海相层序地层及沉积体系域

如题所述

碳酸盐岩的沉积体系和层序地层分布模式,对于相对海平面变化的反应似乎与硅质碎屑一样(Sarg,1988;Jacqin,1990;Glaser,1990),可识别出两类不同的层序,即I型层序和Ⅱ型层序。I型层序由低水位体系域、海侵体系域和高水位体系域组成;Ⅱ型层序由陆棚边缘体系域、海侵体系域和高水位体系域组成(见图1.7)。

根据经典层序地层学原理,川东南地区二叠系、三叠系海相层序地层可划分4个Ⅰ型层序界面和11个Ⅱ型层序界面(图1.8,图1.9)。

1.3.1.1 Ⅰ型层序界面

威尔格斯(1991)认为,当海平面下降速度超过碳酸盐台地或滩边缘的盆地沉降速度时,就形成I型层序界面。他认为形成Ⅰ型层序界面时,主要出现两种作用:①台地或滩的暴露和侵蚀以及伴生的陆坡前缘的海底侵蚀作用;②区域性淡水透镜体向海方向运动,以上覆地层的上超和海岸上超的下移等为特征(见图1.7)。通常表现出三个方面的特点:①层序界面以下的沉积物具有明显的暴露、溶蚀特征;②斜坡前缘的侵蚀作用;③层序截面下伏层常具向上变浅的沉积序列。

在川东南地区二叠系(P)内可识别出I型层序界面2个(见图1.8),均为古风化壳面,分别是二叠系(P)与志留系(S)之间的不整合界面和上、下二叠统之间的假整合界面;中、下三叠统也可识别出2个I型层序界面(见图1.9),下部界面为二叠系、三叠系之间的假整合上部界面为中三叠世末早期印支运动造成大面积抬升造成的上三叠统须家河组(T3x)与雷口坡组(T2l)之间的古风化壳假整合面。

1.3.1.2 Ⅱ型层序界面

当海平面下降速率小于盆地沉降速率时,形成Ⅱ型层序界面(威尔格斯,1991)。此时盆地的可容空间扩大,台地潮缘区和台地浅滩出露地表,陆棚边缘向陆方向的上超向下迁移,形成陆棚边缘沉积物。与Ⅰ型界面相比,缺乏陆缘物质的穿越和台缘斜坡的侵蚀作用,沉积相带向盆地方向的迁移不显著。通常Ⅱ型界面经历暴露的时间短,侵蚀量小。在陆棚边缘,Ⅱ型界面上覆的地层一般是平行的和加积的,而I型则是斜向的和进积的。另外,Ⅱ型层序界面形成期间,当海平面下降恰好处于或低于台地或滩边缘处时,内台地出露地表,外台地和台缘可能仅经历过短暂的出露。通常淡水的影响主要在内台地区,成岩作用规模小,强度弱,不及Ⅰ型海平面下降时所产生的影响。此外,海平面仅在相对短的时间内就开始上升,复又淹没外台地、台地和滩边缘楔形体,沉积作用仅发生在下伏台地边缘处或低于它的位置上。

图1.8 二叠系(P)层序地层发育特征

图1.9 三叠系下统海相地层层序划分与特征

川东南地区二叠系(P)内可识别出Ⅱ型层序界面6个(见图1.8),为台地上冲蚀水道沉积以及岩性岩相转换面。顶、底受Ⅱ型层序界面限制的三级层序共8个,即PS1~PS8,受二叠纪末构造抬升的影响,PS8在研究区西部缺失或发育不全。

PS1发育于梁山组(P1l)和栖霞组(P1q)下部;PS2发育于栖霞组(P1q)。PS1、PS2时期,由于快速的海侵,未见低水位体系域,横向分布较稳定的浅水台地微相(局部颗粒滩微相),岩性为中薄层状生屑微晶灰岩、含生屑泥质灰岩互层;高水位体系域为颗粒滩、浅水台地微相,沉积物厚度大,局部发育暴露台地微相的白云质灰岩。海侵体系域的顶部有薄层状泥质灰岩,为凝缩段(台沟亚相),含丰富的完整个体的有孔虫以及定向排列的介形虫、腕足、介壳等,显示低能深水环境特征。在野外露头中可见由海侵体系域→凝缩段→高水位体系域,沉积层单层厚度变化明显,由中薄层状互层→薄层状→中厚层状、块状,反映了受海水深度变化影响,沉积物沉积速率由较慢→慢→快速沉积的特点。

PS3、PS4和PS5发育于茅口期(P1m),海侵体系域为浅水台地泥晶灰岩,凝缩段为泥质灰岩或泥微晶灰岩,高水位体系域为颗粒滩微相生屑灰岩、砂屑灰岩、白云质灰岩,整体显示了较为快速的海侵。

PS6发育于龙潭期(P2l),受风化作用影响,在野外剖面中其层序界面难以识别,但在各钻井中,凝灰岩可作标志层进行等时对比。

PS7和PS8发育于长兴期(P2c),PS7为海泛时期,凝缩段泥质灰岩单层厚度较大,海侵体系域、凝缩段及高水位体系域较为发育。

下、中三叠统飞仙关组(T1f)、嘉陵江组(T1j)和雷口坡组(T2l)内可识别出Ⅱ型层序界面5个(见图1.9),顶、底受层序界面限制的三级层序共7个(PS1~PS7)。界面主要由:①岩性岩相转换面;②溶塌角砾状白云岩;③膏溶角砾岩;④石膏岩层;⑤台地上冲蚀水道沉积;⑥鸟眼、窗孔构造密集带特征来划分。

TS1相当于飞仙关组一段(T1f1),其底界面为I型层序界面,川东南地区未有低水位体系域,海侵体系域不发育,显示为快速的海侵,凝缩段主要为泥质灰岩及页岩(台沟亚相)直接覆盖于层序界面,高水位体系域发育初期以浅水台地泥微晶灰岩、台沟亚相泥质灰岩夹页岩为特征,在沉积高部位广泛发育鲡滩灰岩,是川东南地区分布较稳定的鲡滩微相沉积。低洼地段鲕滩发育不佳,为浅水台地微晶灰岩。

TS2大致相当于飞仙关组二段(T1f2),以快速海侵为特征,高水位体系域川东南地区反映为在台盆(沟)亚相以发育泥页岩沉积为主。

TS3大致相当于飞仙关组三段(T1f3)、飞仙关组四段(T1f4)及嘉陵江组一段(T1j1)。TS3海侵体系域反映飞仙关组三段(T1f3)为颗粒滩微相鲕粒灰岩、浅水台地微相微晶灰岩。在川东南地区东北部,大型鲕粒滩呈席状展布,鲕滩灰岩厚度可达40余米,可成为主要储集层之一。TS3凝缩段为飞仙关组四段(T1f4)内的灰绿色泥页岩或泥灰岩、泥质灰岩;TS3高水位体系域为嘉陵江组一段(T1j1)浅水台地微晶灰岩、鲡粒灰岩、生物屑灰岩。

TS4~TS7发育时期川东南地区嘉陵江组二段(T1j2)至五段(T1j5)为局限台地,海侵体系域多为深水潟湖亚相灰岩、白云质灰岩、灰质白云岩,凝缩段发育于潟湖亚相白云质泥岩、泥质白云岩中,高水位体系域发育在障壁砂坝相鲡粒灰岩、生屑灰岩、生屑白云岩和浅水潟湖膏岩、白云岩、膏质白云岩中。

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