南盤江北部上古生界巖相古地理分析與研究

白宇航，張廷山

（西南石油大學(xué) 地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川成都 610500）

南盤江北部的沉積格局有利于生成良好生儲(chǔ)配置，但是由于區(qū)內(nèi)海平面變化控制下沉積充填響應(yīng)不同，沉積建造與構(gòu)造改造破壞存在較大差異性等因素，造成了油氣聚集有利相帶分布不明確、油氣成藏條件復(fù)雜等困難，使勘探目標(biāo)難以落實(shí)，嚴(yán)重制約了該區(qū)油氣勘探[1-2]。所以，通過(guò)厘清目的層展布規(guī)律，沉積相帶的重新劃分以及進(jìn)一步明確區(qū)域內(nèi)沉積格架與有利烴源巖地球化學(xué)特征，指出區(qū)內(nèi)目的層段的有利層位及有利區(qū)帶，正確開展有利含油氣區(qū)帶優(yōu)選，對(duì)該地區(qū)油氣勘探有重大意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

南盤江盆地位于滇黔桂三省交界處的南盤江流域。研究區(qū)位于南盤江的北部，主要包括2條主斷裂、3個(gè)構(gòu)造區(qū)，面積約為2.1×104km2。從區(qū)域構(gòu)造上而言，該盆地分屬揚(yáng)子板塊及華南造山系。研究區(qū)內(nèi)處于南盤江盆地多種構(gòu)造體系交切復(fù)合的地區(qū)，發(fā)育了多條深大斷裂帶。從晚古生代開始，由于受到構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，研究區(qū)內(nèi)慢慢演化成被動(dòng)陸緣區(qū)域伸展裂陷盆地，形成了具有一定特征的古地理沉積單元。根據(jù)水深的不同，研究區(qū)的沉積相區(qū)域主要分為淺水相區(qū)與深水相區(qū)。前者主要發(fā)育臺(tái)地礁、灘相沉積；后者主要發(fā)育重力流沉積，沉積分異現(xiàn)象十分 明顯。

2 沉積格架

區(qū)域沉積格架研究是研究巖相古地理的一個(gè)十分關(guān)鍵的技術(shù)。首先對(duì)南盤江北部泥盆紀(jì)-石炭紀(jì)的巖性、地層以及沉積相進(jìn)行深入分析與研究，然后系統(tǒng)分析研究區(qū)的區(qū)域沉積格架，主要分為以下兩個(gè)方 面[1-2]。

2.1 泥盆系沉積格架

因?yàn)樘幵诖笠?guī)模海侵的早期，因此，南盤江北部的早泥盆世沉積了一大套的海侵砂巖地層。早期的地層主要有2種巖石顆粒充填：①碎屑潮坪粗粒；②碎屑潮坪細(xì)粒。它們之間相互疊置，在一定程度上說(shuō)明了該地區(qū)存在多次海侵活動(dòng)。由于該地區(qū)存在區(qū)域的地殼拉張現(xiàn)象，早泥盆世晚期形成了十分強(qiáng)烈的快速海侵，并且也存在比較顯著的沉積相分異現(xiàn)象，沉積相主要為臺(tái)地相，巖性主要為碳酸鹽巖；中泥盆世的海侵持續(xù)加劇，極大地減少了濱岸相的碎屑巖的分布范圍，碳酸鹽巖開闊臺(tái)地相面積開始占主導(dǎo)地位。晚泥盆世弗拉期，南盤江北部海域海侵達(dá)到最大，在泥盆紀(jì)末期紫云運(yùn)動(dòng)主幕造成地殼抬升之前，古陸面積與古陸邊緣的濱岸相碎屑巖面積達(dá)到最小，而受斷裂控制的深水陸棚面積達(dá)到最大。古陸向海方向發(fā)育大面積局限臺(tái)地相的灰?guī)r及云巖的地層。在地殼抬升的作用下，晚泥盆世的海岸線并沒(méi)有繼續(xù)向古陸方向進(jìn)行推進(jìn)，而且沉積相分異的現(xiàn)象比較弱[1-3]。

2.2 石炭系沉積格架

石炭紀(jì)的沉積格局明顯具有泥盆紀(jì)的特征，由于發(fā)生了強(qiáng)迫型的海退事件，因此石炭紀(jì)早期的古陸分布面積比較大。隨著斷裂活動(dòng)持續(xù)加劇，南盤江盆地持續(xù)接受沉積，這時(shí)斷裂控相的作用十分顯著，受紫云-羅甸-南丹-都安斷裂帶及宜山斷裂帶影響，早石炭世中期西北部淺水陸棚的瘤狀灰?guī)r向更深的深水陸棚泥頁(yè)巖轉(zhuǎn)變，而東南部深水陸棚相的泥頁(yè)巖向開闊臺(tái)地相灰?guī)r轉(zhuǎn)變；早石炭世晚期一直到晚石炭世，斷裂控相作用減弱之后，隨著沉積充填作用的影響，陸棚相面積越來(lái)越小，取而代之為大面積臺(tái)地相 灰?guī)r。

3 巖相古地理展布及沉積模式

3.1 泥盆系沉積相展布

在泥盆紀(jì)沉積時(shí)期，海水從南往北進(jìn)行海侵，研究區(qū)沉積時(shí)期主要分為以下3個(gè)階段：①早泥盆世的古地形形態(tài)是在加里東運(yùn)動(dòng)之后所形成的，還不具備比較強(qiáng)烈的拉張?zhí)卣鳎虎趶脑缒嗯枋劳砥诘街心嗯枋?，由于地殼的拉張運(yùn)動(dòng)比較強(qiáng)烈，導(dǎo)致海底出現(xiàn)細(xì)微的擴(kuò)張，沿著斷裂帶的方向發(fā)育了許多斷裂帶，產(chǎn)生了十分顯著的分異現(xiàn)象；③在泥盆紀(jì)的晚期，由于地殼抬升的影響，極大地減小了槽-臺(tái)的分異程度[2-3]。

在早泥盆世的早期階段，因?yàn)榇笠?guī)模的海侵，研究區(qū)沉積了一大套的海侵砂，發(fā)育了多個(gè)地層。然后因?yàn)榈貧さ睦瓘堊饔?，研究區(qū)形成強(qiáng)烈的快速海侵，并且也出現(xiàn)了非常明顯的沉積相分異現(xiàn)象。另外，在這一時(shí)期，研究區(qū)的古陸主要分布在3個(gè)區(qū)域：東部的華南隆起古陸、西部的康滇古陸和北部的上揚(yáng)子隆起古陸。

中泥盆世的古地理延續(xù)了早泥盆的特點(diǎn)，這一階段的海侵持續(xù)加劇，古陸面積及其邊緣的濱岸相的碎屑巖的發(fā)育范圍也在大幅度減小，碳酸鹽巖開闊臺(tái)地相面積開始占主導(dǎo)地位。該時(shí)期古陸為北部的上揚(yáng)子古陸及東北部的江南隆起。同一時(shí)期，工區(qū)內(nèi)的同生斷裂活動(dòng)北北東、北東向斷裂帶和北西、北北西向兩組斷裂帶共同作用，使得研究區(qū)的大部分地區(qū)都發(fā)育深水陸棚相的泥頁(yè)巖，而且相比于早泥盆世，面積明顯增大。因此，這一階段，研究區(qū)沿著古陸邊緣的方向發(fā)育了一系列的濱岸相沉積體系，主要包括4種沉積相：潮坪、瀉湖、前濱和近濱，另外，向海部分還發(fā)育一個(gè)面積非常廣的混積臺(tái)地相帶[3-4]。

晚泥盆世弗拉期，南盤江北部海域海侵達(dá)到最大，在泥盆世末期紫云運(yùn)動(dòng)主幕造成地殼抬升之前，古陸面積與古陸邊緣的濱岸相碎屑巖面積達(dá)到最小，而受斷裂控制的深水陸棚面積達(dá)到最大。古陸向海方向發(fā)育大面積混積局限臺(tái)地相的灰質(zhì)云巖系地層。同樣受彌勒-師宗-普安主斷裂、紫云-羅甸-南丹-都安主斷裂與宜山斷裂帶的影響，沿著斷裂帶上盤弧形開闊臺(tái)地相的灰?guī)r系面積極大增加，臨斷裂帶下盤一帶深水臺(tái)盆的硅質(zhì)巖系取代了之前深水陸棚的泥巖系地層，此時(shí)，滇黔桂盆地由于斷裂的影響發(fā)育孤立臺(tái)地，形成滇黔桂盆地中槽—盆—丘—臺(tái)沉積構(gòu)造格局（圖1）。

3.2 石炭系沉積相展布

石炭紀(jì)的古地理延續(xù)了泥盆紀(jì)的特點(diǎn)，因?yàn)樽显七\(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的強(qiáng)烈海退現(xiàn)象，因此石炭紀(jì)的早期古陸分布面積比較廣闊。在石炭紀(jì)，最顯著的特征就是在下統(tǒng)大塘階出現(xiàn)了煤系地層[3-5]。隨著石炭系的海侵以及紫云運(yùn)動(dòng)所引發(fā)的斷裂活動(dòng)持續(xù)加劇，研究區(qū)開始接受新一輪的沉積。

（1）巖關(guān)組各巖性展布及沉積相。研究區(qū)下石炭統(tǒng)早期巖關(guān)組頁(yè)巖在南丹—環(huán)江—羅城一帶和宜州—柳州鹿寨一帶沿北西—南東向呈帶狀（槽狀）分布，大致有三個(gè)頁(yè)巖沉積區(qū)，分別為紫云縣西部附近沉積區(qū)、南丹—羅城沉積區(qū)、宜州—鹿寨沉積區(qū)。其中南丹—羅城沉積區(qū)頁(yè)巖發(fā)育最厚，為474m。巖關(guān)組的砂巖地層只有在六盤水市、環(huán)江縣北部和羅城縣東部有分布且在環(huán)江縣的北部沉積最厚，為547m。白云巖在工區(qū)的發(fā)育較少，僅在盤縣和羅城縣的東部有少量的分布。羅城縣的東部為沉積最大的凹陷，最大厚度為104m。因此，該地層的灰?guī)r沉積主要有以下3個(gè)凹陷發(fā)育區(qū)：北部的威寧縣附近、東南部的羅城縣東部附近和中部的紫云縣西部附近。其中，威寧凹陷的沉積厚度最大，可以達(dá)到902m；羅城凹陷可達(dá)800m，規(guī)模也是最大的。

在早石炭世的早期，沉積特征依舊延續(xù)了泥盆紀(jì)的特點(diǎn)，南盤江北部大部分地區(qū)的巖性主要為灰?guī)r，沉積相主要為局限海-開闊海臺(tái)地相，這時(shí)沿著斷裂帶發(fā)育的依舊是較深水的陸棚相，相控的影響依舊十分顯著，而斷裂帶西南部控相的影響較弱，沿帶基本表現(xiàn)為開闊臺(tái)地相，反而其東北段與紫云—羅甸—南丹—都安斷裂帶的交叉地帶形成了一個(gè)十分顯著的沉降中心。晚泥盆世的末期至早石炭世初期，研究區(qū)出現(xiàn)持續(xù)的強(qiáng)烈走滑拉伸以及斷陷沉降現(xiàn)象，沿著彌勒—師宗—普安斷裂帶發(fā)育了一系列的同生斷裂，沿水城、盤縣一線先前的邊緣碳酸鹽臺(tái)地出現(xiàn)破裂下降現(xiàn)象，并且往盆地的方向滑動(dòng)，逐漸脫離陸架的邊緣，因?yàn)槔瓘堊饔檬謴?qiáng)烈，在水城、普安、興義等帶發(fā)育了很多斷裂地塹[3-5]。

（2）大塘組各巖性及沉積相展布。南盤江北部下石炭統(tǒng)早期大塘組頁(yè)巖在威寧—紫云一帶沿北西—南東向呈帶狀（槽狀）分布，沉積區(qū)主要分布在3個(gè)地區(qū)：威寧—水城、紫云和獨(dú)山縣西北部。其中，威寧—水城沉積區(qū)頁(yè)巖發(fā)育最厚，最大厚度為646m。具體而言，該地層的砂巖沉積區(qū)主要有2個(gè)：研究區(qū)中部的荔波縣附近和研究區(qū)東南部的鹿寨縣附近，前者的最大沉積厚度可達(dá)300m，后者的最大沉積厚度可達(dá)500m。其中以鹿寨沉積區(qū)規(guī)模最大。具體而言，該地層的灰?guī)r沉積區(qū)主要有2個(gè)：研究區(qū)中部的荔波縣附近沉積和研究區(qū)東南部的鹿寨縣附近，前者最大沉積厚度可達(dá)532.7m，后者的最大沉積厚度可達(dá)848m。

在早石炭世的中期，研究區(qū)的海侵作用比較強(qiáng)烈，導(dǎo)致古陸的分布面積不斷減小。而且在沉積充填作用的影響之下，研究區(qū)內(nèi)的沉積分異作用逐漸減小，比較明顯的沉積分異作用出現(xiàn)在東南部的宜山斷裂帶。研究區(qū)內(nèi)紫云—羅甸—南丹—都安斷裂帶的相控作用依舊具有一定的繼承性特征，沿?cái)嗔褞У南卤P方向仍然沉積了深水陸棚相的泥頁(yè)巖，上盤的沉積相主要為混積的局限臺(tái)地相以及濱岸相（圖2）。

（3）早石炭世晚期沉積相。在早石炭世的晚期，海侵持續(xù)加強(qiáng)，古陸的面積不斷縮減，沉積相的分異現(xiàn)象變得不顯著，南盤江北部被大范圍的開闊?；?guī)r所占據(jù)。從構(gòu)造方面而言，紫云—羅甸—南丹—都安斷裂的控相作用不斷減小，而彌勒—師宗—普安斷裂帶以及宜山斷裂帶的相控作用已不復(fù)存在。并且在沉積充填作用的影響之下，早石炭中期的深水陸棚相的泥頁(yè)巖被大范圍的開闊臺(tái)地相的灰?guī)r所代替。孤立的碳酸鹽巖臺(tái)地都是與連陸臺(tái)地相互連接。與此同時(shí)，由于受到同生斷裂帶的影響，臺(tái)地之間發(fā)育了面積較小的深水相帶，巖性主要為深灰色燧石灰?guī)r[4-6]。

（4）晚石炭世沉積相。晚石炭世區(qū)內(nèi)發(fā)生多次海侵，且漸次增強(qiáng)，岸線向北、西擴(kuò)張，古陸面積減小，興仁、隆林地區(qū)暴露面積縮小，同時(shí)由于沉積充填作用，區(qū)內(nèi)沉積相分異逐漸減弱，紫云—羅甸—南丹-都安斷裂帶和宜山斷裂帶所控制的深水沉積帶接受大量沉積與其他地區(qū)的水深差距不斷減小，很多地區(qū)的沉積相主要有2種：局限臺(tái)地和開闊臺(tái)地，早期發(fā)育的很多孤立碳酸鹽臺(tái)地都是與連陸臺(tái)地相互連接 （圖3）。

圖3 南盤江北部地區(qū)晚古生代晚石炭世巖相古地理

4 結(jié)論

研究區(qū)沉積相展布主要受控于斷裂活動(dòng)與海平面變化，縱向上，泥盆紀(jì)早期開始海侵，中泥盆晚期至晚泥盆早期斷裂活動(dòng)最為活躍，海侵范圍最大，早期連陸臺(tái)地演變?yōu)楣铝⑴_(tái)地，“槽-臺(tái)”格局最為明顯。石炭紀(jì)明顯繼承了泥盆紀(jì)的沉積格架，不同在于，晚泥盆世—早石炭世的紫云運(yùn)動(dòng)造成了區(qū)域內(nèi)地層抬升，下石炭統(tǒng)巖關(guān)期古陸與濱岸面積較大，直到大塘期海侵與斷裂活動(dòng)的進(jìn)一步加劇，區(qū)內(nèi)沉積分異作用進(jìn)一步明晰。至晚石炭世，由于填平補(bǔ)齊、斷裂活動(dòng)減弱，總體以碳酸鹽臺(tái)地相沉積為特征。