克拉通內(nèi)裂陷構(gòu)造—沉積充填過(guò)程及其資源效應(yīng)

關(guān)鍵詞 中上揚(yáng)子；震旦紀(jì)；裂陷盆地；充填過(guò)程

第一作者簡(jiǎn)介 郭露，女，2001年出生，碩士研究生，碳酸鹽巖沉積學(xué)，E-mail： 1602054440@qq.com

通信作者 鐘怡江，男，副教授，碳酸鹽巖沉積學(xué)，E-mail： zhongyijiang2012@cdut.edu.cn

中圖分類(lèi)號(hào) P512.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A

0引言

中上揚(yáng)子是中國(guó)最古老的克拉通之一[1]，形成了中國(guó)南方大陸的核心和華南陸群之中最穩(wěn)定的構(gòu)造單元[2]，有著與世界海相油氣類(lèi)似的地質(zhì)背景，是全球主要的油氣富集帶之一[3]，也是我國(guó)重要的沉積型金屬礦產(chǎn)成礦富集區(qū)[4]。2012年，伴隨著“興凱地裂運(yùn)動(dòng)”的影響，綿陽(yáng)—長(zhǎng)寧拉張槽理論的提出[5?6]，拉張槽東側(cè)安岳特大型氣田也隨之被發(fā)現(xiàn)[7]，進(jìn)一步肯定了四川疊合盆地深層古老碳酸鹽巖層系構(gòu)造—沉積分異及其對(duì)油氣地質(zhì)條件控制作用[8]的同時(shí)，顯著推動(dòng)了四川盆地下組合油氣成藏機(jī)制的深入研究[5，9]。此外，富集成礦對(duì)沉積環(huán)境有強(qiáng)烈選擇性的沉積型磷礦資源也受沉積格局的強(qiáng)烈控制[10]。

早在20世紀(jì)80—90年代，研究人員就發(fā)現(xiàn)地處中、上揚(yáng)子交界區(qū)域的中上揚(yáng)子過(guò)渡帶在震旦紀(jì)—早寒武世發(fā)育“鄂西海槽”深水沉積[11?13]，指出鄂西—渝東地區(qū)下組合臺(tái)地邊緣是有利的油氣勘探區(qū)，近幾年的油氣勘探成果也證實(shí)了這一看法[14?16]。湖北省宜昌磷礦區(qū)屬于著名的荊襄型沉積磷礦，其成因與古構(gòu)造、巖相古地理關(guān)系甚為密切，并且明顯受一定的沉積相帶制約[17]。在綿陽(yáng)—長(zhǎng)寧拉張槽發(fā)育相同地質(zhì)背景下，中上揚(yáng)子過(guò)渡帶發(fā)育的“鄂西海槽”能否具有類(lèi)似于該拉張槽的構(gòu)造—沉積分異特征？其沉積體系發(fā)育特征、沉積充填過(guò)程等基礎(chǔ)地質(zhì)等問(wèn)題亟需得到解決。近年來(lái)，部分研究者開(kāi)始關(guān)注中上揚(yáng)子過(guò)渡帶構(gòu)造—沉積分異問(wèn)題，并進(jìn)行了裂陷存在證據(jù)、沉積體系和古地理等內(nèi)容的相關(guān)研究，也進(jìn)一步明確揭示了其重要的油氣勘探意義[18?21]。

中上揚(yáng)子過(guò)渡帶震旦系的廣泛出露（圖1）[22]為野外研究工作提供了良好的地質(zhì)條件。本研究基于對(duì)該區(qū)域野外露頭和鉆井資料的綜合分析，旨在從沉積體系的特征以及構(gòu)造—沉積充填過(guò)程的角度，對(duì)中上揚(yáng)子過(guò)渡帶震旦紀(jì)克拉通內(nèi)的裂陷構(gòu)造—沉積充填過(guò)程及其資源效應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)研究，以期對(duì)該區(qū)域的油氣及沉積型礦產(chǎn)資源勘探工作起到一定的指導(dǎo)作用。

1區(qū)域地質(zhì)背景

中上揚(yáng)子過(guò)渡帶位于重慶市、湖北省和湖南省的交匯處，構(gòu)造上主要包括四川盆地東緣及外緣的部分地區(qū)，自西向東包括方斗山復(fù)背斜、石柱復(fù)向斜、齊岳山復(fù)背斜和利川復(fù)向斜四個(gè)構(gòu)造單元[23?25]，其板塊基底形成于中元古代的晉寧運(yùn)動(dòng)時(shí)期[26]（圖1）。伴隨著羅迪尼亞大陸的裂解（825～600 Ma）和岡瓦納大陸的聚合（600～400 Ma）[19，27]，揚(yáng)子板塊從羅迪尼亞大陸解體并向東特提斯拼合。震旦紀(jì)時(shí)期，揚(yáng)子板塊經(jīng)歷了從伸展到聚斂的過(guò)渡階段[19]，伴隨著板塊的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致了張扭性的伸展構(gòu)造活動(dòng)[28]。這種張扭性構(gòu)造環(huán)境可能導(dǎo)致了上揚(yáng)子臺(tái)地東部邊緣北北東向的右旋走滑斷裂的發(fā)育，進(jìn)而控制了揚(yáng)子臺(tái)地東南部邊緣和東側(cè)持續(xù)的拉張沉降深水環(huán)境[29]。

中上揚(yáng)子過(guò)渡帶震旦系自下而上可劃分為陡山沱組和燈影組。陡山沱組沉積時(shí)限為84 Ma（635～551 Ma）[30?32]，下部與南華系南沱組冰磧巖呈不整合接觸，地層巖性主要為白云巖、黑色泥頁(yè)巖及粉砂巖等[32]。該組地層表現(xiàn)出碳質(zhì)頁(yè)巖、含砂泥質(zhì)成分的白云巖和白云巖互層的旋回結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。陡山沱組自下而上可分為四段：陡一段發(fā)育灰色白云巖，稱(chēng)“蓋帽白云巖”；陡二段主要為黑色頁(yè)巖，同時(shí)發(fā)育泥頁(yè)巖夾灰色泥質(zhì)白云巖和白云巖；陡三段發(fā)育灰色白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r及條帶狀灰?guī)r；陡四段發(fā)育黑色頁(yè)巖夾少量泥灰?guī)r和灰?guī)r。燈影組沉積時(shí)限為13 Ma（551～538 Ma）[33]，上揚(yáng)子地區(qū)是一套白云巖為主的地層，可分為四段，即燈一段以泥粉晶白云巖為主；燈二段以發(fā)育微生物白云巖為主要特征，且具有特征的葡萄花邊構(gòu)造；燈三段為灰色泥巖和泥質(zhì)粉砂巖為特征的陸碎屑沉積，整體厚度只有幾米至二十多米；燈四段也發(fā)育微生物白云巖，但發(fā)育大量硅質(zhì)條帶和燧石團(tuán)塊層段[34]。在中揚(yáng)子地區(qū)燈影組自下而上可分為蛤蟆井段、石板灘段和白馬沱段，分別以白云巖、灰?guī)r和白云巖沉積為主要特征[30]（圖2）。

2 沉積體系特征

克拉通內(nèi)裂陷是區(qū)域拉張作用下克拉通盆地內(nèi)部發(fā)育的局部斷陷結(jié)構(gòu)，具有規(guī)模小、早斷晚坳、火山活動(dòng)不明顯的特征[35]。受拉張背景下同沉積斷裂活動(dòng)導(dǎo)致的差異沉降影響，區(qū)域淺水沉積背景下發(fā)育裂陷內(nèi)深水陸棚和裂陷邊緣斜坡沉積的沉積分異作用。同時(shí)，裂陷控制了淺水臺(tái)地發(fā)育時(shí)期臺(tái)地邊緣高能沉積相帶的展布。

2.1深水陸棚

深水陸棚主要發(fā)育黑色頁(yè)巖沉積，具有顏色深、富含有機(jī)質(zhì)和黃鐵礦，并常發(fā)育水平層理的特征。在南華紀(jì)末期冰川消融和拉張裂陷作用的共同影響下，早震旦世陡山沱組沉積時(shí)期發(fā)生快速海侵。在研究區(qū)裂陷盆地內(nèi)，半開(kāi)闊貧氧—缺氧的安靜水體沉積環(huán)境中，穩(wěn)定發(fā)育了連續(xù)的黑色頁(yè)巖沉積。其中陡山沱組二段發(fā)育厚度比較穩(wěn)定，一般厚50～90 m，而陡山沱組四段常含泥質(zhì)白云巖[36?37]，該套黑色巖系并被認(rèn)為與盆地?cái)嘞荨⒌貧だ瓘垳p薄并造成地幔流體上涌作用有關(guān)。該套沉積以鶴峰白果坪、長(zhǎng)陽(yáng)黃家坪、秭歸廟河和青林口剖面為典型代表。鄂參1井區(qū)域燈影組沉積時(shí)期發(fā)育的沉積厚度僅92.5 m的薄層泥晶云巖、灰?guī)r也為典型的深水陸棚沉積[21]。

2.2斜坡

在裂陷作用下發(fā)育的斜坡區(qū)域，主要表現(xiàn)為淺水至深水過(guò)渡的沉積相帶，典型沉積特征為沉積物失穩(wěn)形成的重力流。缺乏來(lái)自盆地邊緣淺水區(qū)域的持續(xù)碎屑物質(zhì)供給是碳酸鹽質(zhì)硅質(zhì)碎屑巖斜坡沉積的顯著區(qū)別。因此，碳酸鹽質(zhì)斜坡的沉積物質(zhì)通常經(jīng)歷了啟動(dòng)、搬運(yùn)和沉積三個(gè)階段的演化過(guò)程，在斜坡失穩(wěn)解體后，沉積物以海底巖崩、巖屑崩坍、滑坡、滑塌、碎屑流和濁流等塊體搬運(yùn)沉積為特征[38]。斜坡塊體搬運(yùn)沉積受斜坡地貌、觸發(fā)機(jī)制、海平面變化、碳酸鹽生產(chǎn)率和構(gòu)造活動(dòng)等因素變化控制[39?41]，其中發(fā)育的斜坡重力流類(lèi)型多樣，并且不同類(lèi)型之間通常發(fā)生轉(zhuǎn)化，形成多種類(lèi)型重力流組合。由于碳酸鹽沉積物更容易發(fā)生膠結(jié)作用加強(qiáng)其穩(wěn)定性，阻礙了沉積物質(zhì)發(fā)生失穩(wěn)及長(zhǎng)距離搬運(yùn)，碳酸鹽巖重力流通常具有發(fā)育規(guī)模小[42]，搬運(yùn)距離短的特點(diǎn)[43]。同時(shí)，碳酸鹽重力流沉積顆粒來(lái)自臺(tái)地邊緣、臺(tái)地內(nèi)部和斜坡上部，形成成分復(fù)雜的混合沉積[44]，具有更易形成角礫的特點(diǎn)[45]。

2.2.1滑塌沉積

滑塌沉積是在同生或準(zhǔn)同生階段，斜坡上的半固結(jié)沉積物在重力作用下沿破裂面（剪切面）向下短距離順坡滑動(dòng)形成的變形構(gòu)造和內(nèi)部具有滾動(dòng)、揉褶、破碎等特征的塊體沉積[46-48]?；饔玫挠|發(fā)機(jī)制通常與地震、火山噴發(fā)和潮汐等陣發(fā)性自然現(xiàn)象有關(guān)，或者是由于沉積物失穩(wěn)而引發(fā)[49]?；鷺?gòu)造沿海底斜坡滑行距離的長(zhǎng)短通?？梢酝ㄟ^(guò)褶皺變形規(guī)模和巖石破碎強(qiáng)度來(lái)判斷。當(dāng)滑塌作用強(qiáng)烈時(shí)，可以使巖石破碎，導(dǎo)致不同巖性、不同礫徑的巖塊混雜在一起，形成含有較大巖塊的碎屑流沉積，此時(shí)可等同為滑塌堆積[38，50]。

研究區(qū)滑塌沉積主要發(fā)育在燈影組沉積時(shí)期裂陷東側(cè)的湖北宜昌下谷坪和九龍灣地區(qū)。該滑塌沉積現(xiàn)象尤為顯著，沉積物巖性主要為泥晶白云巖及泥巖，滑塌層系單層厚10～20 cm，褶皺規(guī)模10～30 cm（圖3）。隨著水體深度的增加和滑塌作用的加劇，滑塌巖體的巖性經(jīng)歷了從灰白色泥晶白云巖到深灰色泥晶白云巖以及泥質(zhì)沉積物的互層或混雜堆積的轉(zhuǎn)變（圖3a～f）。展示了單次滑塌沉積特征，其中滑塌褶皺轉(zhuǎn)折端夾角變小，并未發(fā)生層內(nèi)錯(cuò)斷和角礫化現(xiàn)象（圖3a～b）。相比之下，顯示相近沉積時(shí)間內(nèi)多次滑塌沉積（圖3c～f）。同時(shí)，隨著滑塌作用增強(qiáng)，滑塌沉積具有單層厚度降低，褶皺轉(zhuǎn)折端軸面向深水倒伏程度增加，滑塌角礫化現(xiàn)象加劇的特征。滑塌作用隨水深加大而增強(qiáng)的特征可能與深水高含水性和塑性更強(qiáng)的泥質(zhì)沉積物增加，弱固結(jié)的碳酸鹽沉積物更容易沿泥質(zhì)夾層發(fā)生滑動(dòng)形成滑塌沉積作用有關(guān)。

2.2.2碎屑流沉積

碎屑流沉積是一種在重力驅(qū)動(dòng)下，由水—泥基質(zhì)支撐的碎屑物質(zhì)搬運(yùn)形成的沉積物重力流，其流動(dòng)特性表現(xiàn)為層流狀態(tài)和塑性流性質(zhì)，通常具有一定的屈服強(qiáng)度和黏性。沉積物的支撐機(jī)制主要為基質(zhì)強(qiáng)度、碎屑顆粒之間的摩擦強(qiáng)度和浮力[46，51?52]。碎屑流沉積搬運(yùn)能力強(qiáng)大，可以攜帶巨大的礫石或巖塊，但侵蝕能力較弱，以發(fā)育“漂浮狀”的礫石和泥質(zhì)撕裂屑為典型特征。沉積物通常呈層狀或透鏡狀，碎屑大小混雜，一般不具內(nèi)部結(jié)構(gòu)和構(gòu)造[46，53?54]。根據(jù)碎屑流所含礫屑大小，進(jìn)一步分為礫質(zhì)碎屑流、砂質(zhì)碎屑流和泥質(zhì)碎屑流三類(lèi)[55]。此外，根據(jù)支撐機(jī)制可分為富基質(zhì)和貧基質(zhì)兩類(lèi)，前者基質(zhì)含量高，基質(zhì)支撐，碎屑互不接觸，呈“漂浮狀”，相當(dāng)于狹義的泥石流；后者基質(zhì)含量低，碎屑呈顆粒支撐。同時(shí)，根據(jù)碎屑來(lái)源又可分為內(nèi)源（斜坡內(nèi)）、外源（臺(tái)內(nèi)和臺(tái)地邊緣）、陸源（已成巖的碳酸鹽巖風(fēng)化剝蝕產(chǎn)物）和混源四種成因類(lèi)型[46]。

碎屑流在研究區(qū)的燈影組和陡山沱組均有發(fā)育，主要發(fā)育裂陷槽東側(cè)的湖北宜昌芭蕉溪、秭歸廟河和湖南石門(mén)楊家坪地區(qū)。礫質(zhì)和砂質(zhì)碎屑流具有單次獨(dú)立或多次相互轉(zhuǎn)化發(fā)育的特征，整體呈塊狀構(gòu)造。礫質(zhì)碎屑流中隨礫石粒徑向上變小，基質(zhì)支撐強(qiáng)度降低，磨圓和分選變好，碎屑顆粒間摩擦強(qiáng)度增大，逐漸向砂質(zhì)碎屑轉(zhuǎn)化。

宜昌巴蕉溪剖面燈影組基質(zhì)支撐礫質(zhì)碎屑流（黃色虛線下方）向臺(tái)地邊緣高能砂屑灘（黃色虛線上方）演化的向上變淺沉積序列（圖4a）。礫質(zhì)碎屑主要為淺灰色砂屑白云巖呈“漂浮狀”雜亂堆積狀態(tài)，顯示臺(tái)地邊緣礫質(zhì)碎屑近距離搬運(yùn)堆積至斜坡頂部特征。

秭歸廟河剖面陡山沱組三套碎屑流沉積轉(zhuǎn)化特征（圖4b）。底部為灰黑色呈泥質(zhì)撕裂狀碎屑大小混雜堆積于灰色基質(zhì)；中部為發(fā)育平行層理的砂質(zhì)碎屑流（中上部發(fā)育黑色硅質(zhì)結(jié)核）；上部為正粒序向逆粒序轉(zhuǎn)化的礫質(zhì)碎屑流，底部發(fā)育向前期砂質(zhì)碎屑頂部的沖刷構(gòu)造。

秭歸廟河剖面陡山沱組灰色白云巖和黑色含硅質(zhì)白云巖的混雜堆積特征（圖4c～f）。礫石具有一定的磨圓，但是分選較差，礫石呈順層排列，底部不發(fā)育明顯的底沖刷，顯示搬運(yùn)能力強(qiáng)而侵蝕能力弱的特點(diǎn)。

石門(mén)楊家坪剖面陡山沱組兩期碎屑流沉積特征（圖4g）。第一期發(fā)育細(xì)長(zhǎng)條狀白色和灰色混雜堆積的礫石，頂部向砂質(zhì)碎屑流轉(zhuǎn)化（圖4h）；第二期發(fā)育下部礫質(zhì)碎屑流和上部砂質(zhì)碎屑流（圖4i）。下部礫質(zhì)碎屑具有一定磨圓，但分選較差，呈基質(zhì)支撐，底部發(fā)育弱沖刷，上部與砂質(zhì)碎屑流呈突變狀態(tài)。上部砂質(zhì)碎屑流中灰白色砂質(zhì)碎屑和少量磨圓礫石混雜堆積于灰黑色基質(zhì)。薄片下礫質(zhì)（圖4j）和砂質(zhì)（圖4k）碎屑流均顯示磨圓和分選差，且成分復(fù)雜的礫屑和砂屑的混雜沉積特征。上部能量轉(zhuǎn)弱后的砂質(zhì)碎屑流薄片下呈現(xiàn)出少量分選較好的次圓狀砂屑呈漂浮狀分布在碳酸鹽巖基質(zhì)中的特征（圖4l）。

2.2.3濁流沉積

濁流沉積是富含懸浮固體顆粒并攜帶大量泥沙的高密度牛頓流體，沉積物主要由流體湍流向上的分力支撐[56]，對(duì)下伏地層產(chǎn)生侵蝕作用，當(dāng)流速減慢時(shí)在重力分異作用下形成的粒序?qū)永恚U馬序列）是識(shí)別濁流沉積的主要標(biāo)志。

研究區(qū)濁流沉積主要發(fā)育于裂陷東側(cè)秭歸廟河和石門(mén)楊家坪的陡山沱組沉積時(shí)期。秭歸廟河剖面灰黑色頁(yè)巖發(fā)育兩套10～15 cm厚的塊狀砂質(zhì)灰?guī)r（圖5a），具有明顯的鮑馬序列沉積特征，主要發(fā)育A段粒序?qū)永砗虰段平行層理砂質(zhì)灰?guī)r，見(jiàn)D段黑灰色薄層狀的泥巖（圖5b），表明深水陸棚環(huán)境中發(fā)育的多期濁流疊置沉積。

2.3臺(tái)地邊緣

南沱組冰期之后，隨著全球氣溫的回升以及燈影期微生物碳酸鹽工廠繁盛，上揚(yáng)子地臺(tái)發(fā)育大規(guī)模碳酸鹽巖臺(tái)地構(gòu)造[57]。埃迪卡拉紀(jì)的生物群落主要發(fā)育了缺乏礦化外殼和骨骼的軟軀體生物[58]，這些生物不適應(yīng)高能臺(tái)地邊緣環(huán)境，且無(wú)法形成抗浪的格架結(jié)構(gòu)。因此，具有抗浪結(jié)構(gòu)的微生物柱狀體形成的疊層石—凝塊石礁[29，59]對(duì)于在臺(tái)地邊緣構(gòu)建抗波框架起至關(guān)重要的作用[60?61]。大量高能破碎形成的砂級(jí)和礫級(jí)碳酸鹽沉積物及鮞粒也構(gòu)成了碳酸鹽巖臺(tái)地邊緣的建隆，與顯生宙臺(tái)地相似[22，62]。

利1井燈影組發(fā)育大套微生物（骨架）礁白云巖、凝塊石格架白云巖、疊層石白云巖、砂礫屑和砂屑白云巖[35]。重慶石柱張飛阡剖面燈影組發(fā)育厚層塊狀具楔形交錯(cuò)層理和平行層理的砂礫屑白云巖（圖6d～h）。以上高能礁灘組合沉積均顯示上揚(yáng)子?xùn)|部邊緣具有典型的高能臺(tái)地邊緣特征。

中揚(yáng)子地區(qū)，過(guò)宜參1井的地震剖面揭示了受同沉積斷裂控制的臺(tái)地邊緣地震相特征[35]。宜昌巴蕉溪燈影組剖面發(fā)育厚層塊狀，具平行層理的砂屑白云巖（圖6a），并可見(jiàn)針狀溶孔（圖6b），微觀顯示粒內(nèi)溶孔發(fā)育（圖6g）。鶴峰白果坪剖面燈影組上部發(fā)育厚層塊狀具有平行層理和低角度交錯(cuò)層理的砂屑灰?guī)r（圖6c），鏡下具有亮晶膠結(jié)磷質(zhì)砂屑灰?guī)r特征（圖6e～f）。上述野外剖面均揭示臺(tái)地邊緣的高能灘沉積特征。

3 構(gòu)造—沉積充填過(guò)程

3.1構(gòu)造—沉積分異特征

Rodinia超大陸于新元古代早期（850～650 Ma）裂解[63]，古中國(guó)地臺(tái)裂陷期的主幕則發(fā)生在700 Ma[5]。揚(yáng)子地塊是在Marinoa冰期（645～635 Ma）[64]后進(jìn)入裂谷演化的后期階段[65?66]。這一時(shí)期構(gòu)造活動(dòng)持續(xù)活躍，伴隨廣泛的熱液和火山活動(dòng)[8，67?68]，揚(yáng)子地塊的東部，從湖北利川延伸至東南部的貴州翁安一線，繼承的裂谷期張性斷裂重新激活，展現(xiàn)出右旋走滑拉張斷裂的特征[22]。同沉積斷裂活動(dòng)使得揚(yáng)子?xùn)|南邊緣發(fā)育斷面南東傾、西斷東斜的伸展性單側(cè)斷陷盆地[69]，出現(xiàn)上揚(yáng)子地臺(tái)東部淺水陸棚或臺(tái)地向斜坡帶和深水盆地快速相變的構(gòu)造—沉積分異。

3.2裂陷沉積—充填過(guò)程

3.2.1陡山沱期

由于冰期之后氣溫的迅速升高導(dǎo)致冰川融化，造成海平面的上升[70]，陡山沱期沉積了南沱冰期之后的第一套快速海侵層系。研究區(qū)斷陷活動(dòng)導(dǎo)致的單斷基底差異沉降控制了沉積物質(zhì)充填類(lèi)型和厚度的變化。在陡山沱期約84 Ma[32]的沉積過(guò)程中，即使沉積速率相對(duì)較低的泥質(zhì)懸浮沉積也能有效充填由斷陷持續(xù)活動(dòng)產(chǎn)生的可容納空間，使得深水盆地沉積厚度（600 m以上）顯著大于淺水相區(qū)（大約100 m），造成盆地沉降中心和沉積中心近乎一致（圖7）。在遠(yuǎn)離斷陷活動(dòng)區(qū)域，沉積作用以淺水碳酸鹽沉積為主。重力流是淺水與深水轉(zhuǎn)換帶（斜坡）構(gòu)造活動(dòng)的重要沉積響應(yīng)。

同時(shí)，斷陷活動(dòng)的強(qiáng)度變化對(duì)于沉積相帶的縱向變化以及其進(jìn)退充填過(guò)程具有決定性影響?；顒?dòng)強(qiáng)烈期，基底沉降強(qiáng)度和區(qū)域范圍均加大，深水沉積相帶擴(kuò)大，淺水碳酸鹽沉積以退積作用為主。反之，活動(dòng)平息或減弱期，基底沉降強(qiáng)度和區(qū)域范圍均減小，深水沉積相帶縮小，淺水碳酸鹽沉積以進(jìn)積作用為主。

陡山沱組一段沉積期，受古海水條件急劇變化（甲烷滲漏、分層海洋上升流和雪球地球等假說(shuō)）[71?72]影響，沉積了一套主要由白云石組成的碳酸鹽巖。該套巖石在全區(qū)穩(wěn)定分布，呈現(xiàn)出相對(duì)均質(zhì)的薄層狀結(jié)構(gòu)，俗稱(chēng)“蓋帽白云巖”。蓋帽白云巖主要是淺水陸架環(huán)境的沉積產(chǎn)物[73]，由恩施白果坪地區(qū)發(fā)育的該套蓋帽白云巖可推斷陡一段沉積時(shí)期同沉積斷裂應(yīng)該未開(kāi)始活動(dòng)并未形成深水沉積環(huán)境。

陡山沱組二段沉積期，由于控盆斷裂急劇活動(dòng)導(dǎo)致的快速海侵，使得斷陷盆地內(nèi)為缺氧環(huán)境[74]，主要充填黑色碳質(zhì)頁(yè)巖。同時(shí)，構(gòu)造斷陷導(dǎo)致沉積坡度增大，白果坪和楊家坪等地均發(fā)育沉積物失穩(wěn)形成的斜坡重力流沉積序列。宜探2井所在淺水臺(tái)地相區(qū)，主要沉積一套泥質(zhì)白云巖夾泥巖，沉積厚度小于100 m。神農(nóng)架樟樹(shù)坪地區(qū)普遍發(fā)育一套淺水臺(tái)地相含磷礦層和白云巖的互層沉積[20]。

陡山沱組三段沉積期，同沉積斷裂活動(dòng)的減弱導(dǎo)致了斷陷盆地基底沉降速率的減緩，碳酸鹽工廠從淺水沉積相區(qū)開(kāi)始向斷陷盆地沉降中心進(jìn)積，前期斜坡—盆地相的鄂陽(yáng)頁(yè)1井—秭歸廟河—宜地4井一帶相變?yōu)闇\水臺(tái)地相。沉積增厚區(qū)域向斷裂活動(dòng)區(qū)域收縮，發(fā)育淺水沉積物（碳酸鹽巖）向深水區(qū)域進(jìn)積的沉積序列?？拷鼣嘞莼顒?dòng)中心的恩施白果坪地區(qū)仍然發(fā)育深水盆地碳質(zhì)頁(yè)巖和偶夾泥質(zhì)白云巖沉積，而楊家坪地區(qū)則發(fā)育向上由斜坡相含碳泥質(zhì)灰?guī)r和重力流沉積轉(zhuǎn)變?yōu)榕_(tái)地邊緣顆?；?guī)r進(jìn)積的沉積序列。廟河和楊家坪地區(qū)陡三沱組三段下部以及白果坪中下部均發(fā)育的斜坡重力流沉積響應(yīng)，可能與碳酸鹽快速沉積導(dǎo)致緩坡和盆地高差變大、斜坡沉積地貌變陡有關(guān)。

陡山沱組四段沉積期，同沉積斷裂活動(dòng)性減弱，但并未完全停止，再次發(fā)生海侵，裂陷盆地內(nèi)仍為沉積中心，沉積地層厚度依然高于相對(duì)淺水地區(qū)。全區(qū)沉積了黑色頁(yè)巖夾少量泥灰?guī)r和白云巖。深水陸棚沉積范圍和陡山沱組三段基本一致，但是斜坡沉積范圍擴(kuò)大到宜探2井區(qū)。樟樹(shù)坪淺水臺(tái)地相區(qū)以白云巖為主。

3.2.2燈影期

燈影組沉積時(shí)期，控盆斷裂仍然活動(dòng)，斷裂位置由鄂參1井東側(cè)向西遷移至利1井和鄂參1井之間。受沉積時(shí)限（13 Ma）相對(duì)較短影響，泥質(zhì)懸浮沉積未能完全填補(bǔ)斷陷沉降區(qū)域的可容納空間，導(dǎo)致深水欠補(bǔ)償沉積的形成。上揚(yáng)子及中揚(yáng)子的淺水沉積區(qū)域，微生物碳酸鹽工廠控制了淺水臺(tái)地沉積，成為該時(shí)期的主要沉積中心。斷裂控制的上揚(yáng)子?xùn)|部邊緣形成碳酸鹽巖臺(tái)地—陡坡型臺(tái)地邊緣灘—陡坡型斜坡—深水陸棚構(gòu)造—沉積分異特征（圖8）。受斷陷向東翹傾端影響，中揚(yáng)子西側(cè)則形成緩坡型臺(tái)地—緩坡沉積—深水陸棚的構(gòu)造—沉積分異特征。隨著斷陷活動(dòng)加劇和淺水碳酸鹽沉積增厚，淺水和深水沉積地貌差異逐漸增大。

燈影組一段至二段沉積時(shí)期，斷陷沉降構(gòu)造活動(dòng)相對(duì)較弱，在鄂參1井所在的深水盆地內(nèi)，沉積了欠補(bǔ)償?shù)纳罨疑噘|(zhì)白云巖和灰質(zhì)白云巖。與此同時(shí)，淺水碳酸鹽沉積區(qū)則主要進(jìn)行對(duì)前期隆坳地貌的填平補(bǔ)齊。上揚(yáng)子?xùn)|側(cè)五探1 井所在的開(kāi)江古陸[75?77]隨海侵上超進(jìn)行強(qiáng)烈填平補(bǔ)齊。利1井地區(qū)沉積厚度（950 m）顯著大于五探1井（300 m），并且在晚期形成臺(tái)地邊緣高能丘灘相帶。中揚(yáng)子宜地4井所在臺(tái)地內(nèi)凹陷帶也發(fā)生填平補(bǔ)齊，沉積早期發(fā)育深水泥巖及泥質(zhì)灰?guī)r，晚期發(fā)育淺水高能砂屑白云巖進(jìn)積沉積序列。白果坪—楊家坪—廟河地區(qū)所在緩坡帶則以泥質(zhì)白云巖和砂屑白云巖沉積為主。

桐灣運(yùn)動(dòng)Ⅰ幕區(qū)域抬升后，燈影組三段沉積時(shí)期，斷陷沉降構(gòu)造活動(dòng)再次發(fā)育。研究區(qū)發(fā)生快速海侵，上揚(yáng)子以利1井地區(qū)發(fā)育淺水陸棚相泥頁(yè)巖為主，斷陷盆地內(nèi)鄂參1井地區(qū)則以深水陸棚碳質(zhì)頁(yè)巖沉積為主，中揚(yáng)子白果坪地區(qū)沉積淺水混積陸棚內(nèi)頁(yè)理發(fā)育的薄層泥質(zhì)白云巖，楊家坪地區(qū)則發(fā)育泥質(zhì)白云巖。廟河—宜探2井區(qū)域以潮坪相泥質(zhì)灰?guī)r、白云巖和砂屑白云巖為主。

燈影組四段沉積時(shí)期，隨著拉張斷陷沉降活動(dòng)趨于平緩，沉積環(huán)境發(fā)生了變化，在鄂參1井所在深水陸棚沉積區(qū)發(fā)育白云巖，上揚(yáng)子和中揚(yáng)子均以碳酸鹽巖臺(tái)地沉積為主。利1井所在上揚(yáng)子臺(tái)地邊緣區(qū)則形成厚層加積型臺(tái)地邊緣，發(fā)育高能微生物丘灘白云巖，且形成厚層加積型臺(tái)地邊緣；白果坪和楊家坪所在的中揚(yáng)子臺(tái)地邊緣則分別發(fā)育磷質(zhì)砂屑灘和微生物澡屑灘，具有從楊家坪臺(tái)地邊緣向白果坪斜坡進(jìn)積特征。廟河—宜探2井區(qū)域以高能砂屑臺(tái)內(nèi)灘和灘間白云巖沉積為主。

4資源意義

4.1油氣資源

克拉通內(nèi)裂陷盆地的發(fā)育和沉積充填過(guò)程，不僅控制了優(yōu)質(zhì)烴源巖和優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集巖的時(shí)空分布，而且為優(yōu)質(zhì)烴儲(chǔ)組合的形成和油氣成藏效應(yīng)及規(guī)模的提高創(chuàng)造了條件，使得環(huán)裂陷盆地地區(qū)形成克拉通盆地內(nèi)油氣分布最富集的地區(qū)[78]。中上揚(yáng)子結(jié)合帶克拉通內(nèi)裂陷盆地的發(fā)育和充填過(guò)程，控制油氣地質(zhì)條件的空間配置，對(duì)該地區(qū)下一步油氣勘探思路具有重要的指導(dǎo)作用。

陡山沱組是中國(guó)南方地區(qū)重要的烴源巖層系之一[35]。前人研究表明，宜昌秭歸青林口、九龍灣剖面和芝麻坪陡山沱組等地發(fā)育的黑色泥巖TOC含量平均超過(guò)2%，甚至超過(guò)7%，且處于過(guò)成熟熱演化階段，達(dá)到優(yōu)質(zhì)烴源巖的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，展現(xiàn)出較高的生烴潛力[79?80]。此外，同沉積斷裂是熱液活動(dòng)的有利通道，熱液帶來(lái)的營(yíng)養(yǎng)元素促進(jìn)了生產(chǎn)力的提高，利于形成富含有機(jī)質(zhì)的優(yōu)質(zhì)烴源巖[81?82]。陡山沱組優(yōu)質(zhì)的烴源巖也是頁(yè)巖氣勘探的重要層系，鄂西地區(qū)鄂陽(yáng)頁(yè)1井陡山沱組獲得日產(chǎn)氣量高達(dá)5 464 m³/d的頁(yè)巖氣，證實(shí)了該區(qū)陡山沱組巨大潛力[70]。結(jié)合本研究揭示的充填特征，靠近拉張斷陷沉積沉降中心深水沉積應(yīng)具有良好的烴源巖條件，同時(shí)應(yīng)該具有更大的頁(yè)巖氣勘探潛力。

燈影組上揚(yáng)子?xùn)|側(cè)受斷裂控制的加積型臺(tái)地邊緣和中揚(yáng)子緩坡帶進(jìn)積型臺(tái)地邊緣高能丘灘是油氣儲(chǔ)層發(fā)育的優(yōu)質(zhì)沉積相帶，前述野外及室內(nèi)鏡下均顯示了良好的孔隙發(fā)育特征。該套儲(chǔ)層在控?zé)N裂陷兩側(cè)的廣泛發(fā)育，尤其是西側(cè)的控盆斷裂，促進(jìn)了上揚(yáng)子?xùn)|側(cè)臺(tái)地邊緣和裂陷盆地內(nèi)烴源巖的近源烴儲(chǔ)配置，為油氣藏的形成提供了良好的油氣要素配置關(guān)系，是油氣勘探應(yīng)重視的新領(lǐng)域。

4.2沉積型礦產(chǎn)資源

斷裂控制的熱液活動(dòng)，伴隨海底噴流和噴氣作用，促成了多種金屬經(jīng)濟(jì)類(lèi)礦床的生成，包括鐵、鋅、鉛以及鎳鉬硫化物礦床等。此外，此類(lèi)熱液活動(dòng)也為多種沉積型非金屬礦產(chǎn)，諸如重晶石和磷等提供成礦物質(zhì)來(lái)源[83?84]。襄陽(yáng)式（荊襄式）磷礦是我國(guó)著名的沉積型磷礦，主要分布在位于研究區(qū)中揚(yáng)子地塊西側(cè)的鄂西聚磷區(qū)。此次以該地區(qū)沉積型磷礦為例，闡述構(gòu)造—沉積充填過(guò)程與沉積型礦產(chǎn)資源的耦合關(guān)系。

鄂西聚磷區(qū)含礦層系包括燈影組第二段底部和陡山沱組一至四段，但工業(yè)礦體含礦層系僅為陡山沱組第二段的底部和第一段[17，85]。該區(qū)磷礦成礦模式研究顯示磷礦富集的有利因素包括上升洋流磷源供給、有利于磷質(zhì)聚沉的半開(kāi)闊臺(tái)地潟湖和優(yōu)質(zhì)磷礦富集的高能灘環(huán)境[10，86]。同時(shí)，也有學(xué)者認(rèn)為該地區(qū)磷物質(zhì)主要與溫暖濕潤(rùn)條件下玄武巖的風(fēng)化作用有關(guān)[87]。此次，白果坪剖面燈影組四段的磷質(zhì)砂屑白云巖的發(fā)現(xiàn)，也指示了該地區(qū)燈影組有望成為磷礦的勘查新層系。

宜昌磷礦成礦帶多與熱液活動(dòng)相關(guān)[84]，控盆同沉積斷裂也為地下含磷熱液進(jìn)入海水提供通道。研究區(qū)西斷東傾斷陷盆地結(jié)構(gòu)為深海富磷上升洋流沿斜坡帶進(jìn)入鄂西淺水沉積區(qū)的提供了有利通道[88]。同時(shí)，富磷上升洋流為淺水區(qū)域聚磷生物提供了營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。因此，中上揚(yáng)子結(jié)合帶震旦紀(jì)克拉通內(nèi)斷陷盆地的發(fā)育，為沉積型磷礦的富集提供了物質(zhì)來(lái)源、物質(zhì)運(yùn)聚和富集成礦的有利構(gòu)造—沉積環(huán)境條件。

5結(jié)論

（1） 中上揚(yáng)子過(guò)渡帶在震旦紀(jì)時(shí)期受裂陷活動(dòng)控制的張扭性作用影響，形成了半地塹式的斷陷盆地，在裂陷內(nèi)部發(fā)育了深水陸棚和裂陷邊緣斜坡豐富的碳酸鹽質(zhì)重力流沉積，裂陷邊緣發(fā)育高能丘灘沉積相帶，顯示出類(lèi)似川中綿陽(yáng)—長(zhǎng)寧地區(qū)的構(gòu)造—沉積分異作用。

（2） 震旦紀(jì)構(gòu)造—沉積充填過(guò)程受到沉積時(shí)間、斷陷構(gòu)造活動(dòng)和碳酸鹽工廠的共同控制。陡山沱期和燈影期分別發(fā)育了沉降中心與沉積中心重疊的補(bǔ)償型沉積，以及淺水碳酸鹽沉積增厚和深水欠補(bǔ)償沉積的構(gòu)造—沉積充填特征。

（3） 陡山沱組沉積時(shí)期的深水沉積中心具有良好的生烴條件和頁(yè)巖氣勘探潛力；燈影組沉積時(shí)期上揚(yáng)子?xùn)|側(cè)加積型臺(tái)地邊緣和中揚(yáng)子西側(cè)緩坡帶進(jìn)積型臺(tái)地邊緣的高能丘灘是油氣儲(chǔ)層發(fā)育的優(yōu)勢(shì)相帶，并且與裂陷盆地內(nèi)的烴源巖形成了近源的有利烴儲(chǔ)配置，為油氣勘探提供了新的領(lǐng)域。

（4） 同沉積斷裂活動(dòng)為含磷熱液上涌提供了通道，同時(shí)為深海富磷上升洋流沿盆地斜坡帶進(jìn)入鄂西淺水沉積區(qū)聚集提供了有利的沉積地貌條件。裂陷盆地的形成及充填演化過(guò)程，為沉積型磷礦的富集提供了物質(zhì)來(lái)源、物質(zhì)運(yùn)聚和富集成礦的有利構(gòu)造—沉積環(huán)境條件。