毕节青场二叠系茅口组中上部碳酸盐岩沉积微相研究与环境分析＊

周 喆，喻美艺*，王 波，马义波

(1.贵州大学 资源与环境工程学院，贵州 贵阳 550025;2.贵州省地质调查院，贵州 贵阳 550005)

毕节地区二叠系分布广泛，发育较完整、层序清楚、化石丰富，是研究贵州二叠系沉积环境的良好区域。前人对毕节地区相邻的黔北地区二叠世茅口期的岩相古地理环境进行过较为深入的研究，研究都认为黔北地区中二叠世茅口期的沉积相带主要为黔北－川南局限台地相和往黔中方向区域的较深水台沟相［1－4］。而专门针对毕节地区二叠系茅口组沉积环境的研究，尤其是利用碳酸盐岩微相分析手段进行的研究并不深入，笔者选取一条剖面试图进行碳酸盐岩微相研究和沉积环境分析，以丰富该地区的沉积古环境研究深度。

毕节地处滇东高原向黔中山原丘陵过渡的倾斜地带，区内地质构造复杂，褶皱断裂交错发育，主要包含两个构造单元:毕节北东向构造变形区，以北东向褶皱断裂为主。威宁北西向构造变形区，以北西向褶皱断裂为主。该地区出露的岩石以沉积岩为主，占全地区总面积92.8%［5］。剖面位于毕节市青场镇东南方向的燎原村附近(图1)。

图1 实测剖面位置示意图

1 岩石岩性组合及特征

研究剖面为茅口组中上部的第二段和第三段，与下伏茅口组第一段的灰色厚层至块状泥晶灰岩呈平行整合接触关系，与上覆黄灰色，砖红，墨绿色块状、碎渣状峨眉山玄武岩呈平行不整合接触关系。茅口组第二段其上下部分为灰色中至厚层硅质灰岩，中部为灰色薄层硅质岩与粘土岩互层，整体风化较为严重，但层次尚可辨识。茅口组第三段总体以深灰色厚层生物屑灰岩为主要特征。剖面地层总厚度为163.15 m，剖面共取微相样品13件，其具体岩性组合及特征见综合柱状图(图2)。

图2 SPM069 燎原村剖面实测综合图

2 碳酸盐岩微相类型及特征

结合沉积岩石学基本研究方法，通过微相分析，对该剖面采集的13 件岩石样品制成薄片并进行碳酸盐岩微相分析，得出该剖面碳酸盐岩的颗粒含量、生物颗粒类型组合以及填隙物组成(表1)。

根据邓哈姆的碳酸盐岩分类、命名［6］和碳酸盐岩微相分析研究方法［7－9］，根据上表得到的数据，大致可归纳出9 种碳酸盐岩微相类型，即:MF1－MF9。

MF1:生物屑泥粒灰岩(图3)

颗粒总含量约为55%～70%，其中以棘皮屑、藻屑、蜓屑、腕足、瓣鳃及介形虫为主，偶见有孔虫和苔藓虫和砂屑。填隙物为泥晶基质。颗粒破碎磨蚀较强。可见少于1%的有机质污染物及星点状黄铁矿。近似于标准微相类型的SMF18。

MF2:棘皮屑生物屑泥粒灰岩(图4)

颗粒总含量约为60%，其中以大量棘皮屑为主，其次见有少量腕足、蜓屑及介形虫屑。砂屑含量5%左右。填隙物为泥晶基质。颗粒破碎磨蚀中等－较强。可见少量自生石英。生物颗粒延长轴方向略具定向性。可见少于1%的有机质污染物及星点状黄铁矿。近似于标准微相类型的SMF18。

表1 碳酸盐岩微相分析汇总表

图3 MF1:生物屑泥粒灰岩(50×，正交光)

图4 MF2:棘皮屑生物屑泥粒灰岩(50×，正交光)

MF3:含生物粉屑粒泥灰岩(图5)

颗粒含量偏低，总含量约为23%，其中以棘皮屑、腕足屑为主，其次见有少量瓣鳃、介形虫、有孔虫屑及苔藓虫。砂屑含量2%。填隙物为泥晶基质。颗粒破碎磨蚀强烈，生物十分破碎。可见少于1%的星点状黄铁矿。生物颗粒延长轴方向略具定向性。近似于标准微相类型的SMF18。

MF4:生物屑颗粒灰岩(图6)

颗粒总含量约为60%，其中以棘皮屑、腕足屑及绿藻屑含量较多，其次有瓣鳃、红藻屑、个体较大的有孔虫及介形虫.相当于标准微相类型的SMF18。

图5 MF3:含生物粉屑粒泥灰岩(50×，正交光)

图6 MF4:生物屑颗粒灰岩(50×，正交光)

MF5:翁格达藻颗粒灰岩(图7)

颗粒总含量约为65%，其中以大量出现的翁格达藻屑和蜓屑为特征，其次为棘皮屑，还有少量腕足，介形虫、有孔虫和绿藻屑。大部分蜓的空隙由亮晶方解石填充。填隙物为大约25%左右的亮晶胶结物和10%左右泥晶基质。颗粒破碎磨蚀弱－中等。相当于标准微相类型的SMF18。

MF6:生物粉屑粒泥灰岩(图8)

颗粒总含量约为43%，其中棘皮屑含量较高，其次为藻屑、腕足、有孔虫屑及介形虫屑。砂屑含量2%左右。填隙物为泥晶基质。颗粒破碎磨蚀强烈。填隙物可见少量自生石英及微量浸染状有机质。生物颗粒延长轴方向略具定向性。近似于标准微相类型的SMF18。

图7 MF5:翁格达藻颗粒灰岩(50×，正交光)

图8 图8:MF6:生物粉屑粒泥灰岩(50×，正交光)

MF7:生物屑粒泥灰岩(图9)

颗粒总含量约为45%，其中生物屑含量相对较少，主要有棘皮屑、腕足、瓣鳃、有孔虫屑及介形虫屑。藻屑较破碎，无法识别种类。见有8%左右蓝绿藻成因藻砂屑。填隙物为泥晶基质。填隙物可见微量浸染状有机质和泥质。颗粒破碎磨蚀较烈(以异地搬运为主)。生物颗粒无定向性。近似于标准微相类型的SMF18。

MF8:蜓颗粒灰岩(图10)

颗粒总含量约为60%，其中大量蜓屑的出现为特征，保存较好至一般，见有10%左右蓝绿藻成因藻砂屑。其次为少量棘皮屑、有孔虫、介形虫和腕足屑，填隙以泥晶基质为主，局部少量为亮晶胶结物。颗粒破碎磨蚀较强。生物颗粒延长轴方向不具定向性。相当于标准微相类型的SMF18。

MF9:棘皮屑颗粒灰岩(图11)

图10 MF8:蜓颗粒灰岩(50×，正交光)

颗粒总含量约为70%，生物种类单一，其中棘皮屑约占62%，其余生物碎屑无法识别。填隙物为泥晶基质。颗粒破碎磨蚀中等。相当于标准微相类型的SMF12。

图11 MF9:棘皮屑颗粒灰岩(50×，正交光)

3 沉积环境分析

根据碳酸盐岩微相分析方法［7－9］，归纳出MF1－8 近似于标准微相类型SMF18，可代表的相带为开阔海台地(FZ7)和局限海台地(FZ8);MF9 近似于标准微相类型SMF12，可代表的相带为开阔海台地(FZ7)、局限海台地(FZ8)、台地边缘(FZ6)、台地边缘礁(FZ5)和斜坡(FZ4).结合之前碳酸盐岩微相分析过程对生物组合类型、沉积环境水动力条件、磨蚀程度、颗粒的定向性及水体循环等因素及该剖面地层特征等因素综合考虑，可判断该剖面的沉积环境为开阔海台地和半局限海台地。

3.1 开阔海台地

(1)在出现高能亮晶生屑灰岩时，个体较大的有孔虫、蜓、绿藻及红藻屑的百分比含量也随之升高，对于微相类型MF4、MF5 中，红藻(主要为翁格达藻)反映了一种水体开阔、动荡、营养丰富、气候温暖的浅海环境，尤其是当翁格达藻大量出现时，能够反映一种水深低于20 m，水动力能量相对较高，近似于滩的沉积环境，而当其零星分布在其他生物组合中，则反映了一种水体稍深，能量相比前者稍弱的环境［1］［3］。所以MF4、MF5 更近似于一种类似于滩相的相对高能的开阔台地环境。

(2)对MF1、MF2、MF6 来说，其特征近似于标准微相的SMF18，生物丰度高－中等，生物组合类型较为丰富，但偶见少于1%的有机质污染物及星点状黄铁矿，显示其沉积环境相比前者水动力稍弱，流动性稍差的开阔海台地环境。

(3)MF8 中发现有亮晶胶结物和大量的蜓屑及蓝绿藻成因的藻砂屑，其反映了一种相比MF4、MF5 沉积环境略深且水体动力略弱的开阔海台地环境。

3.2 半局限开阔海台地

(1)微相类型MF3 所含生物颗粒较少，生物组合类型偏少，反映了一种水体闭塞、流动性相对较差的水体，生物颗粒较破碎，初步判断应为不远处的异地搬运再沉积所致，其中可见微量星点状黄铁矿和有机质浸染物。

(2)微相类型MF7 所含生物碎屑含量相对较低，生物类型组合相对贫乏，反映了一种水体相对MF3 较浅，水动力能量相对前者稍偏高的环境。因见有藻砂屑和腕足、瓣鳃等生物因子，故可判断为沉积环境是由一种水体相对较浅、水体通畅、循环良好的开阔海台地逐渐转变为一种水体不甚通畅的局限海台地环境。

(3)微相类型MF9 所含生物颗粒含量较高，但生物组合类型单一，反映了一种闭塞、流动性较差、水动力相对较弱的环境，初步判断应为异地不远处搬运至此地再沉积所致。

3.3 能量指数与沉积环境演化分析

通过对碳酸盐岩微相的分析，可统计得出该剖面碳酸盐岩的水动力能量指数［7－8］(表1)，即能量指数GMR=颗粒(G)/灰泥(M)，具体数值详见表1。

通过能量指数，可得到海水深度演化示意图(图2)，结合数据(表1)可以看出水体深度同碳酸盐岩颗粒含量呈负相关关系，而水动力强度与碳酸盐岩颗粒含量呈正相关关系。即水体深度与水动力强度呈负相关关系。

另外，茅口组第三段顶部经出露地表暴露剥蚀后上覆峨眉山玄武岩，呈平行不整合接触关系。

4 结论

通过对毕节青场地区燎原村剖面进行碳酸盐岩微相综合分析，研究得出以下结论:

(1)结合剖面的岩石组合特征和碳酸盐岩微相分析，碳酸盐岩微相类型可大致分为如下9 种:MF1 生物屑泥粒灰岩、MF2 棘皮屑生物屑泥粒灰岩、MF3 含生物粉屑粒泥灰岩、MF4 生物屑颗粒灰岩、MF5 翁格达藻颗粒灰岩、MF6 生物粉屑粒泥灰岩、MF7 生物屑粒泥灰岩、MF8 蜓颗粒灰岩、MF9棘皮屑颗粒灰岩。

(2)通过对比生物组合类型、含量、薄片矿物成分并结合水动力能量指数，可大致判断出研究区域剖面主要为两种沉积相带:开阔海台地和半局限海台地。

开阔海台地的生物组合类型较为丰富，生物丰度较高，广泛发育红藻、绿藻及蓝绿藻成因的藻砂屑，反映了一种水体温暖、流动性好、水动力相对较强的环境特征。

半局限海台地所含生物丰度偏低，生物组合类型相对较少，反映了一种水体循环相对不畅，水动力较弱的环境，同时还具有一定的还原环境特征。这与前人在该相邻地区所做的研究，对比生物组合类型及生物丰度等研究划分的出来的相带是相一致的。

(3)通过能量指数研究，发现水体深度与水动力强度条件、颗粒含量呈负相关关系。

总体上来说，该研究剖面所处的沉积环境应为开阔海台地与半局限海台地相互过渡的区域。

［1］贵州省地质局区域地质调查大队.贵州早二叠世岩相古地理研究及编图专辑［J］.贵州区域地质，1981，9(1).

［2］陈文一，王立亭，叶念曾，等.贵州早二叠世岩相古地理研究［J］.贵州地质，1984，1(1):9－64 .

［3］冯增昭，金振奎，杨玉卿，等.滇黔桂地区二叠纪岩相古地理［M］.北京:地质出版社，1994.

［4］陈文一，王中刚，刘家仁.贵州二叠纪岩相古地理与沉积矿产关系［J］.古地理学报，2003，5(1):17－27.

［5］贵州省地矿局区调院，贵州省区域矿产志［M］.贵阳:内部出版，1987.

［6］Dunham R，J.Classification of carbonate rocks according to depositional textures［A］.W.E Ham.Classification of Carbonate Rocks［M］.Tulsa:AAPG Publishing Bureau，1962，108－121.

［7］Flugel E.Microfacies analysis of limestones［M］.New York:Springer－Verlag，1982.

［8］(德)福里格.碳酸盐岩微相:分析、解释及应用［M］.马永生主译.北京:地质出版社，2006，10

［9］James L.Wilson.Carbonate Facies in Geologic History［M］New-York:Berlin Heidelberg，1975.