鄂爾多斯盆地西南部下三疊統(tǒng)劉家溝組重力流沉積特征及其成因分析

摘要 通過巖心觀察、薄片鑒定、X衍射礦物分析，對鄂爾多斯盆地西南部劉家溝組重力流沉積的巖石類型及特征、成因進行研究。結(jié)果表明，劉家溝組取心段發(fā)育灰紫色粉砂巖、礫屑混積巖以及薄層黑色泥巖。粉砂巖主要組分為石英、巖屑、長石、泥晶方解石及雜基，具雜基支撐結(jié)構(gòu)，發(fā)育溝模、粒序?qū)永?、火焰狀?gòu)造、包卷層理、鮑馬序列等濁流沉積特征，為濁積巖。礫屑混積巖發(fā)育大量礫屑及填隙物，填隙物由陸源碎屑顆粒、內(nèi)碎屑及基質(zhì)組成，發(fā)育泥質(zhì)撕裂屑、基質(zhì)支撐結(jié)構(gòu)、顆粒無定向排列、與上下泥巖突變接觸等沉積特征，為碎屑流沉積。研究認為，早三疊世勉略洋盆并未完全閉合，對鄂爾多斯盆地西南緣產(chǎn)生海侵影響，形成混積巖層，在正寧一帶發(fā)育潟湖沉積，并存在斜坡，在C3鉆井處發(fā)育碎屑流-濁流為主的重力流沉積。

關(guān)鍵詞 重力流沉積;混積巖;海侵;劉家溝組;早三疊世;鄂爾多斯盆地

中圖分類號：P531；P558.2 "DOI：10.16152/j.cnki.xdxbzr.2024-06-011

Characterization of gravity flow deposition of the Lower Triassic

Liujiagou Formation in the southwestern Ordos Basin andanalysis of its genesis

MA Yao1，2， LEI Xun3， LI Jiawei1，2， ZHOU Xun3， ZHANG Senyao1，2， CHEN Qiang4， YUAN Zhen1，2

（1.School of Earth Sciences and Engineering， Xi’an Shiyou University， Xi’an" 710065， China;

2.Shaanxi Key Laboratory of Petroleum Accumulation Geology， Xi’an Shiyou University， Xi’an 710065， China;

3.Natural Gas Evaluation Project Department， PetroChina Changqing Oilfield Company， Qingyang 745099， China;

4.School of Earth Science and Resources， Chang’an University， Xi’an 710054， China）

Abstract Through core observation， thin section identification， and X-ray diffraction mineral analysis， the rock types and characteristics，" and the genesis were studied. The results show that the core section of Liujiagou Formation develops grayish purple siltstone， rudaceous mixed rock and black mudstone. The siltstone was mainly composed of quartz， rock debris， feldspar， micrite calcite， and matrix， with a matrix-supported fabric， and developed turbidite sedimentary characteristics such as groove casts， graded bedding， flame structures， convolute bedding， and Bouma sequences， identifying it as turbidite. The mixed rock contained a large amount of gravel intraclast and interstitial material， with the latter composed of terrigenous clastic particles， intraclasts， and matrix. It exhibited sedimentary characteristics such as muddy tear-shaped clasts， matrix-supported structure， randomly oriented particles， and abrupt contact with the overlying and underlying mudstones， suggesting it was debris flow deposition. The study suggests that the Mianlue Ocean during the Early Triassic was not completely closed and had a marine transgression impact on the southwestern margin of the Erdos Basin， forming mixed rock strata. Lagoon sediments developed in the Zhengning area， with slopes present， and gravity flow sediments dominated by debris flow-turbidity current were developed at the place of Well C3.

Keywords gravity flow deposition; mixed rocks; transgression; Liujiagou Formation; Early Triassic; Ordos Basin

下三疊統(tǒng)劉家溝組在鄂爾多斯盆地全區(qū)穩(wěn)定發(fā)育，以大規(guī)模交錯層理極發(fā)育的紅層建造為特征。因其缺乏有利油氣成藏條件，不發(fā)育大規(guī)模油氣藏，一直未受到油氣勘探領(lǐng)域的重視，又因其缺少生物化石及相關(guān)資料，缺乏綜合研究。針對鄂爾多斯盆地劉家溝組開展的少量研究集中在其紅層的成色機制［1］，或基于野外露頭的物源判別及沉積環(huán)境分析［2-3］，或其作為鉆探防漏工藝重點層位及煤田開采回注水優(yōu)選層位開展的巖石學特征分析［4］。

前人研究認為，下三疊統(tǒng)劉家溝組以紫紅色、磚紅色、灰綠色細砂巖與泥巖互層為主，形成于干旱炎熱氣候下的河流-湖泊-三角洲相沉積，尚未有鄂爾多斯盆地劉家溝組發(fā)育重力流沉積的報道（鄂爾多斯盆地三疊系重力流沉積的研究多見于中上三疊統(tǒng)）。前人在華北板塊豫西地區(qū)劉家溝組中下部發(fā)現(xiàn)了多層礫巖，具有“砂球構(gòu)造”，并對其成因進行了研究。早期觀點認為豫西地區(qū)下三疊統(tǒng)劉家溝組的“砂球”為原地同生分異作用形成，形成于海相濱岸至濱外沉積環(huán)境［5］。張利偉等認為，豫西地區(qū)劉家溝組礫巖層的礫石與微生物席有關(guān)，而礫巖的形成受控于重力流作用形成的碎屑流沉積［6］，這是首次在華北板塊下三疊統(tǒng)地層中提出重力流沉積的觀點。但此后學者給出豫西地區(qū)劉家溝組發(fā)育風暴巖的解釋，認為其形成于干旱炎熱氣候條件下的短期湖泊風暴沉積［7］。

在對鄂爾多斯盆地西南部鉆井進行巖心觀察的過程中，發(fā)現(xiàn)劉家溝組地層中發(fā)育具泥質(zhì)撕裂屑的灰紫色礫巖與紋層狀粉砂巖、黑色泥巖互層以及粒序?qū)永怼⒒鹧鏍顦?gòu)造、溝模等重力流沉積特征，肉眼觀察礫巖致密，粉砂巖及礫巖滴酸均劇烈起泡，鈣質(zhì)含量高。這些特征與劉家溝組常見的巖石特征及地質(zhì)認識不相匹配。為明確劉家溝組的巖石類型及成因，本研究通過對C3鉆井劉家溝組巖石學、沉積學特征的分析，開展盆地西南部劉家溝組重力流沉積類型、沉積特征及成因研究，在首次提出鄂爾多斯盆地范圍下三疊統(tǒng)存在重力流沉積的基礎(chǔ)上，重新刻畫鄂爾多斯盆地早三疊世劉家溝組西南部的古地理格局，并探討其為華北盆地南部及秦嶺造山帶早三疊世構(gòu)造演化提供的地質(zhì)意義。

1 地質(zhì)概況

發(fā)現(xiàn)重力流沉積的鉆井C3井位于鄂爾多斯盆地西南部，地理位置位于正寧—合水之間、麟游紫石崖剖面以北，距麟游紫石崖剖面直線距離約100 km（見圖1）。早三疊世沉積期的構(gòu)造位置屬于華北克拉通南部，南鄰秦嶺造山帶。秦嶺造山帶自北向南分為華北南緣、北秦嶺、南秦嶺和華南北緣構(gòu)造帶等4個構(gòu)造單元。而晚古生代至三疊紀，秦嶺造山帶最主要的構(gòu)造事件是勉略洋盆的打開擴張與演化，勉略洋盆是由秦嶺造山帶南部的華南板塊北緣原消減的被動陸緣擴張裂谷持續(xù)擴張裂解形成的一支有限洋盆，屬于古特提斯洋域北部的分支［8］。洋盆自古生代泥盆紀開始擴張打開，至二疊紀中晚期俯沖消減，直至三疊紀中晚期碰撞造山閉合［9］。這次重要的構(gòu)造事件改變了秦嶺早古生代板塊的構(gòu)造格局，也對晚古生代至三疊紀華北板塊南緣及華北克拉通南部的構(gòu)造格局產(chǎn)生大的影響［10］。但是，勉略洋盆俯沖閉合的精確時限尚有爭議［11-15］，因此勉略洋盆在三疊紀早期是否會對華北南緣乃至盆地南部的下三疊統(tǒng)地層沉積特征產(chǎn)生影響，尚需要大量研究佐證。

劉紹龍對早中三疊世華北地區(qū)原型盆地進行綜合研究，認為早中三疊世華北地區(qū)發(fā)育比晚三疊世大型不對稱內(nèi)陸拗陷更大的拗陷盆地（見圖1），在盆地西南部存在一個局限性的中三疊世沉積中心［16］。早中三疊世盆地的南界和西界與晚三疊世盆地界限差異不大，但沉積地層的粒度更粗，礫巖含量增多［16-17］。本研究團隊在對麟游紫石崖下三疊統(tǒng)剖面踏勘實測過程中，發(fā)現(xiàn)下三疊統(tǒng)劉家溝組底部發(fā)育灰綠色中—細砂巖并發(fā)育泥灰?guī)r夾層，未見到粗粒沉積邊緣相，在和尚溝組中部發(fā)現(xiàn)厚層灰紫色細—粗礫巖［18］。下三疊統(tǒng)劉家溝組紅層普遍發(fā)育，為沉積期氣候干旱炎熱所致。譚聰?shù)日J為劉家溝組發(fā)育水體較淺的河流-三角洲相［1］。李文厚等認為劉家溝組沉積期整體發(fā)育一個連通的大型內(nèi)陸湖盆，淺湖亞相廣泛發(fā)育，湖泊占據(jù)了鄂爾多斯中部大部分地區(qū)，北部、西部發(fā)育多個三角洲沉積；南部三角洲受海侵影響，但因證據(jù)不足，未明確海侵的具體范圍［19-20］。

下三疊統(tǒng)發(fā)育劉家溝組及和尚溝組兩套巖石地層。劉家溝組與下伏上二疊統(tǒng)石千峰組呈整合接觸，與上覆下三疊統(tǒng)和尚溝組呈整合接觸。據(jù)鄂爾多斯盆地西南緣麟游紫石崖剖面資料顯示，劉家溝組地層厚度為206 m。西南部C3井的鉆井資料顯示劉家溝組地層厚度為365 m，地層埋深為2 950～3 315 m，取心段為3 200～3 232 m，取心長度32 m，為劉家溝組的中段地層。對取心段粉砂巖進行碎屑鋯石U-Pb定年，獲得的最小諧和鋯石年齡為（255.3±5.4）Ma，依據(jù)最年輕的碎屑鋯石約束最大沉積年齡的觀點，該地層沉積原巖年齡應為晚二疊世末期或晚于晚二疊世。這與鉆井分層將其歸為劉家溝組的認識并不沖突。

2 巖石類型及特征

C3鉆井劉家溝組取心段巖石整體以灰紫色為，主夾少量暗色泥巖，與露頭下三疊統(tǒng)紅層相比顏色偏暗。整段粒度較細，除底部發(fā)育約3 m厚的礫巖外，其余均以泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖及泥巖為主。粉砂巖及礫巖滴酸均劇烈起泡。為明確劉家溝組取心段的巖石類型及特征，采集粉砂巖及礫巖樣品各4塊，進行普通薄片鏡下觀察及X衍射全巖礦物分析。X衍射全巖礦物成分分析使用日本理學RigakuXRD智能多功能X射線衍射儀SmartlabSE作為檢測儀器，采用SYT5163-2018標準中沉積巖中黏土礦物和常見非黏土礦物X射線衍射分析方法。

2.1 礦物學特征

根據(jù)X射線衍射全巖礦物分析數(shù)據(jù)（見表1），劉家溝組砂巖、礫巖主要礦物成分包括石英、方解石、斜長石、黏土礦物，另發(fā)育黃鐵礦以及少量鉀長石。陸源碎屑總質(zhì)量分數(shù)平均為68.05％，石英平均質(zhì)量分數(shù)47.7％，斜長石平均質(zhì)量分數(shù)16.1％;碳酸鹽組分主要為方解石，平均質(zhì)量分數(shù)為25％，礫巖中方解石組分最高，最高質(zhì)量分數(shù)可達33.85％，這是巖石滴稀鹽酸起泡的原因;黏土礦物平均質(zhì)量分數(shù)為9.86％;次要礦物黃鐵礦平均質(zhì)量分數(shù)為1.26％，為強還原環(huán)境下形成的產(chǎn)物，含量雖少，但在每塊樣品中皆有發(fā)育，對沉積環(huán)境的判別有一定指示意義。鉀長石質(zhì)量分數(shù)極低，僅在個別樣品中檢測到，平均質(zhì)量分數(shù)不足0.01％，可忽視。

對比已發(fā)表的文獻數(shù)據(jù)，鄂爾多斯盆地東北部劉家溝組樣品全巖礦物成分以石英、鉀長石、斜長石、方解石、白云石、濁沸石及黏土礦物為主，未檢測出黃鐵礦［4］；其主要發(fā)育河流-三角洲相，以氧化-弱還原沉積環(huán)境為主。據(jù)鄂爾多斯盆地二疊—三疊系各地層井下碎屑巖樣品中主要的非黏土礦物含量顯示，僅在中晚三疊世延長組長7段樣品中檢測到平均質(zhì)量分數(shù)為5.1％的黃鐵礦，形成于長7期半深湖—深湖沉積環(huán)境中，具有可形成黃鐵礦的強還原環(huán)境［21］。據(jù)此推斷，盆地西南緣劉家溝組沉積期存在一定的還原性水體環(huán)境。

根據(jù)Mount、楊朝青等及張雄華的定義，劉家溝組樣品應屬于混積巖的范疇［22-24］，但也要排除成巖作用形成的方解石膠結(jié)物，其不應作為混積碳酸鹽組分，需要結(jié)合薄片鏡下觀察進一步確定。薄片鏡下特征顯示，劉家溝組碳酸鹽組分的賦存狀態(tài)主要包括內(nèi)碎屑（礫屑、砂屑、粉屑及生屑）、灰泥以及方解石膠結(jié)物等，在不同巖性中含量變化較大，從而最終將巖石類型總結(jié)為2類：粉砂巖類及礫屑混積巖類。

2.2 粉砂巖

粉砂巖為劉家溝組取心段的主要巖石類型，顏色主要為灰紫色；發(fā)育水平層理、塊狀層理、遞變層理及變形構(gòu)造（火焰狀構(gòu)造、包卷層理）等沉積構(gòu)造〔見圖2（a）、（d）、（g）〕；其主要由石英、巖屑、長石、云母、雜基、方解石膠結(jié)物和泥晶方解石組成；陸源碎屑顆粒質(zhì)量分數(shù)55％～75％，呈棱角狀、次棱角狀，分選中等—差，基質(zhì)質(zhì)量分數(shù)高，9％～25％，具基質(zhì)支撐結(jié)構(gòu)〔見圖2（b）、（c）〕，反映快速沉積特點；可見碎屑顆粒由下而上的粒序遞變特征〔見圖2（b）〕。石英以單晶石英為主，少量燧石，質(zhì)量分數(shù)15％～30％，粒徑分布在0.01～0.2 mm，分選差。巖屑含量較高，多為變質(zhì)石英巖巖屑，少量灰?guī)r巖屑〔見圖2（i）〕，質(zhì)量分數(shù)為10％～25％，粒徑為0.02～0.15 mm。長石主要為斜長石，質(zhì)量分數(shù)為5％～15％，可見溶蝕及雙晶，粒徑分布在0.02～0.06 mm。云母多呈板條狀，質(zhì)量分數(shù)為1％～5％;紋層狀粉砂巖中云母可見定向排列特征〔見圖2（e）〕，塊狀粉砂巖中的云母多雜亂分布〔見圖2（c）〕，幾乎無塑性變形特征，部分蝕變?；|(zhì)以黏土雜基為主，部分為碳酸鹽灰泥。發(fā)育盆內(nèi)碎屑，主要為由泥晶方解石構(gòu)成的粉砂屑，質(zhì)量分數(shù)1％～5％，粒徑為0.05～1.5 mm〔見圖2（c）、（e）、（h）〕。方解石膠結(jié)物在部分粉砂巖中十分發(fā)育，質(zhì)量分數(shù)為1％～30％，為沉積后成巖作用階段形成，多交代碎屑顆粒，可見石英、巖屑等顆粒邊緣被其交代蠶食呈港灣狀的現(xiàn)象〔見圖2（f）〕。發(fā)育少量海綠石碎屑，單偏光下呈亮綠色〔見圖2（f）〕，正交鏡下可見無數(shù)細小晶粒，干涉色受其自身顏色影響，呈暗綠色。

（a）C3-57，3 225.9 m，灰紫色變形層理構(gòu)造粉砂巖；（b）C3-57，3 225.9 m，基質(zhì)含量高，基質(zhì)支撐結(jié)構(gòu)，顆粒分選差，具微觀粒序遞變特征，單偏光；（c）C3-57，3 225.9 m，顆粒分選差，無定向排列，基質(zhì)含量高， 云母未見明顯塑性變形， 單偏光； （d）C3-30， 3 212.47 m， 灰紫色具火焰狀構(gòu)造粉砂巖， 上部發(fā)育水平紋層； （e）C3-30，3 212.47 m，石英等顆粒呈棱角-次棱角狀，可見泥晶方解石構(gòu)成的粉屑，基質(zhì)含量高，主要為黏土雜基及碳酸鹽灰泥，云母略呈定向性；（f）C3-29，3 211.8 m，可見橢圓狀、扁圓狀粉屑級盆內(nèi)碎屑，海綠石碎屑呈亮綠色，大量方解石膠結(jié)，且對石英等顆粒產(chǎn)生強烈交代作用，單偏光；（g）C3-10，3 201.5 m，灰紫色粉砂巖，上部發(fā)育水平紋層，下部發(fā)育包卷層理；（h）C3-10，3 201.5 m，基質(zhì)含量高，包括黏土雜基和泥晶方解石，單偏光；（i）與（h）同視域，巖屑以變質(zhì)巖巖屑為主，可見灰?guī)r巖屑，正交偏光

2.3 礫屑混積巖

巖心觀察時，根據(jù)顆粒大小（主體大于2 mm）將劉家溝組取心段底部巖石定為礫巖。但是，礫巖多指陸源碎屑來源，薄片觀察發(fā)現(xiàn)這些礫巖中的顆粒成分較為復雜，為碳酸鹽組分與陸源碎屑組分結(jié)構(gòu)混積而成，可見顆粒內(nèi)部化石、顆粒等多邊緣被磨蝕或切割的現(xiàn)象〔見圖3（a）〕。綜合分析認為，這些顆粒均為沉積盆地內(nèi)部形成，內(nèi)碎屑粒徑多為3～30 mm，按照粒度大小，主要為礫屑（gt;2 mm），質(zhì)量分數(shù)平均70％，因此不應稱為礫巖。填隙物組分以基質(zhì)為主，其次為粉砂級陸源碎屑顆粒及粉屑級內(nèi)碎屑，三者含量均等，質(zhì)量分數(shù)不超過50％，綜合對比混積巖的分類方案，選擇葉茂松等的混積巖巖石命名原則［25］：當3類組構(gòu)質(zhì)量分數(shù)均不超過50％，該類巖石被定義為多組分混積巖或正混積巖。結(jié)合主要顆粒為內(nèi)碎屑（質(zhì)量分數(shù)超過70％）的特征，顏色主要為灰紫色，將巖石定名為灰紫色礫屑混積巖。其沉積構(gòu)造較為單一，主要為塊狀構(gòu)造。

巖心觀察，礫屑磨圓較好。薄片鏡下觀察顯示，礫屑顆粒成分復雜，可識別到泥灰?guī)r、砂質(zhì)泥-粉晶灰?guī)r、砂質(zhì)亮晶灰?guī)r、生屑灰?guī)r等礫屑〔見圖3（a）～（e）〕以及部分泥質(zhì)、粉砂質(zhì)礫屑〔見圖3（e）〕。砂質(zhì)亮晶灰?guī)r及亮晶生屑灰?guī)r礫屑多為亮晶方解石膠結(jié)，灰泥含量低〔見圖3（c）、（d）、（e）〕，反映礫屑原巖沉積時存在高能淘洗環(huán)境;含砂級石英、巖屑、長石等陸源碎屑顆粒及少量粉-泥晶砂屑級內(nèi)碎屑顆?！惨妶D3（a）、（e）、（f）〕;可見少量橢圓狀海綠石碎屑〔見圖3（d）、（g）〕，砂級（約0.25 mm），單偏鏡下呈亮綠色，正交鏡下由大量細小顆粒組成，干涉色因礦物自身顏色不易顯示，反映受海相沉積影響。生屑灰?guī)r礫屑多呈亮晶膠結(jié)，生物碎屑破碎程度大〔見圖3（b）、（c）、（d）〕，難以識別原化石的屬性，反映異地沉積的特征。礫屑內(nèi)顆粒粒度相對大，分選中等—好，部分礫屑中石英呈次圓狀，含量高，分選好〔見圖3（h）〕，且具褐紅色氧化圈〔見圖3（i）〕，反映石英顆粒曾暴露于海平面之上，氧化后再沉積而成。礫屑內(nèi)整體基質(zhì)含量低。

填隙物組分分選差，由基質(zhì)、陸源碎屑顆粒及內(nèi)碎屑顆粒組成，基質(zhì)支撐結(jié)構(gòu)?；|(zhì)主要包括碳酸鹽灰泥及黏土雜基，部分亮晶;顆粒組分主要為石英、巖屑、長石、云母等陸源碎屑及泥-粉晶砂屑、粉晶生屑等內(nèi)碎屑，分選差，磨圓度低，石英顆粒呈棱角狀—次棱角狀。符合碎屑流快速堆積、沉積物分散搬運的沉積特征。

部分礫屑內(nèi)部結(jié)構(gòu)組分與填隙物成分接近，但薄片下可識別出礫屑顆粒邊界，可見礫屑內(nèi)顆粒被切割磨蝕的現(xiàn)象〔見圖3（a）〕。正交鏡下，礫屑內(nèi)因基質(zhì)含量低，以亮晶膠結(jié)為主，整體偏亮，而填隙物組分因基質(zhì)含量高，正交鏡下顏色整體偏暗〔見圖3（a）、（e）〕。在內(nèi)碎屑顆粒內(nèi)部可觀察到砂屑。

從礫屑混積巖不同組分的特征來看，礫屑原巖為混積巖，形成于高能動蕩的水體環(huán)境，先沉積成巖后，在盆地內(nèi)因地質(zhì)作用，被打碎、搬運、磨蝕，再與填隙物組分共同沉積而成。根據(jù)沉積特征，這種地質(zhì)作用應為重力流作用。

3 重力流沉積特征

根據(jù)顆粒支撐機理可將重力流分為碎屑流、顆粒流、液化沉積物流和濁流4種類型。根據(jù)巖心觀察及薄片鏡下鑒定，結(jié)合沉積構(gòu)造等特征，在劉家溝組取心段中識別出非牛頓流體的碎屑流和牛頓流體的濁流2種重力流類型。

3.1 碎屑流

經(jīng)典重力流理論認為碎屑流是含水的礫石級碎屑碰撞和雜基聯(lián)合支撐的塊體流［26］，分為以泥質(zhì)雜基為主的泥流和粗碎屑含量為主、細砂級物質(zhì)支撐的碎屑流。在C3井劉家溝組巖心中觀察到以礫屑為主、基質(zhì)支撐的礫屑混積巖碎屑流沉積。基質(zhì)主要為灰泥、黏土雜基及粉砂級碎屑顆粒等細粒沉積物，基質(zhì)組分分選差，礫屑互不直接接觸；其主要存在于取心段底部，碎屑流沉積層總厚度約2.6 m，可分為2段，每段由一期重力流作用控制形成，底部伴隨薄層滑塌現(xiàn)象，向上塊體流動能量逐漸衰減，頂部均轉(zhuǎn)變?yōu)闈崃鞒练e；多具塊狀構(gòu)造及不規(guī)律的粒序性〔見圖4（a）、（b）〕；與頂?shù)追凵皫r或暗色泥巖呈突變接觸〔見圖4（a）、（c）〕，部分可見底部沖刷構(gòu)造或滑塌變形構(gòu)造〔見圖4（d）、（f）〕；礫屑多為細礫—中礫，成分在前文已論述；礫屑磨圓較高，多呈圓狀—扁圓狀，無明顯定向性〔見圖4（d）、（e）〕；可見大量近水平排列的不規(guī)則泥巖撕裂屑，部分泥屑呈板條狀〔見圖4（b）、（c）、（e）〕，反映整體呈塊體沉降的特點。

3.2 濁流

根據(jù)濁流沉積物的密度和力度，可將濁流分為低密度濁流和高密度濁流。劉家溝組主要發(fā)育低密度濁流沉積，即經(jīng)典濁流沉積，主要以粉細砂級和黏土等細粒沉積物為主。劉家溝組濁流沉積的典型識別標志包括鮑馬序列、泥底構(gòu)造、粒序遞變層以及無大型牽引流形成的交錯層理（見圖4）。

經(jīng)典濁積巖發(fā)育完整的或部分的鮑馬序列，這是判別濁流沉積的最可靠標志。C3井劉家溝組濁流沉積由灰紫色紋層狀和塊狀粉砂巖與泥巖互層，可見ABC，BCD，BC，BD等組合〔見圖4（g）、（h）、（j）、（k）〕，A段主要由灰紫色粉—細砂巖組成，可見向上粒度變細的遞變層理〔見圖4（h）、（k）〕。識別出2類泥底構(gòu)造：第一類是在黏結(jié)性泥底形成的沖刷痕，在劉家溝組粉砂巖底面識別出溝模、槽模、鋸齒痕等沖刷痕〔見圖4（j）、（l）〕，溝模的典型特征是巖層底面上發(fā)育稍微突起的平直小脊，高度約2 mm且均一，成平行狀排列，溝模長軸平行于水流方向〔見圖4（i）、（l）〕;可見若干連續(xù)排列的V字形脊，為鋸齒痕，鋸齒痕的V形脊尖端指向下游〔見圖4（i）〕。 第二類是湍流懸浮液和塑性泥底相互作用形成的沉積同生變形構(gòu)造， 主要為火焰狀構(gòu)造及少許泥巖撕裂屑〔見圖4（k）、 （m）、 （n）〕； 可見由垂向重力沉降作用伴隨微弱牽引形成的沉積構(gòu)造， 包括平行層理、 沙紋層理、 包卷層理和水平層理， 主要見于鮑馬序列的BCD段， 不發(fā)育由淺水牽引流沉積為主要動力形成的大型交錯層理； 該段發(fā)育的泥巖主要為黑色—灰黑色的暗色泥巖， 為濁積巖E段， 形成于深水強還原環(huán)境， 區(qū)別于劉家溝組常見的紅色或反映淺水沉積的淺灰色—灰綠色〔見圖4（o）〕。

3.3 垂向沉積序列

C3井劉家溝組重力流類型主要識別出碎屑流、濁流沉積及少量滑塌變形沉積，前兩者分別由賓漢塑性體和紊流兩種不同性質(zhì)的流體驅(qū)動。兩種重力流沉積在垂向上呈上下疊置發(fā)育，碎屑流發(fā)育于底部，層厚相對較小，濁流發(fā)育于上部，厚度大。該段碎屑流沉積以發(fā)育泥巖撕裂屑、基質(zhì)支撐大量礫屑、礫屑無定向排列等為特征，區(qū)別于正常牽引流礫巖。碎屑流沉積層下伏地層為劉家溝組灰綠色泥巖，為淺水沉積形成。濁流沉積覆于碎屑流沉積之上（見圖5）。這種垂向疊置關(guān)系反映了沉積作用機制及流體性質(zhì)的轉(zhuǎn)化。取心段沉積早期為三角洲前緣或淺湖沉積，形成取心段底部灰綠色泥巖;至沉積中期，水體加深，存在斜坡環(huán)境，流體性質(zhì)轉(zhuǎn)化為碎屑流，形成取心段下部碎屑流沉積;至取心段沉積后期，水體持續(xù)加深，沉積環(huán)境由斜坡轉(zhuǎn)化為深湖亞相，流體轉(zhuǎn)化為濁流，形成取心段中上部厚層濁積巖，期間發(fā)育多期疊置牽引流成因的水平紋層泥巖、粉砂巖。結(jié)合前人提出的混合巖的沉積類型，認為劉家溝組取心段的混積巖屬于重力流成因的間斷混合或事件性突變混合類型，其形成指示一段時間的沉積環(huán)境突變［27］。

4 劉家溝組沉積環(huán)境討論

鄂爾多斯原型盆地演化一直是研究熱點，劉溪等認為，中晚三疊自華北盆地萎縮出來形成獨立盆地，且中晚三疊世不發(fā)育封閉式內(nèi)陸湖盆［28］。早三疊世同樣不發(fā)育封閉式湖盆，早在20世紀80年代已有學者提出，早三疊世在鄂爾多斯盆地西南側(cè)至南側(cè)的岐山—銅川一帶存在海侵，發(fā)育一個由西南向東北方向伸進的海灣［29-31］。在寶雞南80 km的秦嶺留鳳關(guān)一帶有早三疊世復理石［32］。在陜西寶雞岐山后周公廟和麟游紫石崖劉家溝組地層剖面中均發(fā)現(xiàn)有海相雙殼類化石，紫石崖劉家溝組發(fā)育Pteria cf. murchisoni雙殼類化石，岐山后周公廟發(fā)育岐山組Pteria cf. murchisoni化石（岐山組后被停用，與劉家溝組同期沉積）［29］，前人認為其發(fā)育與華北克拉通陸相劉家溝組同期異相的濱、淺海沉積。而后在麟游紫石崖剖面，下三疊統(tǒng)和尚溝組鈣質(zhì)砂巖中發(fā)現(xiàn)大量腕足類、腹足類及灰?guī)r巖屑等海相沉積層的證據(jù)［33］。王仁農(nóng)提出河南東部永城一帶劉家溝組發(fā)育的海侵夾層為海相濱岸沉積［31］。楚道亮等對渭北地區(qū)石川河剖面和后周公廟剖面的葉肢介化石進行地層對比研究，認為早三疊世陜西渭北地區(qū)存在多期次海侵事件［34］。張抗提出，從早三疊至晚三疊世，鄂爾多斯盆地并非一個封閉湖盆，其南側(cè)存在一個特提斯洋相連通的海灣，導致鄂爾多斯盆地南緣地區(qū)始終存在海侵，發(fā)育濱海-近海沉積區(qū)［30］。筆者認同早期提出的觀點，但過去發(fā)現(xiàn)的早三疊世華北板塊南緣存在海侵的證據(jù)均來自野外剖面，始終缺乏鉆井資料的證據(jù)。

本研究在鄂爾多斯盆地西南部C3井劉家溝組取心段中發(fā)現(xiàn)的碳酸鹽巖礦物及大量存在盆內(nèi)碎屑、海綠石等現(xiàn)象，為早三疊世盆地南緣存在海侵帶來了鉆井證據(jù)。結(jié)合秦嶺造山帶的地質(zhì)演化背景，認為早三疊世秦嶺造山帶勉略洋盆并未完全閉合，對華北板塊南緣產(chǎn)生海侵的影響。當時的沉積過程為，早三疊世鄂爾多斯盆地西南緣發(fā)育三角洲-淺湖沉積，當海平面快速上升時形成區(qū)域海侵，帶來大量碳酸鹽組分，在盆地西南緣寶雞一帶形成濱淺海沉積（見圖6），水體能量較強，同時接受三角洲提供的陸源碎屑補給與濱淺海碳酸鹽沉積，發(fā)育砂泥質(zhì)-碳酸鹽混合沉積。同時，推斷寶雞北部正寧一帶發(fā)育早三疊世華北盆地南部的一個沉積中心，海退時發(fā)育淺湖亞相，海侵時發(fā)育水體較深的潟湖沉積，具備還原性水體環(huán)境，且存在一定的坡度。

當風暴浪或地震等誘導性事件發(fā)生時，盆地西南緣海侵作用形成的混積巖層發(fā)生垮塌、搬運，在有利的地形坡度條件下，與水體混合形成重力流。C3鉆井處發(fā)育斜坡-湖底環(huán)境，接受重力流沉積，隨著水體持續(xù)加深，形成少量滑塌-碎屑流-濁流的沉積轉(zhuǎn)化（見圖6）。碎屑流中的礫屑組分即來源于西南緣濱淺海沉積形成的固結(jié)、半固結(jié)混積層。

這一發(fā)現(xiàn)為早三疊世華北板塊南緣存在海侵提供新的鉆井證據(jù)，為重新認識早三疊世鄂爾多斯盆地區(qū)域劉家溝組的沉積演化及古地理格局提供可靠的依據(jù)，也為秦嶺構(gòu)造帶二疊紀—三疊紀的構(gòu)造特征、勉略洋盆的地質(zhì)演化研究提供思路。

5 結(jié)論

1）通過巖心觀察、薄片觀察、X衍射分析，認為鄂爾多斯盆地西南部C3鉆井劉家溝組取心段發(fā)育灰紫色粉砂巖、灰紫色礫屑混積巖以及薄層黑色泥巖。粉砂巖的主要組分為石英、巖屑、長石、泥晶方解石以及大量雜基，具雜基支撐結(jié)構(gòu)。礫屑混積巖發(fā)育大量礫屑及填隙物，填隙物由含量均等的粉砂級陸源碎屑顆粒、粉屑級內(nèi)碎屑及基質(zhì)組成，具基質(zhì)支撐結(jié)構(gòu)。

2）通過沉積特征分析，認為C3鉆井劉家溝組取心段發(fā)育重力流成因的碎屑流及濁流沉積?；易仙凵皫r及黑色泥巖為濁流成因的濁積巖，識別出溝模、工具模、粒序?qū)永怼⒒鹧鏍顦?gòu)造、包卷層理、鮑馬序列等濁流沉積標志。礫屑混積巖為碎屑流沉積，識別出泥質(zhì)撕裂屑、基質(zhì)支撐結(jié)構(gòu)、顆粒無定向排列、與上下泥巖或粉砂巖突變接觸等碎屑流沉積標志。取心段垂向上發(fā)育水體逐漸變深的碎屑流-濁流沉積的疊置組合。

3）早三疊世劉家溝組沉積期勉略洋盆并未完全閉合，對華北板塊南緣產(chǎn)生海侵影響。海侵作用在盆地西南緣寶雞一帶形成濱淺?；旆e巖層，在其北部形成潟湖沉積，且存在斜坡。當風暴浪或地震等誘導性事件發(fā)生時，形成重力流沉積，在C3鉆井處劉家溝組發(fā)育碎屑流-濁流沉積。

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（編 輯 雷雁林）

收稿日期：2024-09-11

基金項目：國家自然科學基金（41702117）；陜西省科協(xié)青年人才托舉計劃資助項目（20240701）。

第一作者：馬瑤，女，博士，副教授，從事沉積學與儲層地質(zhì)學研究，mayao90s@163.com。