安徽巢湖凤凰山剖面石炭系微相和层序地层特征

安徽巢湖凤凰山剖面石炭系微相和层序地层特征X

林春明　黄志诚　刘家润　凌洪飞　张顺　赵彦彦

L I N ChunM ing,HUAN G ZhiCheng,L I U J iaRun,L I N G HongFei,ZHAN G Shun and ZHAO YanYan

南京大学地球科学系,成矿作用国家重点实验室,南京　210093

D ep art m ent of

E arth S ciences,S tate K ey L aboratory of O re Genesis,N anj ing U niversity,N anj ing210093,Ch ina

2001203220收稿,2002204214改回.

L i n C M,Huang ZC,L iu JR,L i ng HF,Zhang S and Zhao YY.2002.Carbon iferousm icrofac ies and sequence stra tigraphy of Fenghuangshan prof ile i n Chaohu of Anhui prov i nce,Ch i na.A cta P etrolog ica S in ica,18(3):424-432

Abstract T he Carbon iferou s system expo sed at Fenghuangshan in Chaohu,A nhu i p rovince,has seven lithogenetic un its w ith a to tal th ickness of79.02m.Based on ou tcrop sequence stratigraph ic analysis w ith particu lar atten ti on to the key su rvaces o r po lyphase paleokarstes developed in the in terrup ti on s of sedi m en tati on,six types of lithofacies,eith teen types of m icrofacies and eleven th ird2o rder sequences in the Carbon iferou s system are recongn ized.T he characteristics and genesis of each th ird2o rder sequence are described and discu ssed.T he th ird2o rder sequences of S2,S3,S5,S6,S7and S11belong to I2type of sedi m en tary sequence,and S1,S4and S8——II2type.Sequences S9and S10are lacked.T he th ird2o rder sequences in vari ou s paleogeograph ic un its and sedi m en tary environm en t can be co rrelated.Sea level change rate and amp litude co responding to the n ine th ird2o rder sequences are discu ssed.

Key words Sequence stratigraghy,Carbon iferou s,M icrofacies,Sea2level change,Chaohu

摘　要 应用露头层序地层学基本原理和方法,对巢湖凤凰山石炭系剖面进行重新研究。巢湖凤凰山石炭系总厚度为79.02m,在这个剖面中可以识别出6种主要岩相、18种微相和11个三级沉积层序,其中六个三级沉积层序属于I型沉积层序,三个属于II型沉积层序,缺失第9和第10沉积层序。三级沉积层序在不同的古地理单元和不同的沉积环境中可以进行对比。根据各微相特征和成因,揭示了沉积间断面上存在的多期古岩溶现象。阐述了三级层序及其对应的三级海平面升降旋回的特征。

关键词 层序地层;石炭系;微相;海平面变化;巢湖

中图法分类号 P539.2

1　前言

巢湖凤凰山剖面位于安徽省巢湖市北郊,石炭系出露较完整,层序及其界面清楚,可作为巢湖地区的代表性剖面。前人对该剖面做过较详细的生物地层(安徽省地质局区域地质调查队,1978;周志澄,张瑛,1991)和一些沉积学工作(夏军等,1991,1998;候明金等,1998),提出很多有益看法,但就岩石岩相学、层序地层方面的研究尚嫌不足。笔者等人近年来先后对江苏境内的南京孔山、句容干船山、宜兴丁蜀和安徽巢湖凤凰山,以及浙江长兴煤山石炭系露头剖面进行野外测制(图1)。本文正是运用露头层序地层学的基本理论和研究方法,在详细的岩石岩相学、沉积学、地球化学研究和精细的地层划分对比基础上,对巢湖凤凰山剖面石炭系微相和层序地层进行了较为详细的研究。

1000205692002018(03)20424232A cta P etrolog ica S in ica　岩石学报

X南京大学人才引进培养基金、预研项目基金和南京大学成矿作用国家重点实验室开放基金资助.

第一作者简介:林春明,男,1964年出生,博士,副教授,沉积岩石学专业.

图1　苏皖地区石炭系露头分布及剖面位置图

F ig.1　L ocati on s of ou tcrop s and secti on s of the Carbon iferou s strata in J iangsu and A nhu i p rovinces

2　微相特征

苏皖地区自晚泥盆世至石炭纪结束,处于加里东运动之后、海西初的构造活动宁静期,石炭系基底是稳定的克拉通陆壳,地形逐渐夷平,石炭系沉积物薄而稳定,为一典型陆表海盆(陈宏明等,1994)。凤凰山石炭系厚79.02m,与下伏上泥盆统五通组为整合接触关系,与上覆二叠系栖霞组为沉积间断,属假整合接触关系(图2),可划分出7个岩石地层单位。根据剖面沉积特点和相序配置关系(图2),可识别出如下6种岩相、18个微相。

2.1　F1石英砂岩相

F1石英砂岩相(沙坪2砂坝环境),以灰白色薄层中2微粒石英砂岩和棕黄色铁质条带泥质长石石英砂岩为主。石英砂岩中碎屑含量占岩石的85%以上,以石英为主,次为长石,棱角2次圆状;填隙物为条带状伊利石粘土矿物和褐铁矿、赤铁矿,铁质使岩石呈紫红色。该相主要分布在高骊山组顶、底部和陈家边组的底部,与F2a、F2c相邻,代表浅水中能的沙坪沉积物,发育于海进体系域(T ST)早期。

2.2　F2泥质岩相

F2泥质岩相(泻湖2海湾2潮坪),含3个微相,主要分布在陈家边和高骊山组,金陵组底部和老虎洞组也有出现,以泥质岩类为特征。

F2a相以黑灰2灰、灰绿色粉砂质泥岩为主,粉砂占20%～25%,主要为石英,集中分布于粉砂透镜体中。泥质占75%～80%,为伊利石和高岭石,伊利石呈极细小鳞片平行纹理分布,高岭石呈透镜体状分布于伊利石粘土中,粉砂和粘土矿物构成弱流水形成的显微交错纹理,显示微动荡水沉积特点。虫钻孔发育,内充填含量较高的泥质物,并见少量黑2黑褐色不规则小碎块状的碳屑,反映沉积时处于温湿气候下的还原泻湖沉积环境(蔡进功等,1994)。沉积序列上与F2b相邻,发育于T ST早期和高水位体系域(H ST)时期。

F2b相以紫色含铁质页岩为特征,粘土矿物占87%,铁质以褐铁矿为主,不均匀斑状分布。F2b指示一种低能半开放海湾环境。与F2a、F3c相邻,发育于T ST晚期。

F2c相以灰白色泥岩、紫红色铁质小粒泥岩、黄色2紫红色含粉砂质泥岩和含泥质粉砂岩为主,发育平行和波状层理,常被生物扰动破坏,产腕足类化石,属种单调,反映含氧砂泥质潮坪沉积环境,与F1a和F5相邻,发育于T ST时期和H T S后期。

2.3　F3微晶生物屑灰岩相

F3微晶生物屑灰岩相(碳酸盐开阔台地2局限台地2海湾),包括3个微相。

F3a相以浅2深灰色微晶生物屑灰岩为主,生物屑占55%,主要为浅水底栖生物,种类多,有海百合、蜓、有孔虫、珊瑚、腕足类等,呈砂级和粉砂级,表明海水循环相对良好、盐度正常、水体清澈、适合生物繁衍。生物颗粒间为微晶充填,占17%～40%,这一特征反映生物颗粒沉积在低能量海水环境中。见于金陵组、和州组、黄龙组和船山组,与F3b、F4、F5和F6相邻,发育于T ST沉积时期,为一开阔的碳酸盐台地环境。

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林春明等:安徽巢湖凤凰山剖面石炭系微相和层序地层特征