川南下志留统石牛栏组沉积体系与岩相古地理.pdf

1994 2009 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 第33卷 第3期 成都理工大学学报 自然科学版 Vol 33No 3 2006年6月JOURNAL OF CHENGDU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Science 2 中国石化南方勘探开发分公司 昆明650200 摘要 四川盆地南部下志留统石牛栏组为在缓坡陆棚基础上发育起来的碳酸盐台地的沉积 可划分出4个岩性段和2个沉积旋回 沉积体系在空间展布特征上表现为由南向北的从碎屑 滨岸 局限台地 开阔台地 生物礁 滩 台地边缘斜坡 浅水陆棚浅滩 泥质浅水陆棚 深水陆棚变化 在垂向上则由泥 灰质深水 浅水陆棚 碳酸盐台地的变化 海平面变化是控 制沉积体系发育和空间分布的重要因素 关键词 四川盆地 石牛栏组 沉积体系 古地理 分类号 TE121 3 文献标识码 A 扬子及邻区从早元古代就开始进入古大陆及 古海洋的变迁史 其板块构造格局是以扬子板块为 相对稳定的核心 周边地区经历多期构造张合运 动 各时代构造格局和沉积盆地的性质具有较强的 继承性 晚奥陶世 志留纪演化形成前陆盆地 1 如图 1 受广西运动的影响 四川盆地中上志留 图1 晚奥陶世 早志留世四川盆地构造2古地理图 Fig 1 The paleogeographic map of Late Ordovician2Early Silurian in Sichuan Basin 据许效松等 2003 统多被剥蚀 多数地区仅保留了下志留统龙马溪 组 石牛栏组 或小河坝组 和韩家店组 晚古生代 地层直接覆盖在早志留世地层之上 在区域上 志 留系是上扬子地区重要的烃源岩 2 5 而早志留 世的龙马溪组黑色页岩 石牛栏组灰岩 或小河坝 组砂岩 和韩家店组页岩又构成了良好的次级生 储 盖组合 6 11 石牛栏组主要分布于黔北和 川南地区 以页岩和灰岩为主 小河坝组分布于川 东南地区 主要为粉砂岩与页岩夹少量生物灰岩 石牛栏组与小河坝组为同时异相地层单元 区域上的石牛栏组与下伏龙马溪组和上覆韩 家店组均为整合接触 在野外实测剖面调查 钻 井资料和地震剖面分析基础上 依据岩性组合特 征和沉积旋回特征将石牛栏组分为四个段 图 2 第一段和第三段以泥页岩为主 夹有少量的灰 岩和粉砂岩 第二段和第四段以灰岩 泥灰岩为 主 夹页岩 1 沉积体系特征 根据沉积学 古生物学 测井相和地震相的特 征 将区内下志留统石牛栏组划分为两大沉积体系 组 四个沉积 相 体系及若干个亚相单元 表 1 1994 2009 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 图2 四川盆地南部石牛栏组对比图 Fig 2 Correlation of the Shiniulan Formation in the southern Sichuan Basin 表1 四川盆地南部石牛栏组沉积相类型 Sedimentary facies of the Shiniulan Formation of the southern Sichuan Basin 沉积体 系组 沉积体系 相 主要沉积 亚相 微 相 过渡沉 积体系 组 三角洲 三角洲平原 三角洲前缘 前三角洲 分支河道 支间湾 分 支水道 河口砂坝 远 砂坝 席状砂 支间湾 海 相 沉 积 体 系 组 滨岸 后滨 前滨 临滨 碳酸盐 台地 台缘礁滩 开阔台地 局限台地 台地前缘斜坡 生物礁 生物滩 颗粒 鲕粒 核形石等 滩 陆 棚 灰质 陆棚 泥质 陆棚 混积 陆棚 浅水灰质陆棚浅滩 点礁 生物丘 深水灰质陆棚 浅水泥质陆棚 深水泥质陆棚砂坝 浅滩 浅水混积陆棚 深水混积陆棚 石牛栏组四个段的沉积体系空间分布如图3 1 1 三角洲体系 三角洲体系主要发育于碎屑质 碳酸盐质和 泥灰质混积的滨浅海或陆棚背景 常与碳酸盐台 地 灰质陆棚 泥质陆棚环境沉积共生 岩性主要 为细粒砂岩夹泥灰质砂岩沉积 主要分布于西南 部的四川筠连 贵州威信以南 东北部的重庆江 津 綦江 南川小河坝一线以东地区 研究区的 三角洲平原亚相欠发育 但据邻区地质资料看 如 贵州镇雄两河口剖面 桐梓黑石溪剖面 应有三 角洲平原分支河道及河道间沉积 岩性为灰褐色 厚层细 粗粒砂岩或含砾砂岩夹泥岩 三角洲前 缘亚相和前三角洲亚相在研究区西南 东南均有 发育 岩性为粉砂岩 泥页岩 含生物介壳泥页岩 或含砂钙质泥页岩 常与泥质陆棚沉积过渡 三 角洲沉积体系的剖面结构表现出由多个前三角洲 到三角洲前缘组成的进积旋回特点 1 2 碳酸盐台地体系 主要发育于石牛栏组第二段到第四段 分布 在研究区的东南部 为一套生物灰岩 生物碎屑灰 岩 含生物 生屑微 粉晶灰岩 白云质灰岩及灰 质白云岩沉积 根据岩性 生物特征及剖面结构 大致划分为台地礁 滩 开阔台地 局限台地和台 缘斜坡4个亚相 1 2 1 台地礁 滩 以石牛栏组第四段最为发育 如四川长宁地 922 第3期马东洲等 川南下志留统石牛栏组沉积体系与岩相古地理 1994 2009 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 图3 四川盆地南部石牛栏组岩相古地理演化 Fig 3 Litho2paleogeography evolution of the Shiniulan Formation in the southern Shichuan Basin 1 三角洲 2 滨岸 3 开阔台地 4 局限台地 滨岸 5 礁 滩 6 台地斜坡 7 混积浅水陆棚 8 混积深水陆棚 9 泥质深水陆棚 区生物礁 生物碎屑滩 颗粒 鲕粒 核形石 豆粒 滩 四川叙永田中 安基屯生物礁 滩 贵州习水 土河坝 温水一带生物礁 此外 上述地区石牛 栏组的第二段亦见生物滩发育 碳酸盐台地礁 滩 是在陆棚的基础上发育起来的 是陆棚浅滩 化和台地化的结果 常受潮汐和风暴浪的作用改 造 可见潮道沉积 槽状 人 字形等交错层理发 育 生物礁可进一步分为台地边缘生物礁和台内 点礁 典型的台地边缘生物礁见于贵州习水土河 坝剖面 该类礁体横向上呈串珠状向东北延伸至 温水一带 经重庆綦江观音桥到贵州桐梓韩家店 尖灭 向西南与四川长宁生物礁 滩 相连 至四川 珙县狮子滩尖灭 礁体厚可达30 m 台地浅滩也可分为台地边缘浅滩及台内浅 滩 按颗粒成分可分为生物滩和颗粒滩 常见的 生物滩是介形 腕足 棘屑滩及混合滩 颗粒滩以 鲕粒滩 核形石滩为主 1 2 2 开阔台地 开阔台地沉积主要见于石牛栏组的第二段和 第四段 是在混积 灰 泥 和灰质陆棚基础上发育 形成 为薄 中厚层含生物屑微晶灰岩 生物屑灰 岩 与陆棚泥灰岩的区别主要在于生物特征和剖 面结构 后者生物丰度较低 薄壳 壳饰发育 化石 保存状态较好 普遍含泥 反映的环境水体相对较 深 在剖面结构上 开阔台地碳酸盐岩多与礁 滩 沉积交替出现 灰质浅水陆棚含生物屑泥晶灰岩 多位于混积深水陆棚泥灰岩 灰质泥岩韵律之上 或泥质陆棚沉积之间 1 2 3 局限台地 局限台地仅分布在研究区南部的石牛栏组第 四段 为藻纹层状白云质球粒泥晶灰岩 微晶灰质 白云岩 鸟眼构造发育 在研究区南缘四川叙永 安基屯及东南缘一带尚见碳酸盐局限台地与陆源 032 成都理工大学学报 自然科学版 第33卷 1994 2009 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 碎屑滨岸混生 1 2 4 台地前缘斜坡 台地前缘斜坡沉积见于石牛栏组的第二段和 第四段 主要分布于四川兴文古宋 温水一带 为 一套中 厚层生物 礁滩 砾屑灰岩 颗粒灰岩夹 泥页岩沉积 1 3 陆棚体系 根据水体的深浅将陆棚分为深水陆棚和浅水 陆棚两类 依据沉积物组分将陆棚体系划分为泥 质陆棚及灰质 泥质混积陆棚等 在浅水陆棚中 进一步划分出浅滩及生物丘 陆棚体系在研究区 广泛发育 深水泥质陆棚为深灰色泥页岩夹薄 条带状泥灰岩 薄壳生物灰泥岩 沉积 主要层位 是第一段 第三段和第四段 分布于研究区的西北 部 深水混积陆棚主要产出层位在石牛栏组第二 段 分布在研究区的北部 以灰黑色 灰绿色泥页 岩夹薄 条带状泥灰岩韵律沉积为特征 在四川 江安 泸州一带的石牛栏组第一段的深水混积陆 棚则以条带状 扁豆状 瘤状泥灰岩 灰质泥岩 韵律沉积为特征 浅水混积陆棚主要分布在研究区的中部 呈 北东东方向延展 在石牛栏组第三段分布范围向 南扩展几乎涵盖整个研究区的中部和南部 岩石 组合有以下几种形式 1 浅水陆棚泥岩与浅滩生 物屑灰岩 或薄层介壳灰岩 钙质细粉砂岩 呈韵 律沉积 2 浅滩生物屑灰岩与砂坝 钙质 石英砂 岩呈韵律沉积 3 砂 泥 灰质 为砂质含生物屑 泥晶灰岩 粉砂质介壳泥灰岩与钙泥质粉砂岩 页 岩 韵律沉积 2 岩相古地理演化特征 通过地层对比和沉积体系分析可以看出 研 究区石牛栏组在垂向上由两个碎屑岩2灰岩的沉 积旋回构成 下部旋回对应于第一段和第二段 上 部旋回与第三段和第四段对应 与两个垂向旋回 相对应的是在空间上表现出深水环境沉积与浅水 环境沉积在北北西方向上的两次消长变化 石牛栏组第一段总体上表现为进积2加积的 沉积特征 东南的贵州威信沟头 桐梓三岔为混 积滨岸 西南的贵州镇雄两江口地区发育三角洲 为泥质粉砂岩夹泥页岩或钙质砂岩夹条带状灰 岩 表现为退积型沉积 在长宁构造 习水土河 坝一带混积浅水陆棚区 为加积型薄 条带状或 扁豆状泥灰岩 灰泥岩韵律沉积或泥页岩夹粉砂 岩沉积 图32A 在广大的泥质深水陆棚区 表现 为加积型泥页岩沉积 在混积深水陆棚区 夹含生 物泥灰岩薄层 石牛栏组第二段在研究区的南部为碳酸盐台 地 混积台地 中部为混积浅水陆棚 北部为混积 深水陆棚 图32 B 在碳酸盐台地内部 为浅水 灰质陆棚 开阔台地沉积夹生物礁 浅滩组合 如叙永田中 受陆源物质供给影响 常在台地 内部形成混积台地 为生物浅滩 砂坝或三角洲前 缘砂韵律组合 如叙永安基屯 或含砂质生物滩 组合 如兴文文昌宫 在台地边缘常为台地生物 礁 滩与开阔台地或斜坡沉积组合 如习水土河 坝 古宋麒麟等 在浅水混积陆棚区 多为混积 浅水陆棚夹浅滩组合 由浅滩生物泥灰岩 砂质灰 岩夹泥页岩沉积组成 在深水混积陆棚区则表现 为泥页岩夹含生物介壳泥灰岩及粉砂岩沉积组 合 石牛栏组第三段的沉积背景总体以泥质陆棚 沉积为主 表现为退积2加积型沉积的特点 东南 缘为浅水混积陆棚 在安基屯 威信沟头 椒园发 育碎屑浅水陆棚 西南角仍发育三角洲 图32 C 石牛栏组第四段主要发育碳酸盐台地 陆棚 沉积体系 南为碳酸盐台地 靠滨岸区碎屑岩发 育 西南角为三角洲砂岩2碳酸盐岩的混积台地 中北部为浅水混积陆棚及其浅滩 西北角为深水 泥质陆棚 图32 D 在碳酸盐台地内部 靠滨岸 区表现为加积型滨岸局限台地及浅滩构成的特 征 开阔台地区 则由开阔台地泥 微晶灰岩夹浅 滩沉积组成 如威信大石板及桂香沟等地 在台地 边缘区 则主要由生物礁 如土河坝 或礁 滩及滩 间 如田中 沉积或台地前缘斜坡砾屑灰岩夹泥页 岩 麒麟 石塌坡 组成 在混积浅水陆棚区表现 为泥质岩夹生物屑或介壳灰岩沉积 如桐18井 临16井 隆32井 珙县狮子滩 长宁双河等 在 其浅滩区则为浅滩生物屑灰岩 介壳灰岩夹滩间 泥页岩沉积 付深1井 阳63井等 3 结 论 四川盆地南部下志留统石牛栏组总体上表现 为在缓坡陆棚基础上发育起来的碳酸盐台地的沉 积特征 可划分出由若干个次级旋回组成的2个 沉积旋回 并且碳酸盐台地规模不断加大 两个 132 第3期马东洲等 川南下志留统石牛栏组沉积体系与岩相古地理 1994 2009 China Academic Journal Electronic Publishing House All rights reserved 沉积旋回的特征具有主要受海平面相对变化 沉 降速率 碳酸盐岩生长率和物源供给影响的特征 在体系域沉积的空间特征上表现为从碎屑滨岸 局限台地 开阔台地 生物礁 滩 台地边缘斜 坡 浅水陆棚浅滩 泥质浅水陆棚 深水陆棚 垂向上 由泥 灰质深水 浅水陆棚 碳酸盐台地 的变化 对比前人在上扬子地区的层序地层研 究 12 13 发现 石牛栏组的两个沉积旋回与该时 期的两个三级沉积层序相对应 和前人通过稀土 元素和同位素地球化学分析所得出的海平面变化 结论 14 15 同样具有可比性 说明在更大尺度上 海平面变化是控制沉积环境变化的最重要因素 参考文献 1 许效松 汪正江 对中国海相盆地油气资源战略选区 的思考 J 海相油气地质 2003 8 1 2 1 9 2 王顺玉 戴鸿鸣 王海清 等 四川盆地海相碳酸盐岩 大型气田天然气地球化学特征与气源 J 天然气地 球科学 2000 11 2 10 17 3 冉宏 川东石炭系气藏天然气充满度类型及其控制因 素探讨 J 天然气工业 1994 14 5 34 37 4 卢文忠 徐政语 陈娅娜 等 渝东及邻区盆山耦合关 系对石炭系油气形成演化的控制 J 天然气工业 2004 23 增 38 42 5 梁卫 谭建雄 川东石炭系天然气成因类型和气源探 讨 J 中国海上油气 1995 9 2 97 102 6 文玲 胡书毅 田海芹 扬子地区志留纪岩相古地理与 石油地质条件研究 J 石油勘探与开发 2002 29 6 11 14 7 宋文海 川东南下志留统小河坝砂岩含气地质条件论 述一个未来的勘探区块 J 天然气勘探与开发 1998 21 2 1 5 8 张林 魏国齐 郭英海 等 四川盆地志留系层序地层 及有利储集层分布 J 天然气工业 2005 25 5 6 9 9 马波 肖财莉 四川泸州西部地区志留系地震储层横 向预测及圈闭识别研究 J 天然气勘探与开发 2001 24 1 1 20 10 陈绵琨 鄂西 渝东地区天然气勘探潜力分析 J 江汉石油学院学报 2003 25 1 27 29 11 冯增昭 杨玉卿 金振奎 等 从岩相古地理论中国南 方石炭系油气潜景 J 古地理学报 1999 1 4 86 92 12 陈建强 李志明 龚淑云 等 上扬子区志留纪层序地 层特征 J 沉积学报 1998 16 2 58 65 13 邹光富 陈永明 扬子地台西缘志留纪层序地层研究 J 四川地质学报 2000 20 3 171 175 14 张廷山 俞剑华 边立曾 四川盆地南北缘志留系的 锶和碳 氧同位素演化及其地质意义 J 岩相古地 理 1998 18 3 41 19 15 张廷山 陈晓慧 兰光志 等 川东南地区志留纪稀土 元素分布及其地质意义 J 西南石油学院学报 1998 20 3 26 30 Depositional system and lithofacies and paleogeography of the Silurian Shiniulan Formation in the southern Sichuan Basin China MADong2zhou1 2 CHENHong2de1 ZHULi2dong1 LINLiang2biao1 1 Institute of Sedimentary Geology Chengdu University ofTechnology Chengdu610059 China 2 Southern Ex ploration and Development Company of S INOPEC Kunming650200 China Abstract The Silurian Shiniulan Formation in the south of the Shichuan Basin was deposited on the carbonate platform d