北川甘溪泥盆剖面沉積及層序特征分析

楊 哲 萬元博 李 成

（成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，四川 成都610059）

1 區(qū)域構(gòu)造特征

北川甘溪泥盆系剖面位于龍門山山前褶沖帶內(nèi)，橫穿唐王寨向斜北西翼，具被動大陸邊緣沉積盆地性質(zhì)[1-2]。泥盆系沉積與志留系陸棚相砂泥巖沉積呈微角度構(gòu)造不整合接觸，與上覆下石炭統(tǒng)呈連續(xù)沉積。甘溪剖面全長約13公里，分布在綿平公路上，易于觀測。

2 剖面巖性特征及沉積環(huán)境分析

北川縣甘溪泥盆系剖面巖性組合特征較為復(fù)雜。泥盆統(tǒng)下部的平驛鋪組以砂、泥巖互層組合為主。白柳坪組、甘溪組、謝家灣組和養(yǎng)馬壩組以砂、泥、灰?guī)r互層為主；中統(tǒng)下部的金寶石組亦由砂巖、泥巖、灰?guī)r組成，中砂巖厚度減薄但粒度變粗，灰?guī)r厚度增大生物礁相沉積增強；上部的觀霧山組由砂巖、頁巖、泥晶灰?guī)r－生物礁灰?guī)r組成；土橋子組以沉積碳酸鹽巖為主，由生物屑泥晶灰?guī)r、泥灰?guī)r的韻律薄互層組成，中上部發(fā)育礫狀白云巖、生物屑白云巖、含泥灰?guī)r、生物礁灰?guī)r、白云巖。沙窩子組和茅壩組由白云化顆?；?guī)r、白云巖、泥晶灰?guī)r、生屑泥晶灰?guī)r組成。

按照各組巖性組合特征及古生物學(xué)標(biāo)志識別出了三角洲、濱岸、淺海陸棚、斜坡、碳酸鹽臺地5種沉積環(huán)境[3-4]。其中下統(tǒng)平驛鋪組為三角洲平原-濱岸環(huán)境，白柳坪組、甘溪組、謝家灣組、養(yǎng)馬壩組為淺海陸棚環(huán)境，中統(tǒng)金寶石組為濱岸環(huán)境，觀霧山組和土橋子組為碳酸鹽斜坡環(huán)境，上統(tǒng)沙窩子組和茅壩組為碳酸鹽臺地環(huán)境（表1）。

圖1 甘溪剖面層序界面物質(zhì)表現(xiàn)特征

3 層序特征

3.1 層序界面識別

剖面中共識別出了6種層序底界面的物質(zhì)表現(xiàn)形式：古風(fēng)化殼、渣狀層、河流回春作用面、古喀斯特作用面、上超及下超面和巖性、巖相轉(zhuǎn)換面。①古風(fēng)化殼是地殼表面的巖石由于長期風(fēng)化作用，而形成的殘留物，表明構(gòu)造的相對抬升或是海平面的下降，是較典型的層序界面。謝家灣組與養(yǎng)馬壩組之間，平驛鋪組與白柳坪組之間，以及關(guān)霧山組與金寶石組之間的界面均發(fā)育古風(fēng)化殼（圖1a）。②陸棚中泥巖較易受流水侵蝕作用而形成深切河谷。觀霧山組河流相砂體直接上覆于金寶石組濱岸砂壩砂體之上,是較典型的河流回春作用。③渣狀層發(fā)育于大范圍海平面下降時期。沉積物尚未固結(jié)成巖即受到大氣淡水淋濾溶解和強烈的風(fēng)化剝蝕作用，變得異常疏松，形成渣狀的土壤。金寶石組內(nèi)部渣狀層較發(fā)育。④古喀斯特作用面是在地質(zhì)歷史時期中經(jīng)歷了古巖溶作用后，被后來的沉積物所覆蓋的作用面。謝家灣組頂部便發(fā)育典型的古喀斯特作用面。⑤上超面或下超面是指后期沉積層與前期沉積層之間的上超或下超接觸關(guān)系，上超面是由于海平面下降后又上升的轉(zhuǎn)變過程形成的產(chǎn)物，而下超面的形成過程則與之相反，在金寶石組以及白柳坪組中發(fā)育較多（圖1b）⑥凝縮段是最大海泛面時緩慢沉積的產(chǎn)物，主要表現(xiàn)為黑色頁巖、生物化石層及瘤狀灰?guī)r。黑色頁巖在謝家灣組、平驛鋪組地層組中較為發(fā)育（圖1c），大多為深海陸棚及臺盆環(huán)境的產(chǎn)物。生物化石層是生物密集發(fā)育的典型的凝縮段的物質(zhì)表現(xiàn)形式，包括珊瑚、層孔蟲以及腕足,以及發(fā)育于白柳坪組的遺跡化石等（圖1d）。瘤狀灰?guī)r是最大海泛期形成的，作為金寶石組凝縮段的重要標(biāo)志。

表1 甘溪剖面泥盆沉積沉積環(huán)境及體系域特征

3.2 體系域演化

剖面泥盆系地層總體分為長周期漸進(jìn)海侵和長周期漸進(jìn)海退2個過程（表1）。下統(tǒng)的平驛鋪組和白柳坪組為低位體系域向海侵體系域的發(fā)展時期，中統(tǒng)表現(xiàn)為高位體系域，水體不斷加深，而上統(tǒng)仍然為高位體系域但表現(xiàn)出緩慢海退的特征。龍門山區(qū)泥盆紀(jì)的沉積演化，受全球海平面變化控制，具有一定的全球?qū)Ρ纫饬x?？傮w表現(xiàn)為快速海進(jìn)和緩慢海退的特點。龍門山區(qū)泥盆紀(jì)所處的被動大陸邊緣拉張伸展活動和海平面升降幅度的特殊環(huán)境，形成了拉張斷陷幅度大、沉積物供給充沛、堆積速度快、沉積環(huán)境多樣、層序地層演化復(fù)雜的特點。

4 結(jié)論

通過對北川縣甘溪泥盆系剖面的實地觀測，分析其巖性組合特征及古生物學(xué)標(biāo)志，結(jié)合前人資料，認(rèn)為泥盆系依次發(fā)育三角洲、濱岸、淺海陸棚、斜坡、碳酸鹽臺地5種沉積環(huán)境。識別出了古風(fēng)化殼、渣狀層、河流回春作用面、古喀斯特作用面、上超及下超面和巖性、巖相轉(zhuǎn)換面6種層序底界面物質(zhì)表現(xiàn)形式，被動大陸邊緣拉張伸展活動和海平面升降幅度的特殊環(huán)境，是龍門山泥盆系沉積環(huán)境多樣和層序地層演化復(fù)雜的主要原因。

［1］李祥輝，劉文均，鄭榮才.龍門山地區(qū)泥盆紀(jì)海平面升降規(guī)程、頻幅及對比.成都理工學(xué)院學(xué)報［J］，1998，25（4）:495-501.

［2］盧武長，崔秉荃，楊紹全，等.甘溪剖面泥盆紀(jì)海相碳酸鹽巖的同位素組成曲線.沉積學(xué)報［J］，1999，12（3）:12.

［3］田景春，陳洪德，覃建雄，等.層序底界面的物質(zhì)表現(xiàn)形式—以中國南方海相震旦系—中三疊統(tǒng)為例.沉積學(xué)報［J］，2003，21（4）:675—682.

［4］田景春，陳洪德，張翔，等.凝縮段特征及其與烴源巖的關(guān)系—以中國南方海相震旦系—中三疊統(tǒng)為例.石油與天然氣地質(zhì)［J］，2006，27（3）:378—383.