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除了上扬子地区灯三段可见混合沉积,中扬子三峡地区石板滩段可见灰岩之外,灯影组在中上扬子台地相区几乎均发育白云岩。鉴于石板滩段灰岩为风暴影响的中—外缓坡沉积,留茶坡组硅质岩属于斜坡—盆地相沉积已经得到学界广泛认同,前人据此分别在中、上扬子地区建立了缓坡台地和陆表海碳酸盐岩台地沉积模式[5⁃6,22⁃23],本文着重解析灯影组沉积期碳酸盐岩台地相(或内缓坡)的白云岩岩相组合变化。通过综合分析研究区30余条剖面(钻井),发现灯影组沉积期上扬子台地和中扬子台地具有类似的岩相组合(表1),可以大体归纳为三种沉积相带:(1)丘滩相,以发育块状鲕粒白云岩、砂屑白云岩及丘状叠层石建造为标志;(2)潮坪相,以微生物纹层白云岩、穹窿—缓波状叠层石白云岩、凝块石白云岩等微生物岩形成的米级、分米级旋回为特征;(3)潟湖相,主要发育泥晶(泥质)白云岩、含球粒/砂屑泥晶白云岩及泥晶砂质白云岩(表2)。丘滩相大致沿前人刻画的碳酸盐岩台地—斜坡(内—中缓坡)边界分布[5⁃6,12]:在上扬子地区该种相带主要发育在灯影组下部灯一段(如蓬探1井、资阳1井、清平剖面、北斗山剖面),在梅子湾、白家坝和鱼鳞剖面[24]发育于灯二段,在岩孔—松林地区灯一段—灯二段均有发育;中扬子地区该种相带在部分剖面发育于灯影组下部的蛤蟆井段(如三岔、白鹭垭、田坪剖面)或上部的白马沱段(如庙河剖面),不少剖面可见该种相带反复进积—退积,多次出现在灯影组不同部位(如白果坪、晓峰河、灯影峡、武山、薛家店[25]及邓家崖剖面[26])(图1)。潮坪和潟湖相广泛分布在中上扬子碳酸盐岩台地上,在绝大部分剖面/钻井(除鱼鳞剖面、庙河剖面、ZK102井外)均有发育(图1)。这两种相带的分布范围与葡萄状白云岩的分布范围大致一致,本次研究剖面/钻井灯二段中下部(或相应层段)发育这两种相带的层段基本伴生了葡萄状构造(图1)。
剖面(井) 位置(坐标) 地层及沉积环境 杨坝 四川南江(32°28′35″ N,106°46′59″ E) 灯一、灯二、灯四段均发育潮坪—潟湖相,灯二段发育葡萄状白云岩 关山 陕西勉县(33°11′8″ N,106°36′40″ E) 灯影组零星出露,发育潮坪—潟湖相 胡家坝 陕西宁强(32°56′58″ N,106°28′20″ E) 灯一、灯二、灯四段均发育潮坪—潟湖相,灯二段发育葡萄状白云岩 福成 四川南江(32°30′21″ N,107°15′24″ E) 灯二、灯四段主要发育潮坪—潟湖相 白家坝 四川南江(32°24′52″ N,107°58′32″ E) 灯二、灯四段主要发育潮坪—潟湖相 马深1井 四川通江(32°10′11″ N,107°10′57″ E) 灯二、灯四段主要发育潮坪—潟湖相 康家坪 四川城口(31°43′26″ N,109°7′42″ E) 灯一、灯二、灯四段均发育潮坪—潟湖相,灯二段发育葡萄状白云岩 鱼鳞 重庆巫溪(31°40′19″ N,109°28′47″ E) 灯影组全段以斜坡—盆地相为主,仅在灯二段上部发育丘滩相 廖家槽 重庆彭水(29°44′14″ N,108°14′11″ E) 剥蚀后仅残留灯一—灯二段,为潮坪—潟湖相,灯二段发育葡萄状白云岩 松林 贵州遵义(27°43′11″ N,106°42′13″ E) 剥蚀后仅残留灯一—灯二段,发育潮坪—潟湖相为主,仅在灯一段下部发育斜坡相,中部和灯二段顶部发育丘滩相,灯二段发育葡萄状白云岩 岩孔 贵州金沙(27°34′14″ N,106°14′58″ E) 剥蚀后仅残留灯二段,发育潮坪—潟湖相为主,仅在中上部发育丘滩相,灯二段发育葡萄状白云岩 北斗山 贵州瓮安(27°0′47″ N,107°23′10″ E) 剥蚀后仅残留灯一—灯二段,灯一段下部为斜坡相,上部发育丘滩相, 灯二段发育潮坪—潟湖相,灯二段发育葡萄状白云岩 梅子湾 贵州金沙(27°27′22″ N,107°26′29″ E) 剥蚀后仅残留灯一—灯二段相应层位,以斜坡相为主,仅在剖面上部发育丘滩相 谷腊 贵州清镇(26°42′26″ N,106°28′55″ E) 剥蚀后仅残留灯一—灯二段,为潮坪—潟湖相,灯二段发育葡萄状白云岩 方深1井 贵州大方(27°15′35″ N,105°38′51″ E) 灯一、灯二、灯四段主要发育潮坪—潟湖相,灯二段发育葡萄状白云岩 银厂坡 云南会泽(26°30′55″ N,103°12′45″ E) 灯影组零星出露,发育潮坪—潟湖相,灯二段发育葡萄状白云岩 棉沙湾 四川巧家(27°7′39″ N,102°55′59″ E) 灯一、灯二、灯四段均发育潮坪—潟湖相,灯二段发育葡萄状白云岩 先锋 四川峨边(29°18′28″ N,103°27′48″ E) 灯一、灯二、灯四段均发育潮坪—潟湖相,灯二段发育葡萄状白云岩 孔玉 四川康定(30°30′58″ N,102°5′5″ E) 剥蚀后仅残留灯一—灯二段,为潮坪—潟湖相,灯二段发育葡萄状白云岩 清平 四川绵竹(31°36′3″ N,104°5′12″ E) 灯一段下部为斜坡相,上部发育丘滩相,灯二、灯四段均潮坪—潟湖相,灯二段发育葡萄状白云岩 资阳1井 四川资阳(30°2′11″ N,105°0′5″ E) 剥蚀后仅残留灯一段,以潮坪—潟湖相为主,下部发育丘滩相 高石1井 四川安岳(30°2′39″ N,105°28′15″ E) 灯一、灯二、灯四段均发育潮坪—潟湖相,灯二段发育葡萄状白云岩 蓬探1井 四川大英(30°27′55″ N,105°16′23″ E) 剥蚀后仅残留灯一—灯二段,以潮坪—潟湖相为主,灯一段下部发育丘滩相,灯二段发育葡萄状白云岩 蓬探101井 四川遂宁(30°26′43″ N,105°19′26″ E) 剥蚀后仅残留灯一—灯二段,为潮坪—潟湖相,灯二段发育葡萄状白云岩 三岔 湖南张家界(29°4′28″ N,110°33′53″ E) 剥蚀后仅残留蛤蟆井段,以丘滩相为主,上部发育潮坪—潟湖相 田坪 湖南张家界(28°58′21″ N,110°24′31″ E) 剥蚀后仅残留蛤蟆井段,以丘滩相和斜坡相交替发育为特征 ZK102 贵州松桃(28°7′48″ N,108°52′48″ E) 灯影组全段以斜坡—盆地相为主 白果坪 湖北鹤峰(29°53′40″ N,110°27′47″ E) 灯影组全段以潮坪—潟湖相为主,石板滩段中部见中—外缓坡相,上部见丘滩相 灯影峡 湖北宜昌(30°47′40″ N,111°9′22″ E) 蛤蟆井段发育丘滩相,石板滩段发育中—外缓坡相、丘滩相、潮坪—潟湖、中—外缓坡相序列, 白马沱段下部发育丘滩相,上部发育潮坪—潟湖相 庙河 湖北宜昌(30°53′54″ N,110°52′34″ E) 灯影组以中—外缓坡相为主,仅白马沱段发育丘滩相 晓峰河 湖北宜昌(30°56′16″ N,111°17′47″ E) 灯影组全段以潮坪—潟湖相为主,底部,中下部,中部发育三套丘滩相,灯影组中下部发育葡萄状白云岩 白鹭垭 湖北宜昌(31°18′37″ N,111°12′36″ E) 灯影组全段以潮坪—潟湖相为主,底部,中下部,中部发育三套丘滩相,灯影组中下部发育葡萄状白云岩 鄂参1 湖北神恩施(30°14′58″ N,109°20′20″ E) 灯影组发育中—外缓坡相 西蒿坪 湖北房县(31°52′8″ N,110°39′48″ E) 灯影组零星出露,发育潮坪—潟湖相,灯影组中下部发育葡萄状白云岩 Table 1. Stratigraphy and depositional facies of typical sections (wells) of the Dengying Formationin the Middle⁃Upper Yangtze area (modified from reference [6])
相带 岩相类型 沉积特征 沉积环境 组合方式 丘滩相 鲕粒白云岩 冲刷面、交错层理 台地边缘/内缓坡浅水潮下 三种岩相类型交替叠置产出 砂屑白云岩 冲刷面、交错层理 台地边缘/内缓坡浅水潮下 丘状叠层石白云岩 呈块状—丘状 台地边缘/内缓坡浅水潮下 潮坪相 微生物纹层白云岩 鸟眼、帐篷、干缩角砾 局限台地/内缓坡潮间—潮上 凝块石白云岩→穹窿—缓波状叠层石白云岩→微生物纹层白云岩 穹窿—缓波状叠层石 白云岩 鸟眼、帐篷、干缩角砾 局限台地/内缓坡潮间—潮上 凝块石白云岩 斑块状结构, 中层状或透镜状 局限台地/内缓坡潮下 砂屑白云岩 冲刷面、滞留沉积 局限台地/内缓坡潮道 切入微生物白云岩及泥晶白云岩之中 潟湖相 泥晶(泥质)白云岩 水平层理 局限台地/内缓坡潮下 与潮坪相微生物白云岩在垂向上叠置出现, 向上过渡为潮坪相微生物白云岩形成米级旋回 含球粒/砂屑泥晶白云岩 水平层理 局限台地/内缓坡潮下 泥晶砂质白云岩 粒序层序、 丘状交错层理 局限台地/内缓坡潮下 Table 2. Lithofacies types and depositional facies of the Dengying Formation in the Middle⁃Upper Yangtze area
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丘滩相主要出现在内缓坡及台地边缘(图1),发育三种岩石类型:鲕粒白云岩、砂屑白云岩及叠层石白云岩。这三种岩相均是以块状产出为主,最大单层厚度可达十米(图3a,b)。相对于鲕粒白云岩和砂屑白云岩,叠层石白云岩的分布更为局限且更靠近斜坡方向,仅见于北斗山、田坪等少数剖面。纵向上,在北斗山剖面可见颗粒白云岩与叠层石白云岩呈交替式叠置产出。鲕粒白云岩及砂屑白云岩的颗粒直径通常集中在0.5~2 mm,局部可达细砾级(>2 mm),分选和圆度均较好,颗粒支撑为主,颗粒间发育栉壳状白云石、粒状白云石两世代胶结物(图3c~e)。栉壳状白云石呈等厚环边状沿缝壁生长(图3e),为典型的海底胶结物;粒状白云石在栉壳状白云石基础上进一步向孔洞中心充填,为埋藏期孔隙水沉淀产物[15]。底部和层间均常发育冲刷面,其上伴生滞留砾石(图3f)。层内可发育板状、槽状、楔状等多种交错层理(图3g)。块状叠层石白云岩总体呈现出块状—丘状建造,核心由破碎的,相互交织的柱状、穹窿状叠层石组成(图3h),其内部组构与潮坪相的微生物纹层白云岩、叠层石白云岩类似,镜下可见丝状纹层结构。
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潮坪相在整个中上扬子台地广泛发育,以微生物纹层白云岩、穹窿—缓波状叠层石白云岩、凝块石白云岩三种岩相为特征,局部夹砂屑白云岩、泥晶白云岩。与丘滩相的叠层石白云岩相比,潮坪相的微生物白云岩单层厚度通常较薄,因此纵向上常形成米级—分米级旋回。其中,微生物纹层白云岩出现在旋回顶部,局部发育鸟眼、帐篷、干缩角砾化等暴露构造(图4a),镜下见丝状,微球粒状的纹层(图4b)。穹窿—缓波状叠层石白云岩表现为纹层具有更大的起伏(图4c),与微生物纹层白云岩发育类似的微观结构,通常向上过渡为微生物纹层白云岩。凝块石白云岩宏观发育斑块状结构(图4d),显微镜下见暗色凝块及丝状,微球粒状结构,其间也发育亮晶胶结物(图4e)。凝块石白云岩通常以中层状或透镜状产出,向上过渡为叠层石白云岩。砂屑白云岩通常以中层状—厚层状产出于各种上述微生物白云岩及泥晶白云岩之中,底部和内部常常发育冲刷面及伴生的滞留沉积(图4f),砂屑内部具有明显的微生物/泥晶结构(图4g)。此外,上扬子地区灯影组二段微生物白云岩通常与葡萄状白云岩伴生。本次研究发现中扬子地区晓峰河、白鹭垭等剖面也具有类似的特征(图4h),说明葡萄状白云岩不仅具有地层对比意义[6],可能还是内缓坡(或局限台地)潮坪相的指示标志(见下文讨论)。
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潟湖相与潮坪相在垂向上叠置出现,主要由泥晶白云岩、含球粒/砂屑泥晶白云岩组成,在部分地区(如川北)还发育泥晶泥质白云岩、泥晶砂质白云岩及泥岩、砂岩夹层。局部层段也可夹少量的微生物白云岩。其中,泥晶白云岩通常呈中层—块状层产出,部分层段连续厚度可达数十米(图5a),主要由均一的泥晶白云石组成(图5b),局部含有球粒、砂砾屑,过渡为含球粒/砂砾屑泥晶白云岩(图5c)。泥晶泥质白云岩因富含黏土质,常发育水平层理(图5d)。在砂质/砂屑泥晶白云岩中(图5e),有时可见粒序层及丘状交错层理(图5f)。