1、书书书 第 卷第 期 年月古地理学报 （）文章编号：（）：川东南地区下志留统等深流沉积特征乔丹，时志强，张翔，李昌昊，油气藏地质及开发工程国家重点实验室（成都理工大学），四川成都 成都理工大学沉积地质研究院，四川成都 摘要现代海洋地质调查表明在碳酸盐岩台地边缘斜坡附近存在等深流沉积体。然而，保存在地层中台地边缘的等深流沉积报道较少。通过野外露头宏观观察、实测及岩石显微观察，认为在川东南地区下志留统小河坝组和石牛栏组中存在等深流沉积。在南川三泉、石柱金竹、武隆黄草场剖面中，小河坝组发育对称递变层理及具周期性变化的条带状构造；在桐梓白杨树、坡渡剖面中，石牛栏组下部发育瘤状灰岩、泥质条纹条带状灰岩，
2、上部见薄板状砂岩。通过对小河坝组和石牛栏组的沉积特征与现代巴哈马台地、马尔代夫碳酸盐岩台地边缘等深流沉积特征对比，并参考经典深水等深流沉积特征，认为川东南地区小河坝组存在等深流沉积，并在南川三泉地区发育等深积岩丘；石牛栏组上部薄板状细粉砂岩沉积体亦可能为等深积岩，其下部的条纹状灰岩也可能由等深流（底流）迁移有关的牵引流沉积作用而形成。上述认识为古代等深流沉积研究提供了实例，对探讨川东南地区古地理演化及油气储集层性质有积极意义。关键词 等深流沉积四川盆地志留系小河坝组石牛栏组第一作者简介 乔丹，男，年生，成都理工大学沉积地质研究院博士研究生。：。通讯作者简介 时志强，男，年生，毕业于成都理工大学
3、并获得博士学位，现为成都理工大学沉积地质研究院教授、博士生导师，主要从事事件沉积和石油地质研究工作。：。中图分类号：文献标志码：四川省科技计划项目（编号：）和国家自然科学基金项目（编号：）联合资助。（）（）收稿日期：改回日期：，第 卷第 期乔丹等：川东南地区下志留统等深流沉积特征 ，（，），：，：概述等深流的概念最初是由 提出，后由 和 进 行 了 详 细 研 究（何 幼 斌 等，）。等深流在狭义上是指在大洋深水中全球尺度上的温盐环流及地球旋转（科里奥利力）所驱动的沿海底等深线稳定低速的流动，主要出现在陆隆区（，）。等深流沉积在全球具有广泛的时空分布，成为海洋物理学和沉积学重要的研究对象（李华
4、和何幼斌，）。在近 年内，得益于海洋科学技术的进步及大型国际合作项目（如 和 ）的开展，现代和古代等深流沉积得以深入研究，极大丰富了等深流沉积的理论。对大西洋及地中海地区现代等深流的研究表明，碳酸盐岩台地边缘也发育等深流沉积（，；，），但碳酸盐岩台地边缘等深积岩的流体起因与深水陆隆等深积岩往往不具有一致性：碳酸盐岩台地边缘斜坡中具有更复杂的动力机制致使沉积物沿等高线流动（郭 建 华 和 梁 卫，；，；，），如墨西哥湾佛罗里达州海岸的底流沉积（等深流沉积）主要是由于风暴作用产生的（，）。近年来的研究表明，等深流沉积（等深积岩丘）是碳酸盐岩台地边缘斜坡重要的组成部分，始于中新世的现代碳酸盐岩台地中
5、的洋流（洋面流和等深流），是塑造台地形态的关键因素。全球典型的实例有中国南海部分台地，北美洲大、小巴哈马台地，马尔代夫地区部分台地，澳洲昆士兰和 马 里 昂 海 域 部 分 台 地（，）。在北美大、小巴哈马碳酸盐岩台地区，等深积岩丘呈现出丘状、稳定平缓状和分离状的形态，其形态主要受控于构造作用、流体通道以及长期的古气候演变（，）。中国古老地层中记录的等深流沉积分布面积广、涉及层位多，但普遍被解释为深水沉积（李华和何幼斌，）。已经识别的等深流沉积集中于鄂尔多斯盆地奥陶系、扬子板块东南缘和西南缘的寒武系等（刘宝臖等，；高振中等，；李华等，；李向东和陈海燕，）。目前国际上已有的等深流研究进展（如现代
6、碳酸盐岩台地边缘等深流沉积研究成果）应用在中国丰富的古代等深流沉积体系的研究明显不足，可能造成在野外识别中被忽视。地层中等深流沉积的识别标志记录的不完备性，也加大了关于其沉积过程和沉积模式的认识难度。笔者认为川东南地区志留系小河坝组和石牛栏组显示流（等深流）沉积特征较为明显，并将小河坝组和石牛栏组岩层与现代台地边缘等深流沉积进行综合对比，旨在丰富古代等深流沉积的研究实例，同时为川东南地区油气储集层、古地理学报 年 月沉积相展布研究提供新的思路。图 上扬子地区早志留世古地理背景（）和剖面位置（）（图 据许效松和汪正江，；修改）（）（）（，）地质背景研究区位于四川盆地东南部（缘），涉及黔北桐梓、渝
7、南綦江、南川、渝东石柱等地（图 ）。区内在早中志留世受加里东运动的影响呈现出两隆夹一凹的构造格局，其西南毗邻黔中古隆起，东为雪峰山古陆（图 ）（何利等，）。区内早古生代地层发育，其中上奥陶统五峰组、下志留统马溪组、石牛栏组（小河坝组）和中志留统韩家店组连续沉积，未 见明 显 的不 整 合（四 川地 质矿 产 局，）。五峰组和龙马溪组以暗色泥页岩为主，产丰富的笔石化石，是该区重要的烃源岩（张金川等，；邹才能等，）；上覆为同时异相的石牛栏组及小河坝组（朱志军和陈洪德，），石牛栏组主要为碳酸盐岩台地沉积，而小河坝组为碎屑岩沉积（四川地质矿产局，）。上覆的韩家店组为一套以泥岩、粉砂岩为主的陆源碎屑岩，
8、偶夹碳酸盐岩（四川地质矿产局，）。在早志留世晚期（小河坝组沉积时期），川东南地区古地理差异明显，在黔北、渝南一带沉积的以碳酸盐岩为主的沉积被称为石牛栏组，朱志军和陈洪德（）认为其为混积台地沉积，古地理格局为由南至北由近岸到远滨延展的碳酸盐岩台地浅滩至斜坡带（何利等，；王萍等，）。在靠近江南雪峰山隆起一带称为小河坝组，以碎屑岩沉积为主，常被认为是三角洲沉积体系（朱志军，；朱 志 军 和 陈 洪 德，；罗宏 谓，）或 浅 海（陆 棚）相 碎 屑 岩 沉 积（朱志军和陈洪德，）。研究剖面特征研究剖面位于黔北川东南一带（图 ），本次在川东南地区共实测 条、观察 条地质剖面，这些剖面出露良好，具有明显的
9、等深流沉积特征。其中实测桐梓白杨树剖面、桐梓坡渡剖面和南川三泉剖面，并在剖面下志留统石牛栏组和小河坝组中系统采样，共采集样品 块。采集的样品选取新鲜面切割进行岩石薄片磨制，用于微观特征分析。微观特征观察使用 偏光显微镜。通过对研究区内实测剖面和观察剖面的仔细研究，参考近年来报道的现代等深流沉积特征，在小河坝组和石牛栏组中划分出具有等深流沉积特征的层位。桐梓白杨树剖面桐梓白杨树剖面石牛栏组总厚度约为 ，根据岩性特征自下而上可分为 段：下段（层）为瘤状灰岩段，中段（层）为礁块灰岩、生物碎屑灰岩段，上段（层）为成层性极好的泥岩、细粉砂岩等组成的碎屑岩段（图 ）。石牛栏组各段岩性为：（）瘤状灰岩段：包
10、括 第 卷第 期乔丹等：川东南地区下志留统等深流沉积特征图 贵州桐梓县白杨树剖面石牛栏组综合柱状图 ，古地理学报 年 月套瘤状灰岩夹 套泥质条带灰岩，底部的瘤状灰岩呈厚层，由层状连续断续的微晶灰岩“瘤体”和泥质“基质”构成，自下而上泥质、灰质增高。泥质条带灰岩以条纹条带构造为特征，横向上稳定延伸，纵向上呈现出水平纹层，具有牵引流定向改造的特征。该段顶部的瘤状灰岩单层厚度增加，逐步变为块状瘤灰岩。（）生物礁灰岩、生物碎屑灰岩段：岩性变化较大，但总体为 套与生物活动密切相关的碳酸盐岩，夹 层灰质页岩。下部主要以生物碎屑灰岩、生物礁块为主，其造礁生物主要为珊瑚，上部发育多层颗粒灰岩，见大量的砾级生物
11、碎屑，水动力较强。顶部为薄层状泥灰岩和中厚层状微晶灰岩。（）碎屑岩段：主要由泥岩、泥质粉砂岩和薄板状细砂岩构成，底部泥岩与下伏中厚层状微晶灰岩沉积连续，顶部薄板状砂岩与上覆韩家店组灰绿色薄层状粉砂质页岩呈整合接触。桐梓坡渡剖面桐梓坡渡剖面的石牛栏组总厚度约 ，根据岩性组合特征自下而上可分为 段：下段（层）主要为泥质条带灰岩；中段（层）主要为生物碎屑灰岩、含珊瑚的泥质条带灰岩；上段（层）主要为以砂岩、页岩为代表的碎屑岩，与上覆韩家店组黄绿色页岩整合接触（图 ）。石牛栏组各段岩性为：（）下段泥质条带灰岩段，主要由 套薄中层状泥质条带灰岩和薄层状白云质条带灰岩构成，在纵向上泥质条带灰岩单层厚度自下而
12、上呈薄厚薄变化，沉积构造有条纹条带构造、斜层理、波状层理等；（）中段为生物碎屑灰岩段，底部发育薄层状钙质粉砂质泥岩夹含分米级珊瑚礁块的厚层状灰岩，中部为薄层泥质条带灰岩和生物碎屑灰岩互层，泥质条带灰岩中含大量的珊瑚化石，顶部为 层厚层状块状粗晶灰岩；（）上段为碎屑岩段，其下部发育厚层状长石石英砂岩，具滑塌构造，上部为薄板状细粉砂岩与粉砂质页岩互层。南川三泉小河坝组剖面南川三泉剖面小河坝组总体上为 套砂岩，总厚度为 ，根 据 岩性 组 合特 征分 为上、下 段：（）下段（层）由中厚层状泥质细粉砂岩夹薄层泥岩、中厚层粉砂质泥岩、薄板状细粉砂岩构成，其中细砂岩中见有珊瑚化石。该段发育水平层理及脉状层
13、理。（）上段（层）为 大套细砂岩粉砂岩组合（图 ），主要由中厚层状或薄板状细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩及泥质细砂岩构成，在泥质粉砂岩中发育多个丘状砂岩透镜体。厚层状泥质粉砂岩见泥质条纹条带构造，部分条带构造（水平层理）在纵向上呈现出周期性变化。在细砂岩中见铁质条带，上部泥质粉砂岩中见斜层理（图 ）。观察剖面重庆武隆黄草场剖面和石柱金竹剖面（图 ）志留系小河坝组也被仔细观察。二者的小河坝组岩性整体特征与南川三泉剖面基本一致。在武隆黄草场剖面中，见中厚层状细粉砂岩，横向上稳定延伸，在垂向上岩石粒径呈现出基本对称的正粒序与逆粒序组合（即对称递变层理），亦见有垂向上呈周期性变化的条纹条带状构造（图 ）。
14、这些沉积特征表明该段可能为等深流沉积；在石柱金竹剖面中，小河坝组顶底界线明显，与下伏龙马溪组灰绿色粉砂质页岩、上覆韩家店组灰绿色页岩呈整合接触。厚层状泥质粉砂岩层的底面见波痕构造，具有舌状前缘，指示古水流方向（图 ，）。其下部为垂向上呈周期性变化的厚层状泥质粉砂岩夹粉砂质页岩，向上泥质含量增加。这些沉积特征表明小河坝组沉积期可能存在稳定、低速呈周期性变化的底流作用。等深流沉积证据 剖面宏观证据）条纹条带构造：在南川三泉、石柱金竹、武隆黄草场剖面的小河坝组中发育大量的条纹条带构造。在南川三泉小河坝组 层中，其厚层状泥质细粉砂岩产状平缓（图 ），见水平层理，表明碎屑物沉积时流体介质的流速较慢。在
15、层中条带构造明显，在一组条带构造中（图 中的黄红黄点代表的层）的垂向序列上泥质粉砂岩呈现出的粒径变粗再变细的对称递变特点，这些条纹、条带构造具有韵律变化，由深灰色泥质粉砂岩和浅灰色细粉砂岩相互叠加构成（图 ）。深灰色部分主要成分为泥质粉砂岩，厚度约 ，浅灰色部分主要成分为石英粉砂岩，厚度不均一，最厚处约 （图 ）。深灰色细粉 第 卷第 期乔丹等：川东南地区下志留统等深流沉积特征图 贵州桐梓坡渡剖面石牛栏组综合柱状图 ，古地理学报 年 月图 重庆南川三泉剖面小河坝组综合柱状图 ，第 卷第 期乔丹等：川东南地区下志留统等深流沉积特征 南川三泉剖面小河坝组厚层泥质细粉砂岩；，南川三泉剖面小河坝组碎屑
16、岩韵律层，红点为泥质粉砂岩层，黄点为细粉砂岩层；武隆黄草场剖面条纹条带构造；石柱金竹剖面小河坝组条纹条带构造图 南川三泉、武隆黄草场和石柱金竹剖面小河坝组碎屑岩沉积特征 ，石柱金竹剖面不对称波痕构造；桐梓坡渡剖面石牛栏组上部交错层理；桐梓坡渡剖面波状层理图 石柱金竹小河坝组和桐梓坡渡石牛栏组典型沉积构造宏观特征 ，砂岩层（红点代表的层）也呈断续条纹状（图 ，），整体上构成周期性变化的条纹条带构造。在武隆黄草场小河坝组剖面中，其条纹条带状构造的单层厚度约为 ，由深灰色泥质粉砂 古地理学报 年 月岩和浅灰色细粉砂岩相互叠加构成，其暗色条带在垂向上具有韵律变化，呈现出宽窄宽的特点。在石柱金竹小河坝组剖面中，细粉砂岩在垂向上呈现出韵律变化，泥质粉砂岩与细粉砂岩相互叠加。细粉砂岩层单层厚度约 ，其内部发育平行层理；泥质粉砂岩层单层厚度约 ，与细粉砂岩构成多个旋回。桐梓白杨树剖面泥质条带灰岩；桐梓白杨树剖面瘤状灰岩；桐梓坡渡剖面瘤状灰岩图 桐梓白杨树剖面和坡渡剖面石牛栏组下部宏观特征 ，）显示古流向的沉积构造：研究区小河坝组和石牛栏组等深流沉积中的指向沉积构造数量较少，其数量无法精准的绘制玫瑰花图
