请问有哪些沉积体系和沉积相?
沉积体系的概念是由Fishe rBrown和MCGowen在20世纪60年代末首次提出的,并被不断地应用于沉积盆地的分析。不同的学者对沉积体系的内涵看法略有不同。Fisher和McGowan (1967,1969)认为沉积体系是相关的阶段、环境和伴随过程的组合。李思田(1992)认为沉积体系是由沉积环境和沉积过程相关的相的三维组合。
每个沉积体系可包含各种沉积环境,每个沉积环境都有其独特的沉积物、动物、植物和相关过程。沉积体系和沉积相都是沉积体,沉积相是沉积体系的基本积木或单元。这些积木代表了一个特定的沉积环境,这些相关的积木(沉积相)的组合构成了一个沉积体系。两个或两个以上与反应有关的沉积体系过程或具有成因联系的沉积体系的成因组合构成一个沉积体系组合。沉积体系和沉积体系群是沉积盆地产生、发展和演化的产物,反映了沉积盆地的构造背景和性质演化。
(2)沉积体系类型的划分
沉积体系的划分继承了沉积相划分的思想,是沉积相划分的延续和发展。《油气藏评价技术》(邱一南等,1997)强调古气候(湿度、转折、干旱)、距海洋距离(近海内陆)、盆地类型(坳陷、断陷)等因素对盆地类型和沉积体系划分的控制作用。
Fisher和Brown(1972)划分和描述了自然界中九种主要的沉积体系,包括:①河流沉积体系;②三角洲沉积体系;③障壁岛-滨海平原沉积体系;(4)泻湖、海湾、河口和潮坪沉积体系;⑤大陆克拉通大陆架沉积体系;⑥大陆和克拉通的斜坡和盆地系统;⑦风化沉积体系;⑧湖泊沉积体系;⑨冲积扇和扇三角洲体系。WeGalloway等人(1989)提出将陆源碎屑沉积体系分为八个体系:①冲积扇体系(旱地扇、湿地扇和扇三角洲);②水系;③三角洲体系;④碎屑海岸带系统;⑤大陆架体系;⑥大陆坡和盆地系统;⑦湖泊体系;⑧风成系统。
虽然沉积体系的分析方法已被广泛应用,但沉积体系的划分还没有完全统一的方案(关世聪等,1984;刘宝军等,1986;李思田等,1992;江再兴,2003;陈洪德,2004)。代表性的分类如下(表1-2,表1-3)。
表1-2中国古生代海相沉积体系分类
继续的
(根据陈鸿德等,2004年)
表1-3沉积体系分类
(根据陈鸿德等,2005年)
㈢沉积特征
1.中元古代
中元古代为长城期-青白口期,经历了约10×108a的漫长历史。古元古代吕梁运动导致了南北地壳的发育差异,其构造格局控制了中、新元古代古地理轮廓和沉积相的差异与分布。
中元古代是一个泛大洋时期,全国海水广阔。中蒙边界为新蒙海域,塔里木至华北为北部海域,南部为秦坤海域,青藏地区为青藏海域,中国南部为南海海域。古陆范围小而少,多见于北部海域或周围。自西向东,主要古陆为塔里木陆、阿拉善陆、内蒙古陆、鄂尔多斯陆、鲁西陆、东北陆和其他一些小陆。
就海域性质而言,北部海域属于浅海。其环境类型主要为潮坪、泻湖、台地和浅海。常见的沉积相有砂坪、泥坪、混合坪、开阔台地和浅滩。华北地区主要由各种类型的碳酸盐岩和砂岩泥岩组成,碳酸盐岩中富含叠层石和微体化石。豫西、晋南、陕南以火山岩夹碎屑岩为主,局部可见碳酸盐岩。其他地区主要为碎屑岩夹碳酸盐岩。南海北部为台地相,南部为深海相,大部分为变质复理石相。中元古代主要有四种沉积类型:第一种是长城系-蓟县系-青白口系,分布在燕山-太行山南部、玉山-鲁南、贺兰山。沉积物主要为滨海浅海的砂质泥质碎屑岩和碳酸盐岩,是早期固结的稳定陆核基底上沉积的拗拉槽构造环境的沉积组合;第二类是前震旦纪褶皱基底地层,分布于塔里木地块和扬子地块。在古老结晶基底上不断下沉的海盆中,有厚厚的过渡性砂质泥质碎屑岩和碳酸盐岩沉积,深坳中不时喷发中基性火山岩。强烈的晋宁运动后,构成第二褶皱基底构造层,为一套中浅变质地层。第三类分布在稳定地块向深海盆地斜坡的过渡带,是以会理群为代表的半深海沉积,由陆源碎屑岩、碳酸盐岩和少量火山岩组成。第四类是以延边群为代表的深海沉积,主要由复理石浊积岩沉积建造和中基性火山岩组成。
2.震旦纪
震旦纪是中国地质发展的转折点。晋宁运动后的古地理特征决定了震旦纪及其以后的海陆变迁。
在晋宁运动(塔里木运动)的影响下,海水大规模退出中国大陆,早震旦世海侵时,留下了大面积的陆地。中国北方到华北的天山是东西向的连片陆地,称为北方陆地,南方的上扬子陆地没有沉积,称为上扬子陆地。震旦纪晚期,海域扩大,只有北方陆地在华北,称为华北陆地。从大理到个旧,南部的长江上游变成了一个岛屿。其他如塔里木地、柴达木地、羌塘地,范围较小。
震旦纪有四个主要海域,北部的孟新海,青藏地区的青藏海,塔里木至青海的秦坤海和南部的南海。从沉积特征分析,秦坤海域属于浅海-深海,南海海域属于半深海-深海(图1-2)。
早震旦世海域可分为海岸环境、台地环境、浅海环境和深海环境。海岸和浅海环境主要出现在古陆地和岛屿周围,沉积物以碎屑岩和冰川砾石为主,偶见少量碳酸盐岩。台地的浅海环境出现在从塔里木到青海、甘肃、藏南的广大地区,沉积物主要为灰岩、白云岩和藻白云岩。深海环境存在于孟新海、青藏海和南海,是一种以硅质岩和泥质岩为主的无补偿盆地静水沉积或以复理石类岩石为特征的海槽盆地沉积。
需要指出的是,晚震旦世的岩石类型与早震旦世有很大不同。晚震旦世,扬子陆沉入海中,台地相广泛发育。古陆周围有河流环境和大陆冰川环境沉积。
3.威尔士的
寒武纪基本继承了震旦纪末的古地理和构造格局,华北、塔里木、扬子等稳定区均为陆相海相沉积。从稳定沉积区到边缘海、岛弧海乃至其周围的深海,演变为过渡活跃的沉积区。
图1-2中国震旦系岩相
(根据牟淑玲等,2009,修订)
寒武纪海域比震旦纪进一步扩大,最突出的是华北陆地沉入水下。同时,华北、长江、塔里木被深水区隔开。中国北方有阿拉善地、东胜地、阴山-燕山岛。南部主要有松潘地、康滇地、大别地、江南岛、闽浙岛群。海域主要包括北部的孟新海、西南部的青藏海、西部的塔里木海、中部的秦坤海、北部的中国海、东部的长江和南海。
根据中、晚寒武世沉积特征分析,除东胜地以南的泥滩外,北海以台地相区为主,主要为浅滩和开阔台地,沉积物主要为各种碳酸盐岩。扬子海以台地相为主,包括开阔台地相、闭合台地相和台地边缘相。开阔台地相分布在昆明、贵阳、武汉等地,主要岩石类型为碳酸盐岩。块状台地相分布在昆明、成都和重庆,岩石类型为石灰岩、白云岩和石膏。台地边缘相位于都匀-常德一线。
南海属深水环境,从广西田东到湖南祁阳、江西丰城到玉山一线为盆地相,主要由细碎屑岩、碳酸盐岩夹硅质岩、泥质岩组成。西北部和东南部为浅大陆架相,发育碎屑岩和碳酸盐岩。
塔里木海域基本属于台地和浅海,但库南1至满西1至塔东1一线以东为深水环境,岩石类型与南海盆地相相似,为泥质岩夹硅质岩。
昆明-秦皇岛海域的浅海和深海环境为类复理石和碳酸盐沉积。
4.奥陶纪的
奥陶纪在我国分布广泛,尤其是早、中奥陶世形成了地质史上最大的海侵期,大部分与下伏寒武系地层呈整合接触。海陆分布概况和海侵范围基本继承了晚寒武世的古地理格局。
奥陶纪海陆分布与寒武纪基本一致,但个别陆地范围缩小,如川滇陆地缩小至康滇岛。但早奥陶世以后,整个华北地区(包括鄂尔多斯主体部分)上升到陆地。
奥陶纪海域包括孟新海、青藏海、塔里木海、秦海、华北海、扬子海和南海。主要土地有柴达木地、羌塘地、阿拉善地、阴山燕山地、大别地。
北海、塔里木海和扬子海为台地和浅海环境,而秦海和南海为深海环境。近年来,新勐海有深海沉积物的报道。青藏海的性质还不清楚。
扬子台地沉积相主要有三种类型:封闭台地相分布在东川西部、云南-自贡、四川-绵阳,常见岩石类型为泥质岩、细碎屑岩、白云岩、灰岩;该线以东为开阔台地相,主要由碳酸盐岩和少量碎屑岩组成。从广西百色、贵州都匀、湖南常德、江西九江、安徽石台一线为台地边缘相,主要岩性为碳酸盐岩,带生物碎屑滩。
华北台地主要为碳酸盐潮坪、开阔台地和浅滩相。塔里木地台主要为闭塞台地海-开阔台地相,其沉积剖面主要由碳酸盐岩和碎屑岩组成。
南海的深水沉积可分为两种类型,即北部的深海相和南部的柳桂林赣州金华的深海相。前者的岩石主要是泥晶灰岩、泥质岩和细碎屑岩,后者主要是碎屑复理石。秦坤海域属于深海环境,以碎屑复理石为特征。塔里木海东部库南1井-满西1井-塔东1井以东仍为深水沉积区。
5.志留纪的
晚奥陶世中国普遍发生海退,有海水残留时志留纪海侵随之而来。早志留世与晚奥陶世相比,部分地区海陆轮廓相似,部分地区变化明显,但志留世总的趋势是陆地面积逐渐扩大,海域面积相对较小。
志留纪的海陆格局与晚奥陶世基本相同。海域主要包括孟新海、塔里木海、昆仑海和扬子海。土地主要包括华北地、羌塘地、柴达木地、西南地、华夏地。
海属深海环境,主要沉积为碎屑复理石。塔里木海和扬子海为过渡相和台地环境,主要由砂泥坪、混合坪、三角洲和浅陆架碎屑岩组成。
在扬子浅海沉积剖面下部,半封闭滞留盆地中常见的暗色笔石页岩沉积,厚度约为100米。滇北、黔北早志留世晚期,海侵扩大,碳酸盐岩沉积,见珊瑚礁灰岩和有孔虫礁。
6.德文郡的
与早古生代相比,泥盆纪的古地理变化很大,主要是由于陆地面积的扩大。由于志留纪末的加里东运动,祁连海槽和南海海槽闭合或缩小,上升至陆地,导致塔里木、柴达木、华北地台和上扬子、江南、华夏古陆分别连成一片,形成了辽阔的中国大陆和华南大陆。华北古陆一直处于抬升剥蚀状态,古陆内部没有沉积。塔里木-柴达木古陆(包括祁连山)沿其周围的山间盆地或近海平原发育有陆相红色碎屑岩和海相夹层。上扬子陆南北与康滇古陆相连,东与下扬子陆和江南古陆相连。华夏古陆(可能包括福建东部和台湾省)在早古生代早中期发生褶皱隆升,直到中晚泥盆世,古陆的北、西、南三面才发生大陆或海陆交互沉积。志留纪沉积后,中国大陆发生了大规模的海退。泥盆纪是古生代海域面积最小的时期。泥盆纪海域主要包括孟新海、秦岭海和南方海。早、中泥盆世,新勐海作为海域向西与准噶尔海相连,晚泥盆世才退到东北角。
泥盆纪时,南海仅侵入滇黔桂交界处的南盘江。中泥盆世扩展到黔南西北部,湘中东北部和粤西,晚泥盆世进一步扩展到云南西部。它向东向北侵入福建西南部、江西西部和湖北中部,直至长江下游地区。
泥盆纪古陆不多,但面积大。华北和塔里木连成一体,形成中国大陆;南方最重要的土地是扬子地、浙赣地和羌塘地。另外,在新勐海,还有现在准噶尔盆地和松辽盆地的一小块土地。在古陆内部或周围,有时可以看到陆相泥盆纪。
海相泥盆系主要分布在秦岭海和南海。秦岭海域主要是深海环境,主要部分是巨厚的变质碎屑岩夹大理岩和中基性火山岩,靠近古陆的部分是浅水碎屑岩和碳酸盐岩。南海的深水区主要位于贵州南部、云南东部、广西、湖南中部和湖南南部。从深水区向外依次为浅海、台地、闭塞台地和海陆过渡沉积。
南泥盆系深水盆地不同于早古生代深水盆地,表现为孤立台地和由多个孤立台地和裂谷盆地组成的台盆交替的古地理格局。裂谷盆地的沉积物主要是泥质岩、硅质岩和泥晶灰岩;孤立台地主要为灰岩、生物碎屑灰岩、鲕粒灰岩和白云岩。孤立台地边缘常有礁石或海滩,如广西中泥盆世沉积。
7.石炭纪的
石炭纪是在泥盆纪的背景上发展起来的。除阴山古陆、秦岭古陆、塔里木古陆、上扬子古陆、华夏古陆、江南古陆、羌塘古陆和佳木斯古陆外,其他广大地区均不同程度遭受海水入侵,或在隆升与海侵的过渡带有陆相或过渡相沉积,但其分布范围、沉积类型和古地理。一般来说,在广阔的地台上,如华北地台、华南地台、塔里木地台、藏北、藏南,大部分是稳定沉积,而昆仑-秦岭、藏中-滇西、天山-兴安等地区是活动沉积。两种类型之间的过渡带为过渡型矿床。石炭纪沉积类型比较完整,有完整的海、陆、海陆交互剖面。早石炭世的海陆模式与晚泥盆世相似。晚石炭世发生了晚奥陶世以来最大的一次海侵,连片的大规模古陆消失,特别是从华北到塔里木的连片北方陆全部沉入水下。
石炭纪海域主要包括孟新海、北海和南海;陆地区域主要有华北、准噶尔、塔里木、柴达木、陇西、华夏、扬子。
石炭纪沉积环境,除新蒙海域东部和青藏海域环境属性外,以台地和浅海为主,深水区较小,仅见南盘江地区、塔里木西缘、川藏南缘和吐鲁番地区(图1-3)。
与泥盆纪一样,在南部海域的深水中有几个孤立的台地,其中有一个深水裂陷槽。孤立台地的岩石主要是块状灰岩和生物灰岩;断陷台地盆地主要由泥晶灰岩、页岩和硅质岩组成。南部海域其他区域为台地和浅海环境。早石炭世水体普遍浑浊,泥质岩和碎屑岩较多。后期水体清澈,以碳酸盐岩为主。
北海主要由海陆过渡相沼泽、三角洲、河口坝、沙坝和海湾泻湖组成,局部为碳酸盐台地相。
图1-3中国石炭纪岩相图
(根据牟淑玲等,2009,修订)
塔里木海主要是海陆过渡相和有蒸发岩的封闭台地相,如沙10井周边。
石炭纪地层分布广泛。根据生物群落的沉积特征和标志,中国石炭纪气候可划分为北温带湿润区、中部热带-亚热带干湿交替区和西南寒温带区。
8.二叠纪的。参见PERMO-TRIASSIC
二叠纪是中国地质史上的重要变革时期,海西晚期的构造运动带来了二叠纪海陆变迁的新变化。华北-塔里木古陆继续向陆地上升;在这片土地上,河流湖泊比比皆是,形成了陆地沉积环境。另一方面,华南和藏南是稳定的陆架海沉积环境。在活跃海槽区,如准噶尔-兴安海槽和沿海太平洋海槽,其变化尤为突出;早期的海相沉积非常厚,晚二叠世的挤压褶皱包括稳定区也在抬升,导致海水全部抽走,陆地面积不断扩大,盆地不断萎缩。