滇西滇源縣下三疊統(tǒng)天文堡組沉積微相研究

滇西滇源縣下三疊統(tǒng)天文堡組沉積微相研究

沉積相與沉積環(huán)境鹽源-麗江盆地三疊紀(jì)地層廣泛發(fā)育。自1925年蘇格蘭學(xué)者葛利高利父子在麗江黑龍廟地區(qū)發(fā)現(xiàn)六射珊瑚并確定該地區(qū)存在海相上三疊統(tǒng)以來,國內(nèi)學(xué)者先后對(duì)盆地的三疊紀(jì)地層分布、劃分對(duì)比及礦產(chǎn)分布等作過較為詳實(shí)的研究。資料顯示青天堡組因廣泛記錄了早三疊世青天堡時(shí)期鹽源-麗江盆地開始發(fā)生大規(guī)模海進(jìn)沉積而引起過眾多學(xué)者的重視,他們對(duì)下三疊統(tǒng)青天堡組沉積相做過大量研究,提出了不同的觀點(diǎn)。一些學(xué)者認(rèn)為青天堡組為一套海相沉積盡管前人對(duì)青天堡組沉積相與沉積演化做了較為詳實(shí)的研究,但這些研究大多集中于20世紀(jì)八、九十年代或以前,受歷史原因及各地區(qū)研究程度不一致的影響,對(duì)青天堡地層沉積相與沉積環(huán)境的認(rèn)識(shí)未能統(tǒng)一。造成這一認(rèn)識(shí)上出現(xiàn)差異的原因可能是,沉積盆地受地形地貌及物源等多因素影響,盆地內(nèi)不同區(qū)域在同一沉積時(shí)期接受沉積的條件、環(huán)境具有一定差異,即存在“同時(shí)異相”的可能。筆者在前人研究基礎(chǔ)上,通過對(duì)軍馬場(chǎng)地區(qū)青天堡地層剖面詳細(xì)測(cè)制,運(yùn)用野外詳實(shí)的地質(zhì)資料對(duì)軍馬場(chǎng)地區(qū)下三疊統(tǒng)青天堡組的沉積相及沉積環(huán)境進(jìn)行系統(tǒng)分析,這將對(duì)進(jìn)一步厘清該研究區(qū)三疊系沉積演化及其成礦地質(zhì)背景具有重要意義。1軍馬場(chǎng)東南角紅樹莓群地層環(huán)境鹽源-麗江盆地位于揚(yáng)子板塊西緣,東以康滇古陸為界,西臨點(diǎn)蒼山古陸(即金沙江古陸南段),北瀕特提斯海東段的巴顏喀拉海盆(雅江海盆),與義敦淺海區(qū)相連通。受長(zhǎng)槍-棋木林島鏈障壁島其連通性的存在,形成南部被古陸環(huán)繞、北部面臨廣海的半閉塞海灣環(huán)境鹽源-麗江盆地三疊紀(jì)地層發(fā)育較廣,沉積厚度以鹽源甲米一帶最厚。在四川境內(nèi),三疊紀(jì)各地層多呈整合接觸,而在云南境內(nèi)則多為假整合接觸。據(jù)前人研究資料軍馬場(chǎng)青天堡組地層剖面位于云南洱源縣鄧川鎮(zhèn)軍馬場(chǎng)大-麗公路西側(cè),地層厚度262.8m,為一套紫紅色、黃褐色、灰綠色碎屑巖沉積。與下伏二疊系玄武巖組及上覆中三疊統(tǒng)北衙組瘤狀、泥質(zhì)灰?guī)r呈平行不整合接觸。底部為紫紅色、灰紫色厚層塊狀含礫巖屑砂巖,發(fā)育底沖刷構(gòu)造、板狀交錯(cuò)層理及透鏡狀層理;中上部為灰紫色、黃綠色、灰綠色中-厚層狀粗-細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖與紫紅色粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖,發(fā)育槽狀、板狀交錯(cuò)層理及微細(xì)水平層理;上部為灰紫色薄-中厚層狀中-細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖與綠黃色粉砂巖不等厚互層,且含植物莖跡化石碎片,具大型楔狀、板狀交錯(cuò)層理。2巖石的類型和特點(diǎn)青天堡組發(fā)育的巖石類型主要包括含礫巖屑砂巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖、粉砂巖及粉砂質(zhì)泥巖。本文按巖石類型來描述其巖性特征。2.1砂巖在野外地質(zhì)基礎(chǔ)上,對(duì)15件砂巖薄片進(jìn)行了室內(nèi)鏡下鑒定,確定砂巖中各組份類型及砂巖結(jié)構(gòu)成熟度和成分成熟度,為還原沉積背景提供依據(jù)2.1.1巖屑端巖質(zhì)元素特征顆粒組分含量介于65%~90%,平均含量86%,少數(shù)低至65%。其中石英端元在碎屑顆粒中的所占比例普遍較低,一般為10%~30%,平均為20.7%,僅少量占比達(dá)到50%。長(zhǎng)石端元占比變化大,介于15%~75%,平均為42.7%,主要為斜長(zhǎng)石和正長(zhǎng)石,以斜長(zhǎng)石居多。巖屑端元占比較大,但含量變化也較大,一般介于10%~65%,平均含量36%。巖屑成分主要為玄武巖、高嶺土,并在地層剖面的上部砂巖中含少量海綠石。填隙物含量一般介于10%~35%之間,平均含量為14%,最低為10%,少數(shù)砂巖中填隙物含量可達(dá)35%。填隙物中雜基與膠結(jié)物的平均含量以膠結(jié)物稍高,其中雜基主要由玄武巖、長(zhǎng)石、燧石英及泥質(zhì)組成,泥質(zhì)部分粘土化;膠結(jié)物類型以鐵質(zhì)為主,其中中下部砂巖中膠結(jié)物見少量火山玻璃?？傮w而言,砂巖成分成熟度低。2.1.2膠結(jié)物結(jié)構(gòu)的雜基及膠結(jié)類型碎屑巖顆粒結(jié)構(gòu)為極粗粒-中細(xì)粒結(jié)構(gòu),分選較差,多呈次棱角狀。填隙物結(jié)構(gòu)分雜基結(jié)構(gòu)和膠結(jié)物結(jié)構(gòu),其中雜基多為部分粘土化的細(xì)碎長(zhǎng)石、燧石英以及少量未結(jié)晶粘土質(zhì),屬原雜基;膠結(jié)類型多為接觸-鑲嵌式,次為半基底式膠結(jié),還見硅質(zhì)次生加大式膠結(jié),顆粒間點(diǎn)接觸、線接觸及縫合線接觸都較為常見。根據(jù)以上特征,判定砂巖結(jié)構(gòu)成熟度總體較低。2.1.3長(zhǎng)絲巖屑砂巖通過對(duì)砂巖組分和結(jié)構(gòu)的分析,確定該地層巖石類型以巖屑長(zhǎng)石砂巖或長(zhǎng)石巖屑砂巖為主。巖石的碎屑顆粒石英含量平均20.7%,長(zhǎng)石平均含量42.7%,巖屑為36%,巖石中巖屑含量較高,具粗-中細(xì)粒結(jié)構(gòu),分選差,磨圓差,成分成熟度、結(jié)構(gòu)成熟度低的特征。2.2德石的結(jié)構(gòu)和充填材料礫巖在盆地內(nèi)廣泛分布,主要發(fā)育在青天堡組中下部。其特征大體一致,顏色主要為紫紅色、紫褐色或暗紫色,厚層-塊狀構(gòu)造。礫石含量60%~90%,成分為玄武質(zhì)、泥質(zhì)及少量硅質(zhì)(如圖2)。軍馬場(chǎng)青天堡組下部為含礫巖屑砂巖,其中底部礫巖中的礫石成分為玄武巖,而中下部含礫巖屑砂巖中的礫石成分以泥質(zhì)、硅(鈣)質(zhì)為主,見少量玄武巖礫石。底部礫石排列較為雜亂,呈雜基支撐結(jié)構(gòu);中下部呈疊瓦狀,礫石以顆粒支撐結(jié)構(gòu)為主,也見雜基支撐。礫石大小混雜,分選較差,礫徑大者3~6cm,小者僅數(shù)毫米;磨圓度和球度較好或中等,呈卵形或次棱角狀;填隙物為粗-細(xì)砂或泥質(zhì)。垂向上多與粗-細(xì)粒巖屑砂巖共生,形成下粗上細(xì)的沉積序列。礫巖的成分成熟度與結(jié)構(gòu)成熟度均較低。2.3巖、粉砂質(zhì)泥巖粉砂巖主要分布于單個(gè)沉積旋回的頂部,一般為紫紅色,在青天堡組中上部為灰綠色,薄-中層狀,多與泥巖、粉砂質(zhì)泥巖呈薄互層或過渡關(guān)系。碎屑中石英含量比一般粉砂巖中的石英含量低,僅20%~30%,且以單晶石英為主,長(zhǎng)石含量較一般粉砂巖高,含量達(dá)50%~60%,此外還有少量巖屑。泥質(zhì)雜基為淀綠泥石;膠結(jié)物為鐵質(zhì)、鈣質(zhì),呈孔隙-接觸式膠結(jié),顆粒支撐。發(fā)育水平層理、沙紋層理、波狀層理及泄水構(gòu)造等。2.4沉積環(huán)境的影響下三疊統(tǒng)青天堡組泥巖以紫紅色或暗紫紅色、灰綠色為主,其中青天堡組中下部泥巖多為紫紅色,中上部泥巖以灰綠色為主,造成顏色差異的原因與其沉積環(huán)境有密切關(guān)系。薄片中見少量細(xì)-粉砂(石英顆粒),多為不均勻分布。青天堡組下部泥巖含大量片狀黑云母及棕黑色粘土,無定向排列,可能為漫流沉積。青天堡組頂部的黃灰色或灰綠色(灰質(zhì))泥巖常含泥質(zhì)灰?guī)r角礫、鈣質(zhì)結(jié)核等,常常與粉砂巖呈過渡或薄互層關(guān)系,常見水平層理、層紋構(gòu)造,多形成于較深水靜水或閉塞靜水的低能環(huán)境。3沉積物特征與沉積物形成的分析3.1沉積相標(biāo)記在充分了解研究區(qū)的沉積地質(zhì)背景資料后,在分析其沉積相類型時(shí),依據(jù)巖性組合、巖石的顏色和結(jié)構(gòu)、粒度特征、原生沉積構(gòu)造等特征。3.1.1顏色顏色是研究沉積相的重要依據(jù)之一3.1.2巖屑砂巖質(zhì)礫石青天堡組主要為含礫巖屑砂巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖、粉砂巖夾少量薄層泥巖,以含礫巖屑砂巖、長(zhǎng)石巖屑砂巖沉積最為特征。含礫巖屑砂巖的礫石磨圓中等,分選差,成分復(fù)雜,為碎屑流沉積;玄武巖質(zhì)礫石是由于在強(qiáng)水流作用下,對(duì)下伏玄武巖地層強(qiáng)烈沖刷和再沉積作用而形成的。砂巖碎屑顆粒以粗-中粒結(jié)構(gòu)為主,細(xì)粒次之,分選及磨圓差-中等,與一般的河流-三角洲成因比較,其粒度更粗、分選及磨圓更差,成分成熟度和結(jié)構(gòu)成熟度更低,反映了近物源、較短距離搬運(yùn)的沉積特征。3.1.3原生沉積結(jié)構(gòu)原生沉積構(gòu)造是由沉積物在沉積過程中以及固結(jié)成巖之前所形成的構(gòu)造,因而在一定程度上可反映沉積構(gòu)造受沉積環(huán)境的制約3.1.4沉積環(huán)境分析古生物容易受古氣候與構(gòu)造活動(dòng)等主控的沉積環(huán)境影響,因而是判斷沉積環(huán)境的重要依據(jù)之一。軍馬場(chǎng)剖面中上部的中-細(xì)粒長(zhǎng)石巖屑砂巖中見植物莖跡化石,呈長(zhǎng)條狀,并破碎成層,多由長(zhǎng)距離搬運(yùn)并經(jīng)過分選而集中沉積而來?？赡苄纬捎谌侵耷熬壄h(huán)境。3.2沉積體系和微相類型通過以上沉積相劃分標(biāo)志,結(jié)合工作區(qū)的構(gòu)造-沉積演化歷史,確定研究區(qū)青天堡組地層發(fā)育沖積扇、河流、三角洲三種沉積相,以及扇緣、河道充填、三角洲前緣和前三角洲等4個(gè)亞相,進(jìn)一步細(xì)分的辨狀河道、洪泛平原、水下分流河道等6個(gè)微相(如圖4)。3.2.1沖積扇巖性發(fā)育特征鹽源-麗江盆地青天堡組沖積扇主要分布在康滇古陸前緣,僅僅出現(xiàn)在青天堡早期階段,以康滇古陸為主要物源朝盆地中心方向發(fā)育,而盆地西緣點(diǎn)蒼山古陸在早三疊世青天堡初期處于不活躍階段,僅能提供少量物源供給盆地軍馬場(chǎng)青天堡組沖積扇巖性差異較大,成分成熟度與結(jié)構(gòu)成熟度均較低。巖石組合為紫紅色含礫巖屑砂巖、中-粗粒玄武質(zhì)巖砂巖、粉砂巖,夾透鏡狀泥巖。礫石成分為玄武巖,磨圓中等,呈次圓狀或次棱角狀,分選差。發(fā)育平行層理、板狀交錯(cuò)層理(圖3)、透鏡狀層理,以及塊狀構(gòu)造、底沖刷構(gòu)造(如圖5)。垂向沉積層序粒度整體表現(xiàn)為下粗上細(xì)。底部沖刷面表現(xiàn)為一不平整面,在底沖刷面附近的礫巖層中,含大量玄武巖質(zhì)礫石,且夾有薄-中層狀中-細(xì)粒玄武質(zhì)巖屑砂巖及透鏡狀泥巖(圖3);玄武巖礫石的礫徑為20~50mm。向上巖性漸變?yōu)橹?細(xì)粒玄武質(zhì)巖屑砂巖、薄層狀粉砂巖,形成下粗上細(xì)的退積正旋回層序。3.2.2結(jié)構(gòu)巖石組合研究區(qū)內(nèi)的河流沉積,是在海進(jìn)過程中退積型沖積扇形成之后以垂向加積方式進(jìn)行的。發(fā)育辨狀河道、洪泛平原微相(如圖6)。(1)辨狀河道微相是在青天堡早期階段持續(xù)緩慢的海浸過程中,繼沖積扇體形成之后以垂向加積為主的一種沉積方式,在沉積剖面上具明顯的二元結(jié)構(gòu)巖石以黃灰色與暗紫色、暗紫色、紫紅色及兩者過渡的顏色為主,剖面結(jié)構(gòu)特征為具下粗上細(xì)的正粒序組成為沉積單元的沉積旋回。沉積旋回的巖性組合表現(xiàn)為底部沖刷面礫石呈扁平排列或疊瓦排列,礫石成分為泥質(zhì)、硅質(zhì)及玄武質(zhì),呈次棱角-次圓狀,顆粒支撐,泥質(zhì)膠結(jié);下部為厚層狀含礫巖屑砂巖層,礫石成分以泥質(zhì)、硅質(zhì)為主,見少量玄武質(zhì)礫石,礫石呈疊瓦狀或扁平排列,前者為顆粒支撐,后者為雜基支撐,磨圓較好,呈卵形,分選較差,礫徑1~3cm,發(fā)育透鏡狀、槽狀交錯(cuò)層理(圖3C);中部為紫紅色、黃灰色薄-中層狀中-細(xì)粒巖屑砂巖,巖屑為玄武巖巖屑,發(fā)育平行層理、槽狀交錯(cuò)層理、砂紋層理;頂部為泥質(zhì)粉砂巖及粉砂質(zhì)泥巖。(2)洪泛平原的巖性特征表現(xiàn)為紫紅色薄層泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖或兩者不等厚互層,發(fā)育平行層理、透鏡狀層理、楔狀交錯(cuò)層理,發(fā)育在辨狀河道沉積頂部。3.2.3緣三角洲高效沉積微相特征鹽源-麗江盆地三角洲沉積廣泛發(fā)育,巖性表現(xiàn)為與沖積扇特征相似的向上變細(xì)的粒度特征,但巖性總體較沖積扇細(xì)。本剖面根據(jù)巖性組合、砂體形態(tài)和沉積構(gòu)造等組合特征,將其分為三角洲前緣和前三角洲3個(gè)亞相,其中以三角洲前緣亞相發(fā)育最為典型,前三角洲僅部分發(fā)育。(1)三角洲前緣三角洲前緣處于濱淺海緩坡帶上,是三角洲沉積的主體部分,受河水與潮水的共同作用,可分為水下分流河道、分流間灣、河口砂壩和席狀砂4個(gè)微相(如圖7)。(1)水下分流河道是三角洲平原分流河道在水下的延伸部分,且在水下向海方向推進(jìn)過程中逐漸變寬以致消失(2)水下分流河道間分布在三角洲前緣水下分流河道砂體之間相對(duì)低洼地區(qū)(3)河口砂壩為水下分流河道河口處的堆積體,受海水作用較強(qiáng),具沉積速率高、含泥質(zhì)少、交錯(cuò)層理廣泛發(fā)育的特點(diǎn)(4)席狀砂是在河口砂壩周圍以及前方呈席狀大范圍分布的細(xì)-粉砂巖,多與濱淺海相泥巖呈薄互層(2)前三角洲前三角洲是指河流攜帶入湖沉積的泥質(zhì)和細(xì)粉砂等細(xì)粒部分,在河口處由于水動(dòng)力強(qiáng)不能沉積下來,繼續(xù)呈懸浮狀態(tài)向前搬運(yùn)到較安靜環(huán)境才沉積下來。本地區(qū)前扇三角洲亞相在剖面頂部有少量發(fā)育,巖相主要為黃灰色、灰綠色粉砂質(zhì)、灰質(zhì)泥巖夾泥質(zhì)粉砂巖透鏡體,發(fā)育水平層理或不明顯。4sq1旋回多韻律轉(zhuǎn)化根據(jù)構(gòu)造控盆、盆地控相、相控沉積體系的研究思路,通過對(duì)鹽源-麗江盆地構(gòu)造演化的厘定,結(jié)合軍馬場(chǎng)青天堡組沉積特征的詳細(xì)分析,作者建立了軍馬場(chǎng)青天堡組沉積演化模式(如圖8)。青天堡組地層主要形成于上揚(yáng)子陸塊的鹽源-麗江中生代邊緣拗陷帶。在早三疊世初期,隨著在區(qū)域范圍發(fā)生的印支構(gòu)造運(yùn)動(dòng),盆地開始發(fā)生海進(jìn),盆地兩側(cè)古陸開始抬升,古陸與盆地的高差增大,坡度變陡,而盆地東緣的康滇古陸上升活動(dòng)明顯,并遭受強(qiáng)烈剝蝕;同時(shí)盆地西緣的點(diǎn)蒼山古陸也在發(fā)生著緩慢抬升。因而在青天堡初期,盆地同時(shí)接受了分別來自盆地東緣康滇古陸和西緣點(diǎn)蒼山古陸的物源供給,形成的大量沖積物在重力流作用下隨徑流匯入受水盆地并朝盆地中心推移,并在海進(jìn)作用下形成具下粗上細(xì)的退積式?jīng)_積扇,沖積扇的前緣進(jìn)入水盆(圖8A)。在軍馬場(chǎng)地區(qū),青天堡組地層底部的含礫巖屑砂巖層與下伏地層接觸部位夾一層厚約30cm的薄層狀巖屑砂巖及透鏡狀泥巖;同時(shí),在巖性組合上,軍馬場(chǎng)沖積扇為含玄武巖礫石巖屑砂巖、粗-中粒巖屑砂巖,其中粗-中粒巖屑砂巖為薄-中層狀,具大型板狀交錯(cuò)層理,明顯具牽引流沉積特征,說明軍馬場(chǎng)地區(qū)位于沖積扇的扇緣或靠近扇中的一側(cè)。中期,隨著古陸不斷抬升,盆地加速下陷,海水上漲,先期形成的沖積扇可能演變?yōu)槲镌磪^(qū),同時(shí)古陸剝蝕形成的碎屑物質(zhì),也一并由辨狀河將其運(yùn)移到盆地中去,在辨狀河和海水的共同作用下形成辨狀河沉積(圖8B)。隨著海面上升,細(xì)粒沉積物將依次超覆在粗粒之上,形成下粗上細(xì)的海進(jìn)河流充填層序。經(jīng)過多次疊加且受構(gòu)造和氣候等條件的影響,出現(xiàn)多旋回多韻律的沉積特征。由于受海水的影響,河流充填層序中可能含有少量海相生物化石。晚期,隨著大規(guī)模的海進(jìn)作用,海水迅速上漲,軍馬場(chǎng)地區(qū)完全處于水下環(huán)境,辨狀河道的河口向陸地一側(cè)退縮,碎屑物質(zhì)由辨狀河道帶入水下,但受較強(qiáng)的水動(dòng)力影響,將其中的細(xì)屑物質(zhì)帶走,僅保留了其中的粗屑物質(zhì),同時(shí)海水從更深區(qū)域帶來的粉砂質(zhì)、泥質(zhì)滲入粗屑顆粒間而形成水下河道沉積。當(dāng)海進(jìn)作用繼續(xù)進(jìn)行