川北南江地区中下寒武统混积特征研究

尹柯惟 刘树根 宋金民 李智武 孙玮 丁一 彭瀚霖

（1.油气藏地质及开发工程国家重点实验室·成都理工大学，四川 成都 610059; 2.中国科学院地质与地球物理研究所，北京 100029）

川北南江地区中下寒武统混积特征研究

尹柯惟1刘树根1宋金民1李智武1孙玮1丁一2彭瀚霖1

（1.油气藏地质及开发工程国家重点实验室·成都理工大学，四川 成都 610059; 2.中国科学院地质与地球物理研究所，北京 100029）

中下寒武统是四川盆地北部潜在的重要油气勘探层位。以米仓山地区杨坝剖面为研究对象，通过详细的剖面实测和薄片鉴定，对南江地区中下寒武统混合沉积特征进行了研究。研究结果表明：研究区混合沉积特征宏观上表现为由陆源碎屑与碳酸盐交互沉积、陆源碎屑与混积物交互沉积、碳酸盐与混积物交互沉积和混积物本身的交互沉积构成的混积层系，微观上表现为同一岩层内由陆源碎屑组分与碳酸盐组分混合沉积所形成混积岩；混合沉积类型有渐变式混合沉积和复合式混合沉积，但是两种类型的混合沉积常相互叠加，频繁交替，形成类型复杂的混合沉积复合体。最后结合混合沉积的成因、沉积机理、产出部位及沉积环境等因素，建立了南江地区中下寒武统的混合沉积模式，进而对混合沉积的控制因素进行了讨论。

四川盆地北部 中下寒武统 混合沉积

0 引言

所谓混合沉积，是指在同一沉积环境背景中陆源碎屑与碳酸盐相互混杂与交替，包括了混积岩、混积岩系和零星混积3类地质现象［1-2］。混积岩是指在同一岩层内陆源碎屑与碳酸盐组分的混合，是混合沉积的典型产物［3］，它既可以单独成层，又可以与其他岩层构成混积层系［4］；而混积岩系可分为4类：陆源碎屑岩—碳酸盐岩层系、陆源碎屑岩—混积岩层系、碳酸盐岩—混积岩层系和混积岩层系；零星混积则是指一些岩石零散分布于另一类岩石中的现象［5］。四川盆地是我国重要的含油气盆地，近年来在川北、川中连续取得重大突破。川北地区是四川盆地油气富集和保存最为有利的地区之一，尽管有普光、元坝、龙岗等大中型气田的先后发现，但下古生界油气勘探尚未实质展开。随着川中地区寒武系龙王庙组油气勘探的重大发现，整个四川盆地下古生界油气的勘探前景和重要性也随之提升，寒武纪沉积构造格局也成为人们普遍关注的热点问题。笔者以川北南江地区杨坝剖面为研究对象，旨在通过详细的野外剖面测量和室内薄片鉴定，厘清中下寒武统混合沉积特征，并探讨其控制因素，从而为恢复四川盆地寒武纪沉积构造格局和下一步油气勘探部署提供参考。

1 地质背景

研究区位于四川南江杨坝地区，处于扬子地台北缘［6］。早寒武世开始，研究区广泛为海水淹没，沉积了相当于滇东梅树村组的宽川铺组之后，发生扬子抬升，宽川铺组被剥蚀；直至筇竹寺期，司上—万源隆起形成后，研究区发生强烈沉降，沉积了筇竹寺组；仙女洞期开始，汉南古陆已达准平原化阶段，提供的陆源碎屑物质显著减少，海水由浑变清，形成了以碳酸盐岩为主的仙女洞组；随后汉南古陆上升作用明显加强，向东南方向扩大，其西部被剥蚀的震旦系的硅质岩及燧石岩屑沉积形成了阎王碥组；龙王庙期汉南古陆为低缓古陆，继续向东南扩大，减少了陆源碎屑供给量，大范围发育碳酸盐岩；陡坡寺期，古地理环境继承了龙王庙期的特点，海水徐徐退却，汉南古陆提供的陆源碎屑量

随气候等因素变化［7-8］。该剖面地层出露较完整，寒武系地层从下到上依次出露筇竹寺组、仙女洞组、阎王碥组、孔明洞组和陡坡寺组。孔明洞组（图1）中下部见有灰绿色薄—中层状砂屑白云岩，部分层段见泥质砂岩，上部为中浅灰色中—厚层状含砂屑微晶白云岩，局部具鲕粒结构和砂质泥岩。陡坡寺组（图2）以发育含砂微晶白云岩为主。

图1 四川南江下寒武统孔明洞组沉积相柱状图

2 混合沉积特征

按照混合沉积的定义，其可分为两种情况：①狭义的混积—混积岩，系指同一岩层内陆源碎屑组分与碳酸盐组分的混合；②广义的混积—混积层系，系指陆源碎屑岩与碳酸盐岩、陆源碎屑岩与混积岩、碳酸盐岩与混积岩或混积岩呈互层或夹层的形式产出。研究区内既可见狭义的混积，又可见广义的混积。

2.1 混积岩

研究区混积岩发育。混积岩的组分含量并无特定下限标准［9］，部分层位陆源碎屑含量较高，为含碳酸盐陆源碎屑岩或碳酸盐岩质陆源碎屑岩，如白云质砂岩、含云砂岩、灰质砂岩；部分层位碳酸盐岩含量高，为含陆源碎屑碳酸盐岩或陆源碎屑质碳酸盐岩，如砂质云岩、含粉砂云岩（图3）。沉积物混积强度是指同一沉积环境中陆源碎屑组分与碳酸盐组分混合的程度，是评价混合沉积环境的重要参数［10］。经过薄片鉴定发现：大部分混积岩的组分含量处于陆源碎屑组分小于25%、碳酸盐组分大于75%的区间中，主要为混积型碳酸盐岩。按照伏美燕［10］162的分级方式，研究区混合沉积强度主要为1、2级，少见3、4级的高度混积。其表明混合沉积环境较为稳定。此外，通过薄片观察发现混积岩中的陆源碎屑组分绝大部分为砂岩、粉砂岩，表明海平面处于较低水平，这与研究区孔明洞期与陡坡寺期海退相一致。

图2 四川南江中寒武统陡坡寺组沉积相柱状图

2.2 混积层系

研究区内混积层系广泛发育，常见陆源碎屑岩—碳酸盐岩层系、陆源碎屑岩—混积岩层系、

碳酸盐岩—混积岩层系和混积岩层系4种。

图3 四川南江孔明洞组与陡坡寺组混积岩照片图

1）陆源碎屑岩—碳酸盐岩层系。此类层系分布于孔明洞组上部。陆源碎屑岩为含粉砂泥岩，碳酸盐岩为鲕粒白云岩和砂砾屑白云岩。含粉砂泥岩主要为半清水台地滩坝微相的沉积产物，鲕粒白云岩主要分布在清水台地鲕粒滩坝微相中，砂砾屑白云岩主要在清水台地滩坝微相中产出。混合沉积特征主要为泥岩与颗粒云岩以夹层的形式出现。

2）陆源碎屑岩—混积岩层系。此类层系分布于陡坡寺组的底部及上部。陆源碎屑岩主要为含粉—细砂质泥岩、砂质泥岩及粉砂岩，混积岩类型主要为含云泥质砂岩、云质粉砂岩、云质砂岩及含细砂白云岩。陆源碎屑岩主要为浑水台地泻湖微相、颗粒滩微相和滩坝微相的沉积产物，混积岩主要分布在浑水台地泻湖微相、颗粒滩微相、半清水台地滩坝微相中。混合沉积特征主要为陆源碎屑岩与混积岩以夹层的形式产出。

3）碳酸盐岩—混积岩层系。此类层系分布较广，碳酸盐岩为砂屑白云岩、砂砾屑白云岩、鲕粒白云岩、含灰白云岩、粉晶白云岩，混积岩为含砂云岩、含云砂岩、云质砂岩。碳酸盐岩主要为清水台地的台内滩微相、滩坝微相与半清水台地的混积滩坝微相、滩坝微相、颗粒滩微相的沉积产物，混积岩主要在半清水台地的颗粒滩微相、混积滩坝微相，清水台地泻湖微相与浑水台地颗粒滩微相中产出。混合沉积主要特征为碳酸盐岩与混积岩呈互层或夹层形式出现。

4）混积岩层系。此类层系非常发育，可进一步分为同类混积岩层系和不同类混积岩层系。同类混积岩层系是以碳酸盐组分为主的混积岩层系，由砂质云岩、含砂云岩组成，在半清水台地的泻湖微相中产出，混合沉积特征为砂质云岩与含云砂岩以互层的形式产出；不同类混积岩层系指以陆源碎屑为主的混积岩与以碳酸盐为主的混积岩组成的层系，由云质砂岩、含砂云岩组成，主要为半清水台地砂坝微相、混积滩坝微相及鲕粒滩坝微相及清水台地的泻湖微相的沉积产物，混合沉积特征为两种混积岩呈夹层或互层形式产出。

3 混合沉积类型

根据混合沉积的定义、成因、成分、沉积构造及接触关系等因素，按照“沉积事件+剖面结构”的原则，结合研究区的实际资料，研究区内混合沉积的类型为渐变式混合沉积和复合式混合沉积Ⅰ［2］933。

渐变式混合沉积指有正常沉积事件形成的一类

岩石，其与上下岩石在成分、结构等方面存在过渡关系，没有明显的突变标志［2］933。研究区内海平面的升降变化导致沉积环境随之改变，在“清水”期沉积碳酸盐岩，在“浑水”期沉积陆源碎屑岩，二者此消彼长，在过渡环境中即形成了混积岩，与上下层系的岩石形成过渡关系。此类层系在孔明洞组与陡坡寺组广泛发育。

复合式混合沉积分为两类，Ⅰ指由正常沉积事件形成的一类岩石，其与上下岩石为岩性突变接触；Ⅱ指由突发事件形成的一类岩石，其与上下岩石为渐变过渡接触［2］934。研究区内大量沉积碳酸盐岩，陆源碎屑物质较少，但当海平面迅速变化时，沉积环境发生改变，在碳酸盐沉积上覆盖了陆源碎屑物质，随着海平面的不断变化，使碳酸盐岩与陆源碎屑岩呈互层或夹层的形式产出，便形成了Ⅰ类复合式混积。海平面的频繁变化正是此类混合沉积层系形成的关键因素。此类层系主要发育于孔明洞组。

4 混合沉积模式

孔明洞组以陆源碎屑岩或碳酸盐岩为主的混积岩均较为常见，沉积物的成分，自下部至上部形成了陆源碎屑减少、碳酸盐增多的多次旋回，海平面变化频繁导致混积层系发育广泛，类型较多，高度混积岩也有发育。陡坡寺组为缓慢的海退期，沉积环境较稳定，混积岩以碳酸盐岩为主，混合沉积类型主要见渐变式混合沉积。根据区内孔明洞组和陡坡寺组的岩石类型、混合沉积成因、混积特征及沉积环境等因素，初步建立起以上两组的混合沉积模式（图4）。研究区混积台地主要由混积潮坪、混积局限台地、混积开阔台地组成。发生海侵时，沉积古地貌由混积潮坪向混积开阔台地渐变，形成退积沉积序列；反之，则形成进积序列。

图4 四川南江孔明洞组与陡坡寺组混合沉积模式图

5 结论

1）研究区岩性多不纯，以碳酸盐岩为主，混积岩发育，但混积强度不高，反映沉积环境较稳定。而少见的高度混积岩则受海平面变化及物源影响。

2）研究区内混积层系广泛发育，常见陆源碎屑岩—碳酸盐岩层系，陆源碎屑岩—混积岩层系，碳酸盐岩—混积岩层系，混积岩层系4种。各类混积层系以夹层或互层的形式产出。混合沉积的类型为渐变式混合沉积和复合式混合沉积Ⅰ，前者广泛发育，后者主要见于孔明洞组。

3）结合大量资料建立起南江地区中下寒武统混合沉积模式。构造运动、海平面变化、物源等因素共同作用，形成了孔明洞组与陡坡寺组的混合沉积特征。

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（编辑：卢栎羽）

B

2095-1132（2014）06-0005-04

10.3969/j.issn.2095-1132.2014.06.002

修订回稿日期：2014-11-19

中国地质调查局地质调查工作项目（1212011220748）。

尹柯惟（1989-），硕士研究生，研究方向为沉积学与储层地质学。E-mail：471755208@qq.com。