湖相碳酸盐岩高精度层序地层学探析

【摘要】：目前湖相碳酸盐岩是国内外沉积学研究的薄弱环节。本文应用层序地层学方法,以济阳坳陷沾化凹陷埕东地区沙一段的湖相碳酸盐岩为例,详细探讨了湖相碳酸盐岩的层序地层学发育模式、层序地层单元划分级次以及控制因素等问题,重点对湖相碳酸盐岩准层序的类型、识别标志、形成机理以及对比模式进行了研究。研究表明,碳酸盐岩沉积主要发育在湖侵体系域当中,湖相碳酸盐岩可总结为陡坡和缓坡2种层序地层学发育模式;同时由于构造位置的不同,在缓坡和陡坡的碳酸盐岩沉积又各具特色。在综合我国中、新生界湖相碳酸盐岩的各种特征,充分考虑湖相碳酸盐岩沉积周期短、速率大的特点的基础上,结合海相碳酸盐岩的基准面旋回级次分类可将其划分为五个级次:一级旋回层序为长周期旋回层序,属构造型湖平面变化的产物;二级、三级为中周期旋回,相当于长偏心率旋回;四级为短周期旋回,相当于短偏心率旋回;五级为超短周期旋回,相当于岁差旋回或黄赤交角旋回,其相应的高精度层序地层单元相应划分层序、体系域、准层序组、准层序、微层序5级。准层序类型主要划分L-M型、滩坝型、滑塌型、深水蒸发型4种,L-M型准层序主要形成于浪基面以下的深水环境中,由形成于较深水的深湖及半深湖环境中的泥晶灰岩及泥灰岩或钙质泥岩或页岩组成,在这种深水环境中发育的韵律层可能与米兰科维奇旋回具有某种间接的成因联系,但更重要的可能是与沉积物来源的周期变化有关。滩坝型准层序主要形成于宽广的湖岸带边缘,受波浪作用影响强烈,根据湖底地貌及湖盆水动力条件、沉积条件和沉积体的特征,又可分为砂质滩坝型和生物滩坝型两种类型。陡坡滑塌型准层序主要发育在高能陡坡阶地部位。构成准层序的微层序下部由构造活动相对平静,沉积相对稳定的泥质白云岩或灰质泥岩构成。微层序上部则是由构造活动相对强烈时期阶地斜坡产生的白云质生物灰岩滑塌形成,并显示了非分选特征(具有颗粒流和崩塌作用)。斜坡沉积物中较厚的鲕粒生物灰岩层由具有一定角度的向湖倾斜的前积层构成,沉积物则是由具薄包壳的中砂级鲕粒组成。深水蒸发型准层序主要形成于湖侵体系域时期的半深湖-深湖环境之中。其中每一个准层序又是由2-3个更小级别的微层序构成。每一微层序的下部高频深水湖侵单元的岩石类型主要是灰褐色、褐色的灰质油泥岩及油页岩和黑色泥岩;微层序的上部高频下降域部分则是由灰褐、暗褐-黑色的具微细水平层理-水平层理、季节纹理层的泥质泥晶白云岩、泥质白云岩、隐晶白云岩及纹层状白云岩或白云质砂岩构成,白云岩中含有生物碎片化石,以介形虫为多见。碳酸盐岩准层序及其更小级别的高频层序是地层记录中最小的异成因地层堆积单元,它们之间的边界由非沉积过程产生,这些界限的存在是区域间断事件的标志,也就是从前所指的幕式沉积作用的佐证。每一准层序及其更小级别的旋回层序符合Anderson和Goodwin(1985)提出的PAC旋回机制,即高频层序在一个沉积间断面之上由均衡堆积过程产生。湖相碳酸盐岩的形成还明显受控于古气候、古水动力和古水介质条件的变化。准层序的对比模式可总结为陡坡突变和缓坡递变2种模式,在不同模式中准层序发生有规律的变化。在靠近凸起的缓坡一侧,准层序1、2、3类型主要为砂质滩坝型和生物滩坝型,到深湖-半深湖环境下碳酸盐岩准层序结构明显发生变化,变为深水蒸发型准层序。在埕东断层的下降盘及陡坡一侧,由于其所处构造位置的不同,其碳酸盐岩准层序结构样式也与缓坡带一侧有很大的差异,碳酸岩盐岩相变化很快。