云質(zhì)石英粉砂巖構(gòu)成的向上具有變淺特征的準(zhǔn)層序。

（4）層序4（SQ4），由九里橋組61-65 層組成，厚28.49 m，層序底界為壽縣組和九里橋組之間的巖性突變界面，屬Ⅰ型層序界面。下部中-薄層灰質(zhì)云巖、白云質(zhì)灰?guī)r構(gòu)成向上變深的海侵體系域，中部淺灰色-灰色中-厚層云質(zhì)灰?guī)r為最大海泛時(shí)期的產(chǎn)物，上部發(fā)育波狀、近水平狀疊層石，為潮間-潮上帶的產(chǎn)物，表明向上水體變淺，為高位體系域。

4 ?沉積演化模式

通過對研究區(qū)群淮南群沉積特征和沉積環(huán)境的分析，該區(qū)淮南群沉積受控于物源與相對海平面的變化，并據(jù)此建立了淮南地區(qū)淮南群層序地層模式（圖4）。

在曹店期，古陸剝蝕嚴(yán)重，碎屑物質(zhì)快速堆積，發(fā)育泥石流沉積;隨后海水開始侵入，八公山期碎屑物源供給充足，大量砂泥帶入海盆，主要發(fā)育前濱沉積;進(jìn)入劉老碑期，砂質(zhì)減少，化學(xué)沉積物增加，海水逐漸加深，發(fā)育凝縮層;到了壽縣期，相對海平面降低，研究區(qū)濱岸沉積廣泛發(fā)育;隨后在九里橋期，相對海平面由低變高再變低，化學(xué)沉積進(jìn)一步占優(yōu)勢，代替機(jī)械沉積，并且在海水清澈地段出現(xiàn)疊層石。

5 ?結(jié) 論

（1）淮南地區(qū)淮南群的沉積主要為海陸過渡-濱淺海環(huán)境，發(fā)育海相碎屑巖沉積體系、海相碳酸巖沉積體系及海陸過渡相沉積體系3 種沉積體系及4 種沉積相、5 種沉積亞相、6 種沉積微相。

（2）研究區(qū)淮南群層序界面主要以不整合面、暴露標(biāo)志及巖性-巖相突變面作為識別標(biāo)志，低位體系域、高位體系域和海侵體系域均有發(fā)育，但大多數(shù)層序缺少低位體系域;凝縮層及代表較深水環(huán)境的沉積物則對應(yīng)最大海泛面時(shí)期。

（3）研究區(qū)淮南群地層系統(tǒng)可以劃分為4 個(gè)三級層序，每個(gè)層序巖石及體系域都各具特色，并據(jù)此建立了該地區(qū)層序地層模式。

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