上揚(yáng)子寒武系婁山關(guān)群白云巖層序地層研究

上揚(yáng)子寒武系婁山關(guān)群白云巖層序地層研究

1貴州寒武系在上揚(yáng)子區(qū)，尤其是貴州及其鄰區(qū)，感冒系統(tǒng)由一個(gè)多變的巖石地層序列組成。2地質(zhì)背景和層序地層研究區(qū)西北部的淺水臺(tái)地相區(qū)總體上為1套化石貧乏且厚度較大(數(shù)百米至千余米)的白云巖地層,稱為婁山關(guān)群(圖1)。在婁山關(guān)群之下,往往或多或少地發(fā)育1套含少量三葉蟲化石的局限陸棚相砂泥質(zhì)薄層及中層白云巖和白云質(zhì)泥頁(yè)巖地層,北西部為厚度只有20～40m的陡坡寺組,向南東則稱為高臺(tái)組和石冷水組(研究區(qū)中、上寒武統(tǒng)較薄的陡坡寺組和巨厚的婁山關(guān)群中的三級(jí)層序(圖1和圖2的DS研究區(qū)中、上寒武統(tǒng)的陡坡寺組和婁山關(guān)群中的7個(gè)三級(jí)層序組成1個(gè)二級(jí)層序,陡坡寺組泥質(zhì)白云巖和砂泥質(zhì)白云質(zhì)泥頁(yè)巖地層、以及發(fā)育三葉蟲化石的高臺(tái)組和石冷水組白云巖地層可能代表了該二級(jí)層序的海侵階段沉積;而上覆在上述地層之上的婁山關(guān)群白云巖及其自北西向南東的進(jìn)積尖滅,則代表了二級(jí)海平面下降階段沉積環(huán)境水體總體變淺的過程。因此,陡坡寺組和婁山關(guān)群所組成的二級(jí)層序?qū)嶋H上也是1個(gè)總體向上變淺的沉積序列,其中所包含的7個(gè)三級(jí)層序與二級(jí)層序具有類似的沉積相組構(gòu),反映出“旋回含旋回”的基本特點(diǎn)(3不同層序地層凝縮段上揚(yáng)子區(qū),特別是貴州及其鄰區(qū),中寒武統(tǒng)構(gòu)成了1個(gè)特別的層序地層格架:淺水臺(tái)地背景下的大套白云巖與深水背景下的泥頁(yè)巖系夾灰?guī)r地層形成強(qiáng)烈的反差。婁山關(guān)群白云巖從北西向南東進(jìn)積尖滅,反映了中寒武世至晚寒武世二級(jí)海平面下降幅度較大。中寒武統(tǒng)所包含的3個(gè)三級(jí)層序之中,在淺水臺(tái)地區(qū)凝縮段不發(fā)育;而在較深水的背景中,常常在三級(jí)層序底部發(fā)育由深水陸棚相黑色泥頁(yè)巖和缺氧盆地相黑色碳質(zhì)泥頁(yè)巖所構(gòu)成的凝縮段單元。這些變化表明在不同古地理背景下與三級(jí)海平面變化相對(duì)應(yīng)的水體加深和變淺過程的沉積響應(yīng)存在差異。中寒武統(tǒng)從潮坪相或局限海臺(tái)地相白云巖相變?yōu)殚_闊海臺(tái)地相灰?guī)r,以及在臺(tái)地內(nèi)部白云巖中普遍夾石膏層的特點(diǎn),表明了溫室效應(yīng)時(shí)期低緯度沉積的特點(diǎn),同時(shí)也從另一種角度表明了寒武紀(jì)白云巖多為次生白云巖,而震旦紀(jì)從淺到深由白云巖變?yōu)榘自茙r的特征,則反映了極端溫室效應(yīng)時(shí)期(3.1級(jí)層序ds對(duì)于三級(jí)層序DS3.2級(jí)層序ds三級(jí)層序DS3.3級(jí)層序ds在研究區(qū)西部,三級(jí)層序DS4上寒武統(tǒng)上積對(duì)比在研究區(qū)及其鄰區(qū),廣泛分布的上寒武統(tǒng)主要是1套化石貧乏的白云巖地層,屬于婁山關(guān)群上部。從北西向南東,在黔東北和湘西北該套地層逐漸進(jìn)積在開闊海臺(tái)地相灰?guī)r之上,從黔東南的丹寨—臺(tái)江一線向三都一帶進(jìn)積尖滅。因此,黔東北和湘西北一帶的上寒武統(tǒng)包括車夫組和比條組等巖石地層單位,而在三都一帶較深水地層中發(fā)育規(guī)模不大的白云巖,上寒武統(tǒng)劃分為楊家灣組中上部以及三都組。在寒武紀(jì)末期,除了三都一帶及其東南部的較深水沉積以外,研究區(qū)幾乎是一片大范圍展布的白云巖所組成的淺水臺(tái)地(圖5)。4.1級(jí)層序ds在滇東地區(qū),由于牛首山古陸的范圍擴(kuò)大,缺失三級(jí)層序DS4.2級(jí)層序ds構(gòu)成三級(jí)層序DS4.3層序形成時(shí)期地質(zhì)背景及沉積特征在研究區(qū)主體地帶的淺水臺(tái)地背景中,三級(jí)層序DS研究區(qū)西部的滇東地區(qū)和滇西北地區(qū),該三級(jí)層序缺失,反映了滇東地區(qū)分布著更大的大片古陸(圖5)。在研究區(qū)西北部的川東南一帶,該三級(jí)層序主要為1套局限潮坪相或局限瀉湖相泥質(zhì)白云巖夾薄層白云質(zhì)泥巖,局部發(fā)育蒸發(fā)臺(tái)地相白云巖夾石膏層,表明在其形成時(shí)期主要為蒸發(fā)臺(tái)地相(圖5)。在黔西北至黔西一帶,包括川東南的一角,該三級(jí)層序的海侵體系域和早期高水位體系域主要是1套局限海臺(tái)地相泥晶結(jié)晶白云巖,晚期高水位體系域以局限瀉湖相泥質(zhì)白云巖夾白云質(zhì)泥巖為特征,而且局限海臺(tái)地相白云巖地層從北西向南東變厚,局限瀉湖相泥質(zhì)白云巖夾白云質(zhì)泥巖則減薄乃至尖滅,總體反映了局限海臺(tái)地相的沉積特點(diǎn)(圖5)。再偏向東南,黔北、黔中和黔南地區(qū),層序的海侵體系域和早期高水位體系域也以大套貧乏化石的局限海臺(tái)地相白云巖為主,但是在其中發(fā)育較多的半局限海臺(tái)地相塊狀藻席生物丘白云巖,并具有自北西向南東增多變厚的趨勢(shì),所以其古地理背景為半局限海臺(tái)地相和半開闊海臺(tái)地相(圖5)。黔東北至湘西北一帶,層序的海侵體系域和早期高水位體系域中較多地發(fā)育砂礫屑白云巖,局部見少量鮞粒白云巖,砂礫屑白云巖多呈透鏡體或透鏡層狀充填在大型沖刷面之上,鮞粒顆粒白云巖的底界面也常常是大型沖刷面,且局部夾少量開闊海臺(tái)地相泥?；?guī)r和粒泥灰?guī)r。因此,在該三級(jí)層序形成時(shí)期,黔東北和湘西北一帶總體屬于開闊海臺(tái)地相至臺(tái)地邊緣相,局部發(fā)育顆粒灘相(圖5)。在三都一帶,三級(jí)層序DS4.4層序形成時(shí)期三級(jí)層序DS研究區(qū)西北部的川東南一帶,該三級(jí)層序主要為1套局限瀉湖相泥質(zhì)白云巖,局部發(fā)育蒸發(fā)臺(tái)地相泥質(zhì)白云巖夾石膏層,與大套貧乏化石的婁山關(guān)群局限海臺(tái)地相白云巖地層形成了較為明顯的區(qū)別,屬于洗象池組(四川)頂部或二道水組(滇北地區(qū))頂部,形成了蒸發(fā)臺(tái)地相至局限海臺(tái)地相沉積(圖5)。在黔北、黔中和黔南地區(qū),該三級(jí)層序由婁山關(guān)群頂部所組成,層序的海侵體系域和早期高水位體系域以局限海臺(tái)地相泥晶結(jié)晶白云巖為主,局部發(fā)育塊狀藻席生物丘白云巖,并具有自北西向南東增多變厚的趨勢(shì)。因此,在該三級(jí)層序形成時(shí)期,研究區(qū)的主體地帶為大片分布的局限海臺(tái)地相和半局限海臺(tái)地相(圖5)。在黔東北地區(qū),該層序的海侵體系域和早期高水位體系域發(fā)育較多的開闊海臺(tái)地相泥?；?guī)r與粒泥灰?guī)r,顆粒類型以三葉蟲和腕足類生物碎屑為主,其次為砂屑,為了與大套貧乏化石的婁山關(guān)群相區(qū)別而被前人稱為“毛田組”,以沿河毛田一帶最為典型。實(shí)際上,毛田組上部也變?yōu)樨毞木窒藓Ｅ_(tái)地相白云巖,湘西北地區(qū)亦如此。總體來(lái)講,在該三級(jí)層序形成時(shí)期,黔東北至湘西北一帶屬于半開闊海臺(tái)地相(圖5)。在三都一帶,以三都渣拉溝剖面為代表,構(gòu)成該三級(jí)層序的地層為三都組上部,層序底部發(fā)育較多的鈣質(zhì)泥頁(yè)巖夾泥灰?guī)r地層,屬于陸棚相沉積而構(gòu)成其凝縮段;高水位體系域特別是晚期高水位體系域中發(fā)育較多較厚的竹葉狀含砂屑粒屑灰?guī)r,與陸棚相泥灰?guī)r層一起組成若干個(gè)潮下型米級(jí)旋回層序,說(shuō)明沉積環(huán)境明顯地進(jìn)入陸棚上部乃至開闊海臺(tái)地(圖5)。更為重要的是,DS研究區(qū)的寒武系構(gòu)成兩個(gè)二級(jí)層序:分別為下寒武統(tǒng)和中、上寒武統(tǒng)。第1個(gè)二級(jí)層序包括5個(gè)三級(jí)層序,其底界面是1個(gè)典型的淹沒不整合面,頂界面是1個(gè)類似于類型Ⅰ界面的暴露間斷面。明顯的強(qiáng)迫型海退事件與寒武世早期的淹沒事件形成鮮明的對(duì)照,從牛蹄塘組黑色頁(yè)巖系到清虛洞組淺水碳酸鹽巖地層的變化是該二級(jí)層序的基本相序組構(gòu)特點(diǎn)(5地質(zhì)相層序劃分研究區(qū)的中、上寒武統(tǒng),在淺水臺(tái)地背景中,由厚度較小的陡坡寺組產(chǎn)三葉蟲化石的混合細(xì)粒沉積、以及厚度巨大且貧乏化石的婁山關(guān)群白云巖所構(gòu)成,它們及其相關(guān)的地層組成1個(gè)包含7個(gè)三級(jí)層序的二級(jí)層序。婁山關(guān)群白云巖及其相關(guān)地層的層序劃分表明,即使在化石貧乏的“啞地層”中,立足于巖相序列到米級(jí)旋回、沉積相序列到三級(jí)層序劃分的工作方法和理念,也可以進(jìn)行三級(jí)層序的識(shí)別和劃分。早、中寒武世之交的海退事件(