层序格架内地层分布特征

如题所述

层序地层格架是指将同时代形成的岩层有序地纳入相关年代的时间-地层对比格架中,在此基础上进行等时地层对比和描述地层叠置样式的地层学研究方法。由于在地层格架中所标定的岩层应该是等时的,即被具有等时对比意义的层序边界限定在一定的地质年代间隔内,具有同步演化序列的等时岩石组合体。因此,建立层序地层格架可有效地提高区域地层对比和沉积相分析结果的可靠性,从而为古地理再造、盆地分析、物质分布规律研究,以及有利相带或区块预测等研究提供更为可靠的地质依据。为了更好地把握整个研究区范围内的小河坝期的物质分布及层序地层特征,在研究过程中采用“点-线-面”三维一体的思想,即在研究区范围内选取了16个基干剖面点,30个观察剖面点,整体上形成了南北向、东西向共计17条连井层序界面对比剖面,其中南北向9条,东西向8条;从而组成了一个网状观察体系,对比研究区内小河坝组的2个三级层序SQ1,SQ2。下面主要依据划分出的2个三级层序来分析层序地层格架内的沉积相展布特征以及沉积盆地的物质充填特征。

(1)研究区内SQ1层序对比

图5.14 南北向小河坝期SQ1层序地层对比图

图5.15 东西向小河坝期SQ1层序地层对比图

通过解析SQ1时期地层厚度,可以看出志留纪初继承了奥陶纪沉积格架,并在此基础上进一步发展,池7井由于钻遇构造陡带,钻遇厚度比真实厚度要大。经研究,认为研究区东侧的雪峰山隆起为本区提供了大量的物源,在该时期位于研究区南侧的黔中隆起对雪峰山隆起也起到了一定的阻挡作用,从而更有利于江南-雪峰山隆起的形成。通过对比东西向、南北向SQ1地层剖面时发现(图5.14,图5.15),研究区志留系龙马溪组沉积结束以后,全区范围内存在一次区域性的海平面快速下降期,表现为川东南-湘西地区一带发育三角洲扇体沉积,此扇体总体上呈东西向展布,主要分布于湘西北永顺-龙山地区及秀山溶溪-石柱冷水溪一带。在秀山溶溪-石柱冷水溪一带,扇体大致呈北西向展布,其中秀山溶溪累计砂体厚度达200多米,向北西(石柱一带)、西(南川三泉一带)方向呈减薄的趋势。至池7井砂岩厚仅7m,座3井无砂岩层,主要以泥岩沉积为主。混积陆棚沉积发育在研究区的西部地区桐梓-娄山-筠连-叙永-韩家店呈近东西向展布,其内发育有浅滩沉积,该相带以北大部分地区为泥质深水陆棚环境,以泥页岩沉积为主,仅在桐18井-阳9井地区出现由泥灰质组成的混积深水陆棚沉积。该相带以南大部分地区为碳酸盐台地沉积。在南部的安基屯-娄山关地区广泛发育碳酸盐开阔台地,局部出现内碎屑浅滩和生物滩沉积,厚度约40m,向北沿叙永-下河坝一带为碳酸盐台地浅滩沉积,厚度达60~100m,叙永附近则大于100m,台地边缘古宋-习水地区发育台缘斜坡,由砾屑灰岩、生物屑灰岩、砂屑灰岩及微晶灰岩组成。盆地中部高县-赤水-綦江一带大部分地区为混积浅水陆棚环境,内部发育多个规模不等的浅滩,而在川南北部地区为混积深水陆棚的灰泥质沉积。

SQ1海侵体系沉积结束以后,受黔中隆起奥陶纪末以来持续隆升作用以及雪峰山隆起的双重影响,在范围内形成了多个沉积凹陷区;在南北向对比剖面中集中体现在武隆黄草-丰都双流坝-石柱冷水溪-建深1井一带及秀山溶溪-咸丰-龙山水田坝一带。层序SQ1的物质表现为:在研究区东部的湘西花垣、重庆的秀山、南川等地主要沉积了灰、灰绿色薄层泥质粉砂岩、粉-细砂岩、石英砂岩与灰绿色粉砂质页岩及少许生物碎屑灰岩,产腕足类,有时夹砂质页岩。在綦江以西的黔北与川南接壤带的酒店垭、刘督滩、三道水等地则相变为灰岩相(石牛栏组),由泥质灰岩、石灰岩、生物灰岩及泥岩组成,时有鲕粒灰岩,含大量珊瑚、棘皮、腕足等化石。从SQ1特征分析,SQ1层序是在一次相对海平面升降旋回中形成的。这次相对海平面升降与局部构造作用的影响相关。晚奥陶世五峰期末受冈瓦纳冰期的影响,全球海平面快速下降,形成了志留系龙马溪组与奥陶系五峰组平行不整合接触。随后冈瓦纳冰川开始消融,造成全球海平面较大规模的快速上升。早期,华夏与扬子的汇聚没有对台内产生明显的影响,整体上维持陆棚沉积背景。局部地区如鄂西渝东地区受宜昌上升的影响形成了一个相对凹陷的区域,表现为深水陆棚环境,其他地区则为浅水陆棚环境,呈现出早期板块汇聚的特征。随着构造作用的增强,南缘开始抬升,后期物源的增加,相对海平面的下降,逐渐在江南-雪峰山隆起西侧形成三角洲沉积。就SQ1时期的沉积特征由早期的东西分异转化为后期的南北分异的特征,但该时期内的沉降中心仍在台地内部,此点可以从SQ1时期的地层厚度图中可以发现,SQ1时期研究区内的地层厚度由南向北、由东向西相对减薄。

(2)研究区内SQ2层序对比

研究区在SQ1沉积期结束以后,存在一次较大规模的海侵。无论是南北向,还是东西向对比剖面中均表现出该时期的地层沉积厚度大致相近(图5.16,图5.17)仅在黔中隆起北侧习水一带较薄。在层序发育的初期,即海侵体系域阶段(TST),沉积体在东西存在很大的分异性,在图5.16中我们不难看出,处于中间地带的地层厚度较两边的要薄;即中间部位从沉积环境上说是一个相对较高的高位,水体较靠近古隆起地区浅。

图5.16 南北向小河坝期层序SQ2地层对比图

图5.17 东西向小河坝期SQ2层序地层对比图

在研究区南部发育碎屑质、灰质、浅水陆棚和开阔台地沉积,向北依次出现混积浅水陆棚和泥质深水陆棚环境,仅在桐18井和阳12井区发育分布面积不大、厚度较小的浅滩。高水位期为石牛栏期第二旋回碳酸盐沉积的主要时期,岩相古地理表现出如下主要特点:浅水沉积广布,深水沉积仅局限分布于研究区北部荣县-内江一线;陆源沉积减少,碳酸盐台地和浅滩沉积分布广、厚度大,由南往北,依次出现开阔台地、浅滩、台地前缘斜坡和混积浅水陆棚沉积,厚度一般大于40m,叙永以西厚度大于80m;南溪-付16井一带浅滩沉积连成一片,厚度达50~80m;台地相区沉积中,内碎屑灰岩生物礁及礁块灰岩占比例较大,并局部遭受白云岩化。

层序SQ2的下降半旋回(高位体系域)阶段,对比该时期的地层,无论是东西向还是南北向均存在明显的分异性。由东向西,沉积环境主体仍继承了前期的格局,表现以陆棚相、混积陆棚、三角洲沉积为主。所不同的是此时的三角洲沉积体系在研究区范围内得到进一步的扩大,在南北向对比剖面中的响应主要体现在秀山溶溪-武隆黄草场-石柱冷水溪-三星1井-建深1井-池7井-五科1井一线。在秀山溶溪-石柱冷水溪表现为三角洲前缘沉积,至建深1井-池7井-五科1井则为浅水泥质陆棚沉积体系;此对比剖面说明浅水陆棚沉积体系正在逐渐萎缩,仅在重庆-涪陵-池7井-五科1井一带发育,同时也说明三角洲沉积体系正在逐渐扩大。SQ2受到长期以来构造演化的影响整个盆地的内部构造形态已经发生改变,形成北低南高、东高西低的古地理格局。通过对比SQ2时期的地层沉积厚度也可以证明此关点,秀山溶溪SQ2时期地层的沉积厚度明显比武隆黄草-石柱冷水溪-建深1井-池7井一带厚,且在研究区西北部五科1井-城口明通一带缺失了SQ2时期地层。整体上呈现出南东厚北西薄的趋势。

从三级层序SQ1,SQ2的结构组合特征分析,展现出研究区内两次海平面升降的变化特征。层序底界面与下伏龙马溪组呈整合接触,顶界面位于海相下红层的底界面。受华南板块不断的向扬子板块蠕动扩散,随着时间的推移,小河坝期沉积阶段沉积盆地经历了发展-壮大-萎缩的阶段。

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