塔里木盆地上奥陶统桑塔木组混合沉积特征及控制因素.pdf

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1、 3 地质论评 GE OL OGI C AL RE VI E W V 0 5 7 N o 2 M a r 2 011 塔里木盆地上奥陶统桑塔木组混合 沉积特征及控 制 因素 杨永剑 刘家 铎 田 景 春 孟万 斌 张 翔 祝贺 油气藏地质及开发工程国家重点实验室 成都理工大学 成都 6 1 0 0 5 9 内容提要 陆源碎屑与碳酸盐混合沉积是 一种 沉积机理特殊而又有重要意义 的沉 积现 象 在塔里木 盆地上奥 陶 统桑塔木组广泛发育 在前人研究 成果的基础上 本 文结合区域地质资料 钻 测 井 资料 岩芯观察 描述 室 内样 品 分析等 对其混合沉 积的沉积特征 沉积类 型 沉积环境等 方面

2、进行 了研 究 结果 表明 研 究 区微 观上表 现为陆源碎 屑与碳酸盐沉积物组分 的混积岩 宏观上则表现为陆 源碎 屑岩 碳 酸盐岩 混积岩相 互叠加 的混积层 系 混积 层系主 要分为渐变型 突变 I 型 突变 I I 型 复合 I 型 复合 I I 型 发育混合 沉积 的环 境主要 为混积潮 坪 混积 台地 混积 台 地边缘 混积 陆棚 在此基础上以沉积学原理为指导建立 了塔 里木盆地上 奥陶统 桑塔木组混 合沉积模 式 并 进一步 归纳和讨论 了研究区混合沉积 的控制 因素 关键词 塔里木盆地 上奥 陶统 桑塔木组 混合 沉积 控制 因素 混 合沉 积是 一 种沉积 机 理特殊 而 又

3、有 重要 意义 的沉积 现象 Mo u n t 1 9 8 4 首 次 提 出 了 混 合 沉 积 物 mi x e d s e d i me n t s 的概念 指陆源碎 屑与碳酸 盐混合沉积的产物 在此之后 许多学者对此类沉 积 现象 作过 较多 的研 究 杨朝 青等 1 9 9 0 首 次 提 出 混 积岩 h u n j i r o c k 一 词 沙 庆 安 2 0 0 1 认 为 陆 源 碎屑 岩与 碳酸盐 岩 岩层 之 间频繁 交替 形成 的地 层 剖面上的互层和夹层现象 也是广义 的混合沉积 的 范 畴 在 此基 础上 郭 福 生 2 0 0 3 将 这种 互 层 和 夹 层

4、组合命名为 混积层 系 董桂玉等 2 0 0 7 将混积层 系划分 为陆 源碎 屑岩一碳 酸盐 岩层 系 陆 源碎 屑 岩一 混积 岩层 系 碳 酸 盐 岩一 混 积 岩 层 系 和 混 积 岩 层系等四种类型 在对混合沉积的形成机理和控制 因素方 面前 人 也 做 过 不 少 研究 Mo u n t 1 9 8 4 以浅 水 陆棚 环境 为 例 提 出 了 4种 混 积 岩 的 成 因类 型 即 间 断混 合 原地 混 合 相 混 合 和 源地 混 合 张 雄 华 2 0 0 0 结合云南 湖南实例将 混积岩和混积层系 成因归纳为 5种类型 事件突变沉积混合 相缘渐变 沉积混合 原地沉积混合

5、 侵蚀再沉积混合和岩溶穿 插沉积混合 张锦泉等 1 9 8 9 认为构造运动 海平 面变化 物源供给 气候条件 再 改造 和沉积等 因素 是混合沉积机理主控因素 塔里木 盆地 是一个 大型叠合复合克拉 通盆地 贾承造 l 9 9 7 在其漫长的演化过程 中广泛发育了 海相 陆 相 海陆过 渡相 的碳 酸 盐 及 碎 屑沉 积 其 中 也发 育 了碳 酸盐 与 陆 源碎 屑 的混 合 沉 积 上 奥 陶 统 桑塔木组就是一个典型的实例 桑塔木组发育于晚 奥陶世 处于奥陶纪广泛发育 的海相碳酸盐岩 与志 留纪 广泛 发育 的海 相碎 屑岩 之 间 关 于上 奥 陶统前 人做 了 许 多 岩 相 古

6、 地 理 方 面 的 研 究 张 传 禄 等 2 0 0 1 王 恕 一 等 2 0 0 6 冯 增 昭 等 2 0 0 7 万 梨 等 2 0 0 7 赵宗 举 等 2 0 0 9 但并 未对 桑塔 木组 的混 合沉 积特 征及 成 因机制 进行 深入 的研 究 在 此基 础上 本 文结合 区域地质资料 钻井和测井资料 岩芯观察描 述 室 内样 品分 析等 对 塔里 木盆 地上 奥 陶统桑 塔木 组混合 沉 积 的沉积 特征 沉积 类 型 沉 积环境 等 方 面 进 行分 析 并结 合 大 地构 造 背 景 以沉 积 学原 理 为 指 导建立 塔 里 木 盆 地 上 奥 陶 统 桑 塔 木

7、组 混 合 沉 积 模 式 最 后归 纳 和讨论 研究 区混 合沉 积 的控制 因素 1 区域构造背景 塔 里 木 盆 地位 于新 疆 维吾 尔 自治 区 的南 部 地 处天 山与 昆仑 山之 间 面积约 5 6 1 0 k m 从 南 华 纪 接受 沉 积 以来 分别 经历 了加里 东 运 动 海西运动 印支运动 燕山运动 喜马拉雅运动等 构 造运 动 桑塔 木 组 沉 积 于 晚奥 陶世 处 于 加 里 东 注 本文为国家科技重大专项 编号 2 0 0 8 Z X 0 5 0 0 2 0 0 3的成果 收稿 日期 2 0 1 0 0 3 2 2 改 回 日期 2 O 1 O 一 0 5 1

8、 2 责任编辑 章雨旭 作者简介 杨永剑 男 1 9 8 3年生 博士研 究生 研究方 向 沉积学及岩相古地理 E ma i u l i x y 1 2 6 c o rn 地质论评 运动 中期 此 时盆 地性 质 逐 渐 由克拉 通 边 缘 坳 拉 槽 及克 拉通 内坳 陷逐 渐 转 变 为稳 定 克 拉 通 内坳 陷 在 此基础上形成 了塔北隆起 柯坪隆起 塔西南隆起 塔东南隆起 中部坳陷和库满坳拉槽 等次级构造单 元 贾承造 1 9 9 7 汤 良杰等 2 0 0 7 图 1 其 中塔 西南 地 区和塔 中部 分地 区由于后 期 的构造 抬升缺 失 桑 塔木 组沉 积 2 岩石学特征 研究

9、 区上 奥 陶统 桑塔 木组 主要 以陆源 碎 屑岩 为 主 次 为碳 酸盐 岩 两者 岩性 皆不纯 2 1粉 细 砂 岩 颜色 以灰 色为 主 碎 屑颗粒含量 约 占 8 5 9 O 填 隙 物含 量 约 占 1 O 1 5 碎 屑 颗 粒 以石 英和长石为主 其 中石英约 占 4 5 6 O 长石 约 占 1 5 42 5 含少量暗色矿物 胶结物 以泥质 钙 质为主 部分砂岩 粉砂岩中灰质分布不均匀 局部 灰 质集 中呈 团块状 条带 状 图 2 e 粉 砂 岩 中可 见 泥 质条 纹 发 育波 纹层 理 2 2 泥岩 颜色以灰色 褐色为主 泥岩单层厚度较薄 普 遍在 3 c m 以下 部

10、分钻井 岩芯中可见有海百合化 石 化石较为破碎 图 2 a 泥岩 中常夹较多灰质及 粉砂质条带 或与泥质互层 多发育水平层理 局部 发 育透 镜状层 理 图 2 a C f 2 3 碳 酸盐岩 颜色以灰 色 黄色灰岩 为主 白云 岩相对不 发 育 常见有泥质灰岩 泥 微 晶灰岩 鲕粒灰岩 生屑 灰岩 砂屑灰岩等 局部地区可见角砾状灰岩 灰岩 中局部 含泥 质 粉 砂 质 生 屑 灰 岩 根 据其 基 质 类 型 又 可分 为亮 晶生 屑灰 岩 和 泥 晶 生 屑灰 岩 常见 的生 物类型有棘皮类 藻类 海绵 三 叶虫 腹足类 腕足 类 珊瑚 苔鲜虫 枝状层孔 虫等 图 2 i j 鲕粒灰 岩主

11、 要为亮 晶鲕 粒灰 岩 和微 晶鲕粒灰 岩 角砾 状灰 岩角 砾 边 缘 见 灰 色 泥 质 局 部 角 砾 呈 漂 浮 状 图 2 d 3 混合 沉积特 征 狭义上来讲混合沉积指的是岩石组分上的碳酸 盐组分与陆源碎屑组分 的混合 即 昆积岩 从广义 上来讲陆源碎屑岩与碳酸盐岩岩层之间频繁交替形 成 的地层 剖 面上 的互 层 和 夹层 现 象 也是 混 合 沉 积 的范 畴 沙 庆安 2 0 0 1 即混积 层 系 郭福 生 等 2 0 0 3 郭福生 2 0 0 4 研究 区内广泛发育 了混积岩 和 昆 积 层系 特征 如下 3 1混积岩 研 究 区 内主要 为灰 质砂 岩 灰质 粉砂

12、岩 灰 质泥 岩 含粉 砂灰 岩 图 2 不 同地 区不 同层 位碳 酸 盐 含 量差 别 较大 总体 上 表现 为靠 近 物 源 区碳 酸 盐 含 量 逐 渐减 少 混 积 岩 常 以单 独 层 或与 碳 酸盐 岩 陆 源 碎 屑岩 组成混 积层 系 出现 图 1塔里木盆地晚奥 陶世构造分 区图 据贾承造 1 9 9 7 修 改 F i g 1 Th e t e c t o n i c d i v i s i o n o f t h e Up p e r Or d o v i c i a n i n t h e Ta r i m b a s i n mo d i f i e d f r o

13、m J i a Ch e n g z a o 1 9 9 7 3 2 混 积层 系 研 究 区 内 广 泛 发 育 了 陆 源 碎 屑 岩 碳 酸 盐 岩层 系 陆 源 碎 屑 岩一 混 积 岩层 系 碳 酸 盐 岩一 混 积 岩 层 系 和 混 积 岩层 系 这 4类 混 积 层 系所 代 表 的 沉 积环境 有 所不 同 陆 源碎屑岩一 碳酸盐 岩层 系多 数情 况 下 表示沉 积 环境 突 变 而 陆 源 碎 屑 岩 混 积 岩 层 系 碳 酸 盐 岩一 昆积 岩 层 系 和 混 积 岩 层 系 表 示 沉 积 环 境 逐 渐 发 生 变 化 沉 积 速度 相对 缓 地质论评 慢 董桂玉

14、等 2 0 0 7 在此基础上结合桑塔木组混 合 沉积 特点 并参 考董 桂 玉 2 0 0 7 的 分类 方 案 将 混 积层系的发育特征和演变特征划分 为以下五种类 型 渐变型 突变 I 型 突变 I I 型 复合 I 型 复合 I I 型 图 3 3 2 1 渐 变 型 一 般 由正常沉积所形成 岩性 结构 构造等方 面在剖面结构上表现为逐渐变化 此类混积层系多 发育在受相对海平 面升降作 用影响较大 的沉 积相 带 如混积潮坪 混积台地等 此类混积层系不只表 现在垂向上 在平面上也随着相对海平面的升降及 沉 积相 带逐 渐变 化 当相 对 海 平 面 上 升 时 沉 积 相 带逐渐 向

15、陆地方向迁移 物源供给相对减少 此时混 积 潮坪 逐渐 转变 为混 积 台地 沉 积 物 中的碳 酸盐 含 量逐渐增加 当相对海平面下降时 沉积相带逐渐向 海方向迁移 物源供给增多 沉积物中的碳酸盐含量 逐渐减少 由此形成了一个完整 的渐变型混积层系 3 2 2突变型 主要由突发事件所形成 岩性 结构 构造等 方 面在剖面结构上表现为突变接触 根据发育环境的 不同分为 I 型和 I I 型 其 中 I 型主要发育于以碎屑 沉积为主的相带 如 昆 积潮坪 昆积陆棚 混积台边 缘斜坡等 I I 型主要发育于以碳酸盐岩沉积为主的 相带 如混积台地 混积台地边缘浅滩 突发事件多 指风暴浪 短期 内的强

16、烈构造运动所引发 的重力流 海啸或是短期 内的大量物源供给等 这种事件为突 发性的 仅仅是在短时间内将附近的不 同岩石类型 的沉积物搬运至沉积位置 并未改变原有 的沉积环 境 如将混积台地的碳酸盐沉积搬运 至混积潮坪或 混积陆棚 则形成突变 I 型t 昆 积层系 将混积潮坪的 陆源 碎 屑沉积 物搬 运 至混 积 台地 则 形 成 突 变 I I 型 三 I I l l J l l 二 一 l l l l I I 二I l 二 I l 混 积层 系 3 2 3复 合型 复合型也是 由于事件引起的 但是与突变型不 同 的是复合 型在 经历 了事 件之 后改变 了原有 的沉积 环境 这种事件在时间跨度上 比突变型要长 可以是 一 定时期 内的强烈构造运动 也可以是短期 内大幅 度的海平面变化 多数发育在混积 台地 当相对海 平面急速上升时 物源相对减少 此时沉积环境由以 碎 屑沉 积为 主 的混 积 潮 坪 转 化 为 昆积 台地 此 时 形 成复合 I 型混积层系 当相对海平面急速下降时 原 有 的混积台地随着大量 的物源侵入 转变为混 积潮 坪 此时发育复合 I I 型混积层系 4 混