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

1、川西北地區(qū)位于龍門山推覆構造帶的北段，石炭紀處于揚子板塊西緣的半封閉海灣環(huán)境，發(fā)育一套以局限-半局限臺地和開闊臺地相為主的碳酸鹽巖沉積。該地區(qū)上石炭統厚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子地區(qū)晚石炭世沉積特征的經典地區(qū)之一。本研究根據沉積類型、巖性、古生物組合和沉積構造特征對該地區(qū)上石炭統進行了重新厘定，將下石炭統總長溝組上段修正為上石炭統黃龍組下段。上石炭統重新劃分為黃龍組下段、黃龍組中段、黃龍組上段

2、和船山組下段四個部分。
　　根據野外觀察和室內顯微分析，共識別出15種微相類型。根據這些微相類型在縱向和橫向上的組合與分布特點，參考Wilson的標準微相和鑲邊碳酸鹽巖臺地沉積模式，利用微相組合分析將這些微相組合劃分為4個相帶，即蒸發(fā)臺地、局限臺地、開闊臺地和臺地邊緣淺灘。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個剖面的黃龍組下部識別出風暴層，并確定了5套風暴沉積組合。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、瘤塊狀構造、粒序層理、水平層理、波狀層理和生物擾動等沉積構造。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風暴作用的開闊臺地環(huán)境。組合Ⅱ以瘤塊狀構造、粒序層理和塊狀層理為特征，沉積于正常浪基面之上受強

4、風暴流影響的局限臺地環(huán)境。組合Ⅲ以沖刷溝槽、粗礫滯留層、粒序層理、塊狀層理為特征，沉積于浪基面以上持續(xù)風暴流作用的開闊臺地邊緣淺灘環(huán)境。組合Ⅳ由沖刷溝槽、正粒序層理和塊狀層理的生物碎屑灰?guī)r組成，產出于組合Ⅲ之上，是在前一期風暴未完全結束時又遭到后一期風暴的侵襲，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地環(huán)境。以上5套風暴巖都發(fā)育于臺地中上部，與一般的斜坡風暴巖有明顯

5、的差別，均屬于近源極淺水風暴巖。
　　川西北地區(qū)船山組核形石十分發(fā)育，類型多樣?；趯ζ鋬炔匡@微結構的分析，發(fā)現核形石核心和紋層各有5種類型，并伴隨有3種圈層“構造”?；趯ζ浜诵?、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、長棒狀核形石、帽狀核形石、不規(guī)則狀核形石和復合核形石等6大類，并將它們劃分成3種沉積環(huán)境，即臺地邊緣灘、開闊臺地和局限臺地，并進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)境的耦合關系

6、。高含量、大顆粒、紋層厚度大于核心厚度、紋層復雜、核心組分與基質組分存在較大差異、亮晶膠結的核形石，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力較弱的開闊臺地環(huán)境，強水動力使核形石發(fā)生磨圓，基質生物碎屑破碎，經搬運而沉積于水動力較大的臺地邊緣灘環(huán)境：中等含量、中等粒度、紋層簡單與完整生物碎屑共存、且粒徑類似、亮晶膠結的核形石，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力條件下，處于懸浮狀態(tài)，捕獲和粘附碳酸鹽質點，當個體增

7、大和水體環(huán)境變化時，核形石就地沉積于中等能量的開闊臺地環(huán)境；含量低、粒徑變化大、紋層厚度小于核心厚度、紋層簡單、形狀易受核心的影響，紋層外殼凹凸不平，基質中生物含量低、泥晶基質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力偏弱的局限臺地環(huán)境。
　　利用電感耦合離子質譜技術對船山組核形石灰?guī)r樣品進行了系統的全巖稀土元素測試分析。測試結果表明研究區(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，明顯低于北美頁巖的平均值160.12ug/g。LREE相對富集，HREE相對虧損。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虧損嚴重，指示船山期的海水總體屬于強氧化環(huán)境。δEu介于0.89～1.06之間，均值為0.99，異常不明顯，部分呈現正異常，部分呈現負異常，可能與當時的古氣候循環(huán)(冰期與間冰期)和海水的周期性