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贛西西部中晚二疊世地層旋回地層學(xué)研究

2012-10-10 03:59肖光榮
關(guān)鍵詞:泥晶臺(tái)地硅質(zhì)

肖光榮

(江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局贛西地質(zhì)調(diào)查大隊(duì),江西 南昌 330030)

贛西西部系指江西省萍鄉(xiāng)市至豐城以北、上栗至南昌以南地區(qū),地質(zhì)上稱(chēng)為“萍樂(lè)坳陷帶西段”,為揚(yáng)子克拉通盆地南緣一個(gè)拉分邊緣盆地。該區(qū)地處“欽-杭結(jié)合帶”中段,就沉積作用而言,具有揚(yáng)子克拉通盆地與華南活動(dòng)大陸邊緣盆地的過(guò)渡性質(zhì)。由于“欽-杭結(jié)合帶”為我國(guó)一重要的成礦帶(胡肇榮等,2009)。因此,運(yùn)用“旋回地層學(xué)”的理論對(duì)中晚二疊世地層進(jìn)行研究,不但可以建立本區(qū)該時(shí)段的旋回層序地層系統(tǒng),而且為本區(qū)的地殼運(yùn)動(dòng)及其規(guī)律提供基礎(chǔ)資料。贛西地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)在區(qū)調(diào)工作中,曾對(duì)這段地層進(jìn)行過(guò)旋回地層研究,對(duì)其米級(jí)旋回層序進(jìn)行了上千個(gè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì),本文在這些資料研究基礎(chǔ)上整理成文。

旋回地層學(xué)是在層序地層學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,兩者的述語(yǔ)是可以相互對(duì)應(yīng)的。層序地層學(xué)是以正層序?yàn)榛締卧?三級(jí)層序),而旋回地層層序則以露頭可識(shí)別的“米級(jí)旋回”(間斷-加積旋回)作為基本單元,它一般屬5~7級(jí)旋回,被認(rèn)為是由于地球軌道旋回造成的冰蓋擴(kuò)大或消融而導(dǎo)致的海平面相對(duì)下降或上升產(chǎn)生的旋回,稱(chēng)其為“冰川型海平面變化旋回”(梅冪相等,1995)。四級(jí)以上旋回的海平面變化則可能是由于板塊運(yùn)動(dòng)造成洋盆的擴(kuò)大和縮小導(dǎo)致,則被稱(chēng)為“構(gòu)造型海平面變化旋回”。本文是在生物地層及年代地層研究的基礎(chǔ)上(曾書(shū)明等,2000),從“巖性、巖相、相序”研究入手,進(jìn)而探討各種類(lèi)型米級(jí)旋回層序特征以及它們的垂向疊置方式,以此進(jìn)行三級(jí)旋回層序的劃分及盆地演化特征分析。對(duì)二疊紀(jì)中世至晚世各地層系統(tǒng)地統(tǒng)計(jì)了1000余個(gè)米級(jí)旋回層序,據(jù)此劃分出6個(gè)三級(jí)旋回層序(SQ1-6)。

1 米級(jí)旋回層序研究

本文所指的旋回層序是一個(gè)有成因聯(lián)系的沉積序列,其頂、底界面隸屬于不同級(jí)別的海平面升降變化旋回而產(chǎn)生的環(huán)境加深效應(yīng)及變淺效應(yīng)的“相變面”或“相變不連續(xù)面”,它可以是“暴露間斷面”,也可以是“淹沒(méi)間斷面”,甚至是整合面(梅冪相等,2005)。米級(jí)旋回層序是指地層記錄中在露頭上能直接識(shí)別的,幾十厘米至幾米厚的地層堆積作用單元,為異成因機(jī)制下的間斷—加積作用過(guò)程的產(chǎn)物。它為最小級(jí)別反映海平面升降的旋回,大致相當(dāng)層序地層的準(zhǔn)層序(梅冪相等,2005)。研究區(qū)中、晚二疊世包括了中二疊統(tǒng)雞公嶺組、棲霞組、小江邊組、茅口組、南港組,上二疊統(tǒng)樂(lè)平組、七寶山組及長(zhǎng)興組所見(jiàn)米級(jí)旋回層序有濱海相、淺海相及深海相。

1.1 濱海相米級(jí)旋回層序

(1)環(huán)潮坪型米級(jí)旋回層序。本區(qū)見(jiàn)到碎屑巖潮坪與碳酸鹽潮坪,前者見(jiàn)于晚二疊世樂(lè)平組,其米級(jí)旋回層序?yàn)槟鄮r(或粉砂巖)—細(xì)至中粒巖屑石英砂巖(混合潮坪),見(jiàn)小型槽狀層理、雙向斜層理、底沖刷現(xiàn)象常見(jiàn),見(jiàn)植物化石碎片及舌形貝化石。為潮間帶型的米級(jí)旋回層序;碳酸鹽潮坪型米級(jí)旋回層序相序?yàn)楹锼樾?砂屑)灰?guī)r—細(xì)晶白云巖,萍鄉(xiāng)福田為一種特殊類(lèi)型的米級(jí)旋回層序類(lèi)型,相序?yàn)樯寄嗑Щ規(guī)r—巨晶灰?guī)r,后者為巨形方解石單晶或集合體,為淡水作用的結(jié)果,為潮上帶的產(chǎn)物。

(2)瀉湖型米級(jí)旋回層序。僅見(jiàn)淡化瀉湖,于樂(lè)平組老山段上部。其相序?yàn)槟鄮r(或粉砂巖)—細(xì)至中粒砂巖。前者含黃鐵礦及菱鐵礦結(jié)核,水平層理、波狀層理及透鏡狀層理,產(chǎn)少量腕足類(lèi)及植物化石。后者見(jiàn)脈狀層理、透鏡狀層理及緩波狀層理,含少量腕足類(lèi)及植物碎屑化石,并見(jiàn)生物擾動(dòng)。米級(jí)旋回層序下部單元為瀉湖相,上部單元為潮汐作用砂壩微相,反映了一個(gè)向上變淺的沉積序列。

當(dāng)瀉湖隨著海平面下降湖面逐漸縮小后,則形成沼澤環(huán)境的米級(jí)旋回層序,其相序?yàn)槟鄮r(或粉砂質(zhì)泥巖)—炭質(zhì)泥巖(或薄煤層)。局部地段夾石英細(xì)砂巖條帶及鮞狀菱鐵礦層,產(chǎn)植物、植物碎片及植物根化石。

1.2 淺海相米級(jí)旋回層序

(1)淺海陸棚型米級(jí)旋回層序。典型的淺海陸棚型米級(jí)旋回相序?yàn)楸訝钅鄮r—細(xì)砂巖薄層或透鏡體,局部可見(jiàn)硅質(zhì)巖夾層。水平或微波狀水平層理,含黃鐵礦及菱鐵礦結(jié)核。產(chǎn)菊石、腕足、單體珊瑚、鸚鵡螺等化石。常見(jiàn)順層面分布的覓食蟲(chóng)跡。

(2)碳酸鹽臺(tái)地型米級(jí)旋回層序。見(jiàn)于各碳酸鹽巖地層中,為一廣泛發(fā)育的米級(jí)旋回層序。由中—厚層狀生物碎屑泥晶灰?guī)r—厚至巨厚層狀泥晶生物碎屑(藻)灰?guī)r組成的一個(gè)由下向上逐漸變淺的旋回層序序列。沉積物中以灰砂、灰泥為主,形成生物碎屑、砂屑粒泥灰?guī)r、泥?;?guī)r,巖石中偶見(jiàn)鮞粒及亮晶方解石等高能產(chǎn)物。生物群以窄鹽度的蜓、珊瑚、海百合莖、苔蘚蟲(chóng)、腕足類(lèi)等為主,尤以藻類(lèi)特別發(fā)育,往往形成泥晶藻灰?guī)r??梢?jiàn)生物擾動(dòng)。說(shuō)明海水鹽度正常,處于浪基面以下的開(kāi)闊海域。局部可見(jiàn)廣鹽度的雙殼類(lèi)、螺類(lèi)、介形蟲(chóng)等,可能為海底隆起區(qū)海水略有淡化的反映。根據(jù)生物組合特征,海水深度當(dāng)在30 m以?xún)?nèi)。

(3)臺(tái)內(nèi)斜坡型米級(jí)旋回層序。該相系指臺(tái)地內(nèi)地形起伏形成,規(guī)模較小,表現(xiàn)其米級(jí)旋回層序是薄的夾層居于臺(tái)地沉積物之中。米級(jí)旋回層序?yàn)槟嗑Щ規(guī)r—中層狀泥晶砂礫屑灰?guī)r。前者為原地沉積物,后者則為海平面下降時(shí)海底高地暴露遭受風(fēng)化作用,致使巖石成為礫粒,當(dāng)受外力作用,礫石順坡而下被運(yùn)移至坡腳堆積而成??傮w為一向上變淺的沉積過(guò)程。

(4)淺灘型米級(jí)旋回層序。本文所指的淺灘相系指臺(tái)緣淺灘,發(fā)育于研究區(qū)北部的江西上栗至南昌一線(xiàn)的長(zhǎng)興組。茅口組與南港組的局部地區(qū),于臺(tái)地相沉積物中亦出現(xiàn)薄的淺灘相米級(jí)旋回層夾層,為臺(tái)地中局部高能帶的產(chǎn)物,兩者層序基本一致。相序?yàn)榱辆锼樾?或藻)灰?guī)r—亮晶礫屑灰?guī)r,巖石中還含有大量?jī)?nèi)碎屑,以砂屑為主。相序中偶然出現(xiàn)白云巖,其中溶孔發(fā)育,孔內(nèi)充填泥晶方解石或白云石,標(biāo)志時(shí)有暴露的淡水作用。生物以藻為主,并見(jiàn)有蜓、有孔蟲(chóng)、棘屑、苔蘚蟲(chóng)、腕足類(lèi)、雙殼類(lèi)、螺、介形蟲(chóng)等狹、廣鹽度生物群,表明海水極淺,可能在15 m以?xún)?nèi)。

(5)開(kāi)闊陸相型米級(jí)旋回層序。系指斜坡與臺(tái)盆之間的平坦海域,水深幾十米至100 m左右,氧化環(huán)境,鹽度正常,循環(huán)良好,浪底以下,但大風(fēng)暴可以影響本區(qū),為典型的較深淺海環(huán)境。其米級(jí)旋回層序?yàn)楹亢嗄嗑锼樾蓟規(guī)r(或泥灰?guī)r)——泥晶灰?guī)r,局部層段中還可以出現(xiàn)薄的硅質(zhì)巖夾層或似層狀燧石,以及泥質(zhì)條帶,水平層理發(fā)育。生物較少,有腕足類(lèi)、雙殼類(lèi)以及斯塔夫蜓類(lèi),并見(jiàn)細(xì)小介殼生屑順層排列。周祖仁(1982)在研究湘東南棲霞組蜓類(lèi)時(shí)認(rèn)為,斯塔夫蜓類(lèi)一般不與其它蜓類(lèi)共生,這種分布的“排它性”表明偏愛(ài)的生活環(huán)境與其它非斯塔夫蜓不同,據(jù)巖性推測(cè)它生活于較深的環(huán)境之中。

宜春慈化的小江邊組沉積系列中,見(jiàn)4個(gè)風(fēng)暴沉積旋回,組成了一個(gè)風(fēng)暴沉積系列。每一旋回中的風(fēng)暴高峰期見(jiàn)強(qiáng)烈底蝕作用形成的波狀沖刷面。強(qiáng)烈的生物作用形成了以蜓為主并見(jiàn)有孔蟲(chóng)、棘屑的介殼層,其中還見(jiàn)有燧石碎屑。衰減期則形成粒序?qū)永?,由蜓的含量向上逐漸減少清楚顯示。衰減后期則形成由黑色有機(jī)泥質(zhì)顯示的丘狀層理。平息期則為細(xì)粒懸浮物沉淀形成的微—泥晶灰?guī)r。這種旋回性結(jié)構(gòu)是“自旋回”機(jī)制控制下的產(chǎn)物,所以,暫不稱(chēng)其為米級(jí)旋回層序(梅冪相,1995)。這一風(fēng)暴系列夾持于開(kāi)闊陸棚沉積物之中,說(shuō)明此環(huán)境水深在正常浪基面之下,風(fēng)暴浪基面之上的開(kāi)闊陸棚區(qū),為淺海區(qū)中最深部位的沉積物之一。

1.3 深海相米級(jí)旋回層序

主要見(jiàn)于棲霞組下部,小江邊組,南港組及七寶山組。

(1)次深海臺(tái)盆型米級(jí)旋回層序。次深海臺(tái)盆型米級(jí)旋回層序有多種類(lèi)型,主要有:瘤狀灰?guī)r—夾似層狀燧石的薄層狀泥晶灰?guī)r;泥巖—薄層狀泥晶灰?guī)r;硅質(zhì)巖—泥巖(或泥灰?guī)r);硅質(zhì)巖—薄至中層狀泥晶灰?guī)r等相序。雖然巖石組合不盡一致,但均反映出由深變淺的沉積序列。其中見(jiàn)微細(xì)水平層平及微波狀水平層理,含黃鐵礦及菱鐵礦結(jié)核,產(chǎn)豐富的菊類(lèi)化石。硅質(zhì)巖中見(jiàn)大量海綿骨針及少量放射蟲(chóng),層面蟲(chóng)跡常見(jiàn),底棲的腕足類(lèi)、雙殼類(lèi)等多順層定向排列,推測(cè)它們可能是死亡后移運(yùn)于此再沉積的產(chǎn)物。依據(jù)沉積構(gòu)造、生物組合,以及自生礦物等標(biāo)志,說(shuō)明形成環(huán)境當(dāng)在50 m以下的次深海,由SiO2膠體、泥質(zhì)、鈣質(zhì)物在還原環(huán)境中形成,并以加積沉積作用為主。

(2)深海臺(tái)盆型米級(jí)旋回層序。僅見(jiàn)于七寶山組。這一環(huán)境的米級(jí)旋回層序巖石非常單調(diào),為黑色薄—中層狀硅質(zhì)巖。巖石的單層厚薄顯示米級(jí)旋回層序。巖石中水平紋理非常發(fā)育,含黃鐵礦。生物以放射蟲(chóng)為主,有時(shí)含量可達(dá)30%以上。硅質(zhì)海綿骨針常見(jiàn)。由于這一環(huán)境陽(yáng)光不達(dá)海底,氧氮不足,導(dǎo)致底棲生物消失,由生活于海洋上層的以放射蟲(chóng)為主的硅質(zhì)骨骼下沉為主的硅質(zhì)軟泥組成?,F(xiàn)代這類(lèi)軟泥位于橫穿赤道的太平洋中,水深4 600 m,寬約200 km的狹長(zhǎng)地帶之中,水深大于50 m(殷鴻福等,1995)。

這一米級(jí)旋回層序僅分布于宜春竹亭至樂(lè)平柯山一線(xiàn),帶寬約10 km,呈北東向展布。說(shuō)明該區(qū)為一拉張裂陷槽,與臘市—石港深大斷裂的活動(dòng)密切相關(guān)(江西省地質(zhì)礦產(chǎn)局,1984)。

2 三級(jí)旋回層序劃分

2.1 中二疊世(棲霞組—南港組)米級(jí)旋回層序及相序垂直疊加形式

選取宜春烏石嶺棲霞組剖面、窯上小江邊組剖面、太平橋茅口組—南港組剖面為代表進(jìn)行論述。將柱狀中不同背景的沉積古地理環(huán)境所發(fā)育的不同類(lèi)型米級(jí)旋回層序置于柱狀之中,就可以清晰地看出海平面升降變化,由此可區(qū)分出四個(gè)三級(jí)旋回層序(表1,圖 1)。

(1)雞公嶺組至棲霞組米級(jí)旋回層序及相序垂直疊加形式。雞公嶺組至棲霞組構(gòu)成一個(gè)三級(jí)旋回層序,它是在馬平組頂部與淡水作用有關(guān)的白云巖為代表的暴露不整合面的基礎(chǔ)上開(kāi)始接受沉積,經(jīng)典序?qū)拥貙訉W(xué)稱(chēng)其為“I型不整合面”。海侵初期(低位期)由(砂屑)生物碎屑泥晶灰?guī)r—泥晶生物碎屑灰?guī)r組成的多個(gè)開(kāi)闊臺(tái)地型米級(jí)旋回層序疊置組成;海進(jìn)期則為薄—中層狀含生物碎屑泥晶灰?guī)r—厚層狀?yuàn)A似層狀硅質(zhì)灰?guī)r的開(kāi)闊陸棚型米級(jí)旋回層序演化為泥巖—含炭泥巖的次深海臺(tái)盆的米級(jí)旋回層序;高位期由2個(gè)開(kāi)闊陸棚型米級(jí)旋回層序系列—次深海臺(tái)盆型米級(jí)旋回層序系列—開(kāi)闊臺(tái)地型米級(jí)旋回系列組成。高位期頂部則出現(xiàn)泥晶藻灰?guī)r—白云巖組成的環(huán)潮坪米級(jí)旋回層序,表現(xiàn)出明顯的強(qiáng)迫型海退沉積作用,代表了海退的頂點(diǎn)。它們總體組成了一個(gè)三級(jí)海平面升降旋回層序(SQ1)。

(2)小江邊組—茅口組下部米級(jí)旋回層序及垂直疊加形式。這一三級(jí)旋回層序由泥晶砂礫屑白云巖—泥昌灰?guī)r組成的緩斜坡型米級(jí)旋回層序—泥晶灰?guī)r與藻泥晶灰?guī)r組成的開(kāi)闊臺(tái)地型米級(jí)旋回層序—泥灰?guī)r與泥晶灰?guī)r組成的開(kāi)闊陸棚型米級(jí)旋回層序(其中還見(jiàn)有風(fēng)暴沉積層)--鈣質(zhì)泥巖與泥質(zhì)粉晶灰?guī)r組成的次深海臺(tái)盆型米級(jí)旋回層序。它們組成了一個(gè)海進(jìn)沉積序列;上部則由鈣質(zhì)泥巖與瘤狀生屑灰?guī)r與含生物碎屑疊層石泥晶灰?guī)r組成的開(kāi)闊臺(tái)地型米級(jí)旋回層序,再向上則相變?yōu)槟嗑Щ規(guī)r與泥晶云灰?guī)r組成的環(huán)潮坪型米級(jí)旋回層序,反映了一個(gè)向上變淺的沉積序列,兩者共同構(gòu)成了一個(gè)海平面上升下降的旋回,因此,本三級(jí)旋回層序?yàn)橐弧昂_M(jìn)—海退”層序(SQ2)。

(3)茅口組中上部米級(jí)旋回層序及垂向疊加形式。該旋回層序(SQ3)是在潮坪間歇暴露面的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,為I型層序界面。低水位早期由淺斜坡型米級(jí)旋回層序至環(huán)潮坪型米有旋回層序組成。前者的米級(jí)旋回層序的相序?yàn)樯靶寄嗑Щ規(guī)r—泥晶砂礫屑白云巖,環(huán)潮坪型米級(jí)旋回層序的相序?yàn)槟嗑锼樾蓟規(guī)r—含生物碎屑灰云巖,它們具有階梯性海平面下降的特點(diǎn),由此,這一米級(jí)旋回層序系列可能為強(qiáng)迫型海退作用的沉積物。低水位晚期則由開(kāi)闊臺(tái)地型米級(jí)旋回層序及環(huán)潮坪型米級(jí)旋回層序疊置構(gòu)成,標(biāo)志海進(jìn)作用已經(jīng)開(kāi)始;海進(jìn)期的沉積由生物碎屑泥晶灰?guī)r—泥晶藻灰?guī)r組成的開(kāi)闊臺(tái)地型米級(jí)旋回層序開(kāi)始,向上演化為含炭含泥泥晶灰?guī)r—生物碎屑泥晶灰?guī)r組成的開(kāi)闊陸棚型米級(jí)旋回層序至泥灰?guī)r—泥晶生物碎屑灰?guī)r組成的次深海臺(tái)盆型米級(jí)旋回層序,清晰地反映了一個(gè)海進(jìn)沉積序列;高位早期由開(kāi)闊臺(tái)地型米級(jí)旋回層序至環(huán)潮坪型米級(jí)旋回層序組成,中期由次深海臺(tái)盆型米級(jí)旋回層序、開(kāi)闊臺(tái)型米級(jí)旋回層序及環(huán)潮坪型米級(jí)旋回層序組成,晚期則由開(kāi)闊臺(tái)地型米級(jí)旋回層序—開(kāi)闊陸棚型米級(jí)旋回的2個(gè)序列疊置構(gòu)成。高位期的垂向序列清楚反映了一個(gè)海平面總體下降的過(guò)程。

(4)南港組米級(jí)旋回層序及垂向疊加形式。南港組組成了一個(gè)三級(jí)旋回層序(SQ4),下部由泥灰?guī)r—泥晶灰?guī)r組成的開(kāi)闊陸棚型米級(jí)旋回層序與由生屑泥晶灰?guī)r—泥晶藻灰?guī)r組成的開(kāi)闊臺(tái)地型米級(jí)旋回層序的2個(gè)旋回組成了三級(jí)旋回層序的海進(jìn)期沉積;高位期則由開(kāi)闊陸棚型米級(jí)旋回層序—開(kāi)闊臺(tái)地型米級(jí)旋回層序—由泥晶灰?guī)r與白云巖組成的環(huán)潮坪型米級(jí)旋回層序垂向疊置構(gòu)成,反映了一個(gè)海平面緩慢下降的沉積過(guò)程。

2.2 晚二疊世米級(jí)旋回層序及垂向疊加形式

晚二疊世地層共劃分出2個(gè)三層旋回層序(SQ5,SQ6)。

(1)樂(lè)平組—七寶山組下部米級(jí)旋回層序及垂向疊加形式。樂(lè)平組是在東吳運(yùn)動(dòng)不整合面的基礎(chǔ)上開(kāi)始接觸沉積,宜春西村見(jiàn)標(biāo)志“古土壤”存在的“渣狀土”,萬(wàn)載黃茅則在界面處見(jiàn)厚約40 cm的海進(jìn)滯留礫石層,宜春慈化在界面處見(jiàn)有古卡期特巖溶地貌。因此,本層序(SQ5)界面為一長(zhǎng)期暴露的剝蝕面,即I型不整合界面。低位期的沉積由含炭泥巖—巖屑石英細(xì)砂巖組成的瀉湖型米級(jí)旋回層序與泥巖(或粉砂巖)—細(xì)至中粒石英砂巖組成的環(huán)潮坪型米級(jí)旋回層序構(gòu)成,代表了海進(jìn)初期的沉積特征;海進(jìn)期則由瀉湖型米級(jí)旋回層序—環(huán)潮坪型米級(jí)旋回層序—含炭泥巖與泥巖組成的次深海臺(tái)盆型米級(jí)旋回層序構(gòu)成,反映了一個(gè)快速的海進(jìn)過(guò)程;高位早期由泥晶灰?guī)r與粉—細(xì)晶白云巖組成的環(huán)潮坪型米級(jí)旋回層序,巨厚層狀泥晶灰?guī)r—生物碎屑泥晶灰?guī)r組成的開(kāi)闊臺(tái)地型米級(jí)旋回層序,泥巖組成的次深海臺(tái)盆型米級(jí)旋回層序疊置構(gòu)成。晚期則由開(kāi)闊臺(tái)地型米級(jí)旋回層序—環(huán)潮坪型碳酸鹽巖組成的米級(jí)旋回層序組成的3個(gè)垂向疊加的米級(jí)旋回層序序列組成,它們總體上反映了一個(gè)海平面逐漸下降的沉積過(guò)程,尤其是高位晚期表現(xiàn)出明顯地海平面階地形下降作用,因此,仍應(yīng)為強(qiáng)迫性海退的沉積(圖3)。

圖1 中二疊統(tǒng)米級(jí)旋回層序剖面柱狀圖Fig.1 The meter-scale cyclic sequences section column in middle Permian

圖2 上二疊統(tǒng)米級(jí)旋回層序剖面柱狀圖Fig.2 The meter-scale cyclic sequences section column in upper Permian

(2)七寶山組上部—長(zhǎng)興組米級(jí)旋回層序及垂向疊加形式。該三級(jí)旋回層序(SQ6)是從厚—巨厚層狀泥晶灰?guī)r與生物碎屑泥晶灰?guī)r組成的開(kāi)闊臺(tái)地型米級(jí)旋回層序開(kāi)始,向上迅速演化為硅質(zhì)巖與內(nèi)碎屑灰?guī)r組成的次深海臺(tái)盆型米級(jí)旋回層序,隨后再相變?yōu)楣栀|(zhì)巖以厚薄變化為特征的深海臺(tái)盆型米級(jí)旋回層序,反映了海平面快速上升的退積沉積作用。海退期開(kāi)始時(shí),由單一巖性的中層狀泥晶灰?guī)r組成的米級(jí)旋回層序,亮晶泥晶灰?guī)r組成的低能淺灘型米級(jí)旋回層序及由泥晶灰?guī)r—硅質(zhì)巖—礫屑灰?guī)r組成的緩斜坡型米級(jí)旋回層序的沉積序列為代表。其上為生物碎屑泥晶灰?guī)r與泥(粉)晶內(nèi)碎屑灰?guī)r組成的開(kāi)闊臺(tái)地型米級(jí)旋回層序,含生屑砂屑灰?guī)r與細(xì)晶白云巖組成的環(huán)潮坪型米級(jí)旋回層序,垂向上出現(xiàn)兩個(gè)旋回,代表了SQ6高位期海平面高點(diǎn)的沉積。同時(shí)說(shuō)明,此時(shí)海平面振蕩頻繁。上部由生物碎屑泥晶灰?guī)r—亮晶生物碎屑灰?guī)r—亮晶生物碎屑含云灰?guī)r組成的淺灘型米級(jí)旋回層序與含生物碎屑泥晶灰?guī)r與生物碎屑泥晶灰?guī)r組成的開(kāi)闊臺(tái)地型米級(jí)旋回層序。垂向上兩者相互疊置,共見(jiàn)三個(gè)旋回,兩者并不反映海水深淺的變化,更多的是海水能量的差別。由于本三級(jí)旋回層序只能劃分出海進(jìn)與海退兩個(gè)階段,所以,SQ6為一“海進(jìn)—海退”層序。

綜合上述,贛西西部中、晚二疊世地層共劃分出6個(gè)三級(jí)旋回層序,其中I型層序3個(gè),“海進(jìn)—海退”層序3個(gè)。長(zhǎng)興階頂界年齡為250 Ma,羅甸階底界年齡為283 Ma(金玉圩,2000),大致相當(dāng)本區(qū)棲霞組至長(zhǎng)興組,共延續(xù)約33 Ma,平均每一個(gè)三級(jí)海平面升降旋回約5.5 Ma。中二疊世的延續(xù)時(shí)限為25 Ma,見(jiàn)米級(jí)旋回層序341個(gè),平均米級(jí)旋回層序約7.3萬(wàn)年。在淺水(如潮坪相、開(kāi)闊臺(tái)地相等環(huán)境)沉積過(guò)程中,海底剝蝕作用常見(jiàn),同時(shí),統(tǒng)計(jì)時(shí)亦可能遺漏,丟失了不少米級(jí)旋回,因此,米級(jí)旋回時(shí)限可能相當(dāng)?shù)厍蜍壍傈S赤交角旋回(約四萬(wàn)年周期)。

3 中、晚二疊世沉積盆地演化

中二疊世初期(雞公嶺組)又一次海侵波及本區(qū),船山期末大面積暴露的陸地隨著海侵的擴(kuò)大,淪為開(kāi)闊臺(tái)地,沉積了一套中層狀泥晶生物灰?guī)r的臺(tái)地沉積物。海侵的進(jìn)一步擴(kuò)大,九嶺古陸沒(méi)入水下,揚(yáng)子海與華南海真正連成一片,成為廣闊的海域。棲霞早期,本區(qū)主體為硅質(zhì)巖相、泥巖相及泥灰?guī)r相構(gòu)成的次深海臺(tái)盆,西部的萍鄉(xiāng)至宜春為硅質(zhì)巖相的深海臺(tái)盆相;東部的新余則為灰?guī)r相、泥巖相的開(kāi)闊陸棚相,呈現(xiàn)出由南東向北西海水加深的變化規(guī)律。各相帶呈北東向展布,明顯受古地貌及地殼運(yùn)動(dòng)不均勻沉降所控制。至棲霞中期,原深海臺(tái)盆相區(qū)已相變?yōu)槟鄮r相與灰?guī)r相組成的次深海臺(tái)盆相,晚期則演化為含群體四射珊瑚的開(kāi)闊臺(tái)地相,末期出現(xiàn)白云巖為代表的潮坪相。因此,棲霞期具有由淺變深又變淺的沉積相序特征。

進(jìn)入小江邊期為一海平面快速上升期,表現(xiàn)為泥灰?guī)r相與硅質(zhì)巖相組成的次深海臺(tái)盆沉積廣布。上栗至萬(wàn)載黃茅一帶見(jiàn)斜坡相的重力流礫屑灰?guī)r沉積,說(shuō)明其北的九嶺古陸仍為一水下隆起,且具有一定的高度。至小江邊晚期,則出現(xiàn)瘤狀灰?guī)r,雖然仍為次深海盆地相沉積物,但海水則較前者為淺。進(jìn)入茅口期,出現(xiàn)灰?guī)r相的開(kāi)闊臺(tái)地,白云巖相的潮坪沉積。垂向上構(gòu)成了一個(gè)快速海平面上升又下降的三級(jí)旋回層序沉積序列。

茅口中晚期,高安至萬(wàn)載均以灰?guī)r相的開(kāi)闊臺(tái)相為主,臺(tái)地邊緣的宜春—上高以南地區(qū)出現(xiàn)緩斜坡重力流礫屑灰?guī)r相沉積,反映了一北高南低的古地貌格局。其上則出現(xiàn)厚約40 m的泥灰?guī)r相與泥晶灰?guī)r相組成的次深海臺(tái)盆型米級(jí)旋回層序,雖然時(shí)間短暫,但仍為一次明顯的海侵。茅口晚期本區(qū)以灰?guī)r相的開(kāi)闊臺(tái)地相為主,灰?guī)r單層厚由中層狀—厚層狀—巨厚層狀直至塊層狀,表明由下至上海平面逐漸下降的沉積過(guò)程。從其垂向巖相序列演化,茅口晚期仍為一三級(jí)海平面的“海進(jìn)—海退”旋回。

南港期最突出的表現(xiàn)是不均勻沉降明顯加劇。高安以及萍樂(lè)坳陷西緣的開(kāi)闊臺(tái)地由于地臺(tái)下沉轉(zhuǎn)變?yōu)殛懪锵喑练e,萍鄉(xiāng)—樟樹(shù)則為泥巖相與硅質(zhì)巖相的次深海臺(tái)盆沉積,其南側(cè)為硅質(zhì)巖相的深海臺(tái)盆。相帶的展布清晰反映出北高南低的古地貌格局,垂向上的相序則反映了一個(gè)快速的海進(jìn)過(guò)程。晚期原為次深海臺(tái)盆區(qū)的萍鄉(xiāng),則演化為灰?guī)r相的開(kāi)闊臺(tái)地沉積區(qū),至南港期結(jié)束,全區(qū)上升成陸,出現(xiàn)古土壤、古風(fēng)化殼,以及海進(jìn)滯留礫石等暴露標(biāo)志。綜上所述,南港為一海進(jìn)—海退沉積的三級(jí)旋回。

晚二疊世樂(lè)平組為新的一輪海侵。早期宜春至進(jìn)賢隆起成為一橫恒江西省中部的近東西向以花崗巖為主的長(zhǎng)形島嶼,向周邊沉積區(qū)提供了大量碎屑物質(zhì),致使周邊地區(qū)的樂(lè)平組官山段粗碎屑沉積物以長(zhǎng)石石英砂巖為主。島的西側(cè)為粉砂巖相、泥巖相、含炭泥巖相組成的外陸棚沉積,標(biāo)志一個(gè)海進(jìn)沉積序列。樂(lè)平晚期早時(shí),原次深海臺(tái)盆沉積區(qū),演化為灰?guī)r相的開(kāi)闊臺(tái)地,其南的次深海臺(tái)盆區(qū)則淪為瀉湖及砂壩。兩者共同構(gòu)成了一個(gè)三級(jí)海平面升降旋回的沉積序列。

樂(lè)平晚期晚時(shí),海平面又快迅抬升,萍鄉(xiāng)地區(qū)為硅質(zhì)巖相的深海盆地,其余地區(qū)均為泥巖相或粉砂巖相組成的次深海臺(tái)盆,形成一淹沒(méi)不整合面。僅北西角的萬(wàn)載黃茅見(jiàn)亮晶顆?;?guī)r相的淺灘沉積,可能為臺(tái)盆中的水下局部隆起。長(zhǎng)興期萬(wàn)載至南昌,為亮晶顆?;?guī)r相的介殼灘,其余地區(qū)則以灰?guī)r相的開(kāi)闊臺(tái)地沉積為主。相帶展布仍呈北東向,垂向相序的變化則表現(xiàn)出了海進(jìn)—海退的三級(jí)旋回。

綜上所述,從巖相古地理的垂向變化分析,中二疊世至晚二疊世有四次明顯的拉張期,即棲霞早期、小江邊期、南港期,以及樂(lè)平晚期,它們均表現(xiàn)為由淺海相突然相變?yōu)樯詈O?,沉積物則表現(xiàn)為臺(tái)地相的灰?guī)r突變?yōu)槟鄮r、泥灰?guī)r夾硅質(zhì)巖的次深海臺(tái)盆的沉積。尤其是樂(lè)平晚期,則相變?yōu)榉派湎x(chóng)硅質(zhì)巖的深海臺(tái)盆相,它們?cè)诳臻g上呈狹長(zhǎng)的北東向條帶,為陸表海中拉張的裂陷槽或深海溝。表明拉抻與擠壓作用頻繁交替,除說(shuō)明印支運(yùn)動(dòng)作用強(qiáng)烈外,而且可能與欽杭造山帶的“開(kāi)、合”運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)。

4 結(jié)論

(1)運(yùn)用“旋回地層學(xué)”理論和方法,對(duì)研究區(qū)中、晚二疊世地層的1000余個(gè)“米級(jí)旋回”的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及沉積環(huán)境的研究,共劃分出6個(gè)三級(jí)旋回層序,其中I型層序3個(gè),海進(jìn)—海退層序3個(gè)。它們的延續(xù)時(shí)間約33 Ma,平均每一三級(jí)層序的時(shí)限約5.5 Ma。

(2)中二疊世于研究區(qū)共見(jiàn)米級(jí)旋回層序341個(gè),它們可劃分為環(huán)潮型、瀉湖型、陸棚型、臺(tái)地型、臺(tái)內(nèi)斜坡型、開(kāi)闊陸棚型、次深海臺(tái)盆型及深海臺(tái)盆型等類(lèi)型。由于中二疊世時(shí)限為25 Ma,因此,每一米級(jí)旋回層序?yàn)?.3萬(wàn)年??紤]到海底剝蝕作用及統(tǒng)計(jì)中的遺漏造成的米級(jí)旋回的丟失,因此,米級(jí)旋回層序可能相當(dāng)?shù)厍蜍壍傈S赤交角旋回(4萬(wàn)年周期)。

(3)研究區(qū)處“欽—杭結(jié)合帶”中段,其地殼活動(dòng)與欽杭造山帶密切相關(guān)。通過(guò)米級(jí)旋回層序的研究,棲霞早期、小江邊期、南港期及樂(lè)平晚期均由淺海相突變?yōu)樯詈O嗟墓琛?、灰—泥沉積,是為陸表海中的拉伸裂陷槽或深海溝,表明有4次明顯的拉伸期。這種拉伸與擠壓作用的交替,除說(shuō)明印支運(yùn)動(dòng)在研究區(qū)活動(dòng)強(qiáng)烈外,同時(shí)亦為欽杭造山帶的“開(kāi)、合”構(gòu)造作用在本區(qū)的反映。

致謝:本文成文過(guò)程中得到了覃兆松教授級(jí)高級(jí)工程師的精心指導(dǎo),在此深表謝意!

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