上扬子寒武系娄山关群白云岩层序地层研究

上扬子寒武系娄山关群白云岩层序地层研究

1贵州寒武系在上扬子区，尤其是贵州及其邻区，感冒系统由一个多变的岩石地层序列组成。2地质背景和层序地层研究区西北部的浅水台地相区总体上为1套化石贫乏且厚度较大(数百米至千余米)的白云岩地层,称为娄山关群(图1)。在娄山关群之下,往往或多或少地发育1套含少量三叶虫化石的局限陆棚相砂泥质薄层及中层白云岩和白云质泥页岩地层,北西部为厚度只有20～40m的陡坡寺组,向南东则称为高台组和石冷水组(研究区中、上寒武统较薄的陡坡寺组和巨厚的娄山关群中的三级层序(图1和图2的DS研究区中、上寒武统的陡坡寺组和娄山关群中的7个三级层序组成1个二级层序,陡坡寺组泥质白云岩和砂泥质白云质泥页岩地层、以及发育三叶虫化石的高台组和石冷水组白云岩地层可能代表了该二级层序的海侵阶段沉积;而上覆在上述地层之上的娄山关群白云岩及其自北西向南东的进积尖灭,则代表了二级海平面下降阶段沉积环境水体总体变浅的过程。因此,陡坡寺组和娄山关群所组成的二级层序实际上也是1个总体向上变浅的沉积序列,其中所包含的7个三级层序与二级层序具有类似的沉积相组构,反映出“旋回含旋回”的基本特点(3不同层序地层凝缩段上扬子区,特别是贵州及其邻区,中寒武统构成了1个特别的层序地层格架:浅水台地背景下的大套白云岩与深水背景下的泥页岩系夹灰岩地层形成强烈的反差。娄山关群白云岩从北西向南东进积尖灭,反映了中寒武世至晚寒武世二级海平面下降幅度较大。中寒武统所包含的3个三级层序之中,在浅水台地区凝缩段不发育;而在较深水的背景中,常常在三级层序底部发育由深水陆棚相黑色泥页岩和缺氧盆地相黑色碳质泥页岩所构成的凝缩段单元。这些变化表明在不同古地理背景下与三级海平面变化相对应的水体加深和变浅过程的沉积响应存在差异。中寒武统从潮坪相或局限海台地相白云岩相变为开阔海台地相灰岩,以及在台地内部白云岩中普遍夹石膏层的特点,表明了温室效应时期低纬度沉积的特点,同时也从另一种角度表明了寒武纪白云岩多为次生白云岩,而震旦纪从浅到深由白云岩变为白云岩的特征,则反映了极端温室效应时期(3.1级层序ds对于三级层序DS3.2级层序ds三级层序DS3.3级层序ds在研究区西部,三级层序DS4上寒武统上积对比在研究区及其邻区,广泛分布的上寒武统主要是1套化石贫乏的白云岩地层,属于娄山关群上部。从北西向南东,在黔东北和湘西北该套地层逐渐进积在开阔海台地相灰岩之上,从黔东南的丹寨—台江一线向三都一带进积尖灭。因此,黔东北和湘西北一带的上寒武统包括车夫组和比条组等岩石地层单位,而在三都一带较深水地层中发育规模不大的白云岩,上寒武统划分为杨家湾组中上部以及三都组。在寒武纪末期,除了三都一带及其东南部的较深水沉积以外,研究区几乎是一片大范围展布的白云岩所组成的浅水台地(图5)。4.1级层序ds在滇东地区,由于牛首山古陆的范围扩大,缺失三级层序DS4.2级层序ds构成三级层序DS4.3层序形成时期地质背景及沉积特征在研究区主体地带的浅水台地背景中,三级层序DS研究区西部的滇东地区和滇西北地区,该三级层序缺失,反映了滇东地区分布着更大的大片古陆(图5)。在研究区西北部的川东南一带,该三级层序主要为1套局限潮坪相或局限瀉湖相泥质白云岩夹薄层白云质泥岩,局部发育蒸发台地相白云岩夹石膏层,表明在其形成时期主要为蒸发台地相(图5)。在黔西北至黔西一带,包括川东南的一角,该三级层序的海侵体系域和早期高水位体系域主要是1套局限海台地相泥晶结晶白云岩,晚期高水位体系域以局限瀉湖相泥质白云岩夹白云质泥岩为特征,而且局限海台地相白云岩地层从北西向南东变厚,局限瀉湖相泥质白云岩夹白云质泥岩则减薄乃至尖灭,总体反映了局限海台地相的沉积特点(图5)。再偏向东南,黔北、黔中和黔南地区,层序的海侵体系域和早期高水位体系域也以大套贫乏化石的局限海台地相白云岩为主,但是在其中发育较多的半局限海台地相块状藻席生物丘白云岩,并具有自北西向南东增多变厚的趋势,所以其古地理背景为半局限海台地相和半开阔海台地相(图5)。黔东北至湘西北一带,层序的海侵体系域和早期高水位体系域中较多地发育砂砾屑白云岩,局部见少量鲕粒白云岩,砂砾屑白云岩多呈透镜体或透镜层状充填在大型冲刷面之上,鲕粒颗粒白云岩的底界面也常常是大型冲刷面,且局部夹少量开阔海台地相泥粒灰岩和粒泥灰岩。因此,在该三级层序形成时期,黔东北和湘西北一带总体属于开阔海台地相至台地边缘相,局部发育颗粒滩相(图5)。在三都一带,三级层序DS4.4层序形成时期三级层序DS研究区西北部的川东南一带,该三级层序主要为1套局限瀉湖相泥质白云岩,局部发育蒸发台地相泥质白云岩夹石膏层,与大套贫乏化石的娄山关群局限海台地相白云岩地层形成了较为明显的区别,属于洗象池组(四川)顶部或二道水组(滇北地区)顶部,形成了蒸发台地相至局限海台地相沉积(图5)。在黔北、黔中和黔南地区,该三级层序由娄山关群顶部所组成,层序的海侵体系域和早期高水位体系域以局限海台地相泥晶结晶白云岩为主,局部发育块状藻席生物丘白云岩,并具有自北西向南东增多变厚的趋势。因此,在该三级层序形成时期,研究区的主体地带为大片分布的局限海台地相和半局限海台地相(图5)。在黔东北地区,该层序的海侵体系域和早期高水位体系域发育较多的开阔海台地相泥粒灰岩与粒泥灰岩,颗粒类型以三叶虫和腕足类生物碎屑为主,其次为砂屑,为了与大套贫乏化石的娄山关群相区别而被前人称为“毛田组”,以沿河毛田一带最为典型。实际上,毛田组上部也变为贫乏化石的局限海台地相白云岩,湘西北地区亦如此。总体来讲,在该三级层序形成时期,黔东北至湘西北一带属于半开阔海台地相(图5)。在三都一带,以三都渣拉沟剖面为代表,构成该三级层序的地层为三都组上部,层序底部发育较多的钙质泥页岩夹泥灰岩地层,属于陆棚相沉积而构成其凝缩段;高水位体系域特别是晚期高水位体系域中发育较多较厚的竹叶状含砂屑粒屑灰岩,与陆棚相泥灰岩层一起组成若干个潮下型米级旋回层序,说明沉积环境明显地进入陆棚上部乃至开阔海台地(图5)。更为重要的是,DS研究区的寒武系构成两个二级层序:分别为下寒武统和中、上寒武统。第1个二级层序包括5个三级层序,其底界面是1个典型的淹没不整合面,顶界面是1个类似于类型Ⅰ界面的暴露间断面。明显的强迫型海退事件与寒武世早期的淹没事件形成鲜明的对照,从牛蹄塘组黑色页岩系到清虚洞组浅水碳酸盐岩地层的变化是该二级层序的基本相序组构特点(5地质相层序划分研究区的中、上寒武统,在浅水台地背景中,由厚度较小的陡坡寺组产三叶虫化石的混合细粒沉积、以及厚度巨大且贫乏化石的娄山关群白云岩所构成,它们及其相关的地层组成1个包含7个三级层序的二级层序。娄山关群白云岩及其相关地层的层序划分表明,即使在化石贫乏的“哑地层”中,立足于岩相序列到米级旋回、沉积相序列到三级层序划分的工作方法和理念,也可以进行三级层序的识别和划分。早、中寒武世之交的海退事件(