鄂西_湘西北地区二叠纪栖霞期岩相古地理_韦恒叶
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第 13 卷 第 5 期 2011 年 10 月
文章编号： 1671－1505 （ 2011 ） 05－0551－12
古
地
理
学
报
JOURNAL OF PALAEOGEOGRAPHY
Vol. 13 No. 5 Oct． 2011
鄂西 — 湘西北地区二叠纪栖霞期岩相古地理
韦恒叶
1， 2
*
陈代钊
1
1 中国科学院地质与地球物理研究所油气资源重点实验室 ，北京 100029 2 东华理工大学地球科学学院，江西南昌 330013
2. 1
内缓坡相
主要由浅灰色至灰色厚层、巨厚层—块状生物 碎屑石灰岩和煤组成 （ 图 2 ， 图 3 － A ） ， 偶见沥青 脉。生物碎屑主要以完整的绿藻类和大型底栖有孔 虫为主，常见受磨损的海百合、 海星 （ 图 3 －B ） 和 窗格苔藓虫碎片，也见介形虫、 腹足类 （ 图 3 －C ） 、 腕足类、 类和钙球， 其中绿藻类主要为裸松藻 （ 图 3－D） 和米齐藻 （ 粗枝藻类的一种 ） 。 粗枝藻 类为窄盐度生物，只出现在正常盐度范围内，生活 在支持光合作用的透光带中，一般被限制在几米的 水深范围之内 （ Flügel，2004 ） ， 位于正常浪基面 之上。底栖有孔虫同样为窄盐度生物，生活在正常 盐度范围的海洋环境中。现代大型有孔虫只能在暖 水的热带和亚热带海洋中生存，生活在浅的透光带 区域，通常与藻类共生。绿藻与底栖有孔虫特别是 大有孔虫的生物组合反映了正常浪基面之上的沉积 环境，属于内缓坡环境。 棘皮类动物 （ 海百合及 海星） 和窗格苔藓虫碎屑磨损程度较高， 可能是 受到正常浪基面之上的动荡水体的影响 。绿藻类与 棘皮类动物为不相容生物组合，在内缓坡环境中的 棘皮类生物碎屑应为别处搬运而来 。交错层理、高 能的生物滩以及颗粒灰岩的缺失，说明研究区的内 缓坡很可能为低能环境。内缓坡相带中煤的沉积代 表了潮缘潟湖 （ 沼泽 ） 环境的产物。 从上述指示 正常盐度的生物化石来看，内缓坡中开阔海亚相占 主导。
摘 要 对鄂西—湘西北地区多个沉积剖面的地层及沉积相进行了详细分析，结果表明，该区二叠纪栖霞
期至茅口初期主要为内克拉通碳酸盐岩缓坡环境，发育内缓坡相、 中缓坡相、 外缓坡相和盆地相。 内缓坡相以 厚层至块状生物碎屑石灰岩为主，生物颗粒以绿藻和底栖有孔虫为主，缺乏高能沉积的生物颗粒 。 中缓坡相以 中厚层含生物碎屑颗粒石灰岩以及厚层灰泥石灰岩为主，生物颗粒以海百合、 苔藓虫和小型有孔虫为主，缺乏 指示风暴沉积的丘状层理 。外缓坡相以深灰色泥质灰岩与薄层灰泥石灰岩互层为主，生物颗粒主要为薄壳腕足 类。盆地相以深灰色泥质灰岩夹钙质页岩为主 。碳酸盐岩缓坡为低能受保护的沉积环境 。 栖霞组至茅口组下部 可以分为 3 个三级层序，从下至上分别为层序 S1 、S2 和 S3 。每个三级层序平均时限为 2 Ma，层序内发育海侵体 系域和高位体系域。层序 S1 沉积时期是栖霞期海侵的开始，形成碳酸盐岩缓坡环境，在鄂西地区形成较深水的 ， “碳酸盐工厂 ” 逐渐建立，将原先的台内盆地填平，研究区整体为中缓 局限台内盆地。S2 时期海侵强度降低 坡环境。S3 时期发生晚古生代最大的海侵，研究区水体明显变深，在桑植—长阳—荆州—常德一带形成一个蘑 菇状的较深水外缓坡环境 。 关键词 岩相古地理 层序地层 碳酸盐岩缓坡 栖霞期 鄂西—湘西北 第一作者简介 mail： 韦恒叶，男，1980 年生，博士生，主要从事碳酸盐岩沉积学和沉积地球化学研究 。 E文献标识码： A
Chen Daizhao1
1 Key Laboratory of Petroleum Resources Research，Institute of Geology and Geophysics， Chinese Academy of Sciences，Beijing 100029 2 College of Earth Sciences，East China Institute of Technology，Nanchang 330013 ，Jiangxi
1
地质背景
研究区包括湖北省西部地区以及湖南省西北部
Fig. 1
第 13 卷
第5 期
韦恒叶等： 鄂西—湘西北地区二叠纪栖霞期岩相古地理
553
研究区栖霞组与下伏地层上石炭统黄龙组或船 山组为风化壳不整合接触。局部地区，如湘西北桑 植—慈利地区，栖霞组直接覆盖在上泥盆统黄家蹬 组铁泥质鲕绿泥岩及含铁泥质粉砂岩不整合面之 上。栖霞组从下至上分为梁山段和灰岩段 。灰岩段 又可分为下部臭灰岩段、中部灰岩段以及上部含硅 薄层灰岩段 （ 湖北省地质矿产局，1990 ） 。 栖霞组 的顶底界都是依据 的最高层位含 叠世早期 类化石带来划分的。上石炭统 类 Psedoschwagerina 化石带， 中二
* 谨以此文祝贺张鹏飞教授九十华诞 国家自然科学基金项目 （ 编号： 40839907 ） 资助 收稿日期： 2011－05－03 改回日期： 2011－06－28
552
古
地
理
学
wk.baidu.com
报
2011 年 10 月
consists of medium-to thickbedded limestone bearing bioclasts and thickbedded lime mudstone． This facies is characterized by skeletal grains of crinoids， bryozoans and small foraminiferas， but is lack of the hummocky crossstratification． The outer ramp facies consists of marlstone interbedded with thinbedded lime mudstone bearing bioclastic grains of thinshelled brachiopods． Basinal facies is characterized by darkgrey marlstone intercalated with black calcareous shales． These features suggest a low energy protecorder sequences （ S1 ，S2 and S3 ） were identited carbonate ramp （ or shelf） environment． Three thirdfied in the Qixia and Lower Maokou Formations，each spanning about 2 Ma． These sequences are dominantly composed of the lower transgressive and upper highstand systems tracts． The basal sequence S1 was deposited during the initial transgression of Qixia Age，during which the carbonate ramp was established， developing intrashelf basin in the western Hubei area． Then an overall mild shallow carbonate ramp （ or shelf） environment predominated over as the intrashelf basin was filled up during S2 deposition． Sequence S3 was deposited during the largestscale transgression in the Late Paleozoic， resulting in an apparent deepening in water depth． The deep outer ramp was then established once again and expanded in a mushroomshaped area in Sangzhi－Changyang－Jingzhou－Changde area． Key words lithofacies palaeogeography， sequence stratigraphy，carbonate rock ramp， Qixia Age， Wei Hengye，born in 1980 ，is a Ph. D． candidate and is engaged in carwestern Hubei－northwestern Hunan About the first author bonate sedimentology and sedimentary geochemistry． Email： weihengye@yahoo. com. cn． 对中国南方二叠纪栖霞期层序地层 （ 陈洪德等， 1999； 邓红 婴 和 寿 建 峰，1999； 李 祥 辉 等，1999 ） 和岩相古地理 （ 王立亭等，1994； 冯增昭等，1997， 陈洪 德 等，1999； 胡 书 毅 和 田 海 芹，1999； Wang and Jin，2000； 马力等，2004 ） 的研究已经开展了 几十年，取得了大量的成果。目前，栖霞组被细分 为 3 个三级层序，栖霞期的岩相古地理研究业已精 确到体系域的作图单元 （ 陈洪德等，1999） 。牟传龙 等 （ 1997） 曾对湘、鄂、赣 3 省的岩相古地理进行 了分析，周雁等 （ 2005 ） 对中扬子地区层序地层进 行了研究，田望学等 （ 2007 ） 对鄂西地区层序地层 进行了划分。对于鄂西—湘西北地区来说，其地理 位置临近上二叠统长兴组的川东气田群，而且鄂西 地区中二叠统栖霞组下部发育一套有机碳含量较高 的烃源岩 （ 韦恒叶等，2011） ，因此，进行层序和岩 相古地理研究有助于揭示该区的油气聚集规律。在 前人工作的基础上，文中通过详细的岩相和沉积相 分析，从旋回地层的角度，建立了鄂西—湘西北地 区栖霞组至茅口组下部的层序地层格架，并在三级 层序框架内开展古地理研究。
Abstract
Detailed stratigraphic and depositional facies analyses for the Qixia to the Lower Maokou
Formations from several sections in western Hubei－northwestern Hunan Provinces indicate an intracraton carbonate ramp environment， including inner， middle and outer ramps， and basinal facies． The inner ramp facies consists of thickbedded to massive bioclastic limestone， characterized by bioclastic grains of green algae and benthic foraminifera and lack of highenergy bioclastic shoals． The middle ramp facies
weihengye@yahoo. com. cn。 中图分类号： P531
Lithofacies palaeogeography of the Qixia Age of Permian in western Hubei－northwestern Hunan Provinces
2 Wei Hengye1，
图1 鄂西—湘西北地区地理位置及研究剖面 Location map of western Hubei－northwestern Hunan Provinces and study sections
1 —恩施剖面； 2 —建始剖面； 3 —杨林桥剖面； 4 —桑植剖面
地区（ 图 1 ） ， 位于上扬子区与中扬子区的过渡地 带。前人的研究表明，整个中上扬子地区在经历了 晚石炭世—早二叠世 “昆明运动 ” 的构造抬升以 后，到中二叠世栖霞期至茅口中晚期为构造稳定 期。该时期发生全球性海侵，形成了热带—亚热带 大型碳酸盐岩台地 （ 王立亭等，1994 ； 冯增昭等， 1997 ） 。
文章编号： 1671－1505 （ 2011 ） 05－0551－12
古
地
理
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JOURNAL OF PALAEOGEOGRAPHY
Vol. 13 No. 5 Oct． 2011
鄂西 — 湘西北地区二叠纪栖霞期岩相古地理
韦恒叶
1， 2
*
陈代钊
1
1 中国科学院地质与地球物理研究所油气资源重点实验室 ，北京 100029 2 东华理工大学地球科学学院，江西南昌 330013
2. 1
内缓坡相
主要由浅灰色至灰色厚层、巨厚层—块状生物 碎屑石灰岩和煤组成 （ 图 2 ， 图 3 － A ） ， 偶见沥青 脉。生物碎屑主要以完整的绿藻类和大型底栖有孔 虫为主，常见受磨损的海百合、 海星 （ 图 3 －B ） 和 窗格苔藓虫碎片，也见介形虫、 腹足类 （ 图 3 －C ） 、 腕足类、 类和钙球， 其中绿藻类主要为裸松藻 （ 图 3－D） 和米齐藻 （ 粗枝藻类的一种 ） 。 粗枝藻 类为窄盐度生物，只出现在正常盐度范围内，生活 在支持光合作用的透光带中，一般被限制在几米的 水深范围之内 （ Flügel，2004 ） ， 位于正常浪基面 之上。底栖有孔虫同样为窄盐度生物，生活在正常 盐度范围的海洋环境中。现代大型有孔虫只能在暖 水的热带和亚热带海洋中生存，生活在浅的透光带 区域，通常与藻类共生。绿藻与底栖有孔虫特别是 大有孔虫的生物组合反映了正常浪基面之上的沉积 环境，属于内缓坡环境。 棘皮类动物 （ 海百合及 海星） 和窗格苔藓虫碎屑磨损程度较高， 可能是 受到正常浪基面之上的动荡水体的影响 。绿藻类与 棘皮类动物为不相容生物组合，在内缓坡环境中的 棘皮类生物碎屑应为别处搬运而来 。交错层理、高 能的生物滩以及颗粒灰岩的缺失，说明研究区的内 缓坡很可能为低能环境。内缓坡相带中煤的沉积代 表了潮缘潟湖 （ 沼泽 ） 环境的产物。 从上述指示 正常盐度的生物化石来看，内缓坡中开阔海亚相占 主导。
摘 要 对鄂西—湘西北地区多个沉积剖面的地层及沉积相进行了详细分析，结果表明，该区二叠纪栖霞
期至茅口初期主要为内克拉通碳酸盐岩缓坡环境，发育内缓坡相、 中缓坡相、 外缓坡相和盆地相。 内缓坡相以 厚层至块状生物碎屑石灰岩为主，生物颗粒以绿藻和底栖有孔虫为主，缺乏高能沉积的生物颗粒 。 中缓坡相以 中厚层含生物碎屑颗粒石灰岩以及厚层灰泥石灰岩为主，生物颗粒以海百合、 苔藓虫和小型有孔虫为主，缺乏 指示风暴沉积的丘状层理 。外缓坡相以深灰色泥质灰岩与薄层灰泥石灰岩互层为主，生物颗粒主要为薄壳腕足 类。盆地相以深灰色泥质灰岩夹钙质页岩为主 。碳酸盐岩缓坡为低能受保护的沉积环境 。 栖霞组至茅口组下部 可以分为 3 个三级层序，从下至上分别为层序 S1 、S2 和 S3 。每个三级层序平均时限为 2 Ma，层序内发育海侵体 系域和高位体系域。层序 S1 沉积时期是栖霞期海侵的开始，形成碳酸盐岩缓坡环境，在鄂西地区形成较深水的 ， “碳酸盐工厂 ” 逐渐建立，将原先的台内盆地填平，研究区整体为中缓 局限台内盆地。S2 时期海侵强度降低 坡环境。S3 时期发生晚古生代最大的海侵，研究区水体明显变深，在桑植—长阳—荆州—常德一带形成一个蘑 菇状的较深水外缓坡环境 。 关键词 岩相古地理 层序地层 碳酸盐岩缓坡 栖霞期 鄂西—湘西北 第一作者简介 mail： 韦恒叶，男，1980 年生，博士生，主要从事碳酸盐岩沉积学和沉积地球化学研究 。 E文献标识码： A
Chen Daizhao1
1 Key Laboratory of Petroleum Resources Research，Institute of Geology and Geophysics， Chinese Academy of Sciences，Beijing 100029 2 College of Earth Sciences，East China Institute of Technology，Nanchang 330013 ，Jiangxi
1
地质背景
研究区包括湖北省西部地区以及湖南省西北部
Fig. 1
第 13 卷
第5 期
韦恒叶等： 鄂西—湘西北地区二叠纪栖霞期岩相古地理
553
研究区栖霞组与下伏地层上石炭统黄龙组或船 山组为风化壳不整合接触。局部地区，如湘西北桑 植—慈利地区，栖霞组直接覆盖在上泥盆统黄家蹬 组铁泥质鲕绿泥岩及含铁泥质粉砂岩不整合面之 上。栖霞组从下至上分为梁山段和灰岩段 。灰岩段 又可分为下部臭灰岩段、中部灰岩段以及上部含硅 薄层灰岩段 （ 湖北省地质矿产局，1990 ） 。 栖霞组 的顶底界都是依据 的最高层位含 叠世早期 类化石带来划分的。上石炭统 类 Psedoschwagerina 化石带， 中二
* 谨以此文祝贺张鹏飞教授九十华诞 国家自然科学基金项目 （ 编号： 40839907 ） 资助 收稿日期： 2011－05－03 改回日期： 2011－06－28
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古
地
理
学
wk.baidu.com
报
2011 年 10 月
consists of medium-to thickbedded limestone bearing bioclasts and thickbedded lime mudstone． This facies is characterized by skeletal grains of crinoids， bryozoans and small foraminiferas， but is lack of the hummocky crossstratification． The outer ramp facies consists of marlstone interbedded with thinbedded lime mudstone bearing bioclastic grains of thinshelled brachiopods． Basinal facies is characterized by darkgrey marlstone intercalated with black calcareous shales． These features suggest a low energy protecorder sequences （ S1 ，S2 and S3 ） were identited carbonate ramp （ or shelf） environment． Three thirdfied in the Qixia and Lower Maokou Formations，each spanning about 2 Ma． These sequences are dominantly composed of the lower transgressive and upper highstand systems tracts． The basal sequence S1 was deposited during the initial transgression of Qixia Age，during which the carbonate ramp was established， developing intrashelf basin in the western Hubei area． Then an overall mild shallow carbonate ramp （ or shelf） environment predominated over as the intrashelf basin was filled up during S2 deposition． Sequence S3 was deposited during the largestscale transgression in the Late Paleozoic， resulting in an apparent deepening in water depth． The deep outer ramp was then established once again and expanded in a mushroomshaped area in Sangzhi－Changyang－Jingzhou－Changde area． Key words lithofacies palaeogeography， sequence stratigraphy，carbonate rock ramp， Qixia Age， Wei Hengye，born in 1980 ，is a Ph. D． candidate and is engaged in carwestern Hubei－northwestern Hunan About the first author bonate sedimentology and sedimentary geochemistry． Email： weihengye@yahoo. com. cn． 对中国南方二叠纪栖霞期层序地层 （ 陈洪德等， 1999； 邓红 婴 和 寿 建 峰，1999； 李 祥 辉 等，1999 ） 和岩相古地理 （ 王立亭等，1994； 冯增昭等，1997， 陈洪 德 等，1999； 胡 书 毅 和 田 海 芹，1999； Wang and Jin，2000； 马力等，2004 ） 的研究已经开展了 几十年，取得了大量的成果。目前，栖霞组被细分 为 3 个三级层序，栖霞期的岩相古地理研究业已精 确到体系域的作图单元 （ 陈洪德等，1999） 。牟传龙 等 （ 1997） 曾对湘、鄂、赣 3 省的岩相古地理进行 了分析，周雁等 （ 2005 ） 对中扬子地区层序地层进 行了研究，田望学等 （ 2007 ） 对鄂西地区层序地层 进行了划分。对于鄂西—湘西北地区来说，其地理 位置临近上二叠统长兴组的川东气田群，而且鄂西 地区中二叠统栖霞组下部发育一套有机碳含量较高 的烃源岩 （ 韦恒叶等，2011） ，因此，进行层序和岩 相古地理研究有助于揭示该区的油气聚集规律。在 前人工作的基础上，文中通过详细的岩相和沉积相 分析，从旋回地层的角度，建立了鄂西—湘西北地 区栖霞组至茅口组下部的层序地层格架，并在三级 层序框架内开展古地理研究。
Abstract
Detailed stratigraphic and depositional facies analyses for the Qixia to the Lower Maokou
Formations from several sections in western Hubei－northwestern Hunan Provinces indicate an intracraton carbonate ramp environment， including inner， middle and outer ramps， and basinal facies． The inner ramp facies consists of thickbedded to massive bioclastic limestone， characterized by bioclastic grains of green algae and benthic foraminifera and lack of highenergy bioclastic shoals． The middle ramp facies
weihengye@yahoo. com. cn。 中图分类号： P531
Lithofacies palaeogeography of the Qixia Age of Permian in western Hubei－northwestern Hunan Provinces
2 Wei Hengye1，
图1 鄂西—湘西北地区地理位置及研究剖面 Location map of western Hubei－northwestern Hunan Provinces and study sections
1 —恩施剖面； 2 —建始剖面； 3 —杨林桥剖面； 4 —桑植剖面
地区（ 图 1 ） ， 位于上扬子区与中扬子区的过渡地 带。前人的研究表明，整个中上扬子地区在经历了 晚石炭世—早二叠世 “昆明运动 ” 的构造抬升以 后，到中二叠世栖霞期至茅口中晚期为构造稳定 期。该时期发生全球性海侵，形成了热带—亚热带 大型碳酸盐岩台地 （ 王立亭等，1994 ； 冯增昭等， 1997 ） 。