广西百色利周地区板纳组中段砂质碎屑流沉积

李专，何幼斌，肖彬，王振奇

（长江大学地球科学学院，武汉430100）

广西百色利周地区板纳组中段砂质碎屑流沉积

李专，何幼斌，肖彬，王振奇

（长江大学地球科学学院，武汉430100）

广西百色地区中三叠世沉积了一套巨厚的浊积岩，其中也发育部分不协调的块状砂岩，尚未引起人们的关注，因此对其成因认识相对较为模糊。在观察多条野外地质剖面的基础上，结合前人的研究成果，重点对利周地区出露良好的地层进行了详细的剖面描述和采样分析，并依据岩性特征将其出露的板纳组中段分为滑塌角砾岩（岩相1）、薄—中层粉砂岩与薄—中层泥岩互层（岩相2）、中—厚层细砂岩夹薄层泥岩（岩相3）以及块状细砂岩夹极薄层泥岩（岩相4）4种岩相类型，推测利周地区中三叠世处于大陆斜坡环境，为近端水道沉积。根据岩石结构、沉积构造和沉积层序特征，认为岩相4应为砂质碎屑流沉积，它主要呈透镜体状充填于水道中，随着水道的迁移而叠置。最终建立了研究区中三叠统板纳组砂质碎屑流沉积模式，揭示出利周地区中三叠世时期经历了水道的侵蚀—迁移—废弃的过程。

砂质碎屑流；近端水道沉积；沉积模式；中三叠世；广西百色利周地区

0 引言

自从开展深水块状砂岩研究以来，从“深水块状砂岩统统是海底扇浊流成因”这一传统解释到砂质碎屑流成因解释［1］，学者们从未停止对它的研究步伐。近期由Shanmugam［1］认为的砂质碎屑流，在否定了传统解释的基础之上，提出了深水砂岩及块状无交错层理砂岩是砂质碎屑流形成的认识，此后，他陆续发表了多篇砂质碎屑流沉积的研究论文，引起了人们的广泛关注［1-3］。

近年来，国外关于砂质碎屑流的研究主要集中在沉积特征、形成机理以及形成环境等方面［4-5］，并且逐渐对过去所识别的大量海底扇模式提出了质疑，开始思考砂质碎屑流等块状流体的沉积模式［6］。随着深水油气勘探技术的发展和砂质碎屑流沉积理论体系的不断完善，砂质碎屑流形成的块状无交错层理砂体成为深水勘探的主要目标。目前，在巴西、墨西哥湾和西非3个国家或地区形成了深海盆地油气勘探中心［7］，在我国砂质碎屑流的研究也取得了较大的进展，例如在砂质碎屑流的流体性质以及识别等方面，已有人将砂质碎屑流沉积理论运用到油气勘探领域并取得了一定的认识与成果［8-9］，尤其是在鄂尔多斯盆地和珠江口盆地等［9-11］。目前，砂质碎屑流沉积的研究成果代表了深水重力流最新的研究进展［7］。

右江盆地中三叠世时期沉积了一套巨厚的浊积岩［12］（广西百色地区出露良好的浊积岩）。虽然我国对右江盆地中三叠统地层的研究由来以久，但是都主要集中在古生物［13］、地层［14］及沉积背景［15］等方面，对这种背景下沉积的不协调块状砂岩及其形成机理的认知则相对较为模糊，因而未引起人们的广泛关注［16-17］。笔者以广西百色利周地区板纳组中段出露的深水块状砂岩为研究对象，从其流体性质和沉积特征等进行分析，建立相应的沉积模式，以期为寻找深水块状砂岩存在的普遍规律提供一个实例。

1 区域地质背景

右江盆地，又称南盘江盆地，位于广西西部及其与滇东南、黔南的交接部位，包括滇东南、黔南及桂西、桂西北地区，为金沙江—红河—马江缝合带与扬子板块之间的大陆边缘盆地［18］。研究区则位于广西省百色市田林县河口镇至利周乡公路6.9 km至7.2 km处（图1），即右江盆地西北部。在早古生代，右江盆地西北部遭受了加里东期构造事件，从泥盆纪至二叠纪初期，经历了不同程度的拉张和裂陷作用，造成了沉积分异，形成了堑垒相间的古地理格局［19］。中晚二叠世以碳酸盐岩沉积为主［20］，进入三叠纪后，西北部开始以沉积陆源碎屑浊积岩为主，至中三叠世研究区已经发育了一套较厚的复理石式沉积［7］，砂岩主要为岩屑杂砂岩、长石质石英砂岩或石英杂砂岩，横向上延伸非常稳定［16］。

图1 广西百色利周地区区域地质图①广西壮族自治区地质局区域地址测量队.1∶20万田林幅区域地质调查报告，1971.Fig.1Regional geological map of Lizhou area in Baise,Guangxi province

中三叠统地层可进一步划分为新苑组、边阳组、百逢组、河口组、板纳组及兰木组。研究区出露的地层主要是板纳组中段（参见图1）①。板纳组厚度变化较大，为150～5 000 m，其岩性主要为杂砂岩、粉砂岩、页岩和泥岩组合，含有少量砾岩，发育粒序层理、平行层理和交错层理，常见沟模、槽模和重荷模等沉积构造，含有Balatonites（巴拉顿菊石）等化石［20］。

2 岩相特征

研究区利周剖面全长330余米，剖面的下部和上部砂岩较薄，泥岩较厚，中部主要是厚层砂岩夹薄层泥岩（图2）。在野外将该剖面分为63层，岩性主要为灰色中—厚层细砂岩夹页岩，砂岩最厚可达2 m，泥岩最厚可达0.8 m，自下而上砂岩粒度整体具有“细—粗—细”的变化规律，单层层内可形成正旋回，普遍发育平行层理、小型至中型楔状交错层理，见沟模、槽模和重荷模等沉积构造。在剖面上部的厚层砂岩中可见漂浮的石英颗粒和泥质碎屑等。整个剖面中未见化石。

图2 广西百色利周地区板纳组中段柱状剖面图a段为第28层，青灰色块状细砂岩；b段为第30层，青灰色块状细砂岩；c段为第42、43层，青灰色块状细砂岩Fig.2The stratigraphic column of the middle Banna Formation in Lizhou area of Baise,Guangxi province

根据岩性特征，将利周剖面出露的地层划分为4种岩相类型。

2.1 岩相1——滑塌角砾岩

岩相1出露于利周剖面的底部，厚度约20 cm（图版Ⅰ-1）。砾石成分主要为灰黑色泥岩团块及青灰色细砂岩，约占30%，砾石直径为5～10 cm，大小混杂，部分被拉长，碎屑呈不规则状（图版Ⅰ-2）。砾岩绝大部分为陆源石英岩，呈透镜状展布，见少量其他组分。与该岩相相邻的上、下地层均为浊流沉积，岩层产状与上下岩层基本一致，呈整合接触。

野外观察发现，岩相1中砾岩大小混杂堆积，部分被拉长呈不规则状，与围岩岩性相同，产状上没有明显的交角。孟庆等［21］和刘贵等［22］将与此类似的沉积体称为“滑塌角砾岩”，它是固结和半固结沉积物块体沿斜坡滑移，在滑动过程中逐渐揉皱而形成的产物，属于重力搬运过程中的初期阶段，因此岩相1应为滑塌沉积。

2.2 岩相2——薄—中层粉砂岩与薄—中层泥岩互层

岩相2出露于利周剖面的上、下部，岩性主要为灰色薄—中层粉砂岩与深灰色泥岩互层（图版Ⅰ-3）。砂岩厚度为8～20 cm，最厚不超过50 cm，泥岩厚度为10～30 cm。砂岩横向延伸稳定，与下伏页岩呈突变接触关系，通常具正粒序，普遍发育平行层理、小型楔状交错层理和包卷层理等（图版Ⅰ-4），底面见槽模、沟模等沉积构造，常形成ABC，BCD和BCDE等不完整的鲍马序列组合。

野外观察发现：岩相2中普遍发育有不完整的鲍马序列和正粒序韵律结构，这是浊流沉积的典型特征；砂体底部为突变接触而顶部为渐变接触，这也可作为浊流的鉴别标志［2］。因此，岩相2应属于典型的浊流沉积，具有较低的砂泥比。

2.3 岩相3——中—厚层细砂岩夹薄层泥岩

岩相3出露于利周剖面的中、下部，岩性主要为青灰色中—厚层细砂岩夹深灰色薄层泥岩（图版Ⅰ-5）。砂岩厚度变化大，单层厚度为20～70 cm，最厚可达2 m，侧向延伸相对稳定，泥岩厚度变化不大，为10～20 cm，最薄＜5 cm，为较高砂泥比类型。砂岩内部发育小型楔状交错层理、小型平行层理和包卷层理等，具有十分明显的正粒序特征，底面见槽模和沟模等沉积构造，常形成ABC和ABCD等不完整的鲍马序列组合。

相对于岩相2，岩相3的砂岩颗粒粒度较粗，厚度大，颜色浅，泥岩含量少，砂泥比较大，但是同样具有不完整的鲍马序列以及正粒序韵律结构等特征，因此岩相3也应为浊流沉积。

2.4 岩相4——块状细砂岩夹极薄层泥岩

岩相4发育于利周剖面的中部，岩性主要为块状青灰色细砂岩夹极薄层深灰色泥岩（图版Ⅰ-6）。不同于前3种岩相，岩相4具有独特的沉积特征，例如砂体厚度较大，普遍含有漂浮的石英颗粒和泥质碎屑等。以下具体从岩石结构特征、沉积构造特征及沉积层序特征这3个方面对其进行详细分析。

3 砂质碎屑流沉积特征

通过对岩相4中划分的第28层、第30层、第42层以及第43层（参见图2）的进一步分析研究，认为该岩相砂体主要呈块状，底面平坦，不具有侵蚀作用，含有大小不同的漂浮石英颗粒和泥质碎屑，初步确定为砂质碎屑流成因。

3.1 岩石结构及沉积构造特征

岩相4中的砂岩主要为青灰色中层块状砂岩，砂体厚度为1～2 m（参见图2 a，b和c段，图3 a段）。通过镜下观察（图4），发现砂岩类型主要为长石质岩屑细砂岩，石英体积分数为45%左右，少见次生加大，部分石英内部含有包裹体，长石体积分数为23%左右，岩屑体积分数为32%左右，包括有燧石岩屑、石英岩岩屑及粉砂岩岩屑等，含有少量的方解石。颗粒呈棱角状、次棱角状，少见次圆状，杂基支撑，基底—孔隙式胶结，粒径一般为0.005～0.200mm，最大粒径为0.7 mm，其中50%以上的颗粒为细砂级颗粒。在块状砂岩中广泛分布着直径约为2 mm的漂浮石英颗粒（图3 b段），除了含有石英颗粒之外还含有泥质碎屑以及泥砾等漂浮物（图3 b，c和d段），直径为1～10 cm，呈圆形或长条状，其中长条状的泥岩碎屑则沿平行砂岩层面呈定向规律性排列（图3 d段），还有与石英颗粒和泥质碎屑同时沉积的以分散状态存在的不常见的砾石，其形状大小不同，最大的砾石为20 cm×10 cm（图3 e段），成分比较单一，推测它可能来源于早期浊流的侵蚀作用或者相邻水道壁的垮塌作用［23］。

该段砂岩中含有不同重量及大小的漂浮颗粒和泥质碎屑，说明在沉积之前其流体能够搬运一定重量及大小的颗粒，即具有一定的流体强度，其流体性质可以推断为塑性流，而流体中塑性较强的砂质沉积物对泥质碎屑进行剪切和拉拽，使得泥岩碎屑顺层分布，这一特征进一步表明了该流体是呈层状流动的碎屑流，而不是呈紊乱状态的浊流［2］。

岩相4中青灰色砂岩最显著的特点是单体厚度大，主要呈块状，单层厚度为1～2 m，如第42层块状砂岩（参见图2和图3 a段），内部不发育层理。由于顶部常富集有漂浮颗粒，因此普遍形成逆粒序沉积韵律。砂岩顶底接触面清晰，不发育槽模和沟模等沉积构造。

上述研究表明，岩相4中的砂岩不具有浊流形成的单一的不发育漂浮颗粒的正粒序韵律特征，而是整体呈块状，内部不发育交错层理，是以一种“整体沉降”的方式沉积的，即具有砂质碎屑流流变性质中的“刚性”筏的特征［1］。根据Wang Deping［24］分析，具有这种特征的砂体其黏土—水基质的体积分数低于10%，而Shanmugam［25］认为当泥质体积分数低于10%左右以及陆源碎屑颗粒以细砂为主时，“刚性”筏流段占主导地位而层流段则不发育，这刚好与未在岩相4中观察到层流段及剪切带的现象相符。

图3 广西百色利周剖面板纳组中段砂质碎屑流沉积柱状剖面图以及野外照片1.第42和43层块状砂岩；2.第42层块状砂岩中的石英颗粒及少量泥砾；3.第43层块状砂岩中富集的泥砾；4.第28层块状砂岩中含有的长条状泥砾；5.第28层块状砂岩中含有的团块状砾石，硬币直径为2 cmFig.3ThestratigraphiccolumnandoutcropphotographsofthemiddleBannaFormationinLizhouareaofBaise,Guangxiprovince

图4 广西百色利周剖面板纳组中段块状砂岩薄片显微照片(距42层顶部0.2 m处)Fig.4The micrograph of the middle Banna Formation in Lizhou area of Baise,Guangxi province

3.2 沉积层序特征

通过观察，出露全长300余米的利周剖面最为显著的层序特征是砂岩厚度相差较大，最薄的只有5 cm，最厚的可达2 m，自下而上具有“厚—薄—厚—薄”的趋势，其中泥岩段厚度变化不大，多为薄层，可构成多个正旋回；块状砂岩垂向上厚度变化不大，均夹极薄层泥岩（参见图3 a段），相邻地层为具有明显正粒序特征的浊流沉积，而块状砂体与浊流沉积的砂体岩性基本相同，均为青灰色细砂岩，两者间没有发现明显的侵蚀面或冲刷面，而且每个层面之间近乎平行，出露的剖面横向延伸较为稳定。

利周剖面砂岩可构成多个正旋回，呈现出“退积”的特征，但是泥岩厚度没有明显的变化，因此，在中三叠世利周地区整体表现的不是“退积”而是处于水道内［26］。由于物源的供给变化以及水道的不断变迁才引起了砂体厚度的变化，而泥岩的厚度却没有明显的改变，即块状砂岩与浊流沉积之间在时空上能相互转变［2］。

综上所述，剖面中第42层和第43层砂岩总体呈现块状，并以细砂级颗粒为主，顶底界面清晰，砂体内部不具有沉积构造，其流变学性质为塑性流体，故应是砂质碎屑流沉积。此外，利周剖面中还有2处具有典型的砂质碎屑流沉积特征，即第28层与第30层（河口镇至利周瑶族乡公路约7.0 km处），可能也是砂质碎屑流沉积。因此，不同于前3种岩相，岩相4属于砂质碎屑流沉积。

4 沉积模式

根据最近的研究成果，右江盆地中三叠世时期的主要陆源碎屑物质供给区是古太平洋板块俯冲导致的隆升区域，位于该盆地的东南部，距研究区较近［27］。利周地区在中三叠世时期处于大陆斜坡地带，为近端水道沉积。研究表明：利周剖面的4种岩相构成了岩相组合，其中，岩相1为砂泥混杂，通常是沉积物沿斜坡滑移，在滑动过程中逐渐揉皱而形成的产物，与浊流作用无关［11］，但是由于利周剖面的滑塌沉积出露只有20 cm左右，而在利周地区的东南方凌云县玉洪乡等地出露的板纳组却发现了厚数百米至千余米的滑动、滑塌沉积［28］，所以岩相1代表研究区处于滑塌沉积的边缘地带；岩相2砂泥比较小，在利周地区的西北方向潞城一带广泛出露［16］，为水道边缘沉积；岩相3砂泥比相对增加，常伴随岩相4出露，为水道轴部附近沉积；岩相4砂泥比较大，整体随着水道沿物源方向延伸［16］，为水道的轴部沉积。在利周剖面岩相组合中岩相1约占0.1%，岩相2约占25.7%，岩相3约占62.1%，岩相4约占12%，反映了利周地区水道的侵蚀—迁移—废弃的过程。

根据Shanmugam［1］提出的水道体系砂质碎屑流斜坡沉积模式，结合以上分析，建立了利周地区板纳组中段砂质碎屑流沉积模式（图5）。平面上，沿物源方向，流体性质由滑动、滑塌转换为以砂质碎屑流和浊流为主，最后在深海盆地中形成了海底扇［16］，并且砂质碎屑流沉积主要发育于水道中；剖面上，砂质碎屑流沉积物呈现透镜体状，随着水道的迁移而叠置。

图5 广西百色利周地区板纳组中段砂质碎屑流沉积模式图Fig.5The depositional model of sandy debris flow of the middle Banna Formation in Lizhou area of Baise, Guangxi province

5 砂质碎屑流沉积与油气的关系

砂质碎屑流沉积与油气的关系具有一定的规律性［29］，如鄂尔多斯盆地延长组砂质碎屑流沉积形成的储集层受到沉积相的控制，直接影响着油气藏的规模和分布，属于典型的岩性油气藏，是油井原油产量的主力贡献者［8，11，30］。以研究区发育的砂质碎屑流沉积为例，在岩性上，与研究区内浊流沉积物相比，砂质碎屑流沉积物处于水道轴部，颗粒粒度比较大，以细砂级为主，磨圆度与分选性均较差，颗粒支撑时比较松散，比磨圆度和分选性均相对好的浊流沉积物具有较好的孔渗性，易形成较有利的油气储集空间；在砂体形态与展布上，与浊积岩的砂泥频繁互层现象不同，研究区内砂质碎屑流沉积的砂体厚度较大，单砂体厚度大于0.5 m，横向延伸较好，而且常与深水泥岩相伴生，可形成较为典型的岩性圈闭，若砂体上、下部位发育有厚度较大的烃源岩，则可能形成下生上储或上生下储的岩性圈闭［30］。

6 结论

（1）依据沉积特征，可将利周地区板纳组中段划分为4种不同类型的岩相，即滑塌角砾岩、薄—中层粉砂岩与薄—中层泥岩互层、中—厚层细砂岩夹薄层泥岩、块状细砂岩夹极薄层泥岩。

（2）野外观察和室内分析表明，利周地区板纳组中段发育的块状砂岩是以“整体沉降”方式沉积形成的块状无交错层理砂体，应属典型的砂质碎屑流沉积，为重新认识深水相块状砂体的成因提供了一个范例。

（3）利周地区板纳组中段发育的砂质碎屑流沉积主要充填于水道中，位于水道轴部。中三叠世利周地区主要经历了水道的侵蚀—迁移—废弃的过程，处于早期来自物源方向的滑塌沉积的边缘，砂质碎屑流沉积物随着水道的迁移而叠置。

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图版Ⅰ说明：广西百色利周地区板纳组中段部分野外照片。1.滑塌角砾岩相（岩相1），层厚约20 cm；2.滑塌角砾岩，大小混杂，呈不规则状；3.薄—中层粉砂岩与薄—中层泥岩互层相（岩相2）；4.岩相2中发育的平行层理和小型交错层理；5.中—厚层细砂岩夹薄层泥岩相（岩相3）；6.块状细砂岩夹极薄层泥岩相（岩相4）。地质锤长30 cm

（本文编辑：杨琦）

Sandy debris flow of middle Banna Formation in Lizhou area of Baise,Guangxi province

LI Zhuan，HE Youbin，XIAO Bin，WANG Zhenqi
（School of Geosciences，Yangtze University，Wuhan 430100，China）

A set of thick turbidite was found in the Middle Triassic in Baise area of Guangxi Province,where incoordinate massive sandstone which has not been aroused concern is also partially developed.Therefore the origin of the massive sandstone is still unclear.Based on the observation of several field geological sections and integrated with the precious research,we put emphasis on the detailed description and sample analysis of the strata which outcrops well in Lizhou area.According to the lithology characteristics,the middle part of Banna Formation in Lizhou area includes four lithofacies:slipingcollapseconglomerate（lithofacies1）,thintomediumsiltstoneinterbeddedandthintomediummudstone interbed（lithofacies 2）,medium to thick fine sandstone intercalated with thin bedded mudstone（lithofacies 3）and massive fine sandstone intercalated with thin bedded mudstone（lithofacies 4）.These lithofacies may represent that the middle part of Banna Formation formed in the continental slope environment and it is proximal channel deposition.According to the rock textures,sedimentary structures and sedimentary sequence features,the lithofacies 4 is supposed to be sandy debris flow deposition which occurred as lenses in the channel,superimposing with the migration of the channel. Then,through the research above,a sandy debris flow depositional model of the middle part of Banna Formation in the study area has been built up,which reflects the evolution of the channel including erosion,migration and abandonment.

sandydebrisflow；proximalchanneldeposit；depositionalmodel；MiddleTriassic；Lizhouarea

TE111.3

A

1673-8926（2014）03-0093-08

2013-12-04；

2014-02-15

国家科技重大专项子课题“西非重点区深水碎屑岩高精度层序地层研究与储层精细评价”（编号：2011ZX05030-003-001）资助

李专（1989-），男，长江大学在读硕士研究生，研究方向为深水沉积。地址：（430100）湖北省武汉市蔡甸区姚家林村长江大学（武汉校区）石油科技中心C323办公室。电话：（0532）86983190。E-mail：alizhuan1989a@163.com

何幼斌（1964-），男，教授，主要从事沉积学方面的教学和科研工作。E-mail：heyb122@163.com。