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1、 背 地 质 论 评 G E O L O G I C A L R E V IE W V o 1 5 9 N o 4 J u ly 2 0 1 3 碳酸盐与硅质碎屑 的混合沉积机理和 控制 因素探讨 赵 灿 李 旭 兵 郇 金 来 于 玉 帅 1 武汉地质矿产研究所 武汉 4 3 0 2 2 3 2 中海石油 中国 有限公司湛江分公司 广东湛江 5 2 4 0 5 7 内容提要 混合沉积作用是一类特殊而又有重要研究价值的沉积现象 混合沉积作用的研究虽已经取得了一定 的进展 但目前国内对其沉积机理 控制因素等方面的认识仍不够深入 经典的范例较少 本文在国内外研究进展 的基础上 结合笔者等近期的研究
2、成果 阐述和总结了混积岩产出的沉积环境 昆 合沉积的4种类型 4种剖面结构 以及与之相对应的沉积机理与控制因素等混合沉积研究的重点和难点问题 并以下刚果盆地 A l b i a n阶 S e n d j i 组混 积岩的研究为例 利用频谱分析的方法求得 昆 积地层较好地保存了米兰科维奇旋 回 证实了受米兰科维奇旋回影响 的气候因素对混合沉积作用的发生 发展具有极为重要影响 同时混合沉积作用强弱及其旋回性变化也是区域构造 活动的响应 构造活动的强弱与混积作用范围 规模密切相关 关键词 混合沉积 研究进展 混积类型 混积机理 混 合 沉 积 mi x e d s i l i c i c l a s
3、 t i c c a r b o n a t e s e d i me n t 及其 产物作为一类不 同于单纯 的陆源碎 屑岩和清水碳酸盐岩沉积 的特殊沉积类型 自2 0世 纪 5 0年代 以来被 国内外学者先后发现 并开展了一 系列 的研究工作 大量资料显示 混合沉积不仅常 伴生 良好 的储集岩甚至烃源岩组合 也是一些 固体 层控矿床 的重要产出层位 张锦泉和叶红专 1 9 8 9 李祥辉等 1 9 9 7 罗顺社 等 2 0 0 4 郑荣才 等 2 0 1 0 作为地质历史时期一类特殊沉积 展开混合沉积作 用的研究对于了解沉积环境 的动力 气候 物源 海 平面变化 以及构造背景具有重要价值
4、 但是与混合 沉积的重要研究意义不相称 的是 过去几 十年 的勘 探 中 碳酸盐岩与碎屑岩没有系统结合起来研究 对 混合沉积这一特殊 的沉积现象没有 给予足够 的重 视 近年来国内虽已有关于混合沉积的报道 但总 体上研究实例仍然较少 对混合沉积的类型 尤其是 混积机理 控制 因素的研究则更显得薄弱 而对混 合沉积过程的认识及沉积机理与控制因素的关系也 必将是未来混合沉积研究领域的重点和难点 本文 在对混合沉积研究进展 混 积作用类型介绍 的基础 上 利用大量的国内外相关报道 结合笔者等对西非 被动大陆边缘下刚果盆地 A l b i a n阶 S e n d j i 组混积岩 的研究实例 重点对
5、混积作用 的机理与控制 因素进 行 了分析 1 混合沉积的研究进展 1 1 研 究历 史 混 合 沉 积 的 研 究 始 于 2 0 世 纪 5 0 年 代 B r u c k n e r 1 9 5 3 C a r o z z i 1 9 5 5 8 0年代 以前 国外 有较多关于陆源碎屑与碳酸盐混合沉积产状描述性 的研究和实例 Ma x w e l l a n d S w i n c h a ff 1 9 7 0 B u t t o n 1 9 7 7 P r i c e 1 9 7 7 8 0年代开始 国外学者就提 出混 积物 混合沉积物 的概念 并对混积岩 的分类 成 因等 进 行 研
6、 究 和讨 论 R o b e r t s 1 9 8 7 D o l y l e a n d Ro b e r t s 1 9 8 8 S a r g 1 98 8 Do l a n 1 9 8 9 Da v i e s 1 9 8 9 M o u n t 1 9 8 4 对 混合沉积的定义为硅质碎 屑与碳酸盐在结构上的相互掺杂 或者成分上纯 的 硅质碎屑岩与碳酸盐岩旋 回性互层 这一概念早期 在 国际上通用 并为 国内大多数学者沿用或加以扩 展 张锦 泉和叶红专 1 9 8 9 沙庆安 2 0 0 1 李 祥辉 2 0 0 8 郑荣才等 2 0 1 0 在混积岩的研究领域具有较 大 的意义
7、 得到地学界公认 混合沉积机制 的研究 注 本 文为中国地 质调 查局项 目 中上扬子海相含油气盆地油气地 质综合调查一桑植一石 门及邻 区油气 地质综合 调查及地 层对 比研究 编号 1 2 1 2 0 1 1 2 2 0 7 4 5 及 雪峰山西侧黔江走廊大剖面油气地质调查及地层研究 编号 1 2 1 2 0 1 0 7 8 2 0 0 5 的成果 收稿 日期 2 0 1 2 0 3 2 1 改 回日期 2 0 1 2 1 0 2 4 责 任编辑 黄 敏 作者简介 赵灿 男 1 9 8 5年生 助理研究员 研究方 向为沉积学与石油地质学 E m a i l z h a o c a n 1
8、9 8 5 2 1 6 1 6 3 c o n l 第 4期 赵灿等 碳酸盐与硅质碎屑的混合沉积机理与控制因素探讨 6 1 7 则是 2 0世纪 9 0年代之 后 的主要研 究趋势 V a i l 1 97 7 Do l a n 1 9 8 9 Yo s e a n d He l l e r 1 9 8 9 My r o w a n d C a n d i n g 1 9 9 2 B u r c h e t t e 1 9 9 2 江 茂 生 和 沙 庆 安 1 9 9 5 的研究认为海平 面变化 构造升降是混合沉 积的主要控制作用 沉积事件和气候变化对混合沉 积亦有影响 董桂玉等 2 0 0
9、 8 在研究湖南石 门杨家 坪下寒武统杷榔组三段发育陆源碎屑与海相碳酸盐 的混合沉积时认为 内波 内潮汐是该地区混合沉积 的沉积机理 董桂玉等 2 0 0 9 在基于环渤海湾地区 寒武系陆源碎屑与海相碳 酸盐 的混合沉积研究 提 出构造 物源 气候对生物成因的碳酸盐岩占主导地 位的混合沉积具有重要 的影响 近几年 国内对混合 沉积 的研究在混合沉积微相类型和相模式方面有所 突破 王 国忠 2 0 0 1 张雄华 2 0 0 3 费安玮等 2 0 0 4 罗顺社等 2 0 0 4 并且逐渐开始针对混积岩 的沉积 构造和成岩作 用特征 等方 面 的研 究 马艳萍 和刘 立 2 0 0 3 费安玮等
10、 2 0 0 4 1 2 关 于混 积岩 的形 成环 境 对于混合沉积现象出现 的环境 早期的研究常 被限定为浅海环境 Mo u n t 1 9 8 4 而大量 的实例表 明 混合 沉积 作用不 仅仅 限于 浅海 在滨岸 带 在 C C D 碳酸盐 补偿深度 面之上 的深海也都 可能发 生 张廷 山等 1 9 9 5 李祥辉 2 0 0 8 浅海环境 的混积作用在文献 中报道较多 浅海 陆棚是发生混合沉积作用频率最高的区域 R o b e s 1 9 8 7 对尼加拉瓜 东现代海岸混合沉 积作用进行 研究时认为 在热带潮湿气候极为丰富的降雨量条 件下 碎屑流经雨水带至近岸水域 导致 内陆棚由碎
11、 屑沉积控制 受信风控制的近岸浊流和密度流沉积 可以达到平行海岸线 近 2 0 k m范 围 碳 酸盐岩和碎 屑沉积物混合沉积 主要 在 2 0 k in范 围之 内 而除此 之外 的广 阔陆棚则为碳酸盐岩沉积发育区 C o z a r a 等 2 0 0 6 研究 了西班牙西南部 G u a d a l me l l a t o地区 密西西比纪维宪阶的硅质碎屑一碳酸盐岩台地混合 沉积 该地 区以具有持续 的硅质碎屑流供给形成的 砂质碳酸盐岩混积岩为特征 沉积物来源主要 由先 前 的潮下带的台地碎屑沉积和生产于潮下一潮问带 的碳酸盐沉积物二者混积而成 属于潮坪沉积环境 下混合沉积的典型实例 湖
12、泊环境硅质碎屑一碳酸盐岩混合沉积作用也 有一些报道 如渤海湾盆地黄骅坳 陷沙河街组一段 下亚段广泛发育碎屑岩与碳 酸盐岩的混合沉积 该 区混合沉积在低位体系域最 为发育 高位和湖侵体 系域混合沉积作用受到抑 制 董艳蕾等 2 0 1 1 苏 静等 2 0 0 8 对束鹿 凹陷古近系沙三下段 的研究认 为 该区沙三下段是一碎屑流沉积和混合沉积为主 体的半深湖一深湖沉积体系 以互层混合沉积 结构 混合沉积和夹层混合沉积 3种类型为典型特征 深水环境下 深海特别是半深海的斜坡盆地环 境在垂 向加积 重力 流 等深流等方式作用下 亦可 形成成分 结构及源 区混合等各种类型 的混合沉积 张锦泉和叶红专
13、1 9 8 9 李祥辉等 1 9 9 7 深水背 景下混合沉积的典型实例来 自湖南石门杨家坪下寒 武统杷榔组三段深水混积斜坡沉积环境 内潮汐作 用 原地混合作用和浊流事件使得深水条件下混积 作用得 以发生 董桂玉等 2 0 0 8 值得一提的是 经典 的碳酸盐岩沉 积环境常被 定义为为分布于低纬度带无河流注入的清澈而温暖 的浅海陆棚 以及滨岸地区 近年来 已经有越来越多 的文献记录了温带地 区的酸盐岩沉积 C a r e y e t a l 1 9 9 5 Ha y t o n e t a l 1 9 9 5 而温带 条件下 的硅质碎 屑一碳酸 盐 岩 混 合 沉 积 也 被 部 分 学 者
14、Wi l s o n 1 9 8 8 L a m a r t i S e fi a n e t a 1 1 9 9 8 注 意到并加 以讨 论 大量的构造 矿物学 成岩和地球化学指标也 为 温带条件下 的混合沉积提供了相对重要的海洋 气 象信息 法 国西部晚中新世 T o r t o n i a n阶 A n j o u组温 带气候条件下由潮汐作用控制 的混合沉积即是温带 地 区发生的混合 沉积作用 的典型 实例 A n d r 6 a n d B i a g i 2 0 0 3 2 混积岩 与混积机理 薹誊篆 一 i 嘣 一 嘣 一 室 薹 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 l i
15、 一 j 一 萋 一量 蔷 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 l 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 第 4期 赵灿等 碳酸盐与硅质碎屑的混合沉积机理与控制因素探讨 6 I 9 表 1混合沉 积和 混积岩实例统计表 Ta bl e 1 Re p r e s e n t at i v e c as e s o f mi x e d de po s i t i on a nd r oc ks 序 混积相 地 区 地层 亚相 微相 沉积特征 混积机理 资料来源 号 强 的 间 断 式 下 泥 盆 混 积潮 坪 砂质颗粒灰岩
16、与钙泥质粉砂岩互层 混积 郑 荣 才 等 1 混积滨 岸 四川龙 门山 统 甘 溪 钙质粉砂 质泥岩 含大量来 自下伏地层 强 的原 地 式 2 0 1 0 组 潮 缘残 积物 的层孔虫一珊瑚礁灰岩砾块 混积 上 石 炭 冲积扇 砂 质海 陆源碎 屑质一碳 酸盐混 积岩 和含 碳 酸 相 缘 渐 变 沉 2 混积滨 岸 沅陵地 区 滩 与碳 酸盐 海 盐一陆源碎 屑混 积岩 渐变 过渡 关 系 张雄华 2 0 0 3 统 积混合 滩相缘 区 成层性较好 上 奥 陶 泥岩 细 粉 砂岩互层夹混积岩和少量 渐变型 突变 杨 永 剑 等 3 混积滨岸 塔里木盆地 混积潮坪 统 碳酸盐 I 型 2 0 1 l 由风暴成 因的竹 叶状灰 岩与泥 页 岩 突 变 式 混 合 台地前缘斜坡 呈互层或夹层状 的剖面结构 沉积 潮 坪 开阔 台地 混积岩与上下层 系岩石在成分 结构和 渐 变 式 混 合 古陆边缘 和 局 限 台地 沉 沉积 相 当于 董 桂 玉 等 4 环渤海湾 寒武系 构造等方面为渐变过渡关系 和陆表海 积环境 相混合 2 0 0 9 潮 坪 和 局 限 台 颗粒结构 的碳酸盐 岩与
