加里东期上扬子区前陆盆地演化过程中的层序特征与地层划分

图 2 上扬子中奥陶—中志留统层序地层划分与对比
SO2 同样不发育低位体系域，它的底界为!型 层序界面。庙坡组或十字铺组构成海侵体系域，宝
布的沉积物，厚仅 1—3m 至十余米，厚度变化不大。 凝缩层由观音桥组组成，厚度薄，以含钙质、泥灰岩、
塔组与临湘组则构成了高位体系域。庙坡组或十字 泥晶灰岩和腕足类、三叶虫生物组合为特色。苏文
加里东期上扬子区前陆盆地演化过程中的层序特征与地层划分!
尹 福 光1）2） 许 效 松2） 万 方2） 陈 明2）
（ 1）中国地质大学 湖北武汉 430074； 2）成都地质矿产研究所 四川成都 610082）
摘 要：层序地层的主控因素包括全球海平面变化、构造沉降、气候、物源供给等方面，在不同性质的盆地内它们所
二、沉积相特征及层序地层划分 结合盆地性质及演化阶段，主要以前陆隆起开
始露出水面、提供物源方向和沉积环境的改变，将上 扬子地区从中奥陶统至中志留统划分为 2 个二级层 序、4 个三级层序（图 2）。 # 第一个二级层序组成及特征
第一个二级层序（OS-1）由大湾期至宝塔期的沉 积层组成，其顶底都为!型层序界面。红花园组的 顶部发育有多个从砂屑灰岩到藻纹层白云岩序列， 藻白云岩中鸟眼、帐篷构造常见，是一碳酸盐台地! 型暴露界面，也为第一个二级层序的底界。在临湘 组或同时代的涧草沟组顶部广泛存在一个起伏不平 的古风化剥蚀面和残积物，记录了其间一次较大的 海退（孙 云 铸，1942；卢 衍 豪，1959；盛 莘 夫，1974；李 耀西，1975；朱 兆 玲，1986；冯 洪 真，1993；成 汉 钧， 1993）。在鄂东南崇阳（刘永耀，1984）、湘中桃江（徐 熊飞，1981）、四川广元等地临湘组白云质灰岩之上， 沉积了一套石英砂岩，代表了一次海退沉积，构成了 第一、二 两个二级层序之间的!型界面。此二级层 序（OS-1）由两个三级层序组成。大湾组至牯牛潭组 的沉积物 代 表 第 一 个 三 级 层 序（ SO1），十 字 铺 组 至 临湘组代表第二个三级层序（SO2）。SO1 高位体系 与 SO2 组成了第一个二级层序的高位体系域。
图 1 上扬子前陆盆地演化示意图
自中奥陶世开始，随着前陆推覆体的逆冲，早期 （晚震旦世—早奥陶世）的被动大陆边缘挠曲沉降，
碳酸盐台地底板开始变成缓倾斜的碎屑岩陆架，海 平面相对上升，在扬子陆块及边缘沉积了湄潭组、大 湾组的灰绿色薄层粉砂质泥岩、泥质粉砂岩，代表前 陆盆地形成初期地壳在前陆载荷的作用下，快速挠 曲沉积过程中的充填特征。向上在细碎屑岩中夹有 具缓坡性质钙屑浊积岩，多为透镜体。前渊盆地内 为复理石性质的浊积岩。
起为向克拉通盆地方向推进，且前陆隆起逐渐露出 水面（尹福光，2001）。
在松驰期，前陆隆起继续抬升，泥岩层遭改造， 提供更多的物源，盆地内以新滩组的碎屑岩沉积为 主，为向上变浅和海退式的沉积组合。 " 第三挠曲沉降—松驰抬升期
在挠曲沉降阶段，隆后盆地内又表现为一海平 面相对上升过程，以石牛栏组的泥岩夹泥灰岩、含生 屑瘤灰岩为代表，这些灰岩是追赶型的灰泥丘。在 松驰期，为韩家店组、纱帽组的一套杂色的陆源碎屑 岩。晚志留世末—早泥盆世初，前陆盆地回返，海水 退出扬子大陆，表现出南方大陆上的海平面下降完 全与造山构造回返同步。
的中奥陶统至中志留统划分为 2 个二级层序，奥陶系—志留系界线放在第二个二级层序的最大海泛面之顶，也就
是观音桥组的顶，此结果与岩石地层清理成果相一致。以海平面相对变化和沉积物的转变进一步划分成 4 个三级
层序，又根据三级层序的体系域的演化相应地划分出岩性组。因此将临湘组与宝塔组归并成宝塔组，体现了海水
中图法分类号：P 534 . 4
文献标识码：A 文章编号：0253-495（9 2002）04-0315-05
孙云铸（1931）根据谢家荣、刘季辰从湖北五峰 渔洋 关 所 采 回 的 笔 石 标 本 鉴 定 有 英 国 晚 奥 陶 世 AshgiIIian 的 Dicellograptus anceps 带 的 分 子，于 是 创 建了“五 峰 页 岩 ”，并 将 其 归 属 于 早 志 留 世“ 龙 马 页 岩”最下部层位，于是它便成为我国南方奥陶系—志 留系地层 界 线 划 分 争 论 的 焦 点。 张 鸣 韶（ 1958）命 名“观音桥层”之后，奥陶系-志留系地层界线争论更 大。自层序 地 层 学 引 入 之 后，我 国 不 少 学 者（ 汪 啸 风，1989；苏 文 博，1999）从 层 序 地 层 学 观 点，结 合 气 候变化、古生物灭绝事件等，认为奥陶系-志留系界 线应位于国际地层委员会所定的笔石 Parakidograptus acuminatus 带之下的 Glyptograptus persculptus 带之 底，与"型层序界面的初始海侵面相吻合。
由于前陆推覆体的作用，地壳再一次挠曲沉降， 早期表现为海平面相对上升，可容空间加大。晚奥 陶世末五峰期至早志留世龙马溪期，在隆后盆地沉 积厚数十米—数米的黑色碳质页岩，含有丰富的笔 石。前陆挠曲盆地内前渊盆地（湘西一带）和推覆体 上的外前 渊 盆 地（ 广 西 钦 防 一 带 ）为 千 余 米 的 浊 积 岩。从“黔中隆起”周边的沉积体展布看，晚奥陶世 —早志留世的沉积范围小于早期沉积，表明前陆隆
铺组为一套黑色钙质泥岩和黄绿色页岩夹薄层状或 博（1999）把观音桥组看成“浅海凝缩作用”的典型产
透镜体灰岩，在上扬子区底部为灰、灰红色厚层灰 物，是奥陶纪末期冰川事件所导致的一对典型的冰
岩，其间夹 0 . 6m 和含铁鲕粒灰岩。宝塔组以中厚 层、厚层紫红、灰绿色“龟裂纹”含生屑灰岩为主，夹 薄层泥质灰岩，它是在成岩压实过程中，在超压下发 生隐爆作用，或类似于泥火山作用，形成特征的龟裂 纹，为一套半局限环境的潮下沉积。临湘组或涧草 沟组为一套灰、灰绿色中薄层泥云质灰岩与钙质泥 岩互层，比例 3 1 1，成岩过程中，往往变成瘤状灰岩， 为潮间至潮上沉积。从宝塔组至涧草沟组为一向上 变浅的过程，直至暴露，构成"型层序界面。 ! 第二个二级层序组成及特征
!国土资源部 项 目“中 国 西 部 大 型 盆 地 分 析 及 油 气 资 源 评 价 ” （项目编号：2000113000071）。
文稿接收日期：2002-04-10；修改稿收到日期：2002-07-12。 第一作者简介：1965 年 2 月生，男，四川岳池人，研究员，主要从 事沉积、构造地质学研究

因素。因而包括 VaiI 在内的多数学者认为层序地 层的发育应以盆地的可容空间相对变化作为主要的 衡量标准，特别是前陆盆地中构造沉降表现得最为 突出，且由前陆逆冲载荷的推进速率和幕次所决定。
本文发挥层序地层学的优势———实用性和可操 作性，结合盆地性质及其演化过程，探讨奥陶系—志 留系层序特征与地层划分。
挤压的松驰期，前陆隆起逐渐上隆，在隆起带形 成碳酸盐缓坡，为十字铺组和与之相当的牯牛潭组、 庙坡组及其上的宝塔组的瘤状灰岩、泥质灰岩和龟 裂纹灰岩，其沉积构造和特征表明是海平面相对稳 定，加积而成的碳酸盐缓坡相沉积。在大陆边缘带， 分布的是稳定的薄层黑色硅质岩，厚度仅数十米。 ! 第二挠曲沉降—松驰抬升期
SO1 不发育低位体系域，海侵体系域相当于大 湾组或湄潭组沉积。湄潭组为灰绿色、紫红色等薄 层状粉砂质泥岩，偶夹风暴成因的透镜状含生屑的 泥灰岩。大湾组为灰绿色、灰色钙质粉砂质泥页岩， 夹具有浊 流 性 质 薄 层 状、透 镜 状 的 砂 屑 灰 岩、泥 灰 岩。在最大海泛面之后，沉积了牯牛潭组的浅滩相 中厚层生屑、砂屑灰岩，构成了该三级层序的高位体 系域。
前陆逆冲体的推进具幕式性，挤压中地壳挠曲 沉降，在应力松驰时前陆隆起上隆。华南前陆盆地 演化主要经历了这样的三次挤压、挠曲沉降至松驰、 抬升过 程。 一 是 中 奥 陶 世 湄 潭 期—晚 奥 陶 世 临 湘 期，二是晚奥陶世五峰期至早志留世龙马溪期，三是 早志留世石牛栏期至中志留世（图 1）。 ! 第一挠曲沉降—松驰抬升期
为了解决这些争论，我国不少学者借用层序地 层学来加以研究和完善，但在对层序地层学理解和 应用中仍然存在分歧，得出的结论也不一致，最大问 题是 对 层 序 地 层 学 的 主 控 因 素 的 理 解。 VaiI 等 （1987）最早认为层序地层发育的主控因素是全球海 平面相对变化。在其后研究中，发现在前陆盆地、湖 泊等地构造沉降、气候、物源供给等也是非常重要的
组成。五峰组黑色碳质页岩为厚度稳定、大区域分
SO3 的低位体系域由五峰组下部组成，如前所 述，为石英砂岩、粉砂岩。海侵体系域由五峰组上部
成型全球海平面变化及其低水位阶段产物，为陆棚 边缘体系域。事实上，观音桥组与上覆龙马溪组常 呈整合关系，以致许多学者因此而将观音桥组及其 同时 沉 积 物 归 入 志 留 系（ 戎 嘉 余，1979；穆 恩 之， 1983）。观音桥 组 分 布 局 限，多 分 布 在 盆 地 沉 降 中 心，且其中所含腕足类个体完整、壳薄，并与笔石、三 叶虫等浮游生物共生，为低速沉积时的产物，理应把 其划归为凝缩段沉积。早期高位体系域由龙马溪组 组成，为一 套 富 含 笔 石 的 页 岩、碳 质 页 岩 组 成 的 地 层，但粉砂质含量高于五峰组，特别是向上有增多的 趋势。晚期高位体系域为新滩组黄绿色页岩、砂质 页岩、薄层粉砂岩夹少量薄层细砂岩，波痕发育，含 笔石化石。
SO4 的海侵体系域由石 牛 栏 组 或 罗 惹 坪 组 组 成。以灰、深灰色中薄层状生物屑及介屑灰岩为主， 有时具角 砾 状、瘤 状 构 造，偶 夹 泥 质 灰 岩 及 钙 质 泥 岩，富含珊瑚、腕足类及三叶虫。高位体系域由韩家 店组或纱 帽 组 组 成，下 部 为 黄 绿 色 页 岩、泥 质 粉 砂 岩、粉砂岩夹砂或紫红色细砂岩；上部为灰绿夹紫红 色中厚层状细粒石英砂岩夹中至薄层状粉细砂岩、 砂质页岩。
第二个二级层序（OS-2）由晚奥陶世五峰期至中 志留世纱帽期的沉积组成，顶部分别与泥盆系、石炭 系、二叠系呈假整合接触，界面为一典型的"型层序 界面。此二级层序包含了 2 个三级层序，五峰组、观 音桥组、龙 马 溪 组 与 新 滩 组 构 成 第 三 个 三 级 层 序 （SO3），而 石 牛 栏 组 与 韩 家 店 组 为 第 四 个 三 级 层 序 （SO4）。第 二 个 二 级 层 序 的 低 位 体 系 域、海 侵 体 系 域与 SO3 相当，SO3 的高位体系域与 SO4 组成第二 个二级层序的高位体系域。