徐州地区寒武纪灰质障壁砂坝沉积模式.pdf

一、理论沉积学及其新技术、新方法应用徐州地区寒武纪灰质障壁砂坝沉积模式术桑树勋1 ，张华2 ，徐磊3( 1 ．中国矿业大学资源与地球科学学院，徐州2 2 1 0 0 8 ；2 ．中国科学院南京地质古生物研究所，南京2 1 0 0 0 8 ；3 ．中国矿业大学资源与安全工程学院，北京1 0 0 0 8 3 )1 沉积背景徐州地区位于寒武纪华北陆表海的东南部早寒武世受西北部陆源物质供给的影响，陆源区距离远，下寒武统猴家山组和馒头组为碳酸盐岩夹泥质岩沉积；中寒武世陆源物质供给主要来源于距离较近的东部，中寒武统毛庄组和徐庄组发育砂岩、粉砂岩等陆源碎屑岩和碳酸盐岩的交替沉积中寒武世末的大规模海侵和陆源区夷平化，使该区不再受陆源物质供给的影响，中寒武统张夏组和上寒武统形成了较纯的碳酸盐岩沉积2 寒武系沉积特征选择大北望剖面为基干剖面、贾汪剖面和自土剖面为辅助剖面，对徐州地区寒武系的岩性特征进行了详细研究徐州地区寒武系以碳酸盐岩为主，沉积厚度占地层总厚度的8 4 ％其中，石灰岩类( 方解石含量> 5 0 ％) 占绝对优势，部分石灰岩不同程度的发生白云化作用； 而白云岩类( 白云石含量> 5 0 ％) 要比石灰岩类少得多。

寒武系自下向上，下寒武统猴家山组、馒头组、毛庄组至中寒武统徐庄组，陆源碎屑岩类所占地层的比例依次增高，此后急剧衰减，中寒武统张夏组和上寒武统崮山组、长山组、凤山组基本上全部为碳酸盐岩碳酸盐岩中，石灰岩类主要为颗粒灰岩( 颗粒含量> 5 0 ％) ，泥晶灰岩次之，少量的晶粒 灰岩、生物灰岩( 藻灰岩) 和颗粒泥晶灰岩白云岩类以晶粒白云岩为主，强烈的白云化作用抹掉了原始沉积结构，部分白云岩可见残余结构，为残余颗粒白云岩颗粒灰岩发育、颗粒类型丰富、藻类参与颗粒形成是徐州地区寒武系碳酸盐岩的显著特征生物灰岩在该区发育比较特征，生物灰岩类型为附枝藻礁灰岩和柱状叠层石灰岩，柱状叠层石灰岩更为常见在陆表海沉积背景下，寒武系主要发育潮坪沉积、局限陆表海沉积和灰质障壁砂坝沉积，潮坪沉积进一步分为潮上坪沉积、潮间坪沉积、潮渠沉积和潮下带沉积，潮上坪和潮间坪在寒武纪藻类繁盛并形成大量藻类沉积，故又称之为藻坪发育的主要成岩环境为潮上成岩环境、淡水成岩环境、潮间成岩环境、潮下成岩环境和埋藏成岩环境沉积环境和成岩环境之间存在成因联系3 寒武纪沉积演化3 ．1 演化史早寒武世猴家山期，海水广泛漫入华北准平原，海水较浅，形成了大范围的潮坪和地形低洼处的受限陆表海：馒头期，在继续缓慢海侵的背景下海平面发生较频繁的显著波动，潮坪环境、受限陆表海环境、灰质障壁砂坝环境发生了多次更叠交替。

中寒武世毛庄期，华北陆表海发生缓慢海退，徐州地区发育潮坪环境和受限陆表海环境；徐庄期继续发生缓慢海退，海平面波动频度增加但幅度减小，长期维持潮坪环境；张夏期发+ 国家自然科学基金项I | ( 4 9 9 0 2 0 1 0 ) 资助4 7一、理论沉积学及其新技术、新方法应用生寒武纪最大规模的海侵，持续发育障壁砂坝环境晚寒武世崮山期，华北陆表海海侵放缓，海平面波动加剧，发育障壁砂坝、局限陆表海和潮坪环境；长山期开始了缓慢海退，障壁砂坝环境不再发育，形成局限陆表海相沉积；凤山期继续发生缓慢海退和波动，发育潮坪环境，藻类繁盛，晚期气候变得干燥，白云化作用强烈3 ．2 相序缓慢海侵背景下的海平面波动多形成较为完整的沉积相序，如馒头组和崮山组馒头组 发育典型的A 、B 、C 三段构成的沉积相序：A 段为障壁砂坝生长段，沉积序列为藻坪相一潮下带相一障壁砂坝相；B 段为海平面波动上升期障壁砂坝陆向迁移退积段，沉积序列为障 壁砂坝相一局限陆表海相一障壁后藻坪相一障壁砂坝相；C 段为海平面波动下降期障壁砂坝海向迁移进积段，沉积序列为障壁砂坝相一局限陆表海相一潮下带一藻坪相张夏组发育典型的成岩相序相序由E 、F 、G 三段构成；E 段为障壁砂坝生长成岩段，成岩序列为潮下成岩相一潮间成岩相，海平面进～步的波动上升使潮间成岩环境长期发育，潮间成岩相发育显著；F 段为海平面波动下降成岩段，成岩序列为潮间成岩相一潮上成岩相； G 段为海平面波动上升成岩段，成岩序列为成岩序列为潮上成岩相一潮间成岩相一潮下成岩相。

4 寒武纪沉积模式徐州地区寒武纪发育陆表海灰质障壁砂坝沉积模式陆表海灰质障壁砂坝体系由开阔陆表海、障壁砂坝、局限陆表海和潮坪4 种主要环境单元组成；障壁砂坝和局限陆表海往往相 间展布，局限陆表海包括前人模式的滩间海( 障壁间的) 和局限台地( 障壁后的) ，潮坪主要与陆地相接，障壁砂坝后侧也有局部发育；潮坪发育宽广，以藻坪为主且潮间坪发育最好，潮渠与藻坪紧密共生，潮下带的发育不及藻坪；障壁砂坝是一系列近于平行岸线展布的、灰质颗粒组成的带状砂体，砂体低平，部分或落潮时露出水面，基本上代表高能环境( 滩) ，砂坝后侧局部发育低能的潮坪环境，尽管障壁砂坝主体是滩，但二者概念上还是有差别的，这是笔者未承袭前人将该环境单元称为“滩”或“障壁滩”的原因沉积环境的空间展布与沉积特征如图所示寒武纪，徐州地区主要发育障壁砂坝、局限陆表海、潮坪3 种主要环境单元，而开阔陆表海发育很差除与古地理位置有关外，可能还存在两种原因：其一，当时海侵规模较小，开阔陆表海范围变化有限；其二，开阔陆表海沉积作用相对较弱，沉积速率低徐州地区寒武纪陆表海灰质障壁砂坝沉积模式图。