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請問有哪些沈積體系和沈積相?

(壹)沈積體系的概念

沈積體系的概念是由Fishe rBrown和MCGowen在20世紀60年代末首次提出的,並被不斷地應用於沈積盆地的分析。不同的學者對沈積體系的內涵看法略有不同。Fisher和McGowan (1967,1969)認為沈積體系是相關的階段、環境和伴隨過程的組合。李思田(1992)認為沈積體系是由沈積環境和沈積過程相關的相的三維組合。

每個沈積體系可包含各種沈積環境,每個沈積環境都有其獨特的沈積物、動物、植物和相關過程。沈積體系和沈積相都是沈積體,沈積相是沈積體系的基本積木或單元。這些積木代表了壹個特定的沈積環境,這些相關的積木(沈積相)的組合構成了壹個沈積體系。兩個或兩個以上與反應有關的沈積體系過程或具有成因聯系的沈積體系的成因組合構成壹個沈積體系組合。沈積體系和沈積體系群是沈積盆地產生、發展和演化的產物,反映了沈積盆地的構造背景和性質演化。

(2)沈積體系類型的劃分

沈積體系的劃分繼承了沈積相劃分的思想,是沈積相劃分的延續和發展。《油氣藏評價技術》(邱壹南等,1997)強調古氣候(濕度、轉折、幹旱)、距海洋距離(近海內陸)、盆地類型(坳陷、斷陷)等因素對盆地類型和沈積體系劃分的控制作用。

Fisher和Brown(1972)劃分和描述了自然界中九種主要的沈積體系,包括:①河流沈積體系;②三角洲沈積體系;③障壁島-濱海平原沈積體系;(4)瀉湖、海灣、河口和潮坪沈積體系;⑤大陸克拉通大陸架沈積體系;⑥大陸和克拉通的斜坡和盆地系統;⑦風化沈積體系;⑧湖泊沈積體系;⑨沖積扇和扇三角洲體系。WeGalloway等人(1989)提出將陸源碎屑沈積體系分為八個體系:①沖積扇體系(旱地扇、濕地扇和扇三角洲);②水系;③三角洲體系;④碎屑海岸帶系統;⑤大陸架體系;⑥大陸坡和盆地系統;⑦湖泊體系;⑧風成系統。

雖然沈積體系的分析方法已被廣泛應用,但沈積體系的劃分還沒有完全統壹的方案(關世聰等,1984;劉寶軍等,1986;李思田等,1992;江再興,2003;陳洪德,2004)。代表性的分類如下(表1-2,表1-3)。

表1-2中國古生代海相沈積體系分類

繼續的

(根據陳鴻德等,2004年)

表1-3沈積體系分類

(根據陳鴻德等,2005年)

㈢沈積特征

1.中元古代

中元古代為長城期-青白口期,經歷了約10×108a的漫長歷史。古元古代呂梁運動導致了南北地殼的發育差異,其構造格局控制了中、新元古代古地理輪廓和沈積相的差異與分布。

中元古代是壹個泛大洋時期,全國海水廣闊。中蒙邊界為新蒙海域,塔裏木至華北為北部海域,南部為秦坤海域,青藏地區為青藏海域,中國南部為南海海域。古陸範圍小而少,多見於北部海域或周圍。自西向東,主要古陸為塔裏木陸、阿拉善陸、內蒙古陸、鄂爾多斯陸、魯西陸、東北陸和其他壹些小陸。

就海域性質而言,北部海域屬於淺海。其環境類型主要為潮坪、瀉湖、臺地和淺海。常見的沈積相有砂坪、泥坪、混合坪、開闊臺地和淺灘。華北地區主要由各種類型的碳酸鹽巖和砂巖泥巖組成,碳酸鹽巖中富含疊層石和微體化石。豫西、晉南、陜南以火山巖夾碎屑巖為主,局部可見碳酸鹽巖。其他地區主要為碎屑巖夾碳酸鹽巖。南海北部為臺地相,南部為深海相,大部分為變質復理石相。中元古代主要有四種沈積類型:第壹種是長城系-薊縣系-青白口系,分布在燕山-太行山南部、玉山-魯南、賀蘭山。沈積物主要為濱海淺海的砂質泥質碎屑巖和碳酸鹽巖,是早期固結的穩定陸核基底上沈積的拗拉槽構造環境的沈積組合;第二類是前震旦紀褶皺基底地層,分布於塔裏木地塊和揚子地塊。在古老結晶基底上不斷下沈的海盆中,有厚厚的過渡性砂質泥質碎屑巖和碳酸鹽巖沈積,深坳中不時噴發中基性火山巖。強烈的晉寧運動後,構成第二褶皺基底構造層,為壹套中淺變質地層。第三類分布在穩定地塊向深海盆地斜坡的過渡帶,是以會理群為代表的半深海沈積,由陸源碎屑巖、碳酸鹽巖和少量火山巖組成。第四類是以延邊群為代表的深海沈積,主要由復理石濁積巖沈積建造和中基性火山巖組成。

2.震旦紀

震旦紀是中國地質發展的轉折點。晉寧運動後的古地理特征決定了震旦紀及其以後的海陸變遷。

在晉寧運動(塔裏木運動)的影響下,海水大規模退出中國大陸,早震旦世海侵時,留下了大面積的陸地。中國北方到華北的天山是東西向的連片陸地,稱為北方陸地,南方的上揚子陸地沒有沈積,稱為上揚子陸地。震旦紀晚期,海域擴大,只有北方陸地在華北,稱為華北陸地。從大理到個舊,南部的長江上遊變成了壹個島嶼。其他如塔裏木地、柴達木地、羌塘地,範圍較小。

震旦紀有四個主要海域,北部的孟新海,青藏地區的青藏海,塔裏木至青海的秦坤海和南部的南海。從沈積特征分析,秦坤海域屬於淺海-深海,南海海域屬於半深海-深海(圖1-2)。

早震旦世海域可分為海岸環境、臺地環境、淺海環境和深海環境。海岸和淺海環境主要出現在古陸地和島嶼周圍,沈積物以碎屑巖和冰川礫石為主,偶見少量碳酸鹽巖。臺地的淺海環境出現在從塔裏木到青海、甘肅、藏南的廣大地區,沈積物主要為灰巖、白雲巖和藻白雲巖。深海環境存在於孟新海、青藏海和南海,是壹種以矽質巖和泥質巖為主的無補償盆地靜水沈積或以復理石類巖石為特征的海槽盆地沈積。

需要指出的是,晚震旦世的巖石類型與早震旦世有很大不同。晚震旦世,揚子陸沈入海中,臺地相廣泛發育。古陸周圍有河流環境和大陸冰川環境沈積。

3.威爾士的

寒武紀基本繼承了震旦紀末的古地理和構造格局,華北、塔裏木、揚子等穩定區均為陸相海相沈積。從穩定沈積區到邊緣海、島弧海乃至其周圍的深海,演變為過渡活躍的沈積區。

圖1-2中國震旦系巖相

(根據牟淑玲等,2009,修訂)

寒武紀海域比震旦紀進壹步擴大,最突出的是華北陸地沈入水下。同時,華北、長江、塔裏木被深水區隔開。中國北方有阿拉善地、東勝地、陰山-燕山島。南部主要有松潘地、康滇地、大別地、江南島、閩浙島群。海域主要包括北部的孟新海、西南部的青藏海、西部的塔裏木海、中部的秦坤海、北部的中國海、東部的長江和南海。

根據中、晚寒武世沈積特征分析,除東勝地以南的泥灘外,北海以臺地相區為主,主要為淺灘和開闊臺地,沈積物主要為各種碳酸鹽巖。揚子海以臺地相為主,包括開闊臺地相、閉合臺地相和臺地邊緣相。開闊臺地相分布在昆明、貴陽、武漢等地,主要巖石類型為碳酸鹽巖。塊狀臺地相分布在昆明、成都和重慶,巖石類型為石灰巖、白雲巖和石膏。臺地邊緣相位於都勻-常德壹線。

南海屬深水環境,從廣西田東到湖南祁陽、江西豐城到玉山壹線為盆地相,主要由細碎屑巖、碳酸鹽巖夾矽質巖、泥質巖組成。西北部和東南部為淺大陸架相,發育碎屑巖和碳酸鹽巖。

塔裏木海域基本屬於臺地和淺海,但庫南1至滿西1至塔東1壹線以東為深水環境,巖石類型與南海盆地相相似,為泥質巖夾矽質巖。

昆明-秦皇島海域的淺海和深海環境為類復理石和碳酸鹽沈積。

4.奧陶紀的

奧陶紀在我國分布廣泛,尤其是早、中奧陶世形成了地質史上最大的海侵期,大部分與下伏寒武系地層呈整合接觸。海陸分布概況和海侵範圍基本繼承了晚寒武世的古地理格局。

奧陶紀海陸分布與寒武紀基本壹致,但個別陸地範圍縮小,如川滇陸地縮小至康滇島。但早奧陶世以後,整個華北地區(包括鄂爾多斯主體部分)上升到陸地。

奧陶紀海域包括孟新海、青藏海、塔裏木海、秦海、華北海、揚子海和南海。主要土地有柴達木地、羌塘地、阿拉善地、陰山燕山地、大別地。

北海、塔裏木海和揚子海為臺地和淺海環境,而秦海和南海為深海環境。近年來,新猛海有深海沈積物的報道。青藏海的性質還不清楚。

揚子臺地沈積相主要有三種類型:封閉臺地相分布在東川西部、雲南-自貢、四川-綿陽,常見巖石類型為泥質巖、細碎屑巖、白雲巖、灰巖;該線以東為開闊臺地相,主要由碳酸鹽巖和少量碎屑巖組成。從廣西百色、貴州都勻、湖南常德、江西九江、安徽石臺壹線為臺地邊緣相,主要巖性為碳酸鹽巖,帶生物碎屑灘。

華北臺地主要為碳酸鹽潮坪、開闊臺地和淺灘相。塔裏木地臺主要為閉塞臺地海-開闊臺地相,其沈積剖面主要由碳酸鹽巖和碎屑巖組成。

南海的深水沈積可分為兩種類型,即北部的深海相和南部的柳桂林贛州金華的深海相。前者的巖石主要是泥晶灰巖、泥質巖和細碎屑巖,後者主要是碎屑復理石。秦坤海域屬於深海環境,以碎屑復理石為特征。塔裏木海東部庫南1井-滿西1井-塔東1井以東仍為深水沈積區。

5.誌留紀的

晚奧陶世中國普遍發生海退,有海水殘留時誌留紀海侵隨之而來。早誌留世與晚奧陶世相比,部分地區海陸輪廓相似,部分地區變化明顯,但誌留世總的趨勢是陸地面積逐漸擴大,海域面積相對較小。

誌留紀的海陸格局與晚奧陶世基本相同。海域主要包括孟新海、塔裏木海、昆侖海和揚子海。土地主要包括華北地、羌塘地、柴達木地、西南地、華夏地。

海屬深海環境,主要沈積為碎屑復理石。塔裏木海和揚子海為過渡相和臺地環境,主要由砂泥坪、混合坪、三角洲和淺陸架碎屑巖組成。

在揚子淺海沈積剖面下部,半封閉滯留盆地中常見的暗色筆石頁巖沈積,厚度約為100米。滇北、黔北早誌留世晚期,海侵擴大,碳酸鹽巖沈積,見珊瑚礁灰巖和有孔蟲礁。

6.德文郡的

與早古生代相比,泥盆紀的古地理變化很大,主要是由於陸地面積的擴大。由於誌留紀末的加裏東運動,祁連海槽和南海海槽閉合或縮小,上升至陸地,導致塔裏木、柴達木、華北地臺和上揚子、江南、華夏古陸分別連成壹片,形成了遼闊的中國大陸和華南大陸。華北古陸壹直處於擡升剝蝕狀態,古陸內部沒有沈積。塔裏木-柴達木古陸(包括祁連山)沿其周圍的山間盆地或近海平原發育有陸相紅色碎屑巖和海相夾層。上揚子陸南北與康滇古陸相連,東與下揚子陸和江南古陸相連。華夏古陸(可能包括福建東部和臺灣省)在早古生代早中期發生褶皺隆升,直到中晚泥盆世,古陸的北、西、南三面才發生大陸或海陸交互沈積。誌留紀沈積後,中國大陸發生了大規模的海退。泥盆紀是古生代海域面積最小的時期。泥盆紀海域主要包括孟新海、秦嶺海和南方海。早、中泥盆世,新猛海作為海域向西與準噶爾海相連,晚泥盆世才退到東北角。

泥盆紀時,南海僅侵入滇黔桂交界處的南盤江。中泥盆世擴展到黔南西北部,湘中東北部和粵西,晚泥盆世進壹步擴展到雲南西部。它向東向北侵入福建西南部、江西西部和湖北中部,直至長江下遊地區。

泥盆紀古陸不多,但面積大。華北和塔裏木連成壹體,形成中國大陸;南方最重要的土地是揚子地、浙贛地和羌塘地。另外,在新猛海,還有現在準噶爾盆地和松遼盆地的壹小塊土地。在古陸內部或周圍,有時可以看到陸相泥盆紀。

海相泥盆系主要分布在秦嶺海和南海。秦嶺海域主要是深海環境,主要部分是巨厚的變質碎屑巖夾大理巖和中基性火山巖,靠近古陸的部分是淺水碎屑巖和碳酸鹽巖。南海的深水區主要位於貴州南部、雲南東部、廣西、湖南中部和湖南南部。從深水區向外依次為淺海、臺地、閉塞臺地和海陸過渡沈積。

南泥盆系深水盆地不同於早古生代深水盆地,表現為孤立臺地和由多個孤立臺地和裂谷盆地組成的臺盆交替的古地理格局。裂谷盆地的沈積物主要是泥質巖、矽質巖和泥晶灰巖;孤立臺地主要為灰巖、生物碎屑灰巖、鮞粒灰巖和白雲巖。孤立臺地邊緣常有礁石或海灘,如廣西中泥盆世沈積。

7.石炭紀的

石炭紀是在泥盆紀的背景上發展起來的。除陰山古陸、秦嶺古陸、塔裏木古陸、上揚子古陸、華夏古陸、江南古陸、羌塘古陸和佳木斯古陸外,其他廣大地區均不同程度遭受海水入侵,或在隆升與海侵的過渡帶有陸相或過渡相沈積,但其分布範圍、沈積類型和古地理。壹般來說,在廣闊的地臺上,如華北地臺、華南地臺、塔裏木地臺、藏北、藏南,大部分是穩定沈積,而昆侖-秦嶺、藏中-滇西、天山-興安等地區是活動沈積。兩種類型之間的過渡帶為過渡型礦床。石炭紀沈積類型比較完整,有完整的海、陸、海陸交互剖面。早石炭世的海陸模式與晚泥盆世相似。晚石炭世發生了晚奧陶世以來最大的壹次海侵,連片的大規模古陸消失,特別是從華北到塔裏木的連片北方陸全部沈入水下。

石炭紀海域主要包括孟新海、北海和南海;陸地區域主要有華北、準噶爾、塔裏木、柴達木、隴西、華夏、揚子。

石炭紀沈積環境,除新蒙海域東部和青藏海域環境屬性外,以臺地和淺海為主,深水區較小,僅見南盤江地區、塔裏木西緣、川藏南緣和吐魯番地區(圖1-3)。

與泥盆紀壹樣,在南部海域的深水中有幾個孤立的臺地,其中有壹個深水裂陷槽。孤立臺地的巖石主要是塊狀灰巖和生物灰巖;斷陷臺地盆地主要由泥晶灰巖、頁巖和矽質巖組成。南部海域其他區域為臺地和淺海環境。早石炭世水體普遍渾濁,泥質巖和碎屑巖較多。後期水體清澈,以碳酸鹽巖為主。

北海主要由海陸過渡相沼澤、三角洲、河口壩、沙壩和海灣瀉湖組成,局部為碳酸鹽臺地相。

圖1-3中國石炭紀巖相圖

(根據牟淑玲等,2009,修訂)

塔裏木海主要是海陸過渡相和有蒸發巖的封閉臺地相,如沙10井周邊。

石炭紀地層分布廣泛。根據生物群落的沈積特征和標誌,中國石炭紀氣候可劃分為北溫帶濕潤區、中部熱帶-亞熱帶幹濕交替區和西南寒溫帶區。

8.二疊紀的。參見PERMO-TRIASSIC

二疊紀是中國地質史上的重要變革時期,海西晚期的構造運動帶來了二疊紀海陸變遷的新變化。華北-塔裏木古陸繼續向陸地上升;在這片土地上,河流湖泊比比皆是,形成了陸地沈積環境。另壹方面,華南和藏南是穩定的陸架海沈積環境。在活躍海槽區,如準噶爾-興安海槽和沿海太平洋海槽,其變化尤為突出;早期的海相沈積非常厚,晚二疊世的擠壓褶皺包括穩定區也在擡升,導致海水全部抽走,陸地面積不斷擴大,盆地不斷萎縮。

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