川东北宣汉盘龙洞长兴组生物礁剖面沉积相分析.docx

1、第31卷第3期八彳Vol.31No.32011年9月OFFSHOREOILSept.2011文章编号.1008-2336(2011)03-0039-06川东北宣汉盘龙洞长兴组生物礁剖面沉积相分析邱小松L2,胡明毅1，2,胡忠贵1，2,赵恩璋1，2(1.长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室,湖北荆州434023;2.长江大学地球科学学院，湖北荆州434023)摘要：结合区域构造、地层概况、岩相古地理等方面的背景资料，对宣汉盘龙洞上二登统长兴组生物礁地层剖面进行了观测描述c通过室内镜下岩石薄片鉴定分析，识别出主要岩石类型为礁灰岩、礁云岩、生屑灰岩、颗粒灰岩及晶粒白云岩。根据露头观察和室内镜下

2、岩石薄片鉴定分析，结合岩石学、古生物等沉积相标志的研究，认为该剖面发育开阔台地、台地边缘生物礁和台地边缘浅滩三种沉积相类型，其中台地边缘生物礁发育，可进一步识别出礁基、礁核和礁前亚相，礁核以骨架礁和障积礁为主；台地边缘浅滩进一步划分为粒屑滩、偷粒滩等亚相。初步总结出了该剖面的沉积相模式，并对该剖面的沉积演化序列和识别标志进行了讨论。关键词：宣汉盘龙洞;上二叠统长兴组;生物礁;沉积相中图分类号:TE121.3文献标识码:ADOI：10.3969/j.issn.1008-2336.2011.03.039AnalysisonsedimentaryfaciesofChangxingFormationr

3、eefsprofileofPanlongdonginXuanhan9NortheasternSichuanBasinQIUXiaosongifHUMingyib2,HUZhonggui1*2,ZHAOEnzhang1'2(1.KeyLaboratoryofExplorationTechnologiesforOilaridGasResources,MinistryofEducation,JingzhouHubei434023,China;2.InstituteofGoesciences,YangtzeUnivercity,JingzhouHubei434023,China)Abstrac

4、t：Basedonthebackgroundinformationabouttherionaltectonics,stratigraphicprofiles,paleogeographic,detaileddescriptionaboutreefsstratigraphicprofilewasmadeontheUpperPermianChangxingFormation.Meanwhile,combiningwiththerocksliceappraisalanalysisunderthemicroscopeindoor,mainrocktypeswereidentified,suchasli

5、mestonereef,dolomitereef,bioclasticlimestone,granularlimestoneanddolomite.Accordingtotheoutcropobservation,indoorrocksliceidentificationanalysisandthestudyofsedimentaryfaciesmarksthroughtheperspectiveofpetrologyandpaleontology,threetypesofsedimentaryfaciesdevelop,thereareopenplatfoim,platformmarginr

6、eefsandplatformedgeshallowfacies.Inwhich,platformmarginreefsisthemostdevelopedfacies,andwecouldfurtheridentifythereefbase,reefcoreandfore-reefsubfacies.Reefcoremainlyconsistsofframeworkreefandbarrierreef,andplatformedgeshoalsfaciescouldbefurtherdividedtograinbeachandooliticbeachsubfacies.Sedimentary

7、faciespatternofthisprofilearesummarizedpreliminarily,andfinallythesedimentaryevolutionsequenceandtheiridentificationmarksarcdiscussed.Keywords：PanlongdonginXuanhan;UpperPermianChangxingFormation;reefs;sedimentaryfacies上位于四川盆地东北边缘，属米仓山一大巴山前缘1地质背景及剖面介绍地带(图1)。通过对剖面的实测，确定了盘龙洞生物礁的剖面结构及其组成。生物礁是碳酸盐沉积中盘龙洞长兴

8、组生物礁位于四川省宣汉县鸡唱的一种重要类型，由大量的多种类型的生物堆积而乡，沿公路距羊古洞隧道约8km0在大地构造位苣成，它是由造礁生物的原地生长造成的坚固的抗浪收稿日期:2011-03-21;改回日期：2011-06-01第一作者简介:邱小松，男，1986年生，矿床学、矿物学、岩石学专业在读硕士研究生。E-mail:xsql38865787950骨架，在地形上具有隆起的正性地貌特征。剖面中下部发育一套生物礁相沉积，厚度约127mo生物礁之下地层为灰色薄、中层状微晶灰岩，含少量的砂屑、生物屑，为较低能的开阔台地沉积环境的产物,构成了生物礁生长发育的基底。生物礁主要为浅灰色块状海绵障积岩、海绵骨

9、架岩，造礁生物主要为串管海绵、纤维海绵等，附礁生物主要为腕足、瓣鲤及腹足等°造架生物约占30%50%,充填物为泥晶方解石，达50%70%。孔洞丰富，多被方解石晶体和碳化沥青充填，孔洞间连通性好。礁的盖层主要由深灰色中、厚层状泥质微晶灰岩。该剖面的上部发育一套台地边缘浅滩相沉积，主要岩性为砂屑云岩及晶粒云岩夹颐粒云岩，白云岩中发现有少量海绵、腕足等化石。该剖面二叠系与三叠系的界限十分明显，沉积环境及其所反映的海平面升降特点均可确定。二叠系顶部为厚层块状白云岩,属浅水环境，为海平面下降晚期沉积,而三叠系的底部为薄层状的泥质微晶云岩，其代表的沉积环境为较深水岩性描述亚相organicree

10、fsinPanlongdong统»®：XM2.C22>»J21MMl20r。3Vs65£wA1miq厅MIU41UITt21'U?.1Heiif（w&23(，3Tu!411J-uSft441»43412组DDD兴二长1：*>«办*以K?:.LP：布芸挣w二二£还注尹右h一深戏色湾厦状泥质泥云岩.我H色块状漏先白/打.冠港含，砥骨蟹.'at关色块状偷枚白云岩.溶蚀作用强.深萩色况伏仙粒白云岩.深灰色厚层块状妙周沃岩.静水泥潮坪泻湖AM一f«法灰色摩足状砂肩心深灰色中-厚用状粉-细品

11、砂隔类*.深表色中-鼻层状WMA右岩.浅灰白色块状WM#架锥成岩.原友色中陋状砂躬冬庆岩，唐少*的海爵'坦莫巴坎状角瑞岩.，iii冷谜粒屑滩滩泻湖骨架盛丽塌积岩礁前渺）XF*-.，-.辄腺破脾缘物皮表色块状白云成诲峋,支出，用fek孔洞为有.木形成典块状云败茶常.湾崛番增加3OA5OVg虚障权,生物间充填大量片解不鸟灰弓状状枚挽携灰岩.卜坏发商受WifiK借，中部发育溶制.-中以状生物1遂.】-.,大帝蚀孔U立MM右0dl久生瞒凝障积碓SEE礁核叶暨翅yy特相ehm;蜒捍阳膏蛔?孺；f争,mag型图例2主要岩石类型及特征2.1礁灰（云）岩长兴组生物礁在该剖面可分为生物礁灰岩和生物礁云岩

12、,主要分布于第5、7、8、9、10、11、14层（图2）o根据生物的主要造礁机理将生物礁岩石分为骨架岩、障积岩和粘结岩三类，本剖面主要发育骨架岩和障积岩。生物礁造礁生物主要为海绵、水媳，苔鲜虫次之;附礁生物有腕足、瓣鲤、蜓、有孔虫、海百合等。2.1.1海绵骨架岩骨架岩主要分布于礁核,为风暴浪基面之上的图2宣汉盘龙洞上二叠统生物礁剖面沉积相及层序地层综合柱状图Fig.2SedimentaryfaciesandsequencestratigraphichistogramoftheUpperPermianC?hangxingFormationorganicreefsinPanlongdong海浪冲刷

13、高能带,为由造礁生物、生物碎屑充填及起粘结作用的水媳类生物构筑的碳酸盐格架岩。海绵骨架岩主要是由原地生物海绵、水蝗和少量苔薛虫组成的骨架，其中造礁生物大于60%,主要有串管海绵、纤维海绵和水媳类。串管海绵和纤维海绵具有坚硬的硬体骨骼，其大量繁殖使个体之间形成紧密的坚固格架，多呈块状和柱状生长,水媳类具有分泌形成钙质硬体骨骼的能力，亦参与造礁。造礁生物海绵骨架岩的附礁生物主要是腹足类、双壳类、瓣腮类等。海底胶结作用或造礁生物相互缠绕从生是主要固结方式。典型的骨架礁灰（云）岩中生物占80%左右，原生生物格架孔发育,但其间充填了微晶灰泥和亮晶方解石,其中灰泥充填物极少。骨架岩由海绵群体化石形成抗浪骨

14、架，是生物礁的主体部分，沉积厚度较大,局部有白云石化和重结晶现象，海底胶结作用极为发育，反应了水动力条件较强的沉积环境（图3A）。图3野外观察到的生物礁灰(云)岩Fig.3Thefieldobservationofthelimestone(dolomite)reefs2.1.2海绵障积岩障积岩为海绵生物群体之间的生物碎屑和微晶灰泥的混合物，由于海绵生物群体的抗浪作用，在其群体后形成了一个障壁，使得细的灰泥得以沉积。海绵障积礁主要由原地生长的造礁生物海绵、灰泥和生物碎屑组成,串管海绵、纤维海绵及水媳等生物原地生长,生物间被大量藻包围、粘结,形成骨架，生物间充填泥晶方解石、生物碎屑及砂屑。造礁生物

15、较少，约占20%40%,呈孤立的漂砾状，且多呈串珠状、囊状、柱状，块状较少；附礁生物为15%20%,充填物主要为灰泥，高达50%,其反应了水动力条件为比较弱的较安静的沉积环境（图3B）。2.2颗粒灰岩2.2.1生物屑灰岩生物屑灰岩在该剖面广泛发育，主要发育于第4、6、8、18层。主要岩石类型有泥-微晶生物屑灰岩、藻屑灰岩、亮晶生物屑灰岩等。一般为浅灰、深灰色，生物屑约60%，泥质微晶结构,生物屑分布不均，局部密集,生物主要有串管海绵、纤维海绵、瓣鲤、苔薛虫、棘皮、有孔虫、藻类、蜓、以及各类生物碎屑或残余生物碎屑。此类型沉积形成于弱水动力条件环境下，主要由原地的生物遗体被碳酸盐灰泥掩埋而成，多发

16、育在台地边缘浅滩环境中，台地内部开阔浅水环境中也有发育。2.2.2砂屑灰岩砂屑灰岩在剖面中主要发育于第3、17、19、20、21层。一般为浅灰、灰色，颗粒成分以砂屑为主，达70%以上，次为生物屑和砾屑，局部含少量甄粒;生物屑有瓣鲤、棘皮、有孔虫、藻类、蜓等。颗粒可以是原地的生物遗体被碳酸盐泥掩埋，也可以是漂入的外来介屑，不分大小，一起与灰泥掩埋而成。此类型沉积是在较弱的水动力条件下形成的，多发育在台地边缘浅滩和台地内部开阔浅水环境中，原生孔隙发育,但基本被亮晶方解石和沥青所充填，部分白云化,溶蚀作用较弱，次生孔隙不发育,仅见少量的晶间孔和晶间溶孔，孔隙度较小，储集性较差。2.3白云岩2.3.1

17、晶粒白云岩晶粒白云岩在剖面中主要发育在第22和25层，以粉一细晶白云岩为主。白云石晶体大小为0.050.15mm,主要为成岩阶段的重结晶作用形成的，大小较均匀，形态以自形、半自形晶为主。通常白云石中残余较多的原岩微晶或杂质，在显微镜下呈现较脏的棕褐色，白云石重结晶作用和溶蚀作用明显，部分溶蚀孔洞被碳化沥青或方解石充填,并以普遍具“雾心亮边”结构为其显著特征。2.3.2颗粒白云岩颗粒白云岩在该剖面第11、20、23层较发育。主要分布于生物礁或砂屑滩之上的滩相带。颗粒白云岩包括生物屑白云岩、砂屑白云岩和鲂粒白云岩。颗粒占80%以上，岩石白云化强烈，粉一细晶结构，“雾心亮边”结构清楚，大多数颗粒白云

18、岩晶间孔、粒间孔和铸模孔较发育，经溶蚀改造形成的晶间溶孔更发育，面孔率一般较大，孔隙性较好，且局部发育微细裂缝，其中部分晶间孔被淡水方解石或沥青充填,储集性能较好，是长兴组重要的储集岩石类型。2.4泥一微晶灰岩泥一微晶灰岩在剖面中主要发育在第2、3、15层，一般为灰、深灰色，中、薄层状为主，由泥一微晶方解石组成，达90%以上，偶见微量介形虫、腹足类、瓣鲤类等生物碎屑。泥一微晶灰岩在沉积时虽含有大量细小晶间微孔，但经过后期压实压溶作用的改造，孔隙性和连通性很差,储集性能极差，一般作为非储集岩类,部分可作为生油岩。其沉积特征表明,该类岩石一般形成于水体较安静的沉积环境中，主要分布在开阔台地潮下和滩

19、间低能带。2.5塌积岩该剖面第12层发现了灰质角砾岩沉积,位于障积礁和礁基滩之间，角砾岩主要分布于生物礁体海盆一侧的礁前斜坡带,既接受来自礁岩的角砾碎屑，又沉积灰泥碎屑，双粒度结构是角砾岩的典型特征。角砾成分主要以泥一微晶灰岩为主，局部含有海绵礁体，磨圆度与分选较差，砾石直径一般10-20cm,角砾约占25%40%,砾石之间被方解石胶结物所充填。岩石中原生孔隙不发育，溶蚀作用较弱，无明显的白云化现象,仅发育少量的微细裂缝,储集性较差。根据对上下地层接触关系、砾石成分以及角砾岩分布位置的分析,认为其属于礁前垮塌沉积。3沉积相类型及特征分析根据上述岩石学、古生物等沉积相标志,结合前人对该区的认识&

20、quot;3,笔者认为盘龙洞长兴组剖面属于碳酸盐岩台地沉积体系，进一步划分出开阔台地、台地边缘生物礁和台地边缘浅滩等相类型及众多亚相和微相(图2),尤以生物礁相更为发育。在平面上古地理格局表现为：剖面西南方向为开阔台地相带，发育台内浅滩和生物碎屑滩,其中台内浅滩主要岩性为生屑灰岩及赋粒灰岩;北东方向依次为台地边缘斜坡相和城口一鄂西台间海槽深水沉积相带，斜坡相中多见垮塌沉积。3.1开阔台地相该相带主要发育薄、中层状泥一微晶灰岩，含有少量生物屑和砂屑。该剖面中开阔台地相中发育台内浅滩和潮下两种亚相。其中台内浅滩为开阔台地环境中水动力相对高能地带，各种内碎屑或生物碎屑较多，形成内碎屑滩或生屑滩。剖面

21、第3层由生物屑和砂屑等多种颗粒组成的粒屑滩发育。岩性主要由为浅灰、灰白色含生物屑砂屑灰岩，亮晶结构。潮下亚相由静水泥微相构成，为浪基面以下静水沉积产物，第2层以深灰色薄、中层泥一微晶灰岩为主,含少量生物屑，非常致密。3.2台地边缘生物礁相台地边缘生物礁是位于台地和盆地之间过渡带上发育起来的带状礁体。该剖面台地边缘生物礁主要发育礁基、礁核和礁前等亚相，进一步细分为生屑滩、塌积岩、障积礁和骨架礁微相45。造礁生物主要为串管海绵和纤维海绵。礁体沉积一般为块状,成层性较差，与周围沉积体呈指状穿插。该剖面中发育了3个成礁旋回，剖面上发育于414层。3.2.1礁基亚相发育于该剖面的4、6、13层。礁基是生

22、物礁生长的基座，主要由生屑滩及粒屑滩微相沉积构成。岩性主要为深灰色、灰褐色薄、中层状生物屑灰岩、砂屑灰岩,生物碎屑包括有孔虫、腕足、藻类、介形虫等,生物碎屑以砂级为主,该相带应为较高能环境沉积。3.2.2礁核亚相发育于该剖面的5、711、14层。岩性主要为浅灰色一灰白色块状海绵礁灰岩、粉、细晶海绵礁云岩、白云质海绵礁灰岩和生物屑云岩,其中的块状海绵礁灰(云)岩可细分为骨架礁和障积礁微相。(1) 骨架礁微相:根据礁体内生物礁作用不同,骨架礁可以分为造礁生物和附礁生物。岩性主要为浅灰、灰白色块状海绵骨架礁云岩，造礁生物主要为串管海绵、纤维海绵，串管海绵和纤维海绵的个体较小,具有坚硬的硬体骨骼，多呈

23、串珠状、链状、柱状和分枝状生长,大多垂直层面生长,大量繁殖使个体直接形成紧密的坚硬的骨架，约60%85%；附礁生物5%左右,有腕足、瓣鲤及有孔虫等。海绵骨架礁云岩中原地生物含量一般较高，骨架间填隙物为生物屑和灰泥，生物屑多为砂级，棱角分明，灰泥含量较少呈暗色充填于骨架和生物屑间，在骨架礁中原生孔洞发育,大部分孔洞被栉壳状、粒状方解石胶结，反映该相带为高能环境沉积。(2) 障积礁微相:该剖面的障积礁微相主要为浅灰色块状海绵礁灰岩，夹由原地生物和基质组成的浅灰色中、薄层状亮晶砂屑生物屑灰岩。原地生物主要为串管海绵和纤维海绵，可见水媳，含量在20%40%不等；附礁生物占15%20%,主要为腕足、有孔

24、虫、苔薛虫、棘皮类动物及少量的幼体海绵，大小不一，以碎小的见多。障积灰泥占30%55%不等,颗粒外局部有少量的藻纹层包绕。此微相主要反映该相带为较低能环境沉积。3.2.3礁前亚相发育于该剖面的12层，属于礁前塌积岩微相,岩性主要为微晶灰岩角砾及砾石间的方解石胶结物组成,角砾占20%50%不等。礁前位于台地边缘向海一侧较深水区域，水体大多处于风暴浪基面之下,水体能量极低，沉积物以较深水原地沉积为主,并发育有间歇性风暴作用形成的垮塌沉积。3.3台地边缘浅滩相台地边缘浅滩位于浅水台地与台地边缘斜坡之间的转折部位，该环境由于受到波浪和潮汐作用的共同控制，水动力条件极强，主要沉积物为颗粒含量相对较高的滩

25、相沉积体，灰泥组分相对比较少。台地边缘浅滩对周围环境若起到障蔽作用可形成障壁滩。台地边缘滩常在台地边缘呈条带状分布，并随着台地的发展而逐渐迁移,具有明显的穿时性。台地边缘滩常因白云岩化及溶解作用形成大量的溶孔，成为好的储集层。该相发育于该剖面的15-25层。3.3.1 粒屑滩亚相发育于该剖面的17.18.21层。主要由深灰色中厚层状细晶砂屑灰岩、亮晶砂屑灰岩组成，含少量的生物屑，局部白云岩化和溶蚀作用强烈，溶蚀孔洞发育，充填大量碳化沥青,是有利储集体。3.3.2 缅滩亚相主要发育于该剖面的19、23层。厚度分别为1.4m和1.1m,白云岩化作用和溶蚀作用强烈,M粒内部大部分或全部被溶蚀，形成残

26、余颐粒白云岩,粒内充填大量碳化沥青，是有利的储集层。3.4滩后相泻湖亚相发育于15、16、22、24层。岩性主要为深灰色晶粒白云岩为主，粉一细晶结构,具有由下向上晶粒变粗的规律。重结晶作用和溶蚀作用强烈，形成大量溶蚀孔、洞，为有利储集体。3.4.1 潮坪亚相发育于25层。主要为深灰色中一厚层状微晶白云岩，中间夹一层块状晶粒白云岩，溶蚀作用较强，溶蚀了大量的孔洞，其间部分被碳化沥青所充填。3.5沉积相模式宣汉盘龙洞地区晚二叠世龙潭期为一次大规模海平面变化的海侵初期，区内沉积水体浑浊,泥质含量普遍较高,不利于造礁生物的生长与发育。长兴组沉积初期，快速的海侵使区内水体变得清洁，沿海槽流动的洋流顺斜坡

27、向上运动，给城口一鄂西海槽向陆一侧的缓坡坡折部位带来了丰富的营养物质，此时缓坡坡折带的水体可能刚好适应于生物的大量生长与发育，从而形成缓坡坡折带生物礁;随着海侵速度的加快，缓坡边缘生物礁的生长速度赶不上相对海平面上升的速度,使生物生长基底变深，最终导致造礁生物被淹死，并被较深水沉积物细粒所覆盖,总体形成向上变深的海侵追补型生物礁。长兴组沉积中期，随着海侵的进一步扩大,由于此时海平面的上升速度减缓，该区内生物礁的生长速度超过由于相对海平面上升所增加的可容空间，生物礁顶部生长到海平面附近时，可形成向上变浅的海侵并进型生物礁;在较大海平面上升过程中伴随有多个次一级的海平面升降旋回，导致多个海侵并进型

28、生物礁在垂向上叠加c长兴组沉积晚期，海侵进一步扩大,使得造礁生物的造礁环境发生改变,导致造礁生物被淹死。覆盖在其上的为台地边缘浅滩相沉积物。根据上述长兴组生物礁生长演化及后期台地边缘浅滩的发育过程,并结合研究区古地理格局,建立了包括研究剖面点在内的川东地区长兴组生物礁滩沉积模式。在该模式中主要描述了主要台地边缘生物礁和台地边缘浅滩与开阔台地和台间海槽等沉积体系的发育关系（图4）。图4宣汉盘龙洞及其周缘地区生物礁滩沉积相模式图Fig.4DepositionalmodelofreefsbeachinPanlongdonganditssurroundingareas3.6沉积相的纵向演化在二叠系长兴

29、组早期为一套台地边缘生物礁相沉积。底部是海侵体系域，沉积的岩性是深灰、灰色的薄、中层状微晶灰岩，属开阔台地相潮下亚相，在海平面相对上升时形成一个向上变深的退积的沉积序列。当海平面上升到最大海泛面后，覆盖在其上是中厚层块状生物礁岩，属台地边缘生物礁相的礁基礁核及礁前亚相，在海平面相对下降时形成三个向上变浅变粗的进积的沉积序列，其每个沉积序列代表着一期的生物礁的定殖一生长一死亡的过程。礁体的快速生长使礁顶部沉积水体局部变浅，礁体进入浪基面以上较高能环境后便停止生长，并向海盆方向推进，形成一套能量较高的生物礁礁基亚相沉积。之后,随着海平面相对上升，礁体又重新开始在浅滩上定殖、生长，形成一套生物礁岩相。在长兴组的中晚期，由于构造运动、海平面上升等因素的影响使相对海平面开始上升，形成一套台地边缘浅滩相沉积，当海平面再次达到最大海泛面后，沉积一套深灰色中、厚层状泥晶灰岩的台地边缘浅滩的泻湖亚相沉积。随后相对海平面下降，沉积水体变浅，沉积物变粗，形成砂砾屑云岩，中间夹两层新粒滩相沉积,其上覆盖为块状晶粒云岩,属台地边缘浅滩相潮坪亚相。到三叠纪初期，由于海平面的急剧上升,沉积了薄、中层状泥质泥晶白云岩，属于开阔台地相。4结论通过对四川宣汉盘龙洞上二叠统长兴组生