陕西耀县桃曲坡中奥陶统下平凉组重力流沉积特征

2014-09-18魏钦廉米慧慧王起琮赖生华

地下水 2014年4期

魏钦廉，米慧慧，王起琮，肖玲，赖生华

(西安石油大学地球科学与工程学院，陕西西安710065)

中奥陶统平凉组主要发育于鄂尔多斯盆地西南缘，前人曾做过深入研究。对耀县桃曲坡剖面平凉组的沉积相类型，不同学者却有多种不同认识，但大多数都认为属碳酸盐台地边缘滩礁相［1－4］。而笔者通过对耀县桃曲坡剖面下平凉组的野外观察和室内研究，发现存在深水碳酸盐重力流沉积。本文将在讨论耀县桃曲坡剖面下平凉组沉积特征的基础上，阐明确定下平凉组为重力流沉积依据，最后分析其沉积环境。研究结果对鄂尔多斯盆地南缘中奥陶纪岩相古地理恢复具有重要意义。

1 区域地质概况

陕西耀县桃曲坡剖面中奥陶统平凉组地层发育齐全，出露良好，是研究鄂尔多斯地区奥陶系海相地层的理想剖面之一。平凉组由袁复礼(1925)创名于甘肃省平凉市银硐官庄，原称平凉页岩，对应于内蒙古桌子山区的拉什仲组和乌拉力克组，时代为中奥陶世－晚奥陶世早期［5］。桃曲坡平凉组剖面位于陕西省铜川境内，区域构造上位于鄂尔多斯盆地的南缘。

该剖面平凉组岩性为深灰色、灰黑色薄层状、薄板状、页片状微－泥晶灰岩与藻砂屑(或内碎屑)细－粉晶灰岩互层，夹中厚－巨厚层角砾状灰岩、白云质灰岩和少许的凝灰岩、牙形石和遗迹化石［6］。

图1 桃曲坡剖面位置图

2 沉积相特征

2.1 重力流沉积相标志

陕西耀县下平凉组以浅灰色块状砾屑灰岩、灰黑色泥页岩为主，夹纹层状泥晶灰岩或层凝灰岩［6］。该套地层具有块状层理、沟模等沉积构造。中厚层状灰岩含有较多砾屑，其砾屑成分主要是致密泥晶灰岩，以及较深水含钙球和少量介形虫等生屑，砾屑灰岩的粒径一般为数厘米至数十厘米，大者可达2 m以上的漂砾，砾石既有浑圆状也有次棱角到棱角状，大小粒径呈杂乱堆积特征，部分层段砾石的长轴方向与层面有微弱的平行。显示了石灰岩砾石是在一种高密度碎屑流体的搬运下沉积而成。

图2 块状层理

图3 沟模

图4 砾屑结构宏观特征

2.2 重力流类型划分

国内外学者基于触发机制、支撑机制、流变和沉积过程机制、沉积物类型及外部形态等方而的差异，对重力流进行了不同划分，将重力流分为滑动、滑塌、碎屑流和浊流四种类型［7－8］。耀县桃曲波下平凉组是由碎屑流和浊流这两种重力流以不同的比例叠加沉积而成。

2.2.1 碎屑流

碎屑流是一种塑性沉积物流，内部呈线性层流，沉积物整体停止流动，块状固结。碎屑流和块体流名称可互换，因为它们都代表塑性流动以及块体中分布的纯剪切力［7］。在碎屑流中，颗粒间的相对运动占主导地位，纯剪切运动次之。碎屑流可以是富基质和贫基质的或者两者混合类型。该类沉积是本区的一种重力流类型，为碳酸盐岩型。其多由砾级碎屑构成，通常呈块状、无分选、无粒序，但有时顶部可呈正粒序，既可以为水道的充填体，也可以呈席状产出(图4和图5)。杂乱角砾石灰岩的碎屑物，主要为浅水台地边缘的碳酸盐岩和较深水斜坡的碳酸盐岩的崩解产物。它们同深水斜坡的灰泥混合，在重力的直接作用下，以沉积物重力流的方式搬运，在斜坡向盆地转变的地带堆积。因此，可以作为盆地边缘的标志。该区灰岩碎屑流呈厚层块状产状叠置，其上界面与灰黑色泥页岩呈突变接触，底部则与下覆灰黑色泥页岩呈突变接触，缺乏大型底冲刷面(图2)。

图5 砾屑结构微观特征

图6 深水环境下重力流驱动滑坡过程示意图［8］

图7 桃曲坡下平凉组剖面沉积环境分析

2.2.2 浊流

浊流是具有牛顿流体性质的沉积物流，呈湍动状态，颗粒被湍流支撑且悬浮沉降。浊流通常表现出不均一和非稳定的流体性质特征，能量呈涌浪状递减［8］。本区碳酸盐型浊流地沉积主要由含粉屑、砂屑泥晶灰岩、泥晶粉屑砂屑灰岩和泥晶粉屑藻屑灰岩组成，单层厚数比碳酸盐型碎屑流地层小，厚度为毫米至40 cm不等(图2)，颗粒组分包括粉屑、砂屑、生物屑等。生物屑主要是孔层藻、三叶虫、海百合、腕足类和介形虫等。颗粒分选中等至差，颗粒间原始充填物为泥晶基质。垂向上常见ae、bce和be等不完整的层序。其界面与灰黑色泥页岩呈突变或侵蚀接触，见沟模等沉积构造(图3)。

2.3 沉积相环境分析

在活动大陆斜坡，重力流是其特有的沉积特色。除重力流作用外，大陆斜坡常常发育重力流和正常沉积的垂向加积作用。斜坡相可以进一步分为台地前缘斜坡和深水斜坡，其中，台地前缘斜坡为通常所说的上斜坡沉积相当，而深水斜坡则发育在坡度由陡变缓的斜坡下部，相当于下斜坡沉积位置。桃曲坡下平凉组的岩性组合主要有两个类型，一是厚层砾屑灰岩－灰黑色泥页岩，二是薄层泥晶灰岩与灰黑色泥页岩组合。按照岩性组合关系和Dott流体力学机制，结合深水环境下重力驱动滑坡过程模式［8］(图6)，认为桃曲坡下平凉组沉积环境为深水斜坡沉积(图7)。