前陸盆地充填沉積特徵

時間 2021-08-11 17:23:53

1樓:中地數媒

一、周緣前陸盆地沉積特徵

周緣前陸盆地包括兩個時期,安尼期—拉丁期為雛形期,卡尼期為形成期。前者以水下古前隆形成為標誌,發育碳酸鹽巖緩坡沉積;後者以前隆隆升剝蝕,盆地沉積向前隆超覆以及雙物源為特徵。

圖4-5 四川盆地中西部晚三疊世須家河組須一期巖相古地理圖(據羅啟後,1995)

1.盆地雛形期沉積特徵

雛形期沉積的中三疊世雷口坡組以瀘州-開江水下古隆起為界,盆地內部東西沉積分異明顯,在水下古隆起部位的瀘州、開江地區發育障壁島沉積,其西部發育潟湖鹽盆沉積,東部為潮**盆沉積為主。盆地西緣的龍門山地區發育龍門山島鏈,其西松潘地區雜谷腦組厚為1183~1500m,剖面巖性可分為兩段。下段為變質砂、板岩夾結晶灰巖,橫向變化大。

上段巖性單調,主要為中厚層塊狀變質石英砂岩,間夾粉砂質板岩。化石罕見。值得注意的是,在有的剖面上本段底部發育層狀礫岩,礫石多呈次圓狀,礫徑數毫米至數釐米,成分單一,為灰黑色緻密結晶灰巖,與下伏雜谷腦組下段所見灰巖巖性完全一樣。

由此可見,松潘地區中三疊統為一套向上變粗的淺海相沉積及其向濱海相過渡的沉積。

2.盆地形成期沉積特徵

中三疊世末,四川盆地由於受印支運動晚幕的影響,以瀘州、開江為核心的安尼期水下古前隆進一步上升為陸,形成瀘州古隆起和開江古隆起。整個上揚子區的抬升進一步形成東高西低地勢,海水由東向西退縮。晚三疊世早期,龍門山及其前緣沉降,海水向東緩進,並向古隆起不斷超覆。

該時期沉積包括上三疊統須家河組須一—須三段。在龍門山以東的川西地區充填地層為須家河組須一段(包括馬鞍塘組和小塘子組),以海灣沉積體系為主。依據如下。

①須一段下部含豐富的各門類海相化石,如雙殼、菊石、腕足、棘皮、有孔蟲等,頂部也有一海相化石層,產雙殼類化石。②沉積區的北、東、南三面環陸,海相化石的分佈僅限於華鎣山以西,威遠西山一線之北。③沉積物除底部有部分碳酸鹽巖外,碎屑物質也較豐富,廣泛分佈具波狀、沖洗等層理的薄層純石英砂岩之灘壩沙體,具發育水平層理的泥質粉砂岩等靜水沉積和具發育波狀與扁豆狀層理的泥粉與粉泥間互的淺水沉積,邊緣地區有三角洲沙體。

根據巖性組合與沉積特徵的不同,可進一步將該體系劃分為海灣泥岩、海灣灰巖、泥岩、濱海灘壩沙體及三角洲沉積等微相。該體系的沉積特徵見圖4-5所示。④龍門山區域性隆升成陸,如雪隆包島。

須二段、須三段沉積時,松潘-甘孜造山帶隆升,海水全部退出盆地,盆地充填湖泊-三角洲沉積。

小塘子組沉積之後的印支運動中幕使九頂山、摩天嶺進一步抬升,構成所謂的「九龍山」半島,與北側的米蒼山、大巴山古陸一起,環繞於沉積盆地邊緣,構成須二期的主要物源區。海灣與外海的聯絡僅剩下位於半島與康滇古陸之間的一個小峽口。西北翼近龍門山半島前緣基底沉降快、幅度大,坡度不斷增大;而北東翼和東翼基底沉降幅度則明顯減弱,基底形態的不對稱性越來越明顯。

川西北部由於受河流沉積物的充填和構造運動的影響,較早地結束了海相沉積的歷史,川西南部則斷續有海水的侵入,為海陸過渡相沉積。

須二段早期的沉積是小塘子末期的海退的繼承與發展,隨著龍門山半島的繼續上升,河流沉積更為發育,在河流入海或入湖口,往往形成河控三角洲沉積體系。這些三角洲沉積體沿著龍門山前緣分佈。由於物源**充分以及河流作用的強烈,在野外、井下往往不易區分出三角洲的前積層和頂積層,且大多數缺乏底積層,以致於我們所見的須二段砂岩絕大部分為河道沙體。

實際上,須二段發育的巨厚沙體是多個三角洲分流河道沙體的疊置。

須三段沉積期,由於盆地沉降速率大於沉積物堆積速率,盆地呈飢餓狀態,沉積物以細粒的泥質岩、粉砂岩為主。在邛萊—大邑—德陽一線以西地區為三角洲平原、沼澤為主。該線以東以三角洲前緣和前三角洲沉積為主。

在龍門山北部和米蒼山前緣,須三段早期以淺湖相砂泥岩夾灰巖沉積為主,中晚期以粗碎屑沉積為主,反映了龍門山北段、米蒼山在經歷了須三段早期的相對平靜之後的復活,構造活動逐漸增強。

二、造山前陸盆地沉積特徵

諾利後期—瑞替期,隨著松潘-甘孜造山帶不斷向龍門山推進,龍門山崛起成為盆地邊界,並向盆地提供物源,隨著盆地沉降,沉積體系向盆地內部不斷推進。自此,盆地演化進入了造山前陸盆地階段,充填了晚三疊世須家河組須四段到白堊系磨拉石沉積(圖4-6)。

圖4-6 川西—川中t3—j沉積斷面圖

ⅰ—深、半深湖(或海灣)(ⅰ1—海灣沉積,ⅰ2—深、半深湖頁岩夾砂岩);ⅱ—淺湖區(ⅱ1—淺湖砂泥岩,ⅱ2—淺湖灰巖、頁岩);ⅲ—濱湖、三角洲前緣(ⅲ1—湖泊沼澤頁岩夾砂岩、泥灰岩與煤層,ⅲ2—濱淺湖沙灘,ⅲ3—介殼灘,ⅲ4—三角洲前緣砂岩,ⅲ5—扇三角洲砂岩);ⅳ—三角洲平原(ⅳ1—分支河道砂岩,ⅳ2—分支間灣泥岩,ⅳ3—濱岸沼澤泥岩夾煤淺);v—氾濫平原(v1—河流砂礫岩,v2—氾濫盆地泥岩、粉砂岩)

須四期,盆地充填粗碎屑沉積物。在廣元、江油、安縣一帶形成沖積扇,主要由逐漸向上變粗、加厚的礫岩透鏡體和河道砂沉積物構成。其中三個大型的沖積扇體分佈在廣元、旺蒼、劍閣一帶。

劍閣的沖積扇體以垂向物源供給為特徵,橫穿邊緣的沖積扇平原進入濱湖區。在江油、彭縣附近分別發育兩個辮狀三角洲沙體,主要由辮狀河、沖積組成。從礫石成分分析,須四段的物源主要來自於龍門山造山帶。

須五段期、須六段期,盆地北部和西北部完全隆升成陸地,湖濱岸線已退至九龍山—劍閣—安縣一線。在盆地的中段彭縣—廣漢—綿陽地區和南段蒲江分別發育兩個三角洲體。彭縣—廣漢—綿陽一帶三角洲沙體發育,可分出兩三角洲葉狀體,三角洲前緣受湖浪改造較小。

蒲江三角洲分不出明顯的葉狀體,但可劃分出3~4個淺湖壩。沉積特徵的差異反映出該時期物源**的差異,前者物源**較後者豐富;後者湖浪改造作用較前者強烈。

晚三疊世末的印支運動晚幕,龍門山、大巴山進一步沖斷、褶皺成山。此時,氣候亦轉變為炎熱、乾旱。侏羅紀—白堊紀就是在這種構造、氣候背景下發生沉積,形成著名的大型紅色盆地。

下侏羅統厚度中心在盆地北部的梓潼—巴中一線,最大厚度可達1000m。厚度變化具有由北向南逐漸減薄的特徵。整個自流井沉積期,沉積中心、沉降中心都幾乎呈北北東向或近東西向展布。

早侏羅世,自流井沉積早期,由於龍門山、大巴山強烈隆升,山前江油—廣元一帶,發育一系列沖積扇體,扇體頂礫岩厚達600m。其後,山系趨於穩定,於扇體之上沉積了一套湖濱沼澤相沉積灰黑色泥頁岩夾煤層,富含植物化石和葉肢介、雙殼類、介形類化石。在梓潼—綿陽一帶主要為河流-濱湖沉積,梓潼以西可見三角洲平原沉積。

盆地南部的白馬—鬆華地區主要為洪積扇相-河流相-三角洲相-淺湖相沉積,且相帶展布和沉積厚度變化比較吻合。

中侏羅世早期(相當於千佛巖沉積期)大體上繼承了早侏羅世的沉積格局,沉積和沉降中心仍在北部的廣元—巴中—萬縣一帶,呈近東西向展布。盆地南部由於燕山運動早幕抬升作用的影響,在灌縣—大邑—宜賓一線以西缺失千佛巖組沉積。中期下沙溪廟組沉積期,受燕山早幕的影響,沉積格局發生了一些變化,即沉積相帶展布更趨於東西向,沉積厚度明顯表現出東部厚、西部薄的特徵。

沉積中心主要位於大巴山前緣的萬源—達縣—萬縣一帶。晚期上沙溪廟沉積期,由於盆地東部的全面抬升,也成為物源**區。這樣上沙溪廟沉積時,存在西、北、東三個方向的物源,提供了大量的陸源碎屑物,使得砂岩發育。

沉積厚度中心分佈在盆地北部的萬源—南江以及東北部的開縣、忠縣地區,且厚度巨大,萬源地區可達2000m以上,開縣一帶厚度為1500m左右。往盆地的中南部厚度變薄,南充、成都為900米,美姑、樂山、雅安為500~700m。

晚侏羅世早期(遂寧期),以穩定湖泊沉積為主體。由於氣候相對乾燥,顏色較獨特,具有鮮紅色和大片鮮紅色土壤發育,厚度穩定在300~500m。

晚侏羅世晚期(蓬萊鎮期),由於龍門山的強烈抬升,物源**充分,在其山前的劍閣、梓潼、安縣等地區發育多個巨厚的沖積扇體,盆地北部則主要為河流-三角洲沉積。湖盆中心遷移到西南部的成都、內江、樂山一帶,主要為暗紫色、灰綠色泥頁岩夾砂岩。同時,可見三個區域性標誌層,即「何塘灰巖」、「李都寺灰巖」、「景福院頁岩」,代表了淺湖—半深湖沉積。

湖盆的沉降中心位於龍門山前緣的江油—綿陽以及雅安地區,沉積厚度可達1200~1500m。

早白堊世沉積僅侷限在盆地西北部,以山麓沖積扇和辮狀河沉積為主。此時,湖盆明顯縮小,侷限在達縣—南充—雅安以西地區,厚度300~1200m。

受燕山運動晚幕的影響,中晚白堊世的沉積、沉降中心已遷移到四川盆地的西南部,並且主要為風成沙丘及河湖相沉積。

綜上所述,諾利後期—瑞替期,盆地演化進入了造山前陸盆地階段,充填了晚三疊世須家河組須四段到白堊系磨拉石沉積。總的沉積特點如下。①以湖盆沉積為中心,發育沖積扇、河流、三角洲、湖泊等沉積體系。

②沉積演化序列在晚三疊世須四段—須六段表現為兩個向上變粗的反粒序,侏羅系—白堊系雖發育多個向上變細的正粒序(圖4-7),但總體上表現出3個向上變粗的反粒序,即自流井組—沙溪廟組、遂寧組到蓬萊鎮組、天馬山組—夾關組—灌口組。每一個反粒序的沉積序列均反映了一次沖斷活動向盆地的推進。③盆地沉積中心和沉降中心不斷遷移(圖4-8)。

沉降中心從川西(晚三疊世)向東、北遷移到川東(自流井組、千佛巖組)、川東北(上、下沙溪廟組),再返回川西北(遂寧組、蓬萊鎮組、下白堊統),直至川西南(中上白堊統)。沉積中心也從晚三疊世的川西,過渡到

圖4-7 四川陸相盆地沉積-構造演化圖

自流井組、千佛巖組的川東,上、下沙溪廟組的川中以及遂寧組、蓬萊鎮組的川西南,直至白堊紀的邛崍一帶。沉積、沉降中心的變遷主要反映了構造運動對沉積總體分散的影響,同時也反映了構造活動的強烈程度。

圖4-8 四川盆地t3—k沉降中心遷移示意圖

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