淮南地區淮南群沉積特征和層序地層

官玉龍 羅順社 周慶安

摘 ? ? ?要： 淮南地區淮南群出露較好，沉積序列連續性強。通過對該地區野外剖面觀察與實測，結合室內薄片、地球化學等資料分析，認為區內淮南群沉積主要為海陸過渡-濱淺海環境，劃分出海相碎屑巖沉積體系、海相碳酸巖沉積體系及海陸過渡相沉積體系3種沉積體系及4種沉積相、5種沉積亞相、6種微相。在這個基礎上，結合層序界面特征及最大海泛面的研究，淮南地區淮南群主要發育高位體系域和海侵體系域，低位體系域僅在曹店組發育，并據此將區內淮南群劃分為4個三級層序。系統闡述了各層序的巖石及體系域特征，并建立了該地區層序地層模式。

關 ?鍵 ?詞：淮南群;沉積相;層序地層;淮南地區

中圖分類號：TE121.3;O621.2 ? ? ?文獻標識碼： A ? ? ?文章編號： 1671-0460（2020）02-0476-04

Abstract： ?Huainan group in Huaina area is well exposed and the sedimentary sequence has strong continuity. Through the cautious observation， measuring， based on data of indoor- slice and the geochemistry analysis， it was pointed out that the deposition of Huainan group in the area is mainly sea-land transition-coastal and shallow sea environment. And three sedimentary systems， four sedimentary facies， five sedimentary subfacies and six microfacies of marine clastic rock sedimentary system， marine carbonate sedimentary system and marine-continental transitional facies sedimentary system were divided. On the basis of sedimentary facies， combined with the study of sequence boundary characteristics and maximum flooding surface， the area was divided into 4 three-order sequences. The rock and system tract characteristics of each sequence were systematically expounded， and the sequence stratigraphic model of this area was established.

Key words： Huainan group; sedimentary facies; sedimentary evolution; Huainan area

淮南地區中新元古界發育所處的地理和構造位置十分重要，被視為解決我國南北中新元古界銜接對比的關鍵地區之一[1]。前人對淮南地區地層進行了大量的研究，如楊清和等[1]、徐嘉煒[2]、楊志堅等[3]、牛紹武等[4，5]對淮南地區前寒武紀地層劃分與對比以及沉積學方面進行了討論，牛紹武等[6]、洪天求等[7]對淮南生物群的報道，劉德良等[8]對該地區生儲蓋組合進行了闡述，認為該區中新元古界勘探前景良好。但前人有關淮南地區中新元古界淮南群的層序地層特征的研究還比較粗略[9]，缺乏詳細的分析。本文在借鑒前人研究方法及成果的基礎之上，利用野外剖面觀察及實測、鏡下薄片和地球化學等資料，對淮南地區淮南群的沉積相類型和層系地層進行詳細的研究，系統闡述各個層序的特征、相互關系以及相對海平面變化特征，推動淮南地區中新元古界海相地層油氣勘探的進程。

1 ?研究區域地質背景

研究區處于南華北地區東段，屬于皖蘇魯地層分區的一部分，向南以固始-合肥斷裂為華北克拉通的南界;向北越過蚌埠-界首隆起，為淮北-徐州地層小區;向東止于郯廬斷裂（圖1a）。

與華北其他地區一樣，淮南地區晚太古代地殼處于強烈的活動階段，形成區內最古老的地塊基底;早元古代研究區仍處于強烈活動階段，在鳳陽運動以后，淮南地區與華北其他地區連成統一的相對穩定的華北準地臺;到了中元古代，淮南地區經過多次構造運動以后，逐漸轉化為穩定的準華北地臺并上隆成陸;晚元古代與中元古代相比，進入了相對穩定的發展階段[10]。研究區淮南群地層覆于古元古代鳳陽群之上，從下而上包括淮南群的曹店組、八公山組、劉老碑組、壽縣組、九里橋組，與上覆地層徐淮群的四頂山組整合接觸（圖1b）[2-5，8]。

2 ?沉積相分析

淮南地區淮南群發育良好，露頭連續，構造簡單，化石豐富，巖性復雜。本次實測淮南地區淮南群自上而下可劃分為65 層，剖面總厚度為959.14 m，其中曹店組厚27.23 m，八公山組厚41.57 m，劉老碑組厚798.38 m，壽縣組厚63.47 m，九里橋組厚28.49 m。依據該區的剖面露頭觀察，分析巖性組合和沉積構造等方面的特征、結合鏡下薄片分析及同位素分析，以及區域地質背景，將研究區淮南群分為海相碎屑巖沉積體系、海相碳酸巖沉積體系及海陸過渡相沉積體系，發育無障壁海岸相、碳酸巖臺地相、陸棚相、扇三角洲相4種沉積相，繼而又可以劃分為5 種亞相、6 種沉積微相（表1）?，F將各段地層特征及沉積環境闡述如下。

2.1 ?曹店組

曹店組（1-9 層）厚27.32 m，主要發育有石英礫巖（圖2a）、鐵質粉砂巖以及薄層含礫砂巖，底部鐵質含量較高，礫石主要成分為石英巖、片巖，分選差，呈棱角-次圓狀，與下伏鳳陽群不整合接觸（圖2b），屬斜坡扇前緣的泥石流沉積。

2.2 ?八公山組

八公山組（10-14 層）厚41.57 m，巖性主要為灰白色石英砂巖、鐵質石英礫巖，上部含海綠石，與下伏的曹店組的接觸關系為整合接觸，部分地段曹店組缺失，八公山組則直接超覆于變質巖基底之上，并在局部發育波痕（圖2c）及交錯層理等構造，屬前濱沉積。

2.3 ?劉老碑組

劉老碑組（15-47 層）巖性主要為泥灰巖、白云質灰巖、鈣質頁巖夾少量白云巖，全組以碳酸巖、泥巖為主，碎屑巖含量較少。

a. 含礫砂巖，曹店組;b. 曹店組與鳳陽群不整合面;c. 波痕，八公山組;d. 灰色白云巖與灰綠色泥巖互層，向上泥質含量增加，劉老碑組;e. 沖洗交錯層理，壽縣組;f. 波狀疊層石，九里橋組;g. 鐵質風化殼，曹店組;h. 劉老碑組與壽縣組巖性突變面，下部劉老碑組薄層白云巖，上部壽縣組中-厚層細砂巖;i. 黑色、灰綠色泥巖，凝縮層，劉老碑組

可分為上下兩個巖性段，下段厚533.44 m，為中-厚層紫紅色與灰綠色泥晶灰巖互層，偶夾薄層白云巖，層厚向上變薄，頂部發育頁巖，主要發育碳酸巖潮坪沉積的潮下帶。上段厚425.70 m，巖性主要為灰綠色、淺灰色頁巖夾淺灰色灰質白云巖（圖2d），局部發育硅質條帶，上部為一層灰綠-灰色薄-中層粉砂巖、鈣質石英粉砂巖，頂部為淺灰色粉砂質白云巖，與壽縣組整合接觸，屬淺水陸棚沉積。

2.4 ?壽縣組

壽縣組（48-59 層）厚63.47 m，為一套石英砂巖-泥質石英粉砂巖-石英粉砂巖和粉砂質泥巖所組成韻律層沉積，海綠石大面積發育。上部以石英粉砂巖結束為標志，與九里橋組整合接觸。壽縣組碎屑物質以石英碎屑為主，發育波痕、平行層理、小型交錯層理及沖洗交錯層理（圖2e）等，局部可見渦卷狀砂質團塊，反映該組為前濱、近濱沉積。

2.5 ?九里橋組

九里橋組（60-64 層）厚28.48 m，主要發育淺灰色-灰黑色白云巖和灰巖，碎屑物質含量較少。與上覆地層四頂山組一段整合接觸。下部主要發育灰質白云巖、白云質灰巖，沉積構造少見，上部白云巖中發育豐富的疊層石，疊層石紋層為波狀（圖2f）、粒狀或近水平狀，偶夾風暴巖。指示九里橋組下部為碳酸巖潮坪亞相潮下帶沉積，潮間-潮上帶環境發育于上部。

3 ?沉積層序發育特征

3.1 ?層序劃分依據

隨著理論和技術的不斷完善，越來越多的地化指標、古生物對比、成巖作用等方法手段可以用來輔助識別層序界面[11-14]。淮南地區淮南群出露完整且連續，因此可以采用地表露頭為主的層序地層學的研究[15-17]。

研究區淮南群層序界面的識別主要以巖相標志為主，通過不整合面（圖2b）、陸上暴露、沉積間斷面、最大海泛面等標志進行層序的劃分。以不整合面、風化殼（圖2g）及代表淺水環境的干裂構造，層段間出現的巖性和巖相突變現象等（圖2h），作為層序界面的識別標志;凝縮層（圖2i），代表較深水環境的沉積物等，則可以是最大海泛期產物，作為最大海泛面的標志。

3.2 ?層序地層格架

根據詳細的野外分層描述，結合巖性序列、沉積相演化特征、微量元素特征及上述層序劃分原則和依據，將淮南地區青白口系劃分為4 個三級層序（SQ1～SQ4），建立了淮南地區青白口系三級層序地層格架（圖3）。

（1）層序1（SQ1），由曹店組、八公山組1～14 層構成，厚68.80 m。層序底界為Ⅰ型層序界面，是由鳳陽運動形成的區域性的不整合面（圖2a），發育有鐵質風化殼（圖2g）等具有明顯的風化侵蝕標志。低位體系域（LST）由曹店組1～7 層構成，為具含礫石英砂巖、鐵質石英礫巖的扇三角洲環境。

海侵體系域（TST）由八公山組8-11 層構成，發育石英砂巖、粉砂巖構成的前濱的準層序組，砂質厚度由下至上減薄，泥質含量增加，最大海泛面表現為砂巖單層厚度最小，粒度細的12 層。高位體系域（HST）由12～14 層構成，為石英砂巖、粉砂巖構成的前濱的準層序組，向上砂層變厚，發育波痕構造，表現出水體變淺的特征。

（2）層序2（SQ2），由劉老碑組15-48 層構成，厚798.38 m。在該層序中，缺失低位體系域，初次海泛面與層序界面一致。層序底界為八公山組與劉老碑組之間巖性和巖相突變的界面，由無障壁海岸相前濱向碳酸巖臺地潮下帶的轉變，缺少之間的過渡相，屬Ⅰ型層序界面。第15-25 層為TST，海水逐漸加深，沉積環境表現為潮下帶-濱外陸棚的變化過程，形成向上泥質含量增多的退積式準層序組。最大海泛面對應為第26 層分布廣、發育多種生物組合的凝縮層（圖2i）。HST 由27-48 層構成，可分為早期、晚期兩個階段：早期可容空間增長較快，沉積物主要為碳酸鹽，沉積作用緩慢，發生追補型加積作用;晚期海平面開始下降，可容空間增加速率減小，碳酸巖沉積的同時，陸源碎屑物質也隨之沉積。

（3）層序3（SQ3），由壽縣組49-60 層構成，厚63.47 m。該層序中缺失低位體系域，層序底界為Ⅰ型層序界面，為劉老碑組和壽縣組之間的巖性突變界面（圖2h）。海侵體系域（TST）為49-57 層，由石英砂巖、石英粉砂巖、泥質粉砂巖構成近濱亞相的準層序，并向上疊加成退積型準層序組，MSF表現為57 層出現的淺灰色頁巖的較深水沉積。高位體系域（HST）則為58-60 層近濱環境下形成的粉砂巖、含云質石英粉砂巖構成的向上具有變淺特征的準層序。

（4）層序4（SQ4），由九里橋組61-65 層組成，厚28.49 m，層序底界為壽縣組和九里橋組之間的巖性突變界面，屬Ⅰ型層序界面。下部中-薄層灰質云巖、白云質灰巖構成向上變深的海侵體系域，中部淺灰色-灰色中-厚層云質灰巖為最大海泛時期的產物，上部發育波狀、近水平狀疊層石，為潮間-潮上帶的產物，表明向上水體變淺，為高位體系域。

4 ?沉積演化模式

通過對研究區群淮南群沉積特征和沉積環境的分析，該區淮南群沉積受控于物源與相對海平面的變化，并據此建立了淮南地區淮南群層序地層模式（圖4）。

在曹店期，古陸剝蝕嚴重，碎屑物質快速堆積，發育泥石流沉積;隨后海水開始侵入，八公山期碎屑物源供給充足，大量砂泥帶入海盆，主要發育前濱沉積;進入劉老碑期，砂質減少，化學沉積物增加，海水逐漸加深，發育凝縮層;到了壽縣期，相對海平面降低，研究區濱岸沉積廣泛發育;隨后在九里橋期，相對海平面由低變高再變低，化學沉積進一步占優勢，代替機械沉積，并且在海水清澈地段出現疊層石。

5 ?結 論

（1）淮南地區淮南群的沉積主要為海陸過渡-濱淺海環境，發育海相碎屑巖沉積體系、海相碳酸巖沉積體系及海陸過渡相沉積體系3 種沉積體系及4 種沉積相、5 種沉積亞相、6 種沉積微相。

（2）研究區淮南群層序界面主要以不整合面、暴露標志及巖性-巖相突變面作為識別標志，低位體系域、高位體系域和海侵體系域均有發育，但大多數層序缺少低位體系域;凝縮層及代表較深水環境的沉積物則對應最大海泛面時期。

（3）研究區淮南群地層系統可以劃分為4 個三級層序，每個層序巖石及體系域都各具特色，并據此建立了該地區層序地層模式。

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