江油含增地區中三疊統雷口坡組—天井山組界線沉積微相分析

劉持恒，胡作維，李　云，羅　文

（1.成都理工大學沉積地質研究院，成都610059；2.成都理工大學油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室，成都610059；3.成都理工大學構造成礦成藏國土資源部重點實驗室，成都610059）

江油含增地區中三疊統雷口坡組—天井山組界線沉積微相分析

劉持恒1，2，3，胡作維1，2，李云1，2，羅文1，2

（1.成都理工大學沉積地質研究院，成都610059；2.成都理工大學油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室，成都610059；3.成都理工大學構造成礦成藏國土資源部重點實驗室，成都610059）

受印支運動影響，四川盆地中三疊統天井山組目前分布范圍僅限于川西北地區，深入研究中三疊統雷口坡組—天井山組沉積轉換過程對沉積環境演化分析具有重要意義。通過對江油含增地區雷口坡組—天井山組界線的野外露頭剖面實測及室內顯微結構觀察，根據其碳酸鹽巖的生物組合、顆粒、填隙物類型及其結構等特征識別出5種微相類型，并將其劃歸為4個相帶，即臺地邊緣淺灘相、開闊臺地相、局限臺地相和蒸發臺地相。由沉積相帶在垂向上的變化特征可知：從中三疊世安尼期到拉丁期，江油含增地區整體呈海平面上升趨勢，咸化海水逐漸被淡化。

碳酸鹽巖微相；中三疊統；雷口坡組；天井山組；江油含增地區

0　引言

碳酸鹽巖微相最早由Brown［1］提出，Cuvillier［2］對其進行了補充，認為薄片中的生物標志和巖石特征同等重要。此后，Flügel［3］指明碳酸鹽巖微相是在薄片、揭片和光片中能夠被分類的所有古生物和沉積學標志的總和，他對碳酸鹽巖微相的定義被大多數學者認可；Wilson［4］根據現代碳酸鹽巖沉積學和古生態資料，把碳酸鹽巖按其顯微特征分為24個標準微相，并將它們歸納為9個標準相帶，建立了鑲邊碳酸鹽臺地模式；Flügel［5］考慮了冷水環境中的碳酸鹽臺地，進一步將Wilson［4］的標準微相類型修訂為26個，并將它們歸納為10個相帶（表1）。在碳酸鹽巖微相研究中，許多學者作出了重要的論述［1-8］，從劃分和確定微相類型［9］，逐步發展到從現代成因巖石學的角度，研究沉積環境的具體特點、揭示巖石的形成過程、微相序列的變化及其外在的控制因素等，進而為宏觀的沉積學研究提供準確、可靠的證據［10］。碳酸鹽巖油氣藏的發現極大地促進了碳酸鹽巖微相研究的發展，許多學者近期在國內外多個地區開展了碳酸鹽巖微相研究［11-13］。

江油含增地區位于上揚子板塊四川盆地川西北地區（圖1），中三疊世川西北地區處于揚子板塊西緣被動大陸邊緣，發育一套干旱氣候下的咸化局限臺地［14］。許多學者［15-18］對該區上三疊統構造和沉積特征均進行了研究，但缺少對中三疊統（尤其是雷口坡組—天井山組界線附近）的微相研究。因此，筆者通過對江油含增地區進行系統的剖面測量，并采用經典的薄片微相分析方法，深入探討江油含增地區雷口坡組—天井山組界線附近的微相特征及其沉積環境演化過程，以期為四川盆地中三疊統沉積演化研究提供基礎資料。

表1　碳酸鹽巖標準微相類型及相帶劃分［5］Table1　The microfacies types of carbonate rocks and division of facies belts

圖1　江油含增地區中三疊世古地理背景及剖面位置［14］Fig.1　Sketch map of the Middle Triassic paleogeographic settings and profile location of Hanzeng area，Jiangyou

1　地層特征

江油含增地區露頭剖面顯示，中三疊統自下而上可分為雷口坡組和天井山組（圖2），二者呈整合接觸，實測剖面厚度為37.35 m，共分為6層，以塊狀為主，無其他明顯沉積構造。雷口坡組在四川盆地廣泛發育，晚三疊世印支運動使該地層在許多地區均遭受不同程度的剝蝕，而江油含增地區保存相對完整，其巖性主要為灰巖和白云巖，夾鹽溶角礫巖，含石膏與鹽巖。天井山組在四川盆地的分布僅限于川西北地區，沿龍門山東緣出露，主要為一套淺灰、灰白色純灰巖和藻屑灰巖，局部具鮞狀及生物碎屑結構。天井山組的時限長期存在爭議，直至鄧康齡等［19-21］在江油馬鞍塘發現了一個中三疊統至諾利階的完整地層剖面，才將天井山組歸為中三疊統拉丁階。

圖2　江油含增地區中三疊統雷口坡組—天井山組界線綜合柱狀圖Fig.2　Stratigraphic column of the Middle Triassic Leikoupo Formation-Tianjingshan Formation boundary in Hanzeng area，Jiangyou

2　碳酸鹽巖微相類型

碳酸鹽巖中顆粒和基質的組成及相對含量是劃分微相類型和分析沉積環境的重要依據。雷口坡組和天井山組中的顆粒含量較少，以內碎屑為主，含少量生物碎屑。根據生物組合、顆粒、基質類型及其結構等微相特征進行巖石薄片鑒定。灰巖的命名采用Dunham［6］對碳酸鹽巖分類命名方案及補充修訂后的版本［22］，標準微相和相帶的確定以Wilson［4］和Flügel［5］的研究成果為基礎，將江油含增剖面的碳酸鹽巖劃分出5種微相類型（參見圖2）。

江油含增地區雷口坡組—天井山組界線附近白云巖分布較廣，根據白云巖是否具有殘余結構劃分為具殘余結構的白云巖（MF4）和不具殘余結構的白云巖（MF5）等2種微相類型。白云巖的分類命名方案采用曾允孚等［23］提出的白云巖分類方案，白云石晶體大小分類采用Bissell等［24］提出的晶粒大小劃分方案。

（1）灰泥灰巖微相（MF1）

該微相類型主要由微晶方解石組成，亮晶方解石含量極少，幾乎無顆粒，未見生物碎屑，部分發生白云石化形成粉—細晶（圖版Ⅰ-1）。微晶方解石經過新生變形作用，部分形成微亮晶方解石。微晶方解石通常被認為是在弱水動力條件下原地沉積的細粒物質，形成于低能的局限臺地。該微相相當于Flügel［5］修訂的SMF23。

（2）藻砂屑灰巖微相（MF2）

該微相類型主要由顆粒灰巖組成，顆粒類型主要為砂屑，并且是富含藻類的藻砂屑（圖版Ⅰ-2），砂屑體積分數為40%～55%，砂屑粒徑為0.1～0.8 mm，分選較差，磨圓中等；無生物碎屑。大量藻砂屑顆粒和幾乎不含泥晶的亮晶方解石膠結，均指示沉積環境為較強水動力的臺地邊緣淺灘，經常有波浪作用，位于浪底或浪底之上。含藻及以微晶方解石為內部結構的砂屑均表明顆粒來源于較安靜的水體。該微相相當于Flügel［5］修訂的SMF13。

（3）礫屑灰巖微相（MF3）

礫屑顆粒主要為打碎的白云巖（圖版Ⅰ-3），內部隱約可見殘余的砂屑。礫徑大小不一，最大約2.2 cm，分選較差，呈棱角—次棱角狀。礫屑成分為下伏地層的藻砂屑粒泥灰巖。礫屑顆粒在巖石薄片中呈層狀分布，表面具有泥晶套，是在高能近岸環境（開闊臺地）下的一套滯留沉積物。細粒沉積物被搬運走，粗粒礫屑顆粒被保存下來，并在海洋底板沉積物的沖刷作用下殘留下來。該微相相當于Flügel［5］修訂的SMF14。

（4）具殘余結構的白云巖微相（MF4）

該微相中白云巖具晶粒結構，晶粒大小以粉—細晶為主，基本上保留了原巖的原始結構和一些顆粒幻影，表明其為次生白云巖。次生白云巖對沉積微相的研究僅具參考意義，其原巖才能反映出當時的沉積微相特征。通過對次生白云巖中殘留的原巖組構特征進行研究，認為其原巖為3種不同類型的灰巖：灰泥灰巖、粒泥灰巖和顆粒灰巖。

晶粒白云巖中未發生白云石化的灰巖部分為灰泥結構（圖版Ⅰ-4），可判斷其原巖為灰泥灰巖，其原巖的微相特征與MF1相同，形成于低能的局限臺地。殘余結構中含顆粒的白云巖根據其殘余顆粒和殘余基質的相對含量，認為其原巖為粒泥灰巖和顆粒灰巖。顆粒類型主要為砂屑、生物碎屑、球粒和似球粒（灰泥球粒）。砂屑以富含藻的藻砂屑為主（圖版Ⅰ-5～Ⅰ-6），砂屑在其原巖中的體積分數為10%～60%，分選較差，磨圓中等，粒徑為0.06～1.00 mm，較小的砂屑可視為球粒，其體積分數小于5%。根據顆粒與基質的含量，可判斷其原巖為藻砂屑粒泥灰巖和砂屑顆粒灰巖。藻砂屑粒泥灰巖泥質含量高，體積分數為10%～60%，藻類活動明顯，與灰泥形成弱固結的藻砂屑以及一定含量的似球粒（體積分數小于5%）（圖版Ⅰ-7），代表水動力較弱的局限臺地，形成于具有障壁的瀉湖環境。砂屑顆粒灰巖的泥晶基質較少，代表有一定水動力的開闊臺地，微相特征與MF2相同。顆粒類型主要為原巖為含球粒粒泥灰巖的殘余球粒，其粒徑為0.02～0.05 mm，磨圓度較好，呈橢圓狀。球粒通常為糞便成因的顆粒，常見于局限淺海環境中的淺水內臺地環境和緩坡模式中的內緩坡環境［5］。由于強烈的白云石化，僅可見少量球粒幻影（圖版Ⅰ-8）。巖石無紋層，相當于Flügel［5］修訂的SMF16非紋層似球粒顆粒灰巖。生物碎屑主要為腕足（圖版I-9），多破碎，其體積分數約為7%，內部發生重結晶，見少量鈣球顆粒，其體積分數小于1%。基質主要為泥晶方解石，推測其原巖為含生物碎屑藻砂屑泥粒灰巖。豐富的生物類型和一定含量的灰泥基質均表明其沉積環境為水動力條件中等的開闊臺地環境，該微相相當于Flügel［5］修訂的SMF10。

（5）不具殘余結構的白云巖微相（MF5）

該微相中原巖組構幾乎完全被晶粒白云巖破壞了，而對于原始組構模糊甚至消失的白云巖，白云石晶體的形狀、大小及其排列均對其定名十分重要。微晶白云巖（圖版Ⅰ-10）完全由泥微晶白云石組成，晶粒小于0.01 mm，局部溶蝕孔隙內發育粉晶，很少有其他顆粒伴生，通常認為其為發育于局限臺地內部的潮坪和瀉湖環境的準同生白云巖。具鳥眼構造的微晶白云巖（圖版Ⅰ-11）則認為是潮上帶準同生環境形成的白云巖。顆粒粗大的白云巖主要為細晶白云巖（圖版Ⅰ-12），其晶粒結構為非平直面—半自形、平直面—半自形和平直面—自形。由于晶粒較粗大，可認為其為經過成巖作用后形成的次生白云巖，同時不具殘余結構，很難判斷其沉積微相，僅能根據巖石薄片上、下層微相類型特征，結合相序原理對其微相進行推測。

3　沉積環境及演化

對上述微相類型及微相環境的分析，表明江油含增地區中三疊世具有鑲邊陸棚的沉積特征。筆者參考Flügel［5］修訂后的標準微相類型和Wilson［4］碳酸鹽巖綜合相模式的相帶，將研究區劃分出的5種微相類型歸入4個相帶（圖3），它們代表4種沉積環境，即臺地邊緣淺灘相、開闊臺地相、局限臺地相和蒸發臺地相。它們的分布均受海平面變化和海底地形的控制。

圖3　江油含增地區中三疊統雷口坡組—天井山組界線沉積模式Fig.3　Sedimentary model of Middle Triassic Leikoupo Formation-Tianjingshan Formation boundary in Hanzeng area，Jiangyou

3.1臺地邊緣淺灘相

臺地邊緣淺灘相形成于開闊臺地邊緣強水動力的淺水水域，位于正常浪基面之上，受波浪和潮汐作用影響均較明顯，該帶鹽度正常，循環良好，氧氣充足。在該環境下，顆粒含量較高，顆粒類型主要為藻砂屑，缺少生物碎屑，亮晶膠結物充填，主要的巖石類型為藻砂屑灰巖。在鑲邊碳酸鹽臺地沉積體系中，臺地邊緣淺灘相不僅是碳酸鹽臺地被鑲邊的直接標志，而且標志著臺地邊緣露出水面的古地貌條件和波浪簸洗的高能動力過程［11］。臺地邊緣淺灘相主要分布于江油含增地區天井山組實測段中部，主要包含藻砂屑灰巖微相。藻砂屑顆粒受波浪、潮汐或沿岸流的簸選，其分選中等、磨圓良好且泥質含量較低，后期亮晶膠結物發育（表2）。

表2　各相帶中顆粒、泥晶與亮晶膠結物體積分數Table2　The volume fraction of grains，micrite and sparry cement in different facies belts

3.2開闊臺地相

開闊臺地遠離陸地，陸源碎屑注入較少。由于缺少障壁，海水循環良好，鹽度正常。通常氣候溫暖，適合生物生存。沉積界面在正常浪基面附近或以下，水動力總體較弱。顆粒類型主要為藻砂屑、生物碎屑、滯留的礫屑及少量似球粒。基質類型主要為灰泥物質，并且有一定含量的亮晶膠結物，粒泥比較低，主要的巖石類型為粒泥灰巖（參見表2）。開闊臺地主要分布于江油含增地區天井山組，雷口坡組缺少該相帶，主要包含礫屑灰巖微相和具殘余結構的白云巖微相。

3.3局限臺地相

局限臺地位于開闊海向陸方向，由于受障壁限制，海水鹽度通常較高，水動力較弱，包括瀉湖和潮間帶環境，主要的巖石類型為灰泥灰巖、粒泥灰巖和白云巖，其顆粒含量均較低，灰泥含量均很高。顆粒類型主要為藻砂屑與似球粒，生物碎屑少見（參見表2）。由于鹽度較高，通常形成準同生白云巖。局限臺地相主要分布于江油含增地區雷口坡組，在天井山組所占的比例有所下降，主要包含灰泥灰巖微相、具殘余結構的白云巖微相和不具殘余結構的白云巖微相。

3.4蒸發臺地相

蒸發臺地即潮上帶，絕大部分時間暴露于海平面之上，但是也存在海水間歇性注入。鳥眼構造和水平紋層均為潮上帶典型的沉積構造，巖石類型主要為準同生期蒸發泵作用下形成的微晶白云巖。蒸發臺地相主要分布于江油含增地區天井山組上部，主要包含不具殘余結構的白云巖微相。

3.5沉積環境演化

江油含增地區中三疊統雷口坡組—天井山組界線附近整體表現為正常浪基面附近的淺海沉積，局部暴露。雷口坡組的沉積環境為局限臺地，其巖性主要為灰白色厚層塊狀含殘余藻砂屑粉晶—細晶白云巖，殘余結構明顯，殘余藻砂屑顆粒含量較低，灰泥含量較高，反映弱水動力環境，水體較淺。天井山組灰質含量較雷口坡組明顯增加，同時藻砂屑顆粒和生物碎屑含量也均有所增加，并出現一定含量的亮晶膠結物，反映較強的水動力環境。天井山組1～2層自下而上依次為局限臺地相—開闊臺地相—局限臺地相，反映沉積環境的水體深度為淺水—次淺水—淺水；天井山組3～5層依次為臺地邊緣淺灘相—開闊臺地相—局限臺地相—蒸發臺地相—局限臺地相—開闊臺地相，與第2層的局限臺地相相比，出現了沉積相帶不連續的現象，可能是臺地邊緣淺灘直接起到了障壁作用，致使向陸方向水體循環受到一定程度的限制。天井山組上段表現為淺水—次淺水—暴露—次淺水。

雷口坡組—天井山組界線附近整體表現為局限臺地相—開闊臺地相。由于四川盆地受中三疊世早期周邊古陸逐漸抬升的影響，形成東高西低的構造格局［25-28］，沉積中心也向西遷移，使雷口坡組在鹽度較高的局限臺地中沉積了多套膏鹽層［29-31］；向上進入天井山組，沉積范圍縮小至川西北龍門山前，開闊臺地相所占比例增加，局限臺地相所占比例減少，表明相對海平面整體呈震蕩上升的趨勢，致使局限臺地與廣海相連。與之對應的中三疊世安尼期至拉丁期發生的海侵改變了安尼期封閉局限和高鹽度的海水狀態，使之逐漸被淡化。

4　結論

（1）江油含增地區中三疊統雷口坡組—天井山組界線附近碳酸鹽巖可劃分為5種微相，即灰泥灰巖微相、藻砂屑灰巖微相、礫屑灰巖微相、具殘余結構的白云巖微相和不具殘余結構的白云巖微相。

（2）江油含增地區中三疊世具有鑲邊陸棚的沉積特征，可劃分為4個相帶，即臺地邊緣淺灘相、開闊臺地相、局限臺地相和蒸發臺地相。

（3）中三疊世安尼期至拉丁期，江油含增地區相對海平面整體呈震蕩上升的趨勢，咸化的海水逐漸被淡化。

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圖版Ⅰ

（本文編輯：李在光）

Sedimentary microfacies analysis of the Middle Triassic Leikoupo Formation-Tianjingshan Formation boundary in Hanzeng area，Jiangyou

LIU Chiheng1，2，3，HU Zuowei1，2，LI Yun1，2，LUO Wen1，2
（1.Institute of Sedimentary Geology，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China；2.State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China；3.Key Laboratory of Tectonic Controls on Mineralization and Hydrocarbon Accumulation，Ministry of Land and Resources，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China）

The distribution range of Middle Triassic Tianjingshan Formation is limited to the northwest Sichuan Basin，affected by the Indosinian movement.The in-depth study of sedimentary transformation from Leikoupou Formation to Tianjingshan Formation of Middle Triassic is of great significant to understand the sedimentary environment evolution.By measuring the field profile of the Middle Triassic Leikoupo Formation-Tianjingshan Formation boundary in Hanzeng area and observing microfacies characteristics indoor，we identified five types of microfacies according to fossil assemblages，granular characteristics，filler types and architecture features of carbonate rocks，and recognized four sedimentary facies belts，including platform-margin sand shoal，open platform，restricted platform and evaporate platform.Based on the longitudinal change characteristics of sedimentary facies belts，it is concluded that sea level in Hanzeng area presents overall rise for a long period，and salt sea desalts gradually from Anisian Ageto Ladinian Age in Middle Triassic.

carbonate microfaies；Middle Triassic；Leikoupo Formation；Tianjingshan Formation；Hanzeng area of Jiangyou

TE121.3

A

1673-8926（2015）01-0066-08

2014-09-17；

2014-11-20

國家自然科學基金項目“川西北地區中三疊統天井山組的鍶同位素地層學研究”（編號：41102063）與“四川江油地區下三疊統飛仙關組白云化流體的鍶同位素示蹤研究”（編號：41372113）和教育部博士點基金項目“川西北地區三疊系拉丁階燧石富集層位的鍶同位素年齡標定”（編號：20115122120004）聯合資助

劉持恒（1989-），男，成都理工大學在讀碩士研究生，研究方向為沉積學。地址：（610059）四川省成都市成華區二仙橋東三路1號成都理工大學沉積地質研究院。E-mail：liuchiheng@yeah.net

胡作維（1981-），男，博士，副教授，主要從事沉積地質學專業的教學與科研工作。E-mail：huzuowei@foxmail.com。