重慶石柱-彭水地區(qū)下寒武統(tǒng)石龍洞組沉積特征

何幼斌，蔣蕾，顧志翔，羅慈航，張欣茹

長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430100

碳酸鹽巖油氣田是全球油氣最重要的組成部分。四川盆地寒武系碳酸鹽巖地層中已經(jīng)取得了油氣重大突破[1-3]，在下寒武統(tǒng)龍王廟組(石龍洞組)發(fā)現(xiàn)了迄今為止國(guó)內(nèi)最大的單體海相整裝天然氣藏——安岳氣田。前人通過(guò)對(duì)大量勘探資料的分析，基本明確了石龍洞組的地層特征、沉積相帶和成藏模式，認(rèn)為石龍洞組沉積期具有碳酸鹽巖潮坪或碳酸鹽巖緩坡沉積背景[4-7]。對(duì)于四川盆地石龍洞組巖性分布規(guī)律的分析結(jié)果表明，在橫向上由北向南、由西向東砂巖夾層逐漸減少，碳酸鹽巖相對(duì)增多[8-11]。沉積古地貌、海平面變化及古水深等是影響巖性發(fā)育的主控因素[12]。目前研究成果和手段比較單一，多是通過(guò)巖石學(xué)特征及其古地理特征或比較少量的主微量元素及碳氧同位素分析測(cè)試結(jié)果，推斷影響灘體或白云巖發(fā)育的主控因素[12-14]；且主要以四川盆地或川東石龍洞組為研究對(duì)象，而對(duì)于重慶石柱-彭水地區(qū)石龍洞組巖石類型及分布研究較少[15]?；谇叭说难芯砍晒P者通過(guò)對(duì)研究區(qū)石流村(石柱)和板凳溝(彭水)兩典型剖面的野外露頭資料、巖石薄片、碳氧同位素及微量元素等資料的綜合分析，對(duì)兩剖面石龍洞組的沉積相類型和特征及沉積特征的差異性進(jìn)行了分析，對(duì)造成這些差異的主控因素進(jìn)行了探討，以期進(jìn)一步深化對(duì)該區(qū)石龍洞組沉積環(huán)境及其演化的認(rèn)識(shí)，從而為區(qū)域上精細(xì)的巖相古地理研究和油氣儲(chǔ)層預(yù)測(cè)提供準(zhǔn)確的沉積學(xué)依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

重慶石柱-彭水地區(qū)地處重慶市與湖北省的交界處，構(gòu)造上位于川東地區(qū)高陡構(gòu)造帶的東南緣，橫跨石柱復(fù)向斜、齊岳山斷裂帶(見圖1)。從四川盆地的沉積演化來(lái)看，早寒武世筇竹寺期[13,15]，四川盆地為傾向SE的碎屑巖陸棚沉積，海水由SE方向侵入，物源主要來(lái)源于盆地西南部的康滇古陸、西北部的摩天嶺古陸和漢南古陸；滄浪鋪期盆地經(jīng)陸棚碎屑巖填平補(bǔ)齊，地勢(shì)趨于平坦，總體具有為西北高、東南低的走勢(shì)，隨著海平面持續(xù)下降，主要為碳酸鹽巖臺(tái)地沉積[14,16]。

圖1 重慶石柱-彭水地區(qū)地理位置及區(qū)域構(gòu)造圖Fig.1 Geographical location and regional structural map of Shizhu-Pengshui area of Chongqing

石龍洞組沉積期，重慶石柱-彭水地區(qū)整體地勢(shì)平坦，區(qū)內(nèi)發(fā)生小幅度的差異升降運(yùn)動(dòng)，西北部以小幅度隆升為主，東南部以小幅度下降為主，形成總體西高東低的古地貌格局[17]。加之海平面持續(xù)下降，海水明顯變淺，研究區(qū)發(fā)育一套呈NE-SW向展布的碳酸鹽巖臺(tái)地沉積，自西向東依次發(fā)育局限臺(tái)地和開闊臺(tái)地[18]。地層厚度在55～270m之間，平均厚度160m，埋藏深度大，多在5300～6000m之間，與下伏天河板組、上覆高臺(tái)組均呈整合接觸[19](見圖2)。

圖2 板凳溝(a)、石流村(b)剖面石龍洞組沉積相柱狀圖Fig.2 Sedimentary facies column diagram of the Shilongdong Formation in the section of Bandenggou (a) and Shiliucun (b)

2 巖性特征

表1 石龍洞組主要巖石類型

綜合板凳溝(N29°42′13.1″ E108°15′56.6″)和石流村(N29°45′28.7″ E108°17′43.3″)剖面野外露頭剖面觀察和鏡下薄片鑒定資料，對(duì)研究區(qū)石龍洞組主要巖石類型(見表1)及其組合特征進(jìn)行總結(jié)，結(jié)果顯示：底部以泥晶白云巖、粉晶白云巖為主，夾鮞粒石灰?guī)r；下部主要為泥-粉晶含云石灰?guī)r、泥晶石灰?guī)r；上部主要發(fā)育生屑石灰?guī)r、泥-粉晶云質(zhì)石灰?guī)r，含生物碎屑云質(zhì)石灰?guī)r，生物碎屑有三葉蟲、雙殼類、介形蟲、海綿類等；頂部主要發(fā)育泥質(zhì)白云巖、泥晶石灰?guī)r、泥晶含云石灰?guī)r，夾鮞粒石灰?guī)r。其中純質(zhì)的石灰?guī)r和白云巖發(fā)育程度低，而泥-粉晶含云石灰?guī)r、泥晶云質(zhì)石灰?guī)r、粉晶白云巖是研究區(qū)石龍洞組最主要的巖石類型，在垂向上自下而上有3個(gè)由白云巖-石灰?guī)r構(gòu)成的巖性組合。

2.1 板凳溝剖面巖性特征

根據(jù)巖石類型及其組合特征將板凳溝剖面分為3段，每一段依據(jù)巖性再分為2個(gè)亞段。

1)下段(1～5層)：下亞段(1～3層)，厚約11.2m，巖性主要為灰白色泥-粉晶白云巖、粉-細(xì)晶灰質(zhì)白云巖。裂縫發(fā)育，往往被方解石或白云石充填(見圖3(a))，晶粒結(jié)構(gòu)以次生白云石晶粒為主，還可見少量石膏，石膏晶體有時(shí)被白云石交代，僅在核心處殘余(見圖3(b))，在野外露頭上可見石膏溶孔(見圖3(c))。由石灰?guī)r發(fā)生白云巖化作用形成泥晶白云巖，且泥質(zhì)含量較低，多在5%以下，發(fā)育于蒸發(fā)作用較強(qiáng)、水體較淺、能量較低的潮上帶環(huán)境。上亞段(4～5層)，厚約21m，巖性以深灰色泥晶石灰?guī)r、泥晶含云石灰?guī)r、鮞粒石灰?guī)r為主體，夾泥-粉晶云質(zhì)石灰?guī)r。鮞?；?guī)r為顆粒結(jié)構(gòu)，顆粒主要為鮞粒，粒度0.2～1mm，約占45%，正常鮞顏色較暗(見圖3(d))，主要為亮晶膠結(jié)，可見2個(gè)世代的膠結(jié)物，部分區(qū)域可見泥晶膠結(jié)。發(fā)育于潮間帶、潮下帶上部。

2)中段(6～13層)：下亞段(6～10層)，厚約56m，主要由泥晶白云巖、粉晶云質(zhì)石灰?guī)r、粉晶含灰白云巖、砂屑白云巖組成，偶夾含砂屑鮞粒石灰?guī)r。白云石晶粒直徑一般小于0.25mm，粉晶白云石呈他形-半自形，顯微鏡下白云石一般較臟，部分白云石可見霧心亮邊結(jié)構(gòu)，原生孔隙少，構(gòu)造微裂縫與溶蝕孔隙發(fā)育，多被較粗大的方解石充填，亦有被瀝青充填者(見圖3(e))。發(fā)育在潮上帶-潮間帶上部，水體較淺，海平面高度變化頻繁，與蒸發(fā)濃縮作用有關(guān)的白云巖化是其最主要的成因。各種結(jié)構(gòu)和成因的石灰?guī)r經(jīng)過(guò)重結(jié)晶作用和白云巖化作用形成少量更粗大的亮晶方解石晶粒和細(xì)晶白云石晶粒。砂屑粒徑0.1～0.2mm左右，分選中等-好，磨圓度高，約占5%，內(nèi)部已被泥-粉晶白云石交代。上亞段(11～13層)，厚約13.6m，由泥晶含云石灰?guī)r、泥質(zhì)條帶石灰?guī)r、砂屑含云石灰?guī)r、粉晶含云泥質(zhì)石灰?guī)r等組成，且向上泥質(zhì)含量逐漸增加，可見順層展布的溶蝕孔洞，除砂屑外亦可見藻屑，顏色較暗，有機(jī)質(zhì)含量高，被白云巖化，藻類的形態(tài)多呈不規(guī)則狀(見圖3(f))，一般為亮晶膠結(jié)，多發(fā)育于潮間帶、潮下帶上部。

3)上段(14～19層)：下亞段(14～17層)，厚約38m，以粉晶含云泥質(zhì)石灰?guī)r、泥晶石灰?guī)r、鮞粒石灰?guī)r為主體，夾砂屑石灰?guī)r等，部分砂屑石灰?guī)r在后期成巖作用過(guò)程中，砂屑顆粒、膠結(jié)物或兩者均發(fā)生白云化作用，形成砂屑白云巖、砂屑灰質(zhì)白云巖、砂屑含云石灰?guī)r、砂屑云質(zhì)石灰?guī)r等，有時(shí)砂屑本身就由白云石組成(見圖3(g))。多發(fā)育于潮間帶環(huán)境。上亞段(18～19層)，厚約6.2m，以粉晶含灰白云巖、粉晶白云巖為主體，白云巖見膏溶現(xiàn)象。

注：(a)泥晶白云巖，可見裂縫及白云石晶粒，裂縫被白云石晶粒充填，板凳溝剖面下部，單偏光; (b)泥晶白云巖，白云石晶粒呈板狀假晶，石膏僅殘留在核心部位，板凳溝剖面底部，正交光; (c)白云巖中溶蝕孔洞，直徑數(shù)毫米至數(shù)厘米不等，板凳溝剖面底部; (d)鮞粒石灰?guī)r，主要為正常鮞，顏色較暗，亮晶膠結(jié)，可見2個(gè)世代，第一個(gè)世代呈櫛殼狀，第二個(gè)世代呈嵌晶粒狀，發(fā)育泥晶套，板凳溝剖面底部，單偏光; (e)泥晶含云石灰?guī)r，裂縫被瀝青充填，板凳溝剖面中部，單偏光; (f)亮晶粘結(jié)藻團(tuán)粒含云石灰?guī)r，世代不明顯，藻屑內(nèi)部主要為粉晶白云石，板凳溝剖面中上部，單偏光;(g)砂屑灰質(zhì)白云巖，砂屑由方解石或白云石組成，板凳溝剖面頂部，單偏光; (h)灰色鮞粒石灰?guī)r，由下至上鮞粒變?yōu)樵寤医Y(jié)核，石流村剖面中上部; (i)鮞粒石灰?guī)r，可見正常鮞、橢形鮞、多晶鮞，左側(cè)鮞粒發(fā)生白云巖化作用，泥晶膠結(jié)，但鮞粒外圍可見等厚環(huán)邊亮晶方解石，右下角鮞粒核心為三葉蟲碎屑，發(fā)育泥晶套，石流村剖面中部，單偏光; (j)鮞粒石灰?guī)r，可見放射鮞、正常鮞，顏色較淺，泥晶膠結(jié)，發(fā)育泥晶套，石流村剖面底部，正交光; (k)格架含泥石灰?guī)r，生物格架為海綿類，殼壁為泥晶方解石，內(nèi)部為亮晶方解石，石流村剖面中部，單偏光；(l)生屑云質(zhì)石灰?guī)r，可見鉤狀三葉蟲胸甲碎屑，石流村剖面中上部，單偏光。圖3 板凳溝、石流村剖面石龍洞組野外露頭及鏡下照片F(xiàn)ig.3 Outcrops and microscopic photographs of the Shilongdong Formation in the Bandenggou and Shiliucun sections

2.2 石流村剖面巖性特征

根據(jù)巖石類型及其組合特征將石流村剖面也可分為3段，但每段所對(duì)應(yīng)巖性與板凳溝剖面有所不同。

1)下段(1～7層)：下亞段(1～2層)，厚約5.5m，主要為泥質(zhì)白云巖。上亞段(3～7層)，厚約16.7m，以泥晶-粉晶石灰?guī)r、泥質(zhì)條帶石灰?guī)r、鮞粒石灰?guī)r為主體，頂部鮞粒向上變?yōu)槎沽?見圖3(h))，泥-粉晶石灰?guī)r具晶粒結(jié)構(gòu)，粒徑大小<0.005mm，晶粒含量5%～30%不等，晶粒主要為泥晶方解石，且泥質(zhì)含量變化較大，在1%～45%范圍內(nèi)，呈條帶狀分布，發(fā)育于水體較為安靜、能量低、循環(huán)良好、古鹽度正常的沉積環(huán)境，如潮下帶。鮞粒主要為正常鮞、放射鮞和橢形鮞，泥晶套發(fā)育。核心多為砂屑或生物碎屑，部分鮞粒發(fā)生白云石化(見圖3(i))，當(dāng)白云石化進(jìn)行得比較完全時(shí)，只殘留鮞粒的輪廓外影。放射鮞顏色較淺(見圖3(j))，發(fā)育2個(gè)世代的膠結(jié)物，第一世代呈馬牙狀或纖維狀圍繞在顆粒外緣，垂直顆粒壁生長(zhǎng)，構(gòu)成第一世代纖維狀等厚環(huán)邊膠結(jié)物，此類膠結(jié)物主要形成于海底成巖環(huán)境。第二世代膠結(jié)物為粒狀方解石，常見櫛殼狀膠結(jié)物之外形成第二世代或更晚期的鑲嵌狀膠結(jié)物，此類膠結(jié)物可能形成于淺埋藏階段。

2)中段(8～16層)：下亞段(8～13層中部)，13.4m，由泥-粉晶云質(zhì)石灰?guī)r、泥晶含云石灰?guī)r、生物格架含泥石灰?guī)r等組成。含泥石灰?guī)r中生物格架為海綿類，大小往往在10mm以上，殼壁為暗色泥晶方解石，內(nèi)部為亮晶方解石(見圖3(k))。常發(fā)育于潮下帶上部。上亞段(13層中上部～16層)，厚約12.4m，由生屑石灰?guī)r、泥晶含云石灰?guī)r、鮞粒石灰?guī)r等組成。生屑碳酸鹽巖發(fā)育程度低，主要為生屑含云石灰?guī)r、生屑云質(zhì)石灰?guī)r和少量生物格架含泥石灰?guī)r?；w粒以三葉蟲、介形蟲、雙殼類為主。比較完整的三葉蟲化石較為少見，多為三葉蟲胸甲碎屑，長(zhǎng)度介于0.1～10mm不等，在偏光鏡下呈鉤狀或破碎呈長(zhǎng)條狀(見圖3(l))。三葉蟲化石由方解石構(gòu)成，部分被白云石后期交代，具玻纖結(jié)構(gòu)。介形蟲化石的大小一般在0.1～2.0mm之間，殼體完整，殼壁之間主要被泥晶方解石充填。雙殼類化石長(zhǎng)度大多在0.5mm左右，呈長(zhǎng)條狀，由方解石構(gòu)成，具殼壁晶粒結(jié)構(gòu)。常發(fā)育于水體古鹽度正常、生物發(fā)育的潮間帶-潮下帶環(huán)境。

3)上段(17～20層)：下亞段(17層)，厚約5m，由泥質(zhì)白云巖組成。常發(fā)育于潮坪環(huán)境。上亞段(18～20層)，厚約10m，由鮞粒石灰?guī)r、泥質(zhì)條帶石灰?guī)r、含生屑泥晶云質(zhì)石灰?guī)r等組成。從下亞段到上亞段泥質(zhì)含量降低，顆粒粒度變大，由鮞粒變?yōu)槎沽?，顯示水體變淺，水動(dòng)力變強(qiáng)的趨勢(shì)。常發(fā)育于潮間帶、潮下帶等環(huán)境。

分析結(jié)果表明，板凳溝剖面主要為泥-細(xì)晶白云巖、泥-粉晶含云石灰?guī)r，次為粉晶云質(zhì)石灰?guī)r、泥-細(xì)晶灰質(zhì)白云巖、泥晶含灰白云巖及少量鮞粒石灰?guī)r、砂屑石灰?guī)r、砂屑白云巖，缺乏生屑碳酸鹽巖類，白云巖化作用明顯。而石流村剖面則以泥晶石灰?guī)r、泥-粉晶云質(zhì)石灰?guī)r為主，次為泥晶含云石灰?guī)r、生屑含云石灰?guī)r、生屑云質(zhì)石灰?guī)r、泥晶白云巖及少量砂屑云質(zhì)石灰?guī)r、鮞粒石灰?guī)r；白云石含量顯著低于板凳溝剖面且缺乏粉晶以上粒徑的白云石顆粒，泥質(zhì)含量明顯高于板凳溝剖面，溶蝕作用不發(fā)育，反映了更深、更安靜的水體環(huán)境。

3 巖性差異的主控因素

由前述巖性特征分析可知，重慶石柱-彭水地區(qū)石龍洞組自西向東地層巖性有較大差別，同期地層，以板凳溝剖面為代表的西北區(qū)以白云巖為主，缺乏生屑碳酸鹽巖，白云巖化作用明顯。以石流村剖面為代表的東南區(qū)以石灰?guī)r為主，缺乏粉晶以上粒徑的白云石晶粒，泥質(zhì)含量明顯高于西北區(qū)。形成此現(xiàn)象與沉積環(huán)境有密切關(guān)系，對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)探討。

沉積物對(duì)不同環(huán)境的響應(yīng)可表現(xiàn)為不同的巖性組合形式，反之也可以根據(jù)不同的巖性組合來(lái)推斷當(dāng)時(shí)的沉積環(huán)境。根據(jù)區(qū)域調(diào)查資料和巖石學(xué)特征等的綜合分析，以WILSON[20]碳酸鹽巖相模式為依據(jù)進(jìn)行沉積相類型的劃分，研究區(qū)石龍洞組主要為碳酸鹽巖臺(tái)地相沉積，再根據(jù)沉積物特征的差異可進(jìn)一步識(shí)別出潮坪、潟湖、灘間海、臺(tái)內(nèi)灘等多種亞相。并進(jìn)一步參考FIüGEL[21]的微相劃分方案，即按碳酸鹽巖的成分、生物化石、結(jié)構(gòu)等顯微沉積特征進(jìn)行碳酸鹽巖微相劃分。應(yīng)用多個(gè)露頭剖面資料[11,16]繪制了重慶石柱與彭水地區(qū)沉積相圖(見圖4)。

圖4 重慶石柱-彭水地區(qū)石龍洞組沉積相平面圖(據(jù)任影等[14]修改)Fig.4 Sedimentary facies plan of Shilongdong Formation in Shizhu-Pengshui area of Chongqing (Modified according to literature[14] by REN Ying et al.)

3.1 局限臺(tái)地相

局限臺(tái)地相主要發(fā)育于以板凳溝剖面為代表的研究區(qū)西北部，位于碳酸鹽巖臺(tái)地向陸一側(cè)，多發(fā)育在潮間帶；由于淺灘的遮擋作用，水體循環(huán)受限，水體能量總體不高，古鹽度略高，相變頻繁；生物化石稀少，沉積物主要為泥晶白云巖、泥-粉晶含云石灰?guī)r、泥-粉晶含灰白云巖；局部見膏質(zhì)白云巖、含泥質(zhì)條帶泥晶白云巖及泥晶石灰?guī)r，整體上泥質(zhì)、灰質(zhì)含量低。根據(jù)巖石組合、沉積構(gòu)造及古地貌差異進(jìn)一步劃分出臺(tái)內(nèi)灘、潟湖、局限潮坪亞相(見表2)。

3.1.1 局限潮坪亞相

局限潮坪位于局限臺(tái)地內(nèi)潮間帶的地勢(shì)較高處，水體較淺，水位變化頻繁，常出露于海面，蒸發(fā)作用較強(qiáng)，古鹽度較高,生物發(fā)育程度低。沉積物主要是灰白色-深灰色粉晶含灰白云巖；各種結(jié)構(gòu)和成因的灰?guī)r經(jīng)過(guò)白云巖化作用形成泥晶-粉晶白云巖，偶見板狀石膏假晶(見圖3(f))，裂縫和溶洞(見圖3(c))較發(fā)育。

3.1.2 潟湖亞相

潟湖位于局限臺(tái)地內(nèi)的低洼地帶，由于障壁島或淺灘的遮擋作用，潟湖與廣海的循環(huán)受限，水體循環(huán)受到限制，古鹽度增大，生物總類稀少，沉積物中缺乏化石。潟湖沉積以靜水沉積為主，巖石類型以灰色、深灰色泥-粉晶白云巖、泥質(zhì)白云巖、含泥質(zhì)條帶泥晶白云巖、膏質(zhì)白云巖為主，夾薄層泥晶云質(zhì)石灰?guī)r和泥晶石灰?guī)r，整體上灰質(zhì)含量低。常見水平層理，生物擾動(dòng)構(gòu)造及生物潛穴。研究區(qū)板凳溝發(fā)育的潟湖厚度多為10～40m；根據(jù)組成潟湖亞相的物質(zhì)成分，劃分出泥質(zhì)潟湖、云質(zhì)潟湖、泥云質(zhì)潟湖、膏質(zhì)潟湖、膏云質(zhì)潟湖等微相類型。

3.1.3 臺(tái)內(nèi)灘亞相

臺(tái)內(nèi)灘一般發(fā)育于局限臺(tái)地上的海底高地，沉積水體能量較高，受潮汐和波浪作用的影響，以發(fā)育多種顆粒巖為特征，灘體的單層厚度多小于10m，分布面積較大。臺(tái)內(nèi)灘巖石類型主要為砂屑白云巖、鮞粒白云巖、生屑白云巖等，生物組合為介形蟲、棘皮類等；發(fā)育交錯(cuò)層理、沖刷面、粒序?qū)永淼瘸练e構(gòu)造。根據(jù)顆粒成分可分出鮞粒灘、砂屑灘、生屑灘等微相類型。

3.2 開闊臺(tái)地相

開闊臺(tái)地主要發(fā)育于以石流村剖面為代表的研究區(qū)東南部，水體開闊循環(huán)良好，古鹽度正常，生物繁盛，如三葉蟲、雙殼類、介形蟲、有孔蟲、海綿類等，其中三葉蟲最為發(fā)育，巖石類型主要為灰色、深灰色中厚層泥晶-粉晶石灰?guī)r、薄-中層狀生屑石灰?guī)r、鮞粒石灰?guī)r，見泥質(zhì)條帶結(jié)構(gòu)。包括淺灘和灘間海亞相(見表2)。

表2 石龍洞組主要沉積相類型及特征

3.2.1 灘間海亞相

灘間海亞相是指發(fā)育于淺灘之間的洼地，水體環(huán)境相對(duì)安靜，水動(dòng)力較弱，整體上以還原環(huán)境下的靜水細(xì)粒沉積為主。由灰色、深灰色中-厚層狀泥晶石灰?guī)r、粉晶石灰?guī)r夾少量云質(zhì)石灰?guī)r、生物擾動(dòng)泥晶白云巖、含不規(guī)則泥質(zhì)紋層泥晶白云巖和扁條狀泥晶白云巖組成；發(fā)育條帶狀構(gòu)造、生物擾動(dòng)斑、生物潛穴構(gòu)造等是該亞相的典型特點(diǎn)。

3.2.2 淺灘亞相

淺灘亞相發(fā)育于開闊臺(tái)地內(nèi)部，水體能量較高，沉積界面在平均浪擊面以上處于經(jīng)常性、持續(xù)性地接受波浪和潮汐作用影響的高能波浪作用帶，因此有利于顆粒的沉積，有生屑灘、鮞粒灘等微相類型。相較于局限臺(tái)地的臺(tái)內(nèi)灘亞相，淺灘規(guī)模更大、厚度更大。沉積物主要為生屑石灰?guī)r、鮞粒石灰?guī)r，云質(zhì)生屑石灰?guī)r，常與粉晶石灰?guī)r、粉晶含云石灰?guī)r伴生，局部發(fā)育藻石灰?guī)r夾層，可見波痕、波狀-柱狀疊層石構(gòu)造，見雙殼類、介形蟲、海綿類、三葉蟲等生物碎屑(見圖3(k)、(l))。

平面上，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，石龍洞組沉積期水體由研究區(qū)東南方向侵入[22,23]，板凳溝剖面相較于石流村剖面，離廣海更遠(yuǎn)，水體深度相對(duì)較淺，加之其周緣發(fā)育整體呈條帶狀、地形上呈正凸起的臺(tái)緣灘，阻礙了海水的正常循環(huán)(見圖4)，整體處于局限臺(tái)地環(huán)境，因此以板凳溝剖面為代表的研究區(qū)西北部白云巖更為發(fā)育，而以石流村剖面為代表的研究區(qū)東南部則以石灰?guī)r為主。

總的來(lái)說(shuō)，石龍洞組沉積期，早加里東運(yùn)動(dòng)逐漸增強(qiáng)[23]，海平面逐漸下降，研究區(qū)整體為一傾向南東的、呈北東-南西向展布的淺水碳酸鹽巖臺(tái)地(見圖4)。在局限臺(tái)地內(nèi)部，受古地貌影響，地勢(shì)較高，水體較淺、水動(dòng)力強(qiáng)，發(fā)育臺(tái)內(nèi)灘沉積。局限臺(tái)地以東地區(qū)，面向廣海，水體深度增大，且循環(huán)正常，發(fā)育開闊臺(tái)地相; 研究區(qū)開闊臺(tái)地淺灘發(fā)育在局限臺(tái)地與開闊臺(tái)地的過(guò)渡帶，位于低潮面附近地勢(shì)較高，水體能量強(qiáng)，是灘體最為有利的發(fā)育區(qū)。

3.3 海平面變化、古溫度、古鹽度、古氧相特征

3.3.1 海平面變化特征

重慶石柱與彭水地區(qū)石龍洞組碳同位素δ13C相對(duì)穩(wěn)定，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示δ13C值變化區(qū)間在-6.9‰～1.2‰，主體分布在-3‰～1.2‰，大部分為負(fù)值，平均值為-0.846‰。整體經(jīng)歷了3期海退-海侵作用，早-中期碳同位素曲線波動(dòng)幅度大，但總是負(fù)漂移，僅在初期出現(xiàn)一次正漂移事件；反映出淺海貧氧-缺氧，生物數(shù)量降低。早-中期海平面頻繁波動(dòng)，經(jīng)歷的第1期海退-海侵作用及第2期海退作用持續(xù)時(shí)間較為短暫；中-晚期碳同位素曲線波動(dòng)幅度小，僅出現(xiàn)一次負(fù)漂移事件，反映沉積后期海洋環(huán)境已趨于穩(wěn)定、波動(dòng)較小，水體環(huán)境逐漸轉(zhuǎn)為氧化環(huán)境，生物多樣性增加；經(jīng)歷的第2期海侵作用持續(xù)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，第3期海退-海侵時(shí)間較為短暫(見圖5)。分析發(fā)現(xiàn)，石龍洞組中-下部地層中δ13C波動(dòng)頻繁，負(fù)漂移事件均發(fā)生在海侵過(guò)程中，與石龍洞組沉積早-中期頻繁變化的海平面具有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

3.3.2 古溫度特征

石龍洞組沉積期海水溫度分布在10.222～26.879℃，平均值為21.298℃，主體分布在20～26℃，說(shuō)明當(dāng)時(shí)研究區(qū)氣候溫暖或炎熱，與四川盆地在寒武系處于北緯30°、東經(jīng)105°這一古板塊分析得出的結(jié)論相對(duì)應(yīng)[22]。

3.3.3 古鹽度特征

古鹽度Z值分布范圍在120.288～129.338，說(shuō)明石龍洞組沉積期處于海相環(huán)境。整體上石龍洞組的Z值底部高、中部低、頂部高。隨著沉積作用的進(jìn)行，海水古鹽度逐漸降低，古鹽度在后期又呈現(xiàn)高值。在石龍洞組沉積末期出現(xiàn)古鹽度最高值(見圖5)。在平面上，結(jié)合前人研究成果，板凳溝、萬(wàn)寶剖面[22]龍王廟組Z值平均值分別為128.198、127.383，略大于石流村的127.028和太原剖面[22]的127.286。說(shuō)明板凳溝、萬(wàn)寶剖面沉積水體古鹽度略高于石流村剖面、太原剖面。

Sr/Ba值可用于研究古海水深度[14]。分布在0.103～15.322，平均值為4.634，77%樣品的Sr/Ba>1，也說(shuō)明石龍洞組整體形成于海相環(huán)境。垂向上Sr/Ba值同Z值自下而上變化趨勢(shì)一致。沉積水體古鹽度具波動(dòng)性增大的趨勢(shì)。在沉積中期(6～11層)大氣淡水的影響較為顯著。

3.3.4 古氧相特征

V/(V+Ni)值可作為古氧相的有效判別指標(biāo)[14]。分布在0.337～0.722，平均值為0.536，指示石龍洞組水體處于缺氧-貧氧環(huán)境。古氧相有3次由貧氧至缺氧的變化。

碳酸鹽巖微量元素比值及碳、氧同位素(δ18O)組成的變化，不僅體現(xiàn)了古海洋環(huán)境的變化，同時(shí)也為分析沉積充填特征提供了地球化學(xué)證據(jù)[24,25]。通過(guò)碳、氧同位素、Sr/Ba值和V/(V+Ni)值推斷古環(huán)境特征可知，重慶石柱-彭水地區(qū)石龍洞組沉積分為以下3個(gè)階段：以板凳溝剖面為例，沉積早期(1～5層)為該剖面的第一期海退-海侵作用，海平面波動(dòng)性頻繁，水體古鹽度、溫度較高，處于貧氧環(huán)境，氣候較為干熱，上述環(huán)境有利于白云巖、云質(zhì)石灰?guī)r的發(fā)育；沉積中期(6～13層)，第二期海退作用時(shí)間較短，發(fā)育有泥晶白云巖、云質(zhì)砂屑石灰?guī)r，之后發(fā)生第二期海侵作用，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，古鹽度略低，處于缺氧環(huán)境，有利于石灰?guī)r的發(fā)育；沉積末期(14～19層)發(fā)生第三期海退-海侵作用，持續(xù)時(shí)間均較短，海平面下降，貧氧環(huán)境，古鹽度增大，溫度相對(duì)穩(wěn)定，此時(shí)的沉積環(huán)境有利于云質(zhì)石灰?guī)r、白云巖、灰質(zhì)白云巖的發(fā)育。

平面上，石流村、太原剖面分別位于研究區(qū)北東向、南方，寒武紀(jì)海水由該研究區(qū)東南方向侵入，使得上述兩剖面更為鄰近廣海，水體深度相對(duì)較大，水體循環(huán)受到的影響相對(duì)較小，水體古鹽度相對(duì)較小，整體處于開闊臺(tái)地環(huán)境，因此白云巖發(fā)育程度低。板凳溝、萬(wàn)寶剖面位于研究區(qū)北西方向，古鹽度較高，整體處于局限臺(tái)地環(huán)境在干熱氣候條件下，有利于白云巖的發(fā)育。

圖5 板凳溝剖面石龍洞組地球化學(xué)特征與古環(huán)境特征Fig.5 Geochemical characteristics and paleoenvironmental characteristics of Shilongdong Formation in Bandenggou section

局限臺(tái)地內(nèi)的臺(tái)內(nèi)灘沉積期所處的地勢(shì)相對(duì)較高，水體較淺，水動(dòng)力較強(qiáng)，波浪的淘洗作用充分，沉積物以粗粒結(jié)構(gòu)為主，沉積后期間歇性暴露于大氣淡水環(huán)境，構(gòu)成局限臺(tái)地內(nèi)灘體的各類顆粒碳酸鹽巖易發(fā)生白云石化和溶蝕作用，具備了形成孔隙性儲(chǔ)層的良好條件。

4 結(jié)論

1)重慶石柱-彭水地區(qū)石龍洞組在垂向上，自下而上有3個(gè)由白云巖-石灰?guī)r構(gòu)成的巖性組合，橫向上西北區(qū)以白云巖為主，缺乏生屑碳酸鹽巖，白云巖化作用明顯。東南區(qū)以石灰?guī)r為主，缺乏粉晶以上粒徑的白云巖，泥質(zhì)含量明顯低于西北區(qū)。

2)沉積期古地貌、海平面變化、古鹽度、古溫度及古氧相等共同控制了巖性差異發(fā)育。石龍洞組沉積期整體處于海相環(huán)境，以貧氧-缺氧為主,屬于溫暖或炎熱的亞熱帶氣候。海平面波動(dòng)性下降，水體古鹽度、古溫度較高，貧氧環(huán)境，氣候較為干熱的環(huán)境有利于白云巖、云質(zhì)石灰?guī)r等的發(fā)育；古鹽度低，處于缺氧環(huán)境，有利于石灰?guī)r的發(fā)育。

3)沉積環(huán)境是影響巖性差異發(fā)育的主控因素。綜合分析表明，西北區(qū)水體深度相對(duì)較淺，而古鹽度較高，其周緣發(fā)育條帶狀臺(tái)緣灘阻礙了海水的正常循環(huán)，整體處于局限臺(tái)地環(huán)境，在干熱氣候條件下有利于白云巖的發(fā)育。構(gòu)成局限臺(tái)地臺(tái)內(nèi)灘的各類顆粒碳酸鹽巖沉積后期間歇性暴露于大氣淡水環(huán)境，易發(fā)生白云石化和溶蝕作用，具備了形成孔隙性儲(chǔ)層的良好條件。東南區(qū)更為鄰近廣海，水體深度相對(duì)較大，水體循環(huán)受到的影響相對(duì)較小，水體古鹽度較低，整體處于開闊臺(tái)地環(huán)境，因此白云巖發(fā)育程度低。