沉积相演化

阿拉伯半岛阿曼山脉中部的碳酸盐岩台地边缘的侏罗纪期演化

摘要：暴露在阿曼北部的侏罗纪Sahtan沉积组是于阿拉伯台地边缘（正对新特提斯洋，即hamrat duru盆地）的浅海环境下沉积生成的。Sahtan沉积组合的上部由上覆纯净碳酸盐岩沉积的、混合有硅质与碳酸盐碎屑组成，其时期是基于腕足类和有孔虫期的巴通期和早期卡洛夫期。这些碳酸盐沉积体系是由经历了地面暴露的外部鲕粒浅滩和一个更深的、相对紧密的平缓倾斜岩架组成。鲕粒岩质从台地边缘脱落后便进入到guweyza形成层的深海沉积复合层中。Sahtan 沉积组合沿着Jabal Akhdar东北走向经历了厚度减少过程。Sahtan沉积组合顶部的角度不整合（达0.2%）显示其是由于演变过程中的倾斜和顶部截断因素。这个不整合层受Rayda形成层的覆盖，该覆盖层则表现出了一个包括向上侵蚀相演化的超覆模式。该地层间断的最小时间跨度为中卡洛夫阶–启莫里阶。由于缺乏容纳空间，也或是因缺乏地表暴露，牛津和启莫里支阶序列几乎不可能在这个地区沉积下来。本文提出，不整合层是在一个因持续的地壳构造作用使得台地边缘剥落过程中，近地表的碳酸盐岩溶解形成的。在提通阶期间，一次大幅度的海平面上升致使位于台地边缘之上的Rayda地层遭到海侵，而阿拉伯半岛东部的大陆架环境恢复正常。

关键词：侏罗纪；阿拉伯半岛；特提斯洋；岩相；碳酸盐岩台地

阿拉伯台地的侏罗系时期是中东的碳氢化合物（油气）生成的间期。这个期间大范围的碳酸盐岩沉积使邻近深水区、垂直向与横向想拼接的浅水沉积相的形成，也使得粗粒钙质沉积层得以出现。这些沉积相与沉积层随后被并入构造岩片而插入阿拉伯台地东缘（伯努利&瓦塞特，1987）。在阿曼北部Jabal Akhdar地区的大型背斜构造（图1）展现了侏罗纪时期台地临海边缘的露地岩层（Sahtan 沉积组合）（图2），并使得我们能够对半岛边缘的沉积历史进行还原，了解同沉积构造、海平面变化和该区域海洋水文动态。

本文的写作目的是双重的：（1）探究侏罗系-白垩系台地边缘不整合层突出的起源（拉布等人，1990）；（2）记录碳酸盐岩台地生成物向guweyza地层的深海冲积扇的变迁过程（库珀1990；al.1990拉布等；guillocheau等人，2001）。

相应地，本研究涉及沉积相及系统的描述，与侏罗纪系沿向台地边缘走向地层薄化紧密有关的地层终止模式的构建，对Sahtan沉积组合和Rayda地层之间地层缺失进行认定。

地层研究背景

阿曼中生代原地地形的首次地层分析与命名由Glennie等人完成。（1974）（图2）随后，Rabu等人记录了Jabal Akhdar地区侏罗纪系台地系列的厚度显著减少，以及相关的侏罗系-白垩系不整合形成现象。（1990）Sahtan沉积组合中浅水相的侏罗纪期碳酸盐岩在Jabal Akhdar以西地区达到了400m厚，在其东北方向只有30m。据Rabu等人称，位于Jabal AKhdar东北部的Rayda地层的脆质石灰岩直接压在了普林斯巴阶Lithiotis岩礁上的石灰岩上。因为Sahtan沉积组合岩层突发性遭到了Kahmah组石灰岩的覆盖，有关Sahtan沉积组合岩层的地层组织与年代并没有多少研究出来。基底层，也就是Rayda地层（Glennie等人称为“白陶土”，1974），亦称作Awabi地层（Bechennec等人述及，1988；Rabu 等人述及，1990），是与侏罗纪-白垩纪过渡期对应的浅色与细粒的石灰岩（康纳利&斯科特，1985；西蒙斯&哈特，1987；斯科特等，1988；普拉特&斯缪因，1990；拉布等，1990；斯科特，1990）。

位于Jabal Akhdar的侏罗纪期的Sahtan沉积组合地层主要由两种岩石类别构成（Rabu，1987；Le Metour,1988）（1）一类是下侏罗统、混有硅质-碳酸盐岩的、被称作Lithiotis石灰岩；（2）中-上侏罗统、大规模性的碳酸盐岩。因为Lithiotis石灰岩并未太受厚度削减的影响，本研究中的地层部分以这些石灰岩顶部到Sahtan沉积组合岩层-Rayda地层相接触的地方为准。另外区分了两类岩石：（1）低地陆源沉积岩；（2）高地鲕粒岩（图3）。

研究方法与研究实物

本研究中，沉积层序在于阐明沉积系统的地层构架，该方法广泛用于浅水相碳酸盐岩分析中。层序是就可容纳空间与沉积流量的比值变化作的地层记录。本研究中相关的层序含有两阶（即大中两个阶数），如Vail等人（1991）定义的一样，它们属于第二阶期（三百万年-五千万年）和第三阶期（五十万年-三百万年）。

裸岩与岩相描述和解析之后便是一维图像层序分析，分析中容纳空间与沉积供应量比值的增减将基于对沉积环境中的古等深线、沉积结构（受到地层融合、

再造作用的）保存程度与特殊表层（如水下沟蚀与近地表裸露）的评估。随后，研究将特别利用层序最大海泛面，完成年代地层对比。第三阶期层序在一些侏罗纪碳酸盐岩系统（如Anglo-Paris盆地）中绘制出来的范围长度可达几十甚至上百公里（加西亚等，1996；加西亚&佐玛特，1997）。对比过程中主要的约束因子是来自于动物骸床与带岩性标志的岩床的独立时间控制。

最后步骤是生物年代测定和连续的沉积系统描述，这些地形学元素（古地理模型）将以3D形式展现出来。

研究素材

本研究以Jabal Akhdar地区15处沉积性裸岩为基础（图1）。实地调查工作于2000年2月到2001年展开。裸岩部分处于干涸河床，直穿Jabal Akhdar 的侧面，并以当地地理特征命名。两处相距最远的祼岩相隔85公里，而最近的相隔才1.5公里。在Jabal西边的Nakhr干河床沉积最厚，达180m，Jabal东北方向的Muaydin河床的沉积层不过1m。在Nakhr、Bani Kharus和Muaydin河床上，已利用沉积微相分析100处较薄的裸岩区。

实地调查中收集到的大型化石经由 B. Laurin（发现腕足类动物）和 F. Atrops（发现菊石）发现。较薄地层中的微生物群化石由J.-P.Bassoullett与P. Berrnier （发现有孔虫)、F. Atrops（发现翁甲虫）和S. Gorican（发现放射虫）发现。

岩相与层序描述

Bani Kharus与Muaydin河床的岩石裸露比较充分，因而该两处有关中-上侏罗统的碳酸盐岩沉积相描述较为详尽。这些裸岩有着相似程度的沉积厚度与构造，并且都离Jabal Akhdar北部与南部侧面达33公里（图3）。

通过利阿斯统-中侏罗统间期的最上地层，发现了11个中阶演变层序。这些层序分为主要的大比例的三组层序，分别记为序列组I、Ⅱ、Ⅲ，并按地层上升顺序展示如下：

下部层序（S I）

该层序覆盖于Lithiotis石灰岩上，具有明显的整合度。其层面连接两类岩石单元，显现了微喀斯特作用的证据，并受到一层铁锈层的包裹。层序I不断增加容纳量的半环槽包含了三个中等阶的层序，并有着连续的两个沉积相特点。