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四川盆地沉积建造历史

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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四川盆地沉积建造历史成都理工大学 环境水文地质 摘要:通过对四川盆地沉积演化过程的初步探究,可确定四川盆地在漫长的地质历史中经历了多期构造运动,发育多期沉积旋回,其上沉积震旦系到第四系盖层,厚度达 6000~12000m。由此将四川盆地的沉积建造历史分为三个大的阶段:海相碳酸盐岩台地发展阶段() 、陆相碎屑岩沉积盆地发展阶段(T 32晚新生代盆地演化形成(E 3个大的阶段。继而又可将其细分成早期台地沉积(中期台地沉积()、晚期台地沉积(P 1晚三叠纪晚期前陆盆地期(T 33)、侏罗)、陆内盆地萎缩期(K 2、盆地形成演化(E 3个次一级阶段。关键词:四川盆地 沉积建造 盆地演化 海相 陆相四川盆地位于扬子地块西北缘,是一个发育于中新生代和具备多方位逆冲推覆构造背景条件下的挤压性构造盆地 【1】 。地貌上成一菱形盆地(图 1)。面积约 17 万平方公里 。四周由强烈上升的褶皱带山地环绕,按地理差异可将其分为盆西平原(成都平原) 、盆中丘陵和盆东平行岭谷三部分。盆内资源丰富,尤其是油气、煤、盐类等矿产资源储量巨大 ,早已引起中国地质工作者的重视,在研究和应用中也取得了许多重大成果。研究四川盆地无论在地质学或工程应用等多个领域中都有其积极的意义,在大批地质学家工作的基础上,加上笔者的一些分析认识、归纳总结,本文就四川盆地的沉积建造和演化形成做简单的阐述。图(1)四川盆地1 海相碳酸盐岩台地发展阶段(Z—T 2)期台地沉积阶段(Z—S) 。震旦世:晋宁运动使前震旦纪地层形成了线性褶皱,同时伴生了强烈的同造山期的岩浆活动和变质作用,对地槽转化为地台起了关键性的作用 【2】 。早震旦世时,围绕上扬子古陆边缘普遍发育大陆板块张裂、断陷活动,形成各种类型次稳定型建造,包括大陆火山沉积建造、复陆屑建造和火山复陆屑建造。位于上扬子古陆西缘川滇一带,沿板溪期断陷带进一步发展成南北向地堑式张裂。早期沿川滇山地北段长条状断陷盆地中,发育大陆中基性、中酸性熔岩流和火山碎屑沉积,形成厚达 5780m 的陆相中基性、中酸性大陆火山沉积建造 【3】 。前震旦纪上扬子台地初始裂陷阶段沉积了苏雄组、开建桥组陆上火山岩、火山碎屑岩、陆上碎屑岩和冰破岩等,显示台地由热骤然变冷过程。早震旦世末澄江运动有强烈的岩浆侵入、火山喷发以及剧烈的块断运动。同时在山间或山前洼地堆积了巨厚的红色砂砾岩组成的磨拉石建造和中酸性火山岩建造。四川盆地及其以东大范围抬升、剥蚀,发育区域不整合面。澄江运动后,该区地壳才处于相对平稳状态,脱离地槽阶段进入地台发展阶段。震旦世:为台地发展阶段。晚震旦世初期有冰期沉积,分布广泛、环境多样,上扬子地块为大面积冰盖区,向四周由大陆冰川沉积变为冰、冰海沉积。冰碛层的主要岩性冰碛砾泥岩、冰碛砾粉砂岩夹泥岩和粉砂岩透镜体。澄江运动后全球气候变暖,冰川消融,台地倾斜沉降、海水进泛,生物发展加快。至灯影期,海侵范围广,为四川盆地地史中最大海侵之一,四川盆地范围内沉积了陆缘滨海—浅海相碳酸盐岩建造和陆源碎屑建造,其北部秦岭海槽开始裂陷。震旦纪末,四川盆地因桐湾运动抬升,遭受短暂剥蚀。武纪:台地持续发展阶段。四川盆地所处为稳定陆表海,沉积了一套潮坪岩、白云岩) 、页岩、云质或灰质砂岩。具有稳定的补偿性沉积沉降特征,盆地整体西高东低。此时秦岭洋盆持续扩张。陶纪:奥陶纪早期川西地壳活动较活跃,承袭了寒武纪末的冶里上升造成的普遍上升为陆的状况。因而川西本期沉积比较局限,主要是滨浅海陆源碎屑建造,至川东、鄂西为浅海碳酸盐岩建造。相沉积基准面和带展布总体趋势为北东向,基本上承袭了寒武纪时期西高东低缓坡状的沉积基准面和构造基准面的格局。留纪:台地沉积结束阶段,晚奥陶世晚期海退,使上扬子台地中的水下降起出露海面,陆地扩大,早志留世早期海域为半封闭的滞留海盆。盆地及其东部为陆缘浅海及滨海环境,沉积一套砂、泥页岩建造。中志留世因秦岭海盆由拉张变为由东向西剪刀状府冲消减,以及川西西部古特提斯洋盆向东北俯冲消减,巴颜喀拉地区裂陷形成裂陷海槽,造成四川盆地周缘逐渐隆起和川中乐山—龙女寺古隆起逐渐扩大,至晚志留世康滇、乐山—龙女寺和大巴山地区等古陆全面抬升,海水自西向东退出。志留纪末的加里东运动,四川盆地结束了下古生界的沉积历史。这次运动还使盆地的中间和周边在沉积古隆起的基础上,继承抬升,并受到强烈的剥蚀 【4】 而普遍缺失晚志留世沉积,此时期川中东西向古隆起定型(图 2) 【5】 。图 2 中志留世岩相古构造图 1 23I 1I 2期台地沉积阶段(D—P 1)泥盆纪至早二叠纪为四川盆地地史发展中相对稳定时期。泥盆纪至石炭纪,西部为大片隆起,仅在川东边缘局部有陆表海存在,沉积了稳定型石英砂岩和碳酸盐岩建造,无岩浆活动。西部陆缘海继承志留纪轮廓,但沉降幅度大减,沉积一套稳定间歇性火山喷发活动。早二叠世阳新统海侵又一次将大小岛屿和古陆淹没,东部仍为陆表海,沉积细粒碎屑岩、碳酸盐岩地层,川中古隆起沦为水下突出,川西出现裂陷海槽,在海槽和台盆边缘发生大洋型、大陆型基性岩浆溢流和喷发活动。早二叠世末,西部海槽因海西晚期运动收缩可能与中特提斯洋盆由扩张变为向东北俯冲消减有关。期台地沉积阶段(P 3—二叠世至中三叠世为四川盆地地史上至为重要的盆地过渡阶段,属克拉通台盆性质。而其西部,北部海域构造发展极为活跃,很明显受到中特提斯构造发展的影响。整套地层与下伏早二叠世为角度不整合(海槽区)和假整合(台盆区)接触。晚二叠世,四川盆地区地势总体仍为西高东低,海水从早期到晚期经历一次进退旋回,沉积多为海陆交替相潮坪沼泽含煤沉积和灰泥坪沉积(图 3) 【6】 西部边缘发育大量大陆裂谷型层状基性玄武岩和侵入岩,此时台盆西部依次出现若干平行排列、成对出现、条块分割的裂陷槽和隆起,裂陷槽主要有金沙江、甘孜一理塘一炉霍、阿尼玛卿、岷江等带,裂陷槽在晚二叠世末极盛期可能具红海型新生洋壳性质,该带整体为中特提斯洋向东北俯冲消减的弧后裂谷带。早中三叠纪,为四川盆地区及整个上扬子台盆构造格局重大变革时期,其构造沉积环境有如下特征:台盆边缘为一系列的岛陆、水下隆起、生物堤礁组成的隆起带,其内为相对低洼平半封闭内海盆地,呈现台地边缘高,中部低的地貌特点。在沉积上表现为台盆边缘形成浅滩、泥坪的河流碎屑岩沉积,沉积厚度由外向内增厚,台盆边缘混合白云岩化明显,如龙门山岛陆内侧。图 3 晚二叠世长兴期沉积相分区V 1三叠纪不同时期其地势和活动性存在差异。早三叠世飞仙关台盆西缘康滇古陆最为活跃,向东地势由高到低,陆缘碎屑岩分布于台盆西部,从西向东依次发育三角洲相 4)。早三叠世嘉陵江期,台缘古陆处于相对平静期,泸州、开江地区已逐渐形成北东向水下凸起,其西部形成南充坳陷,台坳内沉积一套碳酸盐一蒸发岩类沉积,龙门山岛陆连成一体,封闭西侧海域。中三叠世雷口坡期,台盆东缘江南古陆最活跃,成为影响台盆构造演化的主要因素和物源区,台盆变为东高西低格局,从东向西依次分布滨海州部坳陷封闭条件更加完善,沉积大套咸化浅海蒸发膏盐岩,龙门山岛隆下沉,其东沉积了半咸化浅海白云岩。台盆与四周广海相比,最显著特点是经常处于蒸发潮坪环境,不时被淹没或暴露,当海侵时,海面升高,台地大部分地区被海水淹没,主要沉积石灰岩,海退时海面降低,海水大部分从台盆撤退,强烈的蒸发作用使台缘和高地发生白云岩化、台盆洼地、台坪发生准同生白云岩化和石膏、盐岩沉积。中三叠世末,四川盆地东部泸州水自东向西退出,全盆地遭受剥蚀形成区域不整合面。泸州下二叠系油气系统油气运移的主要指向和聚集区。晚三叠世早期,盆缘隆起进一步扩大,沉积范围仅局限于龙门山山前及其西部海域,其间有海峡相通, 早三叠世飞仙关期沉积相分区I 河流相; 海沙泥坪相 ; 局限台地相; 阔台地相V 浅水盆地相 晚三叠世中期(须家河组沉积期)的印支中幕运动,使川西裂陷海槽闭合,中特堤斯海迁至班公湖川盆地全面抬升,边缘冲断褶皱隆起。完全结束了盆地区台盆发展阶段,开始了前陆盆地发展的新纪元。2:陆相碎屑岩沉积发展阶段(T 33—三叠纪晚期前陆盆地(T 33)晚三叠世晚期,由于川西裂陷海槽闭合造成龙门山强烈褶皱冲断隆起,巨大的侧向挤压和充分的物源供应使龙门山山前迅速沉坳,形成前陆盆地。沿山前沉积了一套扇三角洲积沉降中心位于龙门山山前,随时间变化,其沉积沉降中心逐渐向东迁移,沉积范围扩大。香溪群末的印支晚幕运动,结束了前陆盆地发展阶段,龙门山前陆盆地发生滑脱冲断变形,形成山前褶皱一冲断带(图 5)。图 5 四川盆地晚三叠世香溪群(一段)沉积期岩相古构造图I:扇三角洲相 湖相 角洲前缘 角洲平原 V 罗—白垩纪陆内坳陷盆地(J—K 1):经过早侏罗世末的抬升后,到中侏罗世盆地又普遍开始沉降,盆地由前陆盆地发展为陆内拗陷盆地 【7】 。该套地层不整合(或整合)于香溪群之上,为一套河流水湖泊相碎屑岩,其中侏罗系以陆相河四川盆地及其以东范围内分布,早侏罗世大安寨组在坳陷心沉积了黑色页岩和介壳灰岩,有机质量丰富,为良好生油层。白垩纪沉积则要局限于盆地西部及布北部,为红色碎屑岩。侏罗纪和白垩纪间发生的燕山运动,在龙门山的山区主要表现为上升运动,而在四川盆地以东的滇黔桂湘地区,白至纪与侏罗纪则为角度不整合接触关系,且见大量燕山期酸性侵入岩,显然盆地抬升的应力主要来自东方,可能与东部裂谷闭合有关。内盆地萎缩期(K 2—白垩世沉积后,有一次广泛的沉积间断,中、晚白垩世湘西、湘中、鄂中地区广泛发育拉张型断陷盆地,相反川黔滇地区受到了东、西、北三个方向强烈挤压或推覆,沉积盆地大大减小,进入了萎缩期。中、晚白垩世沉降中心南移至成都、宜宾一带和西昌、会理地区,龙门山前缘依然有近源冲积扇发育。在其以东一带灌口期沉积为河流相砂泥岩,向上逐渐过渡为干旱湖相含石膏、钙芒硝岩系。古新世盆地继续萎缩,沉降中心无明显迁移,与晚白俄世连续沉积。始新世中、晚期,发生强烈上隆并褶皱,川东地区北东向构造带在喜山中幕形成并定型,龙门山山前冲断褶皱带形成多阶段、多层次滑脱、深层控制浅层的陆内俯冲龙门山式模式。川东地区高陡构造带的发育,在喜山期亦具多期构造叠加现象,表现为N 和 四组构造线,后期构造叠加、改造、迁就先期构造线,其中以 构造线为主,发育于喜山中幕,构造形成最晚,产生于喜山晚期(N 一 Q 间)。这些造山带推覆体的侧向挤压和冲断的构造加载及巨厚沉积物重力负荷的联合作用从多个方向控制了四川盆地内的沉积和构造变形 【8】 从此本区进入了以剥蚀为主的构造演化发展阶段。3:晚新生代盆地演化形成阶段(E 3—Q)本阶段四川盆地继承性地发展原型盆地构造活动,此时期四川盆地已成为青藏高原东侧的大型盆地,青藏高原的陆内汇聚缩短以及高原和扬子之间的右行剪切运动对四川盆地的晚新生代演化产生了重要的影响。在中新世至上新世时期,四川盆地并没有强烈的推覆作用,而出现的是强烈的抬升和剥蚀。这种大面积的隆升,形成了略向南东倾斜的高夷平面,使整个四川盆地几乎完全缺失中新世到上新世的沉积记录。据刘树根等人研究估算出盆地西部和北部剥蚀幅度达近2地壳上部的平移断裂系中,龙门山右行走滑断裂带和鲜水河汶川断裂(龙门山后山断裂)a。鲜水河断裂插入扬子地块以后,大约仍以 3~5mm/些滑动反映了包括四川盆地在内的扬子地块相对向南运动的逆时针方向的转动。在第四纪时期,在四川盆地内部龙泉山以西发生了北东向的第四季断裂和第四纪断陷盆地(成都盆地) 。由于中新世至上新世构造平静期的间隔,成都盆地是一个上叠在高夷平面之上的全新的盆地;盆地的形态结构以及与龙门山断裂带的关系等,都说明成都盆地不再是龙门山构造带的前陆盆地 【9】 。成都盆地内的充填物主要为河流相粗碎屑,基本没有什么构造变动。只在盆地边界断层附近才被掀斜,倾向盆地,且时代越新的层位其倾角越缓,表明了盆底沉降和充填过程。盆内的凹陷和隆起成带分布,相互间隔,斜向错列,也反映了盆内断裂的平移走滑特征。同是第四纪,地壳再次发生构造运动。巫山两侧水系溯源侵蚀,共同切穿巫山,形成举世闻名的长江三峡,盆地之水纳入长江水系。从而,四川盆地由内流盆地变为外流陆盆,由封闭的内流区变为外流区,由以堆积为主变为侵蚀为主,经历了海盆 —湖盆 —陆盆的沧桑变。图 6地西北山地发育大量冰川。冰川消融后,大量沉积物由岷江、沱江等携带,堆积在西部的凹陷区,即以前的蜀湖之中,最终形成了成都平原(图 6) 。经过上述各期的演化过程,四川盆地最终形成了当今的地质地貌。参考文献:【1】 翟光明、宋建国等,2002,板块构造演化与含油气盆地形成和评价,石油工业出版社.【2】 陈智梁、陈世瑜等,1987,扬子地块西缘地质构造演化, 重庆出版社.【3】 孟祥化、葛铭等,1989,中国早震旦世沉积建造及盆地格局,现代地质第 3 卷第 1 期.【4】 何天华,四川盆地海西期建造、印支一一喜山期改造对油气形成的探讨,四川石油管理局地质勘探开发研究院.【5】 廖曦、何绪权,1999,四川原型盆地演化序列及复合盆地发展规律,天然气勘探与开发.【6】 郭正吾,1996,四川盆地形成与演化,地质出版社.【7】 伏明珠、覃建雄等,2011,四川西昌盆地沉积演化历史,四川地质学报.【8】 沈传波、梅廉夫、徐振平等,2007,四川盆地复合盆山体系的结构构造,大地构造与成矿学.【9】 许效松、刘宝珺、徐强等,1997,中国西部大型盆地分析及地球动力学,地质出版社.【10】 何银武,1987,试论成都平原(盆地)的形成,中国区域地质.
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