川西地区雷口坡组风暴沉积特征及其地质意义.pdf

第41卷第3期2023年6月Vol.41 No.3Jun.2023沉 积 学 报ACTA SEDIMENTOLOGICA SINICA川西地区雷口坡组风暴沉积特征及其地质意义冯宇翔1，2，宋金民1，2，刘树根1，3，杨迪1，李智武1，金鑫1，2，范建平1，2，王佳蕊21.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 6100592.成都理工大学能源学院，成都 6100593.西华大学，成都 610039摘 要 中三叠世扬子地台西缘风暴频发，风暴岩较发育。根据剖面实测和薄片观察，对川西中三叠系雷口坡组典型的风暴沉积特征进行了研究。川西地区发育底冲刷面、砾屑段、粒序段和丘状交错层理等构造，可划分出7种风暴序列：序列主要由底冲刷面及砾屑段（A）、粒序段（B）、平行层理段（C）构成，主要受风暴涡流控制，形成于正常浪基面与风暴浪基面之间；序列主要由底冲刷面及砾屑段（A）、粒序段（B）、平行层理段（C）、风暴浊积段（E1）构成，主要受风暴回流控制，形成于风暴浪基面以上，近风暴浪基面；序列主要由底冲刷面及砾屑段（A）、粒序段（B）构成，主要受风暴回流控制，形成于浪基面与风暴浪基面之间；序列主要由底冲刷面及砾屑段（A）、粒序段（B）、平行层理段（C）、丘状交错层理段（D）构成，主要受风暴涡流控制，形成于暴浪基面与正常浪基面间的较浅水区；序列主要由粒序段（B）、平行层理段（C）构成，主要受风暴涡流控制，处于正常浪基面之上；序列主要由砾屑段（A）构成，主要受风暴潮流控制，发育于正常浪基面上；序列主要由粒序段（B）和泥晶灰岩段（E2）构成，主要受风暴浊流控制，形成于风暴浪基面附近。风暴岩的发育，一是表明上扬子地区雷口坡时期处于低纬度地区，证明川西地处台缘斜坡地带，约束了当时的古纬度及古地理格局；二是证实了龙门山古隆起与川西斜坡形成的古海湾的存在；三是约束了古海岸线的方位，进而指示微生物岩的北东南西向带状展布特征。关键词 川西地区；雷口坡组；风暴沉积；古海岸线；古海湾第一作者简介 冯宇翔，男，1999年出生，硕士研究生，地质资源与地质工程，E-mail:通信作者 宋金民，男，副教授，E-mail:中图分类号 P512.2 文献标志码 A0 引言 20世纪60年代，国外对风暴沉积和风暴岩开始初步研究，对低纬度地区碳酸盐沉积区的风暴、飓风引起的沉积展开了研究13。到70年代，一些学者提出“风暴岩”（Tempestite），即在风暴流作用后再沉积的沉积物组合45。1980年左右，以刘宝珺为代表的多位国内学者对风暴沉积进行了深入研究67。近年来风暴沉积在重建古地理、还原沉积环境等方面有着举足轻重的指导意义。风暴沉积的研究最开始以海相风暴沉积为主818，近年来，陆相风暴沉积也得到了充足的进展，对湖相风暴沉积界面以及浅水湖泊三角洲与风暴沉积的关系有了强烈的认识1920。并且学术界在原有的认知基础上，加强了对风暴沉积的构造特征及形成条件的分析，尤其是丘状交错层理、侵蚀冲刷面等2022。中国风暴沉积发育广泛，在四川盆地816、塔里木盆地17、西昌盆地18、鄂尔多斯盆地19等均有发育。四川盆地风暴沉积的研究主要集中在震旦系灯影组910、寒武系1112、三叠系1314等层位。川西地区中三叠统的风暴沉积研究始于天井山组，后续对汉旺剖面雷口坡组四段的风暴沉积也有研究，建立了风暴沉积序列，得出水下古隆起发育的认识1516。川西地区雷口坡期风暴沉积具有多点频发的特征，但目前对此还缺乏区域性探讨，制约了古地理格局的认知。本文通过野外剖面和镜下鉴定，对川西地区汉旺剖面、江油马角坝剖面、旺苍立溪岩剖面、江油马鞍塘收稿日期：20210708；修回日期：20210822；录用日期：20211104；网络出版日期：20211104基金项目：国家自然科学基金项目（41872150)；中国石油西南油气田公司四川盆地沉积与岩相古地理研究中心项目（JS2020-039）Foundation：National Natural Science Foundation of China,No.41872150;Sichuan Basin Sedimentary and Lithofacies Paleogeography Research Center Project of PetroChina Southwest Oil and Gas Field Company,No.JS2020-039DOI:10.14027/j.issn.10000550.2021.132文章编号：10000550（2023）03066112第41卷沉 积 学 报剖面、阆中2井等的风暴沉积进行研究，探讨其对川西地区中三叠世古纬度和古板块演化、沉积环境及岩相古地理等的指示意义。1 地质概况 四川盆地是我国南方最大的含油气盆地，是典型的叠合盆地。印支运动早幕，受构造影响，盆地内出现大隆大坳格局，将四川盆地现今构造单元划分为6个（图1），川东南抬升形成了泸州开江古隆起，川西地区形成了川西坳陷2324。川西雷口坡组主要发育局限台地，亚相有潟湖、潮坪、台内滩和台缘滩等25。雷口坡组与下伏飞仙关组整合接触，上部为天井山组，部分地区天井山组因天井山古隆起剥蚀强烈，与上三叠统须家河组等不整合接触26。川西雷口坡组主要是一套灰色浅灰图 1区域位置及川西雷口坡组剖面Fig.1Regional location and section in the Leikoupo Formation,western Sichuan Basin662第3期冯宇翔等：川西地区雷口坡组风暴沉积特征及其地质意义白云岩、膏盐岩和灰岩互层，发育大量的凝块白云岩、叠层白云岩等微生物白云岩。根据岩性和结构特征，雷口坡可划分为4段（图1），从下至上依次为雷一段（雷一1、雷一2）、雷二段、雷三段（雷三1、雷三2、雷三3）、雷四段（雷四1、雷四2、雷四3）27。2 风暴沉积构造 风暴沉积构造通常是指在风暴作用下产生的风暴流对已沉积的异地或原地沉积物进行改造而产生的沉积构造28。通过对川西地区绵阳汉旺剖面、旺苍立溪岩剖面、江油马角坝剖面和马鞍塘剖面的详测和镜下薄片观察，以及对阆中2井的岩心观察，在川西雷口坡组沉积中发现了大量具有代表性的风暴沉积构造。2.1底冲刷面风暴高峰期，在高能风暴流的影响下，下部沉积物受到强烈的侵蚀和冲刷，形成了高低起伏的底冲刷面28。汉旺剖面和立溪岩剖面都发育底冲刷构造。在风暴回流的作用下，高密度流体对下伏沉积岩层进行了强力的冲刷，凹凸不平的冲刷面上下岩性发生突变，不同于其他牵引流形成的冲刷面。并且由于受到风暴波动性质的影响，风暴冲刷面可见不规则的正弦或者余弦特征20（图2ac）。汉旺剖面可见图 2典型风暴沉积构造（a）冲刷面起伏较大（汉旺剖面）；（b）较平缓冲刷面（立溪岩剖面）；（c）平缓冲刷面及砾屑层（立溪岩剖面）；（d）菊花构造（汉旺剖面）；（e）砾屑分选较差（阆中2井）；（f）条状砾屑（立溪岩剖面）；（g）多期正粒序旋回（汉旺剖面）；（h）向上变细的生屑粒序层（马鞍塘剖面）；（i）正粒序（立溪岩剖面）；（j）递变砾屑（阆中2井）；（k）砾屑（马角坝剖面）；（l）撕扯状砾屑（阆中2井）；（m）平行层理（汉旺剖面）；（n）丘状交错层理（汉旺剖面）；（o）丘状交错层理（立溪岩剖面）Fig.2Typical tempestite depositional structures663第41卷沉 积 学 报底冲刷构造和渠模，冲刷面呈波状起伏，幅度 110 cm（图2a），上覆薄层砾屑泥晶白云岩，下伏厚层角砾泥晶白云岩，表明风暴回流强有力的冲刷侵蚀。渠模宽35 cm，泥质充填，它的排列对古风暴流动方向具有指向性29。立溪岩剖面发育良好的底冲刷面（图2b，c），冲刷面不规则起伏，幅度中等，介于24 cm，宽5060 cm，上覆为砾屑灰质白云岩，下伏薄层泥晶白云岩。2.2风暴砾屑层砾屑层多与底冲刷面同时出现，位于底冲刷面上部，是风暴沉积的主要特征之一。砾屑成分主要为灰色、灰白色泥晶白云岩，分选差，以棱角次棱角状为主，其原岩主要为泥晶白云岩和凝块泥晶白云岩。不同序列的风暴砾屑的大小、形状、排列方式和支撑方式都存在差异性。汉旺剖面发育三期砾屑层，砾屑成分为泥晶白云岩和凝块泥晶白云岩，每期厚度4060 cm，主要呈条状，分选中等，部分定向排列。向上发育粒序层（图2g），表现为下粗上细的正旋回，可见菊花状构造（图2d），由于强有力的风暴涡流的影响，受到回旋向上的力。立溪岩剖面发育两段风暴沉积，第一段发育7期砾屑层，砾屑成分为灰白色泥晶白云岩，厚度为2550 cm，以次棱角状砾屑为主（图2f），呈片状，粒径大的有12 cm，小的仅约0.1 cm，向上粒序层发育，表现为正旋回（图2i）。第二段发育4期砾屑，砾屑成分为灰白色泥晶白云岩，厚度为 1520 cm，主要为长条状砾屑，长度为 14 cm。马角坝剖面发育的砾屑层中可见撕扯构造（图2k），半固结的层理构造被风暴涡流打碎后形成撕扯状。马鞍塘剖面中风暴沉积未发育明显砾屑，见三套生屑粒序层，厚度315 cm，为正粒序（图2h）。阆中2井发育风暴砾屑（图2e），可见7期风暴沉积旋回，为下粗上细的正韵律结构，每一期旋回厚度不一，440 cm不等，砾屑棱角分明，分选差，杂乱堆积，大小为210 mm，发育撕扯构造，镜下可见明显递变和放射状砾屑（图2j，l）。2.3风暴层理构造川西地区雷口坡组4个剖面发育两种层理构造。其中丘状交错层理是在高能的风暴涡流对底床剥蚀后的密度流沉积形成22。汉旺剖面发育较小丘状交错层理（图2n），高约1 cm，波长8 cm。而平行层理是进入衰减期后，风暴流随能量衰减为浊流后形成的，平行层理在汉旺剖面和立溪岩剖面发育。汉旺剖面的平行层理在多期均有发育，平行层理纹层密集（图2m），单层厚13 mm；立溪岩剖面的平行层理主要为极薄层泥粉晶白云岩（图2o），单层厚度小于1 mm。3 风暴沉积序列 风暴随能量的变化可分为高峰、衰减和停息三个时段30。风暴沉积根据风暴的发展阶段，发育不同的沉积构造，一个理想风暴岩序列由5个沉积单元组成，由下至上分别为：A底冲刷面及砾屑段、B粒序段、C平行层理段、D丘状交错层理段、E泥岩段8。风暴沉积序列会受到不同能量的风暴流改造，还会受到海平面变化及剖面位置的影响，故此川西地区可以划分出7种沉积序列。序列主要由底冲刷面及砾屑段（A）+粒序层（B）+平行层理段（C）构成（图3），主要发育在立溪岩剖面雷三段，底冲刷及砾屑段（A）主要岩性为砾屑含灰白云岩，冲刷面起伏 14 cm，上覆砾屑层厚 1530 cm，分选、磨圆差，一般为510 mm，可见23 cm的砾屑，粒序层（B）厚2030 cm，正粒序结构，为砾屑、砂屑灰质白云岩，平行层理段（C）厚4050 cm。序列主要由底冲刷面及砾屑段（A）+粒序层（B）+平行层理段（C）+风暴浊积段（E1）构成（图3），主要发育在立溪岩剖面雷三段，发育两期序列。一期底冲刷及砾屑段（A）主要为砾屑含灰白云岩，冲刷面起伏 14 cm，厚 3040 cm，粒序层（B）厚30 cm，正韵律结构，为砾屑、砂屑灰质白云岩，平行层理段（C）厚7 cm，主要是粉晶灰质白云岩，泥岩段（E）厚4 cm，为白云质泥岩。另一期底冲刷及砾屑段（A）+粒序层（B）厚50 cm，主要为深灰色极薄层粉屑砂屑云质灰岩，上覆50 cm的平行层理段和风暴浊积层。序列主要由底冲刷面及砾屑段（A）+粒序段（B）构成（图3），主要发育在立溪岩剖面雷三段、汉旺剖面雷四段。立溪岩剖面底冲刷面及砾屑段（A）主要为砾屑含灰白云岩，冲刷面起伏24 cm，上部砾屑层厚度1520 cm，粒序段（B）发育在砾屑层之上，正韵律结构，粒度向上变细，厚度为1020 cm。汉旺剖面共发育三期序列，冲刷面起伏23 cm，下部为深灰色粉晶白云岩，砾屑层厚度为4262 cm，砾屑分选、磨圆中等，大小为14 mm。粒序段（B）发育在砾屑层之上，为正粒序。664第3期冯宇翔等：川西地区雷口坡组风暴沉积特征及其地质意