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赣西萍乡-宜春早二叠世晚期-晚二叠世海平面变化研究

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摘要:本文运用后Exxon时代的层序地层类型多元化及强迫型海退和正常型海退等的新理论、新概念,对本区早二叠世晚期至晚二叠世地层进行了层序地层研究。共划分出三级层序或正层序6个,其中I型层序5个,II型层序1个。依据年代地层资料,层序1-3平均时跨5.1Ma,层序4-5平均为6.8Ma,层序6为5Ma。并可将其归并为2个二级层序,时限平均为15Ma。同时发现,多个三级层序高位晚期均出现强迫型海退沉积。

关键词: 萍乡 宜春 层序地层 正层序 三级层序

中图分类号:P539文献标识码:A 文章编号:

研究区地处扬子地块南缘,南接华南褶皱带,属扬子克拉通盆地的边缘沉积盆地。从沉积物、构造、以及岩浆岩活动分析,本区具有两大块板的过渡带性质。同时,上二叠统乐平组为我省煤炭的主要产出层位,因此,对二叠系进行研究,不仅具有理论意义,而且具有现实意义。

覃兆松(1978)曾对本区晚二叠世早期头足类进行过研究[1],曾书明、游玮等(2010)对本区早二叠世晚期~晚二叠世沉积地层进行了多层地层划分[2],将岩石地层划分为下统鸡公岭组;中统栖霞组、小江边组、茅口组、南港组;上统七宝山组、长兴组。从底至顶划分为Schwagerina cushmani. Misellina claudiae、Parafusulina、Chusenella、Neoschwagerina、Yabeina、 Neomisellina、Palaeofusulina minima、 P. sinensis 9个蜓带以及鸡公岭组的Sweetognathus whitei,茅口组Jinogondolella serrate,七宝山组Clarkina leveni. C. guanyuanensis 及C. oriantalis和长兴组C. subcarinata. C. changxingnensis 等7个牙形石带。同时在七宝山组划分出Anderssonoceras— Prototoceras.Araxoceras—Konglingites .Sanyangites三个菊石带。依据生物地层单位将这段地层划分为下统隆林阶,中统罗旬阶、祥潘阶、孤峰阶及泠坞阶,上统吴家坪阶与长兴阶(图1)。本文即是在上述研究的基础上进行撰写的。

一、成因地层

本文所指的成因地层系指地层中各类沉积岩的形成环境[3],它是层序地层研究的基础,亦是确定海平面升降的依据。据研究,本区早二叠世晚期至晚二叠世地层,既有滨海相、浅海相、又有深海相沉积。

(一)滨海相

本相仅见潮坪亚相,根据岩石组合可分为砂坪,混合坪,泥坪,泥炭坪以及碳酸盐坪。除碳酸盐坪见于各碳酸盐岩地层外,其他亚相仅见于七宝山组。

1、碎屑潮坪亚相

发育于海岸区,沉积物由砂、粉砂、泥为主组成,局部层段为含炭质泥岩及煤。具斜层理及水平层理。产植物化石,偶见双壳类。属砂坪,泥坪,泥炭坪及混合坪亚相。

2、碳酸盐潮坪亚相

见于栖霞组,茅口组,南港组及长兴组。潮下带见有薄-厚层状含生屑砂屑灰岩,砂屑灰岩;潮间带有厚层状含灰云岩,细晶灰云岩与含生屑灰岩,有时可见鱼骨状层理;潮上带一般为细晶白云岩,其中往往可见溶孔。相序往往交替互层,为潮线上下多次波动形成的沉积旋回。

(二)浅海相

包括局限台地、开阔台地、缓斜坡,浅滩及开阔陆棚等亚相。

1、局限台地亚相

见于茅口组、南港组及七宝山组,与潮坪相毗邻,属盐度不正常的浅水环境。主要岩石类型为薄层与中层状泥晶灰岩互层,往往含有泥质,有时甚至为泥灰岩。生物门类除藻类外,尚有狭、广盐度的蜓、腕足类、苔藓虫、海百合茎,以及介形类等、充分反映了海水极浅,盐度不正常的局限台地环境。

2、开阔台地亚相

主要见于鸡山岭组、栖霞组、茅口组、南港组及长兴组,沉积物以灰砂、灰泥为主,形成厚-巨厚层状、中层状生屑或内碎屑灰岩,生物有藻、蜓、腕足、苔藓、海百合等狭盐度生物为主,偶见广盐度的腹足及介形虫。

3、缓斜坡亚相

见于宜春慈化的栖霞组顶部及茅口组下部,主要由砾屑灰岩组成.一般为中—厚层状,砾屑含量50—70﹪,砾径2—35mm,分选差,呈次棱角状。角砾成分为浅水的生屑泥晶灰岩,亮晶藻砂屑灰岩,粗晶白云岩,成分较杂。充填物有泥晶方解石,泥晶白云石。从上述特征分析它可能是在海平面下降后,台地遭受剥蚀,残存于台地之上的剥蚀碎块,在外力作用下,以重力流方式搬运至坡脚堆积而成,层序地层学称其为斜坡扇或斜坡裙。刘宝珺认为(1985),砾屑灰岩为确认斜坡相的唯一证据[4]。

4、浅滩亚相

本相主要发育于长兴组,茅口组上部可以见到。沉积物以中—厚层状亮晶砂屑生屑灰岩,亮晶生屑灰岩为主,其间往往夹生屑泥晶灰岩,这种高能与较高能的沉积物的互层关系,说明海水能量 高低震荡作用频繁。

5、开阔陆棚亚相

此亚相水深几十米至100米,氧化环境,盐度正常,循环良好。沉积物以中层状泥晶灰岩与极薄层状泥晶灰岩韵律层为特征,层间往往夹有泥质薄层或条带,水平层理发育。生物碎屑一般在10﹪以下,主要为介形虫、腕足、海百合碎屑,有时可见陆屑石英粉砂及星点状黄铁矿,所以,这一环境处于氧化界面附近。

6、风暴沉积

宜春慈化小江边组下部的沉积序列中,见四个风暴旋回,组成了一个风暴沉积序列。每一旋回均具有风暴的高峰期,衰减期,平息期的沉积。高峰期见强烈的底蚀作用形成了介壳层及波状冲刷面,颗粒以Parafusulina蜓为主构成,并见介屑,有孔虫及少量燧石。风暴衰减期则形成粒序层理及丘状层理。丘状层理由泥质显示,丘高8cm,宽15cm,平息期则为悬浮物沉淀形成的泥晶灰岩,它与丘状层理没有明显的界面,说明衰减期与平息期为一渐变过程(图2)。

明显的低冲刷存在与具正粒序层理,显示风暴沉积特征。粒序层理之上的丘状层理反映波浪逐渐减弱过程中振 荡水动力的影响而旋回顶部灰泥灰岩则反映正常天气沉积。这种沉积序列的反复出现,反映两种天气沉积的交替,同时这一风暴沉积序列于开阔陆棚及次深海台盆之中,说明此环境水深在正常浪基面之下,风暴浪基面之上的开阔陆棚环境,为浅海区中最深部的沉积物之一。

(三)深海相

二叠纪本区屑陆表海,总体海水较浅,但由于地壳的拉伸作用,则在本区形成深海相的台盆,并可进一步分为次深海台盆及深海台盆两种沉积亚环境。

次深海台盆亚相的沉积物主要有黑色泥岩,薄层含泥灰岩与泥岩韵律层,含放射虫或海绵骨针硅质岩与泥岩或泥晶灰岩韵律层,瘤状灰岩,似层状硅质岩与泥晶灰岩韵律层等。层中水平层理发育,见黄铁矿结核。所见生物以菊石为主,少量放射虫及海绵骨针,有时亦可见到少量底硒生物;深海相台盆沉积物为薄—中层状硅质岩,含大量放射虫及海绵骨针,水平层理发育,见黄铁矿结核。据此这里沉积物沉积深度可能在CCD面以下。次深海台盆亚相主要见于小江边组,次为栖霞组下部,茅口组中部及南港组。而深海台盆亚相则仅见于七宝山组。

二、层序地层

Galloway WE.(1989)提出以最大海泛面为层序界面的成因地层层序模式[6],标志层序地层学进入后Exxon时代,展示了海侵过程中水下不整合面的形成。其后多种层序模式、强迫型海退与正常海退等新概念的提出,为后Exxon时代层序地层学的主要进展(梅冥相,2005)[5]。