西南地区二叠纪层序地层及海平面变化

作者&投稿:贸须 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
 西南地区二叠纪层序古地理特征及演化~

西南地区系指由红河断裂、绿汁江断裂、龙门山断裂、城房断裂和钦防断裂所围限的滇东、贵州、广西和四川大部地区,构成华南板块西部(图8.18)(覃建雄等,1998)。该区具有特殊的板块构造属性和复杂的演化过程(曾允孚等,1993)。沉积盆地类型多种,沉积体系多样,沉积作用特殊,油气资源丰富,长期以来深受地学界的重视。曾允孚等(1993)、刘宝珺等(1993)、夏文臣等(1994)、殷鸿福等(1994)、许效松等(1996)、覃建雄等(1996)从不同角度对西南地区二叠系进行了层序研究,取得了大量成果。Chen Hongde等(1997)、Tian Jingchun等(1997)、覃建雄等(1998)、Qin Jianxiong等(1997)对整个西南地区二叠系进行了全面系统的层序地层学研究,共划分出11个三级层序,栖霞组(S1~S3)、茅口组(S4~S6)、吴家坪组(S7~S9)各3个,长兴组(S10~S11)2个,其中层序S1、S6、S7、S11为Ⅰ型层序,其余为Ⅱ型层序(Chen Hongde et al.,1997a,1997b;Qin Jianxiong et al.,1997)(表8.5)。本书正是在这些研究成果基础上,以油气勘探为目标,以沉积体系域和层序关键界面为编图单元,采用体系域压缩法和瞬时编图法,有针对性地编制西南地区二叠纪层序古地理图,进而论述该区二叠纪层序古地理特征及演化。

表8.5 西南地区二叠纪层序地层与年代地层、岩石地层及生物地层关系

8.5.1 层序古地理编图
8.5.1.1 关于层序古地理图
岩相古地理图作为沉积相和古地理的高度综合图解,是沉积体几何形态、岩石学特点、古生物特点和沉积环境的综合反映,其编图单位是“组”或“群”,有其局限性。层序地层学的诞生,给岩相古地理研究注入了新的思路和方法。沉积层序是年代格架中的成因地层单元:年代格架包括层序地层中的各级界面,其中最常用的是层序边界和最大海泛面;成因地层单元包括沉积体系域及沉积体系,它并非单纯的传统地层单元,而是地层单元的成因和岩相关系的综合体,具双重性,即既是成因地层单元,又是等时的沉积相。因而,以层序地层学理论为指导编制而成的层序古地理图(sequence paleogeographic map),将沉积层序作为岩相古地理学研究的基本地层单位,其编图方法有二:一是以体系域为成图单元,采用体系域压缩法编制层序古地理图;二是以相关界面如层序界面、最大海泛面或体系域顶、底界面作为编图单位进行编图,即瞬时编图法。通过这两种方法编制的层序古地理图,加上相应的体系域横向展布图和层序地层格架图,更客观地反映了特定的时间间隔内某地区的四维沉积演化史。显然,层序古地理图具时代和成因双重性,在此意义上讲,它具有划时代意义。
8.5.1.2 关于编图思想及方法
综观岩相古地理研究及编图发展史,其典型代表主要有:Pypuu等、Sloss等、刘鸿允、王鸿祯等、Christopher等、刘宝珺等(1993)所编制的岩相古地理图,对推动岩相古地理学的发展具重要意义,但仍存在共同的不足之处(李文汉,1992):一是怎样编制反映活动论的岩相古地理图;二是在二维平面图上怎样反映特定时间间隔内某地区的四维沉积发育史,即怎样选择等时地质体或等时面来编制真正等时的岩相古地理图,即层序古地理图。全球沉积对比计划(GSGP)和联合古陆计划(Pangea Project)的实施以及层序地层学理论的实践和应用,为重建全球古地理、追踪全球沉积记录、编制高精度层序古地理图提供了理论前提,层序及体系域不仅是年代地层段和等时地质体,且其顶底是可确定的物理界面。显然,层序古地理图更接近盆地沉积演化的真实性,以动态的变化反映盆地的充填史。
8.5.1.3 关于编图单元的选择
不同的岩相古地理研究方法,其编图单元不同,所编出的岩相古地理图反映的内容及真实性各异,以层序地层学理论为指导编制层序古地理图,同样涉及编图单元的选择问题。前述方法的等时性相对差,但所编制的层序古地理图是一个反映具体地质体的相对等时的岩相古地理图,在油气勘探和预测中具有重要意义;方法二的等时性强,但仅揭示了地史中瞬时的古地理格局,缺乏相对具体的地质体,因而其勘探意义相对较小。
本书以露头层序地层学理论为指导,以体系域和最大海泛面为主要成图单元编制了西南地区二叠纪11张层序古地理图。因篇幅所限,文中仅列出6幅具代表性的层序古地理图。

图8.19 第一层序低水位期层序古地理图

A—上扬子古陆;B—曲靖古陆;C—越北-马关古陆;D—云开古陆;1—暴露区;2—深水盆地;3—滨海—陆棚
8.5.2 层序古地理特征及演化
1)第一层序古地理演化。受前二叠纪构造古地理影响,低水位期古地理格局表现为上扬子古陆和云开古陆及其周缘暴露区所围限的残留台盆(图8.19)。其中,兴义—安龙—册亨—紫云—望谟—罗甸一线之北处于长期暴露剥蚀状态,发育0~10m不等的风化残积层;右江地区西部、北侧紫云—丹池一带及东缘桂林—贵港地区表现为残留台盆沉积,中东部处于相对短期风化剥蚀状态,发育0~1m不等的铁铝质钙泥岩;而钦州、百色—富宁地区则表现为与特提斯洋相通的残余深水盆地,以盆底扇、斜坡扇沉积为主。伴随古特提斯洋海水由南向北侵入,上扬子古陆解体为川滇古陆和越北-马关古陆,并被上扬子浅海所占据,总体表现为向南向东倾斜的缓坡;东南隅云开古陆逐渐向东退缩;右江地区主要为开阔台地,其中发育雏形台盆;钦州及富宁地区仍为深水盆地。高水位期古地理格局,由于该期海平面相对稳定和缓慢下降,上扬子浅海潮坪范围不断扩大,台地范围相对缩小;右江地区由于碳酸盐加积作用,其中初始发育雏形丘滩,并不断增生加大;钦防深水盆地发育加积-进积型硅质岩-浊积岩准层序组。
2)第二层序古地理演化。为前期主体海平面上升的继续,该期海域范围不断拓展。低水位期,大部地区以喀斯特暴露为主;而在广大右江地区,除丘滩背景短暂暴露外,其余为连续沉积,并发育低水位期加积退覆体。海侵期,由于海平面持续快速上升,上扬子浅海海域不断向川滇古陆超覆,相带逐渐向西迁移,碳酸盐岩超覆在先期混积岩层之上;右江地区由于沉积断裂初始活动的影响,雏形台盆有所加深。高水位期主要表现为长期海平面上升过程中短期海平面相对静止或缓慢低幅下降,沉积格局无明显变化,沉积相带从北、西向南、东依次为川滇古陆→内缓坡(上扬子浅海北西缘)→中缓坡(上扬子浅海中西部)→外缓坡(其中发育雏形台盆)(右江裂谷盆地)→被动陆缘走滑盆地(钦防深水盆地)的展布规律。

图8.20 第三层序最大海泛期层序古地理图

C—越北-马关古陆;E—川滇古陆;1—生物丘;2—次深海;3—台盆;4—开阔台地;5—孤台;6—缓坡;7—潮坪—局限台地;8—深水盆地;9—台前斜坡
3)第三层序古地理演化。相当低水位期海平面具短期静止或短期低幅下降特点,上扬子地区表现为川滇古陆东缘中—内缓坡的短期暴露和中—外缓坡加积-进积退覆体;在右江地区,除局部孤台丘滩背景发育暴露和喀斯特外,其余以连续沉积为主,斜坡—盆缘初始发育钙屑浊积岩,台盆以加积灰泥岩准层序组为特征,并开始出现生物丘滩礁雏形。海侵期,随着同沉积断裂活动不断增强和海侵范围不断扩大,上扬子地区和右江地区地势差异相对增大,右江地区台、盆相间格局逐渐明显,上扬子地区碳酸盐沉积不断向川滇古陆方向上超,同时沿元阳—开远—师宗—兴义—册亨—紫云—望谟—罗甸—南丹—河池—柳州—永福一线断续发育了生物丘滩沉积,为缓坡向镶边台地转化创造了条件。在最大海侵期,川滇古陆逐渐向西退缩至康定—越西—西昌—会东—昆明—石屏一线以西(图8.20),上扬子地区主要表现为碳酸盐缓坡,其上出现了缓坡内盆地和生物丘滩沉积;右江地区表现为初始台、盆相间沉积格局,浅水台盆与孤立台地高差不明显,其间的斜坡主要表现为相对缓倾的缓坡;钦防海槽不断向两侧加宽,并呈NE向延伸至桂东、湘中一带;云开古陆全部消失,代之以碳酸盐台地沉积。高水位期川滇古陆东缘潮坪相带加宽并向东拓展,缓坡上的生物丘、生屑滩明显增多、加大,右江地区台、盆地势差异增大,斜坡坡度不断加大。该期古地理特征为:①上扬子浅海滩丘增多加大、远端变陡、碳酸盐不断向陆超覆;②右江地区受先期构造古地理影响,表现为由台包盆向台盆相间格局转化,浅水台盆中由灰泥岩→硅质灰岩→灰质硅质岩→钙屑浊积岩,孤台由粒泥灰岩→泥粒灰岩→颗粒灰岩和丘滩组合,斜坡由粒泥灰岩和含砾泥灰岩→风暴岩→钙屑重力流沉积,总体揭示了台盆不断加深加宽、孤台逐渐变高变厚、斜坡逐渐变陡的总趋势;③钦防被动陆缘走滑盆地受同沉积断裂影响,不断加大加深拓宽,并向NE方向延伸,以硅质岩和深水泥岩为特征。
4)第四层序古地理演化。该期为西南地区二叠纪盆地海域扩大的突变期。沉积格局发生了较大变化,上扬子地区从栖霞期的碳酸盐缓坡转变为碳酸盐镶边台地,元阳—开远—师宗—兴义—册亨—紫云—望谟—罗甸—南丹—河池—柳州—永福一线出现了典型的丘滩礁组合;桂东南隅钦防海槽加深变宽,并沿NNE向延伸至湘鄂以北,形成成熟的被动陆缘走滑盆地;右江地区由于明显的断块差异升降,出现典型的台盆相间格局。相当低水位期,沉积特征与第三层序的相似,但在黔南、桂西斜坡和台盆开始出现生物丘;海侵期最典型的特征主要表现为上扬子地区广泛分布的页状藻灰岩和眼球状灰岩层,向台缘斜坡和台盆逐渐相变为浮游相灰泥岩、粒泥灰岩和硅质灰岩,并首次发育海侵丘滩礁组合,钦防地区以放射虫硅质岩为主;高水位期表现为碳酸盐自旋回、加积-进积、充填并向海进积过程,上扬子碳酸盐台地和右江孤台发育潮坪丘滩礁、台内丘滩礁、台缘丘滩礁及斜坡丘滩礁进积型准层序组,右江台盆以硅质灰岩-钙屑重力流沉积为特征,钦防被动陆缘走滑盆地发育硅质岩-钙屑浊积扇-盆底扇沉积。
5)第五层序古地理演化。为第四层序主体海侵的继续,继承了第四层序构造古地理格局,主要表现为:①上扬子克拉通台地内,潮坪—潟湖—台内丘滩礁组合不断拓宽加厚,开阔台地不断缩小或被丘滩礁所分割,台缘丘滩礁渐向四周拓宽增厚,斜坡丘礁及相关钙屑重力流逐渐向盆地充填进积;②在右江被动陆缘裂谷盆地,孤台逐渐加积、进积、加宽加厚,斜坡变陡并提供大量钙屑物源,台盆加深加宽与钙屑重力流充填同时进行,反映被动陆缘裂谷盆地演化晚期的扩张充填作用;③钦防被动陆缘走滑盆地在不断向NE向延展加宽的同时,由于两侧碳酸盐台缘斜坡提供大量的钙屑重力流,发生填积作用,造成硅质岩和钙屑浊积岩互层且向上钙屑浊积岩递增趋势,总体反映第五层序以加积充填作用与同沉积断裂活动同步进行。

图8.21 第六层序高水位期层序古地理图

C—越北-马关古陆;E—川滇古陆;1—暴露区;2—次深海;3—开阔台地;4—台盆;5—孤台;6—局限—开阔台地;7—潮坪;8—台缘礁滩;9—深水盆地;10—潮坪—局限台地;11—台缘礁;12—台前斜坡
6)第六层序古地理演化。第五层序末,由于东吴运动第一幕(王立亭等,1994)的影响,上扬子及右江地区西部大部孤台发生暴露,并堆积第一旋回P2β玄武岩;在右江台盆背景和钦防被动陆缘走滑盆地发育低水位期钙屑浊积岩和混屑浊积岩。海侵期,伴随相对海平面上升,从NW到SE依次由川滇古陆→潮坪→局限台地→开阔台地→台缘斜坡→盆地相带,并发育海侵期台内、台缘及斜坡丘礁组合,右江地区为典型的台盆相间格局,钦州—桂林一带为继承性深水盆地,发育硅质岩和钙屑浊积扇沉积,东南隅为局限台地—开阔台地环境。高水位期古地理格局与海侵期大体一致(图8.21)。上扬子地区开阔台地范围相对缩小,局限台地—潮坪范围明显扩大,并发育高水位期台内、台缘、斜坡丘滩礁组合及相关钙屑重力流沉积;右江地区由于孤台碳酸盐加积、进积及钙屑重力流的不断充填,台盆变浅变窄,孤台相对变宽加厚;钦防被动陆缘走滑盆地以硅质岩、硅质泥岩和钙屑浊积扇沉积互层为特征。
7)第七层序古地理演化。由于早二叠世末东吴运动的影响,该期古地理格局发生了巨大变化:钦防深水走滑盆地皱褶关闭,上扬子地区西缘为川滇古陆、西南缘为越北-马关古陆、南缘为大新古陆、东南隅为云开古陆、黔桂湘交界处为江南古陆,沉积区仅限于右江地区西部残留台盆,以混屑浊积岩为主,其他地区为剥蚀区,并发育0~10m不等的低水位期残积相。吴家坪初期,海水由南向北侵进,奠定了晚二叠世浅海海域轮廓。上扬子地区受西部川滇古陆的影响,向东依次发育冲积平原→滨海平原→潮坪→局限台地→开阔台地相带(图8.22);右江地区逐渐转化为弧后裂谷盆地,初始呈现台盆相间格局,台盆中发育火山碎屑浊积岩;越北-马关古陆和大新古陆北缘以及江南古陆周缘出现潮坪相沉积;云开古陆西缘十万大山地区逐渐向前陆盆地转化。高水位期古地理格局与海侵期的相似,但沉积特征有较大差别,主要表现在:①上扬子克拉通台地和右江孤台以强烈加积-进积准层序组为特征,顶部富含煤层;②台盆中以硅质泥岩、浮游相灰岩、火山碎屑浊积岩加积准层序组为主;③陆缘潮缘及台缘斜坡相带变宽,局限—开阔台地相带范围缩小。

图8.22 第七层序海侵期层序古地理图

C—越北-马关古陆;D—云开古陆;E—川滇古陆;F—大新古陆;G—江南古陆;1—孤台;2—深水台盆;3—台缘礁;4—冲积扇;5—河口湾;6—潮坪;7—辫状河—网状河;8—局限—开阔台地;9—滨岸—沼泽;10—潮坪—潟湖—三角洲;11—台缘礁滩;12—陆棚;13—台盆;14—前三角洲;15—冲积扇—河流;16—次深海
8)第八层序古地理演化。该期古地理格局与第七层序的基本一致,差异主要表现在:①海域范围逐渐扩大,水体不断加深;②碳酸盐台地丘滩礁组合不断增多增大;③台盆逐渐加深加宽;④十万大山前陆盆地不断向西迁移。
9)第九层序古地理演化。第九层序发育过程即为海平面不断向古陆上超充填的过程,总体具有如下演化趋势:①无论是上扬子混合台地还是右江孤台,海侵体系域及高水位体系域(图8.23)构成相似,以加积-弱退积或加积-弱进积准层序组为主,后者层序顶部发育煤层,揭示从低水位期→海侵期→高水位期海平面上升与碳酸盐自旋回同步,并具有缓慢均衡海平面上升及末期突然静止或低幅下降趋势;②台盆中硅质岩及火山碎屑浊积岩递增并构成沉积主体,揭示其水深不断加大、范围不断拓宽的特点;③十万大山前陆盆地层序沉积粒度变粗、总厚递增、海相化石及硅质岩递减,反映盆地不断向西迁移、水深逐渐变浅的趋势。
10)第十层序古地理演化。由于古特提斯洋裂谷作用及其导致的区域性大规模海平面上升,西南地区古地理格局发生了较大变化:①江南古陆没于水下;②川滇古陆向西退缩;③大新古陆向西南收缩;④云开古陆向西拓展推进;⑤右江弧后裂谷盆地沉降中心向西、向北迁移;⑥盆地水深加大,孤台缩小,形成典型的盆包台格局。相当低水位期,除上扬子克拉通盆地、右江孤台及十万大山前陆盆地短暂暴露外,台盆及斜坡背景连续沉积;海侵期发育退积型准层序组,并在台内、台缘、斜坡发育海侵型生物丘礁组合,在台盆出现大量火山碎屑浊积岩,十万大山地区表现为巨厚海底扇—扇三角洲相沉积;高水位期,古地理格局与海侵期基本一致,以加积-弱进积准层序组为特征,大量发育高水位期丘礁组合,十万大山前陆盆地以扇三角洲—冲积扇平原为主,台盆中混屑重力流沉积大量发育。
11)第十一层序古地理演化。其演化反映了海平面相对快速上升、同沉积断裂活动加剧、盆地水体加深的总趋势。低水位期,上扬子地区表现为暴露侵蚀面及其上薄层残积相沉积;右江孤台为短暂暴露区,在右江深水台盆中发育低水位期硅质灰泥岩及火山碎屑浊积岩沉积。海侵期上扬子地区陆屑沉积范围缩小,而碳酸盐沉积范围明显增大,不断向古陆超覆,并发育海侵型生物丘礁,其中各种台盆不断增多,加宽加深,在碳酸盐台地上的镇远—福泉—贵阳—平塘—从江一带表现为台盆相放射虫硅质岩沉积,在川北及川东与陕、鄂交界处出现了深水断陷盆地,右江地区仍为盆包台沉积格局,但生物丘礁明显增多增大。高水位期表现为相对海平面突然静止或轻微下降,相带有向海增大的趋势。川滇古陆东缘为冲积平原,向东分别为滨岸湖沼、潮坪—潟湖—三角洲、局限—开阔台地、台地边缘—台缘斜坡(图8.24),煤层仅局限于川滇古陆东缘陆缘碎屑岩中,表明丰富的陆缘供给与不断上升的海平面之间呈现的平衡状态有利于煤层的发育;十万大山前陆盆地由浊积扇相为主→海陆过渡相→陆相磨拉石建造。

图8.23 第九层序高水位期层序古地理图

C—越北-马关古陆;D—云开古陆;E—川滇古陆;F—大新古陆;G—江南古陆;1—台盆;2—台内礁;3—辫状河—网状河;4—湖泊—沼泽;5—潮坪—潟湖—三角洲;6—开阔—局限台地;7—潮坪;8—河口湾—河流;9—深水台盆;10—三角洲—海底扇;11—冲积扇—河流;12—次深海;13—台缘礁;14—台缘礁—斜坡;15—孤台;16—冲积扇;17一陆棚

图8.24 第十一层序高水位期层序古地理图

C—越北-马关古陆;D—云开古陆;E—川滇古陆;F—大新古陆;1—辫状河—网状河;2—湖泊—沼泽;3—潮坪—潟湖—三角洲;4—局限—开阔台地;5—台盆;6—台缘礁滩;7—冲积扇—河流;8—孤台;9—潮坪;10—潮坪—陆棚;11—扇三角洲—海底扇;12—台缘礁;13—开阔台地;14—次深海;15—深水台盆;16—河口湾
8.5.3 主要认识和结论
1)西南地区二叠纪层序古地理演化具有明显的继承性、不均一性、阶段性、方向性和同步性。继承性是指不同演化时期海陆分布格局、沉积相带展布规律、浅水沉积区与深水沉积区、碳酸盐台地边缘及其延伸方向大体一致;不均一性是指同一时期不同类型沉积盆地具有不同的沉积特征和发展历程,另一方面是指同一沉积盆地在不同时期呈现不同的沉积面貌和特点;阶段性是指层序古地理演化具多期多阶段性;方向性是指层序古地理的发展演化的总趋势,即表现为早、晚二叠世从早到晚古陆范围不断缩小,碳酸盐沉积范围不断增大,这与二级周期海平面变化规律一致;同步性是指不同沉积区的发展阶段大体同时、层序古地理面貌彼此相关,以及生物群的演化与层序古地理的演化基本一致。
2)与传统的岩相古地理图相比,它具有精确、等时、动态、成因连续和勘探实用等优点。它深刻反映了沉积作用、构造运动、海平面变化、火山活动和成油作用等地质事件或信息;合理揭示了古暴露剥蚀区的分布范围、沉积体发育与海平面升降及同沉积构造活动的密切关系;形象描绘了覆盖区沉积相带尤其是有利生、储、盖的空间展布及演化等。显然,层序古地理图不仅动态、客观地反映了盆地成生演化过程,而且对指导油气勘探具有重大的实际意义。

8.7.1 前言
研究区系指由红河断裂、绿汁江断裂、龙门断裂、城房断裂和钦防断裂所围限的滇东、贵州、广西和四川大部地区(覃建雄等,1998)。该区具有特殊的板块构造属性和复杂的演化过程(曾允孚等,1993)。沉积盆地类型多种,沉积体系多样,沉积作用特殊,油气资源丰富,长期以来,深受地学界的广泛重视和青睐。众多学者从不同角度对西南地区二叠系进行层序研究(曾允孚等,1993;刘宝珺等,1993;夏文臣,1994;殷鸿福,1994;陈北岳,1994;许效松等,1996;覃建雄等,1996),取得了大量成果,但仅限于某一省区或某一层位。最近,Chen Hongde等(1997)、Tian Jingchun等(1997)、覃建雄等(1998)、Qin Jianxiong等(1997)对整个西南地区二叠系进行了全面系统的层序地层学研究,共划分出11个三级层序,栖霞组(S1~S3)、茅口组(S4~S6)、吴家组(S7~S9)各3个,长兴组(S10~S11)2个,其中层序S1、S6、S7、S11为Ⅰ型层序,其余为Ⅱ型层序。本书正是在这些研究成果基础上,通过该区二叠纪沉积盆地类型及特征的研究,探讨并总结不同成因类型沉积盆地的地层层序成因格架。
8.7.2 沉积盆地类型及特征
加里东运动使扬子准地台和华夏准地槽连接构成统一的华南板块。自泥盆纪始,随着古特提斯洋的开启,华南板块西南缘处于张性应力场中,二叠纪复合盆地(曾允孚等,1993)正是在此背景下形成的,它是西南地区晚古生代沉积盆地演化的一个环节,具有明显的继承性,但又具自身特色。根据地壳类型、板块位置、沉积组合、火山活动及同沉积断裂活动特征,西南地区二叠系可划分为上扬子克拉通盆地、右江被动陆缘裂谷盆地、右江弧后裂谷盆地、钦防被动陆缘走滑盆地、十万大山前陆盆地5种类型。不同类型盆地的特征及分布如表8.2和图8.26所示。
8.7.3 不同成因盆地层序地层特征
不同成因沉积盆地,所处的板块位置及构造背景不同,其中充填序列、层序成因格架和内部构型各异,主要表现在层序界面性质、层序结构、厚度、组分、分布、完整性、对称性以及发育特征及控制因素等诸方面(图8.9a-e)。
8.7.3.1 上扬子克拉通盆地层序地层特征
由于上扬子克拉通盆地具有水体相对浅、构造稳定、基底平缓、碳酸盐自旋回作用明显等环境特点,因而其层序成因格架具有如下主要特征(图8.26a):①在层序物质构成方面,主要由碳酸盐岩构成,在构造面(或Ⅰ型界面)上,通常发育碎屑岩或碎屑-碳酸盐混合沉积,如界面SB1、SB7上分布的陆相或过渡相含煤碎屑岩系(覃建雄等,1998);②在层序内部构型方面,不同沉积背景的剖面位置,其特征各异。在上扬子克拉通内部浅水区,由于海侵作用滞后,沉积物供给通常超过沉降作用,剥蚀相对强烈,因而此位置剖面上的层序通常缺失LST和HST上部,并造成HST厚度≤TST厚度(图8.26a-Ⅰ),在相对海平面曲线上表现为快速上升、迅速下降特点(覃建雄等,1998),如西昌剖面和广元剖面。在上扬子克拉通内部较深水区(如台洼环境),有可能造成HST≥TST(图8.31a-Ⅱ),并在相对海平面曲线上表现为快速上升、相对缓慢下降特点,如四川古蔺、兴文剖面。在克拉通边缘位置,由于HST期相对稳定的海平面和构造条件,允许台缘加积、进积、增生作用,使HST>TST,通常缺失LST沉积(图8.26a-Ⅲ),在相对海平面曲线上,表现为快速上升、缓慢下降的特点(覃建雄等,1998),如黔南紫云、罗甸剖面;③对层序界面而言,由于克拉通上高频低幅和海平面升降变化,容易形成特征明显、分布稳定的层序界面标志,包括岩溶、侵蚀、暴露、区域淡水成岩相等,即陆上暴露不整合面(许效松等,1996),同时亦使层序遭受剥蚀,导致层序结构的不完整性和不连续性,甚至完全缺失某一层序,在相对海平面曲线上,造成层序之间不同程度的跳跃现象,如层序S1、S5、S6、S7等(覃建雄等,1998);④由于LST期岩溶、暴露、侵蚀作用和TST期海侵侵蚀改造叠加,因而上扬子克拉通盆地层序主要由HST和TST构成,通常缺失LST或SMT。加之,克拉通盆地水浅、离大洋盆地较远,在大多数情形下,仅见到与最大海泛面相对的浅水沉积物,很少见到理论上的凝缩层;⑤由于克拉通盆地边缘生物礁并进、追补、中止等造成的HST礁和TST礁相互叠置及其生态层序的复杂性(Qin Jianxiong et al.,1997),使层序格架和相应的海平面曲线结构及其对比更加困难。
8.7.3.2 右江被动陆缘裂谷盆地层序地层特征
右江被动陆缘裂谷盆地具有典型的台、盆相间分布格局(图8.26b),其中孤台层序发育主要受控于相对海平面变化和碳酸盐生产率(图8.26b′-IP),台盆层序发育则受构造沉降、海平面变化、台缘重力流及半远洋因素的综合影响,具多物源特点(图8.26b′-PB),在海平面升降旋回中,台盆和孤台在时空上既独立又贯通,从而导致其间层序既具差异性又具对比性。因孤台层序格架、发育特点及控制因素与克拉通盆地的相似,现仅重点描述台盆背景的层序成因格架:①在层序物质构成上,台盆层序主要由薄层灰岩、灰泥岩、硅质灰岩和钙屑重力流沉积构成,如广西河池剖面和云南西畴剖面;②在层序结构方面,台盆层序主要由HST和LST或SMT构成,两者厚度较大,通常HST>LST,HST以钙屑重力流沉积夹硅质灰岩为特征,具向上灰岩增多增厚、硅质岩减少减薄序列(图8.26b′-PB)。LST由混屑浊积岩和硅质灰泥岩为主。TST厚度小,以薄层—纹层硅质岩及泥质硅质岩为特征,具向上硅质岩增多增厚的变细序列。在相应海平面曲线上,表现为LST期快速高幅海平面下降→TST期快速高幅海平面上升→HST期缓慢低幅海平面下降,基本呈对称结构;③在台盆层序中,普遍见到真正的凝缩层,如广西河池剖面和云南西畴剖面,凝缩层由纹层状硅质岩构成,总厚10~15cm;④由于台盆始终处于海平面以下,层序界面以水下间断不整合面为特征(许效松等,1996),表现为岩相转换面,识别标志不明显,层序发育完整、连续性佳,更能详尽地反映海平面变化史。
8.7.3.3 右江弧后裂谷盆地层序地层特征
与早二叠世被动陆缘裂谷盆地相比,弧后裂谷盆地具有如下环境特点(图8.31c):①盆包台格局;②同沉积断裂活动加强,火山作用加剧;③四周出现岛弧或古陆。由于上述因素的影响,造成弧后裂谷盆地特殊的层序内部构型和成因格架特征(其中弧台层序近同克拉通盆地,此不赘述):①台盆层序主要由火山碎屑浊积岩、硅质岩、泥岩夹硅质灰岩等构成(图8.26c′-PB),如广西河池剖面;②层序发育完整,连续性佳,层序界面以水下间断不整合面为特征(许效松等,1996),具体表现为水下冲刷侵蚀面及其上的混屑浊积岩,如云南西畴、富宁剖面;③在层序内部构型方面,HST、TST、LST厚度均较大(图8.26c′-PB),HST期由于构造活动、火山作用及相对海平面较为稳定,允许孤台加积、增生、垮塌,提供大量台缘物源,因而台盆层序主要由钙屑重力流沉积和硅质灰岩构成。TST期,台盆强烈断陷、火山作用加剧,并与海平面快速上升同步,发育厚层火山碎屑浊积岩夹薄层硅质岩,富含硅质骨针及放射虫。LST期,台盆水体相对变浅,受台缘岩溶物质的影响,以混屑浊积岩和硅质泥岩为特征。在相应海平面曲线上表现为LST期快速高幅海平面下降→TST期快速高幅海平面上升→HST期短期海平面静止或缓慢低幅海平面下降,略具对称性;④在台盆背景,常见深水凝缩层,主要由悬浮相火山灰沉积和纹层状放射虫硅质岩构成,向孤台方向逐渐过渡为硅质泥岩→硅质灰岩→泥灰岩→生物微晶灰岩,并直接超覆在丘礁滩沉积组合之上,如广西河池剖面。
8.7.3.4 钦防被动陆源走滑盆地层序地层特征
由于钦防被动陆源走滑盆地与特提斯洋相通,水体深,因而其层序发育主要受全球海平面变化、构造沉降、远洋因素的控制(图8.26d′)。因而该类盆地层序成因格架及内部构型主要表现为(图8.26d):①层序由放射虫硅质岩和深水页岩构成;②层序连续、完整,界面表现为岩相转换面或序列过渡面(Qin Jianxiong et al.,1997),标识特征不明显,对比较困难;③在层序构型方面,总厚度薄,主要由HST和LST由纹层状放射虫硅质岩构成,HST由硅质岩和深水页岩构成,具有向上硅质岩变薄变少、页岩增多加厚序列(图8.26d′)。LST主要由深水页岩夹硅质页岩构成。在海平面曲线上具有LST期缓慢中幅下降→TST快速中高幅上升→HST期短期静止或低幅下降特点,对称性较好;④凝缩层由放射虫硅质岩和海绵骨针硅质岩纹层构成,厚度仅数厘米。
8.7.3.5 十万大山前陆盆地层序地层特征
层序发育主要受构造运动强度及相关物源、构造古地理、基底沉降幅度及古气候的综合控制,其次是相对海平面变化。在造山初期,盆地局部挠曲,相对海平面初始缓慢上升,粗粒物质向盆地进积,出现LST沉积,以盆底扇为特征(图8.26e′);造山早期以强烈造山作用为特征,盆地相对快速沉降,海平面相对快速上升,容纳空间剧增,同时由于丰富的物源供给,盆地以“追补”、“并进”为特征,出现强烈加积、弱进积或弱退积准层序组,造成巨厚层TST沉积,优势相为海底扇和扇三角洲(图8.26e′-B);造山晚期相当于构造调整、平静期(覃建雄等,1998),盆地缓慢沉降到静止甚至抬升,相应海平面表现为缓慢上升→静止→缓慢下降,盆地快速充填、溢出、强烈进积,形成以扇三角洲平原和冲积扇平原为主构成的HST沉积(图8.26e′-A)。
总体而言,该类盆地层序界面以构造隆升侵蚀不整合面为特征,凝缩层以相当巨厚层加积海底扇为特色。在海平面曲线上,表现为长期高幅海平面下降(LST)→长期高幅低频海平面上升(TST)→缓慢中低幅海平面下降(HST)特点,略具对称性,但层序分辨率低,侧向对比较困难。
8.7.4 结论
1)不同成因沉积盆地具有不同的层序成因格架和内部构型,因而通过层序地层特征研究,可以判识沉积盆地的成因、性质和类型;
2)由于各沉积盆地层序形成和演化均受到全球海平面变化这一共同因素的影响,因而不同成因盆地之间的层序格架既具差异性,又具可对比性。

8.4.1 背景

随着层序地层学理论的飞速发展,二叠纪层序研究取得了较大进展(Machel et al.,1988;Snyder,1991;Whalen,1992;Wehr et al.,1992;Melim et al.,1995;Joachimski,1994;Veevers etal.,1987;Steinhauff et al.,1995;Qin et al.,1996;Lindsay,1991;Hollan,1993;James,1992;Weimer,1992;Cook et al.,1992;Posamentier et al.,1993;Schlager et al.,1992;Macdonald,1991;覃建雄等,1996;覃建雄等,1995)。Dennison等(1984),Miall等(1984),Charles等(1988),Sarg(1991),Tucker(1991),Leven(1992),Beauchamp(1992),Kotlyer(1993),Ross等(1993),Baud(1993),Morin等(1994),Noe(1994),Osleger(1995)等分别对全球不同地区二叠纪不同时期层序进行了初步研究,取得了丰硕成果,归结起来,它们具有如下共同特点:①二叠纪为典型的向上变浅海退旋回;②晚二叠世尤其是鞑靼期为全球最低海平面时期;③二叠纪尤其是晚二叠世次级周期海平面旋回过于简单。根本原因在于他们所依赖的资料主要源于北美、西欧、俄罗斯及冈瓦纳等,这些地区构成二叠纪联合古陆的主体,晚二叠世沉积记录不全,海相甚少,以陆相为主,其至缺失部分或相当上二叠统,显然它们所反映的仅只是欧美地区及冈瓦纳大陆的主体海平面下降事件,而不具全球代表性。与此相反,以华南地区为典型代表的包括阿尔卑斯、外高加索、伊朗、北越、日本等在内的整个特提斯域,二叠纪普遍发育与联合古陆具反向效应的反映主体海平面上升的海侵型碳酸盐岩沉积序列,并局部显示非暖水碳酸盐岩成因特点(殷鸿福等,1994)。西南地区即由金沙江-红河断裂、绿汁江断裂、龙门山断裂、城房断裂和钦防断裂所围限的滇东、贵州、广西和四川大部地区(陈洪德等,1990)(图8.16),作为位于古特提斯洋中低纬度陆块典型代表的华南板块的一部分,然而,该区层序地层研究起步较晚(曾允孚等,1993;刘宝珺等,1993;夏文臣等,1994;陈北岳等,1994;殷鸿福等,1994;许效松等,1995;覃建雄等,1996),进展相对缓慢。可见,在西南地区开展层序地层、海平面变化研究,建立层序地层、盆地充填格架,不仅对油气勘探具有重大现实意义,而且对了解该区板块构造属性和演化及其与特提斯、环太平洋构造域之间的关系,促进联合古陆计划的实施和实现,发展非暖水碳酸盐岩理论,修订和完善二叠纪全球海平面旋回曲线,具有重大理论意义。针对该区研究现状及争论焦点,笔者通过沉积盆地类型及沉积体系特征研究,以露头层序地层学理论为指导,辅以多重、动态地层学方法,结合地震和测井资料,综合研究不同盆地、不同相带、不同主干剖面的微相、相、相旋回、准层序、准层序组、体系域、层序及界面特征,进行剖面间、相带间、盆地间和区域范围对比和追踪,建立西南地区二叠系层序地层格架,在此基础上,系统阐述该区二叠纪相对海平面变化史,并进行全球对比。

图8.16 二叠纪沉积盆地类型及分布

A—上扬子克拉通盆地;B—右江被动陆缘裂谷盆地(P1)—弧后裂谷盆地(P2);C—十万大山前陆盆地;D1钦防被动陆缘走滑盆地。①金沙江-红河断裂;②南盘江断裂;③钦州-北海断裂;④冷水江-桂林断裂;⑤绿汁江断裂;⑥龙门山断裂;⑦城房断裂

8.4.2 地层格架

西南地区二叠纪地层研究程度较高,但争议颇大,主要表现为:①岩石地层单元区域对比;②年代地层“阶”的确切层位限定;③底界划定等问题。笔者根据本区二叠纪岩石地层、年代地层及生物地层研究的最新进展,结合层序地层研究特点,采用表8.1所示的地层划分方案,即自下而上由栖霞组、茅口组、吴家坪组和长兴组构成。二叠系底以不整合面或暴露面(上扬子沉积间断区)和相应整合面(右江连续沉积区,即Schwagerina tschernyschewia带之底)为界,相应年代为(280±3)Ma(Cowie et al.,1989;Ross et al.,1993;殷鸿福等,1994);顶以凝灰质层(对应于

带Palaeofusulina sinensis带顶界)为界,相应年代为(250±5)Ma(Cowie et al.,1989;Ross et al.,1993;殷鸿福等,1994);上、下统以区域不整合面为界,对应年代为(260+5)Ma(Cowie et al.,1989;Ross et al.,1993;殷鸿福等,1994);栖霞-茅口阶界线以富Mesogondollella nankingensis带分子的页状藻灰岩或眼球状灰岩超覆区域暴露面为特征,相应年代为(270±2)Ma(殷鸿福等,1994);吴家坪-长兴阶界线对应于Codonorusiella带或Prototoceras带顶界,并以富Pseudotirolites带或Paleofusulina带分子的海侵型碳酸盐岩或硅质岩超覆上二叠统第三套区域煤层为特征,对应年代为(255±2)Ma(殷鸿福等,1994)。

表8.1 西南地区二叠纪地层格架

8.4.3 沉积盆地类型及特征

加里东运动使扬子准地台和华夏准地槽连接构成统一的华南板块(黄汲清,1981)。自泥盆纪始,随着古特提斯洋的开启,华南板块周缘尤其是西南地区处于张性应力场背景,二叠纪沉积盆地正是在此背景条件下发育形成的,它是晚古生代沉积盆地演化的一个环节,具有明显的继承性,但因早二叠世末东吴运动的影响,早晚二叠世沉积盆地呈现明显的差异性。根据晚古生代沉积盆地形成过程及演化趋势、基底和同生断裂活动形式、距离板块边缘位置、地壳类型、沉积作用、层序充填样式和形成的驱动力等,将西南地区二叠纪沉积盆地划分为克拉通盆地、被动陆缘裂谷盆地、弧后裂谷盆地、被动陆缘走滑盆地和前陆盆地5种类型。各种盆地特征及分布见图8.16和表8.2。

8.4.4 沉积体系特征

沉积体系是指在沉积环境和沉积作用方面具有成因联系的三维岩相组合体(Fisher et al.,1976),两个以上反映相关沉积过程的沉积体系构成沉积体系组(depositional system sets)(Richard,1983),作为盆地生成、发展、演化过程的产物,它反映盆地的构造背景及性质的演变,根据岩石类型、岩相组合、生物组合、沉积组构等,西南地区二叠系可划分为3个沉积体系组和12个沉积体系(表8.3)。其中,残积体系、台盆及盆地体系中的混屑浊积岩为典型的低水位期产物;河口湾体系、潮控三角洲体系、海侵型丘礁滩组合、陆棚体系、深水缓坡、开阔台地、斜坡体系中的钙屑碎屑流,以及台盆和盆地体系中的(放射虫)硅质岩相构成海侵体系域主体;冲积扇体系、河流体系、浪控-河控三角洲体系、滨岸-潮坪沼泽体系、浅水缓坡、台地潮坪-潟湖、白云质丘滩礁组合、斜坡体系中的钙屑重力流、台盆及盆地硅质灰岩、灰泥岩、硅质灰泥岩组合通常为海平面高水位期产物。

表8.2 西南地区二叠纪沉积盆地类型及主要特征

表8.3 西南地区二叠纪沉积体系简表

①特指右江被动陆缘裂谷盆地和钦防被动陆缘走滑盆地中的斜坡体系。

8.4.5 层序划分及特征

根据层序关键界面、体系域配置关系及生物化石带,结合层序地球化学特征,在西南地区二叠系首次识别出11个三级层序,平均时限为2.7Ma。其中,栖霞组3个(S1~S3)、茅口组3个(S4~S6)、吴家坪组3个(S7~S9)、长兴组2个(S10~S11),4个Ⅰ型层序,7个Ⅱ型层序,它们与岩石地层、年代地层、生物地层、化学地层格架关系,以及准层序、准层序组、体系域、层序及界面特征归结于图8.17和表8.4中。限于篇幅,此不详述。

表8.4 西南地区二叠纪层序划分及特征简表

续表

续表

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①为混合陆棚的一种,特指由陆屑内台地和具镶边碳酸盐外台地构成的混合陆棚。

8.4.6 海平面相对变化及全球对比

西南地区二叠系所划分的11个三级层序,代表11次海平面相对升降周期,相当于11个三级旋回,它们在特提斯域范围均可追踪。通过

带、牙形石带和菊石组合,至少有6次海平面升降旋回可与欧美地区二叠纪海平面变化相对比,具有全球意义(图8.17)。它们分别是伦纳德期(Leonardian)早期海平面上升、瓜达卢普期(Guadalupian)早期海平面上升、瓜达卢普期(Guadalupian)末期海平面下降、卡赞期(Kazanian)早期海平面上升、鞑靼期(Tatarian)早期海平面上升、鞑靼期(Tatarian)末期海平面下降。

图8.17 西南地区二叠纪海平面相对变化及全球对比

(地层系统及时间据Cowie et al.,1989;Ross et al.,1993;殷鸿福等,1994)

8.4.6.1 伦纳德期(Leonardian)早期海平面上升

由于受沉积基底的影响,造成上扬子地区为克拉通缓坡,右江地区为被动陆缘裂谷盆地,桂东南为继承性被动陆缘走滑盆地的古地理格局,并形成向北超覆的总体南厚北薄的海侵型碳酸盐岩沉积。其中,首次出现Pseudoschwagerina-Pamiria带或Misellina带分子。由于受石炭纪—二叠纪主冰期后极地残余冰盖消融导致的准冰川型全球海平面变化(Veevers et al.,1987)的影响,造成相应的伦纳德期非暖水碳酸盐岩沉积,主要证据有,①岩石色暗,类型单一,地层分布广泛且稳定,炭泥质、沥青质或有机质含量高,缺氧特征明显,富含有孔虫-软体动物骨屑组合和冰水矿物六水碳钙石(殷鸿福等,1994),缺乏颗粒灰岩和生物礁,白云岩化微弱,鲕粒、球粒、核形石等少见,发育硅质条带及团块,富有机质沥青灰岩等,揭示了冰水驱动盐度差异造成的大洋密度分层事件;②欧洲及北美地区发育同期非暖水碳酸盐岩沉积(Veevers et al.,1987);③澳大利亚东南部和西伯利亚东部石炭纪—二叠纪冰期沉积实为区际性冰川事件,并一直持续至晚二叠世鞑靼期(Veevers et al.,1987);④石炭纪—二叠纪冰川事件始于威斯蕃期(Westphanian),在斯蒂蕃期—萨克期(Stephannian—Sakmarian)达到顶峰,伦纳德期逐渐消融,至瓜达卢普期结束(Whalen,1992)。这与华南地区石炭纪—二叠纪间平行不整合及其上广泛分布的栖霞组冰川型碳酸盐岩不谋而合,而在晚石炭纪—早二叠世为华南地区构造最稳定时期,且无火山活动记录,揭示冰川型全球海平面变化产物;⑤与茅口组、吴家坪组及长兴组相比,栖霞组层序的δ18O、δ13C值以及87Sr/86Sr比值偏高,S2-、C、A、Sr含量偏高,而古氧值及含盐度则显著偏低。暗示与冰川海平面变化有关,并具全球成因特点。

8.4.6.2 瓜达卢普期(Guadalupian)早期海平面上升

早二叠世为华南地区最大海侵时期,造成下二叠统二级层序的凝缩层。受其自南向北超覆的影响,川滇古陆逐渐缩小,海域不断扩大,奠定了早二叠世浅海轮廓。在上扬子地区发育区域性眼球状灰岩和页状藻灰岩,右江地区开始出现生物礁及丘滩组合,并具有随海侵方向由老变新趋势。此外,在同期沉积物中普遍富含新兴生物带分子。如上扬子地区首次大量出现Neoschwagerina带分子,桂西首次大量出现Cancellina带分子,桂北首次出现Tachylasm组合、浮游组合和Zoophycos组合,桂中首次出现Kufengoceras-Altudoceras带分子,其中Altudoceras、Paraceltites为特提斯域动物群的重要分子,并在北美地区广有分布(覃建雄等,1994)。另外,有机碳、锶、总烃含量、δ18O、δ13C值最高,古氧值、孔隙度最低,阴极发光最弱。在欧美地区表现为高水位期浅海碳酸盐岩沉积,并发育已进化的Pararusulina和Polydiexodina等标准化石带分子(Ross et al.,1988)。在冈瓦纳大陆及西伯利亚地台,以海陆过渡含煤岩系为主。

8.4.6.3 瓜达卢普期(Guadalupian)晚期海平面下降

由于该期全球海平面下降,导致整个华南地区发生海退,海域逐渐向SW向收缩,造成茅口组顶部区域性平行不整合、古岩溶地貌和0~50m不等的大陆河湖—残积相沉积。应该指出的是,由于局部构造叠加改造,右江地区四周隆起,出现古陆和岛弧,海槽关闭,沉降中心向西迁移,从而进入弧后裂谷盆地发展阶段。除继承性台盆外,碳酸盐孤台暴露地表,风化剥蚀,形成残留台盆与岩溶孤台相间分布的特殊地貌。在川滇古陆东缘,仅残留有相当层序S6高水位体系域中下部层位,局部缺失相当Yabeina带或Neoschwagerina带沉积甚至整个层序S6,而且造成大量珊瑚、腕足类、菊石、有孔虫和

等科属不同程度的灭绝。另外,界面附近的δ18O、δ13C值明显降低,不溶残余物含量、87Sr/86Sr、MgO、CaO、C、S2-、A(氯沥青含量)、Sr、阴极发光强度、古氧值及孔隙度等演化曲线均发生显著变化,古生代二级周期海退历程的序幕,以发育华力西晚期的蒸发盆地及河湖相沉积为特色,顶部发育区际不整合。各种资料证实,瓜达卢普期晚期海平面下降实为由板块作用驱动的构造型全球海平面变化事件。

8.4.6.4 卡赞期(Kazanian)早期海平面上升

广泛海平面上升仅局限于特提斯域。此次海平面上升造成西南地区自南向北的海侵,初步奠定了晚二叠世海域轮廓,揭示了西南乃至华南地区地史演化的新篇章。右江地区由被动陆缘裂谷盆地→弧台裂谷盆地,桂东南由被动陆缘走滑盆地→前陆盆地,上扬子地区由碳酸盐台地→混合陆棚台地。该期海平面上升除了导致右江地区台盆加深扩大和孤台相应缩小及相关海侵型沉积序列外,尚造成①Codonofusiella带、Prototoceras带、Spinomarginifera-Streptorhpnchus组合以及Gigantopteris nicotianaefolia-Lobatanularia组合和分子的首次出现;②在区域不整合面上,海侵型陆屑-碳酸盐沉积不断向古陆方向上超;③沉积地球化学标志为δ18O、δ13C值、87Sr/86Sr,以及C、A、S2-、Sr及CaO含量等不断增大,古氧值、MgO含量、酸不溶残余物及孔隙度则不断减小,阴极发光强度递增。欧美地区同期地层以海陆交互相沉积为特征,并含相应的海、陆相动植物化石带分子。

8.4.6.5 鞑靼期(Tatarian)早期海平面上升

该期为二叠纪最后一次主体海平面上升事件,影响范围局限于华南、阿尔卑斯、外高加索、伊朗、北越、日本等地区。此次海平面上升造成西南地区①Gallowaginella meitienensis带分子的首次出现;②层序S10自南向北超覆在层序S9顶部区域性煤层或喀斯特面之上;③海域突然增大,水体明显加深,主要表现为江南古陆沉没消失,川滇古陆、越北-马关古陆、大新古陆不断退缩,陆屑相带向陆退覆,相应碳酸盐台地明显扩大;④在层序地球化学演化曲线上,δ18O、δ13C值、87Sr/86Sr值不断增大,古氧值及酸不溶残余物明显减小,该期海平面上升事件与特提斯洋的裂谷作用有关。

8.4.6.6 鞑靼期(Tatarian)末期海平面下降

该期在北美、西欧、俄罗斯及冈瓦纳等全球大部分地区主要表现为大陆剥蚀状态,海相沉积作用仅局限于特提斯域范围。该期海平面下降具短期低幅特点,最明显标志是全球性平行不整合面及其上全球性分布的1~5cm的粘土层,其中富含瓣鳃类化石。二叠系—三叠系界面处的全球性生物绝灭、磁极倒转、凝灰沉降、全球气候及构造等事件,可能与该期全球海平面下降事件有关。在欧美等非海相沉积区,主要表现为其对先期沉积间断面的叠加和改造。在川滇古陆东部广大地区以及右江裂谷盆地为孤台背景,层序S11高水位体系域顶部表现为古岩溶的广泛发育和

、有孔虫、菊石等的大量绝灭。在沉积地球化学演化曲线上,主要表现为δ18O、δ13C、87Sr/86Sr达最小值,C、A、Sr、S2-含量等总体变小,古氧值、MgO含量、酸不溶残余物含量趋于增大,该期全球海平面下降结束了西南地区乃至特提斯域二叠系层序的发展史。

从Vail等(1977)和Charles等(1988)所做的全球海平面旋回曲线(图8.17)可看出,前者将伦纳德阶和瓜达卢普阶作为二级旋回的下部海侵序列,将上二叠统作为上部海退序列;后者则将整个二叠系作为上古生界第二个二级旋回的上部海退序列。根据曾允孚等(1993)的研究,右江复合盆地下二叠统相当于华力西旋回的上部海退序列,上二叠统则作为印支旋回的下部海侵序列。考虑到西南地区甚至华南地区普遍不同程度的缺失泥盆纪和石炭纪地层以及茅口组顶部构造层序不整合面分布的广泛性,认为下二叠统是个相对独立的二级层序,其中栖霞组相当于海侵体系域,茅口组相当于高水位体系域,茅口组底部相当于凝缩层,类似于Vail等(1977)的情况(图8.17)。若结合

带、牙形石带和菊石组合等,则可进行全球对比。至于西南甚至华南地区栖霞组、茅口组6个三级层序中,栖霞组、茅口组均比欧美等全球大部分地区各缺少1~2个,这是由于栖霞组底部沉积缺失(S0)和茅口组顶部构造剥蚀(S7、S8)所致。在大部分连续沉积的右江台盆相区,实际上存在相当于栖霞组底部缺失段的层序S0,但考虑到层序界面特征和化石带对比,将它作为层序S1底部处理。

西南地区上二叠统层序演化曲线与Vail等(1977)和Charles等(1988)曲线存在显著差别(图8.17)。前者代表印支二级旋回中上二叠统—下三叠统海侵阶段早期,为海侵型碳酸盐岩沉积序列,类似地区包括阿尔卑斯、外高加索、伊朗、北越、日本等,相当于Dennison(1984)提出的特提斯地区上二叠统4个层序,其中卡赞阶的2个层序相当于西南地区吴家坪组的3个层序,鞑靼阶中的另2个层序与长兴组的层序S10、S11吻合,其顶、底界线完全一致。显然,西南地区上二叠统沉积层序在特提斯域最具代表性。而Vail等(1977)、Charles(1988)等的海平面曲线中短期旋回过于简单,原因是他们所依赖的资料主要源于北美、西欧、俄罗斯及冈瓦纳等,这些地区晚二叠世沉积记录不全,以陆相为主,海相甚少,甚至缺失了相当于部分或全部长兴期地层。可见,西南地区上二叠统层序及相应海平面变化特征具全球代表性。

图8.18 研究区构造背景和沉积盆地类型及分布

①红河断裂;②龙门山断裂;③城房断裂;④钦防断裂;⑤绿汁江断裂;⑥南盘江断裂;⑦丹池断裂;⑧江南断裂。A—上扬子克拉通盆地;B—右江被动陆缘裂谷盆地(P1)—右江弧后裂谷盆地(P2);C—钦防被动陆缘走滑盆地(P1)—十万大山前陆盆地(P2

因而强调,显生宙全球海平面旋回曲线中的晚二叠世部分,宜以中国西南地区曲线为参照并加以修改。殷鸿福等(1994)认为,造成上述差异的原因可能与当时分隔古、中特提斯的Cimmerides(中间陆块带)正快速向欧亚大陆移动、古特提斯从东向西逐渐接近和拼合有关。



西南地区二叠纪层序地层及海平面变化
答:西南地区二叠纪地层研究程度较高,但争议颇大,主要表现为:①岩石地层单元区域对比;②年代地层“阶”的确切层位限定;③底界划定等问题。笔者根据本区二叠纪岩石地层、年代地层及生物地层研究的最新进展,结合层序地层研究特点,采用表8.1所示的地层划分方案,即自下而上由栖霞组、茅口组、吴家坪组和长兴组构成。二叠系底...

西南地区二叠纪层序古地理特征及演化
答:沉积层序是年代格架中的成因地层单元:年代格架包括层序地层中的各级界面,其中最常用的是层序边界和最大海泛面;成因地层单元包括沉积体系域及沉积体系,它并非单纯的传统地层单元,而是地层单元的成因和岩相关系的综合体,具双重性,即既是成因地层单元,又是等时的沉积相。因而,以层序地层学理论为指导编制而成的层序古地...

西昌盆地下二叠统层序地层研究
答:在详细分析露头层序之基础上,根据高分辨率等时地层界面、体系域特征及其在层序中的叠置关系,结合层序地球化学资料,将西昌地区时限20Ma的早二叠世地层划分为1个二级层序、2个层序组(即P1q和P1m)和6个三级层序(图8.14)。 第一个层序组(包括层序1,2,3)是在准平原化的前二叠纪基底之基础上,全球石炭纪—二叠纪主冰...

西南地区二叠纪沉积盆地类型及演化
答:最近,陈洪德等(1997)、田景春等(1997)、覃建雄等(1997、1998)对整个西南地区二叠系进行了全面系统的层序地层学研究,共划分出11个三级层序,栖霞组(S1~S3)、茅口组(S4~S6)、吴家坪组(S7~S9)各3个,长兴组(S10~S11)2个,其中层序S1、S6、S7、S11为Ⅰ型层序,其余为Ⅱ型层序。本书正是在这些研究成果基础上...

川滇黔桂地区二叠纪不同成因盆地层序地层模型
答:根据地壳类型、板块位置、沉积组合、火山活动及同沉积断裂活动特征,西南地区二叠系可划分为上扬子克拉通盆地、右江被动陆缘裂谷盆地、右江弧后裂谷盆地、钦防被动陆缘走滑盆地、十万大山前陆盆地5种类型。不同类型盆地的特征及分布如表8.2和图8.26所示。 8.7.3 不同成因盆地层序地层特征 不同成因沉积盆地,所处的板块...

(一)二叠纪—三叠纪层序地层确定的依据
答:1.层序地层时序 二叠三叠纪上扬子西缘是被动大陆边缘发展的晚期阶段,以碎屑岩和碳酸盐岩为主,总厚度除火山事件堆积物外,正常沉积岩的厚度不超过1500m。依据前述层序不整合界面的成因分析和界面类型,自下而上将二叠—三叠纪地层分为20个正层序,其中二叠系有10个正层序(1~10),三叠系有10个正...

(二)二叠纪—三叠纪海平面升降曲线的重塑比较
答:研究海平面变化是层序地层学的主要内容之一,然而正确描绘海平面变化曲线涉及的问题很多,难度很大。目前,尚无一种人们普遍接受的理想的方法。图5-5 四川峨眉二叠—三叠纪海平面升降史曲线比较图 前已述及,海平面升降曲线绘制的几种方法,均只代表某个地区的视上升和视下降,也就是说,为局部的构造...

二叠纪—中三叠世岩相古地理
答:开阔台地相分布范围广,主要沉积了薄层状泥晶灰岩夹中厚层状砂屑灰岩、鲕粒灰岩,台地内部发育多个具一定规模的鲕粒滩体,主要分布于川东、川中、川东北地区。 (4)TSQ2-HST(相当于飞仙关组飞四段沉积期)岩相古地理 层序TSQ2高位体系域沉积期为一个明显的海退过程,水体逐渐变浅,碳酸盐岩减少,泥质岩增多,碳酸...

二叠纪海平面变化研究
答:二叠纪是联合古陆生成、发展、演化的最重要时期。由于该期地层划分、界线对比、发育状况、露头特征及分布的特殊性,全球二叠纪层序地层研究程度相对较低。近几年来,随着地球科学的迅速发展,二叠纪层序地层及海平面变化研究取得了较大进展(Vail P R et al.,1977;Crowell,1978;Ross,1988;Ross et al.,1987a;Ross et...

鲁西南石炭-二叠纪煤系层序地层格架下沉积环境演化
答:图 2. 33 研究区西部石炭 - 二叠纪煤系南北向层序地层格架 高位体系域全区发育,主要由粒度总体向上变细的分流间湾、分流河道环境下发育的砂岩体组成。最大海泛面位于3#煤层的顶面(图2.30,J-7井、X-12井、L4-1井及A4-16井)。从联井剖面横向展布来看,在高位体系域,中部的厚度较周围更大...