川西北地區(qū)上石炭統(tǒng)碳酸鹽巖的沉積學(xué)特征及其形成環(huán)境分析.pdf

1、川西北地區(qū)位于龍門山推覆構(gòu)造帶的北段，石炭紀(jì)處于揚(yáng)子板塊西緣的半封閉海灣環(huán)境，發(fā)育一套以局限-半局限臺(tái)地和開闊臺(tái)地相為主的碳酸鹽巖沉積。該地區(qū)上石炭統(tǒng)厚30-150米，發(fā)育齊全，出露良好，化石豐富，是研究四川盆地乃至上揚(yáng)子地區(qū)晚石炭世沉積特征的經(jīng)典地區(qū)之一。本研究根據(jù)沉積類型、巖性、古生物組合和沉積構(gòu)造特征對(duì)該地區(qū)上石炭統(tǒng)進(jìn)行了重新厘定，將下石炭統(tǒng)總長(zhǎng)溝組上段修正為上石炭統(tǒng)黃龍組下段。上石炭統(tǒng)重新劃分為黃龍組下段、黃龍組中段、黃龍組上段

2、和船山組下段四個(gè)部分。
　　根據(jù)野外觀察和室內(nèi)顯微分析，共識(shí)別出15種微相類型。根據(jù)這些微相類型在縱向和橫向上的組合與分布特點(diǎn)，參考Wilson的標(biāo)準(zhǔn)微相和鑲邊碳酸鹽巖臺(tái)地沉積模式，利用微相組合分析將這些微相組合劃分為4個(gè)相帶，即蒸發(fā)臺(tái)地、局限臺(tái)地、開闊臺(tái)地和臺(tái)地邊緣淺灘。沉積相帶的變化特征表明研究區(qū)晚石炭世存在著多期海侵-海退旋回，在黃龍組上段中部海侵達(dá)到最大值，使得川西北大部分地區(qū)和川東地區(qū)廣泛接受碳酸鹽沉積。
　　在江

3、油馬角壩地區(qū)2個(gè)剖面的黃龍組下部識(shí)別出風(fēng)暴層，并確定了5套風(fēng)暴沉積組合。包括介殼灰?guī)r、礫屑灰?guī)r、瘤塊狀灰?guī)r、碎屑灰?guī)r和正常沉積灰?guī)r或泥巖等沉積類型，以及沖刷溝槽、瘤塊狀構(gòu)造、粒序?qū)永怼⑺綄永?、波狀層理和生物擾動(dòng)等沉積構(gòu)造。組合Ⅰ以沖刷溝槽、介殼滯留層、粗礫滯留層、塊狀層理、水平層理、波狀層理、泥灰?guī)r層和生物富集層為特征，沉積于正常浪基面以上強(qiáng)風(fēng)暴作用的開闊臺(tái)地環(huán)境。組合Ⅱ以瘤塊狀構(gòu)造、粒序?qū)永砗蛪K狀層理為特征，沉積于正常浪基面之上受強(qiáng)

4、風(fēng)暴流影響的局限臺(tái)地環(huán)境。組合Ⅲ以沖刷溝槽、粗礫滯留層、粒序?qū)永?、塊狀層理為特征，沉積于浪基面以上持續(xù)風(fēng)暴流作用的開闊臺(tái)地邊緣淺灘環(huán)境。組合Ⅳ由沖刷溝槽、正粒序?qū)永砗蛪K狀層理的生物碎屑灰?guī)r組成，產(chǎn)出于組合Ⅲ之上，是在前一期風(fēng)暴未完全結(jié)束時(shí)又遭到后一期風(fēng)暴的侵襲，接受浪基面之上的淺灘沉積。組合Ⅴ以沖刷溝槽、粗礫滯留層和泥巖層為特征，沉積于晴天浪基面以上缺少物源的極淺水開闊臺(tái)地環(huán)境。以上5套風(fēng)暴巖都發(fā)育于臺(tái)地中上部，與一般的斜坡風(fēng)暴巖有明顯

5、的差別，均屬于近源極淺水風(fēng)暴巖。
　　川西北地區(qū)船山組核形石十分發(fā)育，類型多樣。基于對(duì)其內(nèi)部顯微結(jié)構(gòu)的分析，發(fā)現(xiàn)核形石核心和紋層各有5種類型，并伴隨有3種圈層“構(gòu)造”?；趯?duì)其核心、紋層和形態(tài)的研究將研究區(qū)核形石分為大球狀核形石、小球狀核形石、長(zhǎng)棒狀核形石、帽狀核形石、不規(guī)則狀核形石和復(fù)合核形石等6大類，并將它們劃分成3種沉積環(huán)境，即臺(tái)地邊緣灘、開闊臺(tái)地和局限臺(tái)地，并進(jìn)一步探討了碳酸鹽巖中核形石的分布、形成環(huán)境和沉積環(huán)境的耦合關(guān)系

6、。高含量、大顆粒、紋層厚度大于核心厚度、紋層復(fù)雜、核心組分與基質(zhì)組分存在較大差異、亮晶膠結(jié)的核形石，其形成環(huán)境與沉積環(huán)境不一致，即核形石核心形成于水動(dòng)力較弱的開闊臺(tái)地環(huán)境，強(qiáng)水動(dòng)力使核形石發(fā)生磨圓，基質(zhì)生物碎屑破碎，經(jīng)搬運(yùn)而沉積于水動(dòng)力較大的臺(tái)地邊緣灘環(huán)境：中等含量、中等粒度、紋層簡(jiǎn)單與完整生物碎屑共存、且粒徑類似、亮晶膠結(jié)的核形石，其形成環(huán)境與沉積環(huán)境類似，即部分生物碎屑在中等水動(dòng)力條件下，處于懸浮狀態(tài)，捕獲和粘附碳酸鹽質(zhì)點(diǎn)，當(dāng)個(gè)體增

7、大和水體環(huán)境變化時(shí)，核形石就地沉積于中等能量的開闊臺(tái)地環(huán)境；含量低、粒徑變化大、紋層厚度小于核心厚度、紋層簡(jiǎn)單、形狀易受核心的影響，紋層外殼凹凸不平，基質(zhì)中生物含量低、泥晶基質(zhì)含量特別高的核形石，其形成環(huán)境與沉積環(huán)境一致，即形成并沉積于水動(dòng)力偏弱的局限臺(tái)地環(huán)境。
　　利用電感耦合離子質(zhì)譜技術(shù)對(duì)船山組核形石灰?guī)r樣品進(jìn)行了系統(tǒng)的全巖稀土元素測(cè)試分析。測(cè)試結(jié)果表明研究區(qū)核形石灰?guī)r稀土元素總量較低，介于6.26ug/g～25.12ug/g

8、之間，均值為15.29ug/g，明顯低于北美頁(yè)巖的平均值160.12ug/g。LREE相對(duì)富集，HREE相對(duì)虧損。但總體看，輕重稀土元素分餾程度不高，且輕稀土元素分餾程度比重稀土元素稍高。8Ce介于0.43～0.74之間，均值為0.59，表明δCe虧損嚴(yán)重，指示船山期的海水總體屬于強(qiáng)氧化環(huán)境。δEu介于0.89～1.06之間，均值為0.99，異常不明顯，部分呈現(xiàn)正異常，部分呈現(xiàn)負(fù)異常，可能與當(dāng)時(shí)的古氣候循環(huán)(冰期與間冰期)和海水的周期性