四川盆地碳酸盐风暴岩发育特征及地质意义

赵 聪

（成都理工大学能源学院，四川 成都 610059）

0 引言

国外对风暴沉积的研究兴起于20世纪60-70年代，Ager和Kelling等人首先提出了“风暴岩”的概念，指经历风暴流扰动后再沉积形成的一套沉积物组合，风暴岩又分海相和湖相风暴岩。国内研究比较晚，开始于20世纪80年代，随后在20世纪90年代掀起了对风暴沉积研究的高潮。风暴沉积和风暴岩发展至今，已经形成了系统的理论体系，是继20世纪50年代浊流理论后的又一划时代的理论突破。风暴岩的研究对地层等时对比、古纬度与古板块的演化、古气候变化、沉积环境等地质意义具有重要的指示作用。国内风暴岩的分布十分广泛，发育时间从前寒武震旦纪—三叠纪都有，分布地区主要集中在四川盆地、松辽盆地、塔里木盆地等[1]591-593。笔者研究了四川盆地碳酸盐风暴岩的发育特征及地质意义，主要从研究历程、分布特征、沉积序列及沉积环境进行归纳，希望对四川盆地碳酸盐风暴岩的研究有所裨益。

1 四川盆地碳酸盐风暴岩的研究历程

国外第一个对风暴沉积研究进行报道的学者是Gilbert，他在1899年就已报道了“纹层呈穹状，三维大小和形状的丘状层理和滩槽层理”，并认为这是浅海地带大风暴作用的产物[2]。笔者利用中国全文期刊数据库（CNKI）查到的国内最早对风暴沉积进行研究的文献是1984年严钦尚在《海洋与湖沼》发表的一篇文章，阐述了风暴沉积特征、机理以及不同地区的风暴沉积模式[3]。最早对四川盆地风暴岩进行研究的是刘宝珺院士，他于1986年在四川南部兴文县四龙下二叠统发现碳酸盐风暴岩，为我国首次发现和报道风暴岩的实例[4]。随后一大批学者对四川盆地风暴岩进行了研究报道，统计了四川盆地碳酸盐风暴岩的报道实例。对四川盆地风暴沉积的研究开始于20世纪80年代，但直到2010年之前发现的报道实例很少，在2010年后研究实例迅速增多，发表文献达10篇，但其中不包括湖相等风暴沉积。这表明对四川盆地碳酸盐风暴岩的研究才刚刚开始。风暴岩对古纬度、古板块与古地理演化、古气候、海平面变化、地层对比和古环境等方面有着重要的指导意义，对四川盆地相关研究具有重要意义。

2 四川盆地碳酸盐风暴岩分布特征

四川盆地碳酸盐风暴岩分布具有区域性。笔者对2018年之前发表过的四川盆地碳酸盐风暴岩文献[5-14]进行统计，且对文献中涉及到的14个风暴岩位置进行标注，如图1。从图1中可以看出，四川盆地碳酸盐风暴岩主要分布在江油、广元一带，局部分布在遂宁、雷波、重庆等地区。从构造背景上来看，四川盆地碳酸盐风暴岩主要发育在川西坳陷龙门山前带的中段—北段、米仓山前缘区域，局部分布在川中磨溪构造带附近，零星分布在川南及川东地区。从整体上来看，其主要分布在四川盆地边界，这与风暴作用的发育沉积环境有关，这是由于风暴作用一般发育在靠近台地边缘的向海一侧。四川盆地碳酸盐风暴岩平面上的分布特征，说明了在龙门山前带的中段—北段以及米仓山前缘都处于克拉通边缘向海一侧。四川盆地碳酸盐风暴岩的层位分布见图2。从图2可以看出，四川盆地碳酸盐风暴岩在整个古生代除了奥陶纪几乎都有分布，主要分布在志留纪—二叠纪，泥盆纪数量相对较多。而到了中生代，风暴岩数量增加，且主要发育在早三叠世飞仙关期。风暴作用是在极端气候条件下发生的事件性作用，具有广泛性、短暂性以及频繁性的特点，四川盆地碳酸盐风暴岩在泥盆纪和三叠纪频繁发育，说明当时四川盆地正处于频繁的气候骤变时期。值得注意的是，由于风暴岩只能从野外露头和钻井取心上去发现，可能地表上存在不易观察到的风暴岩以及在地底下没有取岩心的地层也可能存在风暴岩。以上风暴岩在平面上和纵向上的分布仅代表现今发现的风暴岩特征，随着发现风暴岩实例的增多和对风暴岩研究成果的完善，风暴岩发育特征可能会有所变化。

图1 四川盆地碳酸盐风暴岩平面分布图

图2 四川盆地碳酸盐风暴岩层位分布图

3 沉积序列和沉积环境

一次完整的风暴沉积经历了风暴作用由发生到强盛再到衰减的过程。Allen[15]把风暴事件划分为前期、增强期、高峰期、衰减期和后期；Kreisa和Bambach[16]将风暴作用过程简化为高峰期、衰减期和停息期；Aigner[17]结合风暴流沉积事件性的特点建立了经典的风暴沉积序列，由侵蚀底面、粒序段、平行层理段、丘状交错层理段、泥岩段组成。国内宋金民等[1]594将理想的碳酸盐风暴岩沉积序列从底到顶划分为：A.侵蚀底面及砾屑段；B.粒序段；C.平行纹层段；D.丘状纹层段；E.远源风暴浊流（E1）、水平层理泥岩和泥晶灰岩段（E2）。A和B段发育在风暴高峰期，C和D段发育在风暴衰减期，E段发育在风暴停息期。一般情况下很少出现完整的风暴沉积序列，即A+B+C+D+E序列类型，这与风暴岩的保存有很大关系。笔者对相关文献进行统计发现，四川盆地碳酸盐风暴岩序列类型丰富，但几乎都包含有侵蚀底面及砾屑段（A）和粒序段（B）。不同沉积序列风暴岩发育的沉积相带也不一样。我国碳酸盐风暴岩基本都发育在滨浅海沉积区。统计了四川盆地碳酸盐风暴岩的发育沉积相带，如图3。从图3中可看出，从潮坪—浅滩—潮下带—浅水陆棚—深水陆棚都有碳酸盐风暴岩发育，主要发育在浅水陆棚沉积相中，浅滩次之。潮坪相和潮下带相对不发育，这可能与潮坪相容易受潮汐等后期破坏，不容易保存有关。

图3 四川盆地碳酸盐风暴岩在不同沉积相带的分布图

如川中地区中下寒武统风暴岩实例。该地区共发育5次大的风暴，共发育8种风暴沉积序列类型，以A+B+C、A+B、A+C、A+D为主，见底面冲刷—充填构造、风暴砾屑层、菊花状构造、风暴撕扯构造和丘状交错层理等典型的风暴沉积构造。风暴砾屑磨圆好，见陆源碎屑石英，这是风暴作用携带邻近的石英颗粒进入到研究区所致。以上现象说明风暴为异地沉积，沉积环境为潮下—潮间带的混积潮坪环境。

4 风暴岩研究的地质意义

风暴岩从发生到结束会在地层历史记录中留下痕迹，不同时期形成不同的沉积构造和沉积组合序列，如冲刷面、菊花构造、丘状层理等。同时沉积序列在纵向上的变化也反映沉积环境变化。这些特征对古纬度和古板块演化、古气候变化、地层等时对比、沉积环境以及油气等矿产勘探具有重要的指示意义。

4.1 古纬度与古板块演化意义

古纬度与古板块的研究基本上是运用古地磁的方法，但难度比较大。而风暴岩具有重要的古纬度指示意义，可以把古纬度的范围限制起来，这是因为风暴作用主要发生在中低纬度的赤道飓风带，一般在赤道附近5°～45°的范围内[18]，四川盆地碳酸盐风暴岩主要发育在川西坳陷中段—北段地区，推测上扬子板块持续向北漂移。

4.2 古气候变化指示意义

风暴岩是在风暴作用影响下沉积的，而风暴作用的发生必须有飓风才能引起，所以风暴作用与气候变化有一定的联系。如三叠纪时期，全球处于泛大陆阶段，该时期气候骤变。Kutzbach把这种天气称为“巨型季风”[19]。由于频繁的气候变化，引起了四川盆地三叠纪飞仙关时期风暴岩大量的发育，故风暴沉积与古气候变化具有一定意义上的成因联系。

4.3 地层等时对比

风暴作用具有周期性、瞬时性的特征，必定会在一定区域内出现，可以作为某一盆地一定范围内的地层对比标志。相关学者总结出了风暴岩作为地层对比标志的几个标准：沉积速率快，持续时间短暂；涉及面广，影响范围大；有利于横向对比。由于风暴岩具有区域性和事件性等特征，可作为标志层来进行地层对比。目前报道的四川盆地比较著名的风暴岩标志层有重庆中梁山一带的下三叠统飞仙关组三段碳酸盐风暴岩。

4.4 沉积环境指示意义

风暴沉积对沉积环境具有重要的指示意义。如前文对四川盆地碳酸盐风暴岩发育环境的总结，主要发育在滨浅海区域，尤其是主要发育在浅水陆棚。然而沉积环境单靠风暴岩特征来指示具有多解性，还应该结合背景沉积来识别，笔者认为，风暴岩沉积特征和背景沉积特征可以更精确地指示沉积环境。典型的浅水陆棚沉积模式实例是四川兴文四龙下二叠统碳酸盐风暴岩，这也是一种常见的风暴沉积环境。而在川中的一例下寒武统混积潮坪的风暴岩，是一种比较新的风暴岩沉积模式。风暴岩序列纵向上的组合也可以反映沉积环境的演化，对海平面变化也具有一定的指示意义。

4.5 油气矿产意义

风暴岩具有很好的油气矿产意义。白云石化作用和溶蚀作用是碳酸盐岩发展为优质储层的一个重要因素[20]。风暴岩的砾屑层和粒序层是一种好的颗粒碳酸盐岩，在沉积期颗粒之间具有很好的孔隙空间，但大部分在后期成岩作用时期被亮晶胶结物胶结。如果没有发生胶结作用或者胶结作用发生后又发生了溶蚀作用，再加上白云石化作用，该类风暴岩是一种良好的储集层。且风暴岩一般发育在具有一定坡度的陆棚或者缓坡环境中，其坡度为油气提供了很好的运移方向，若具有好的盖层和烃源岩，必定会在风暴岩中形成好的岩性油气藏。风暴岩也与磷矿沉积具有一定的联系。刘宝珺院士早在1987年就提出风暴作用形成和加速富磷的上升洋流循环和补给，因此是磷矿富集的驱动力[21]，这在一定程度上有利于磷矿的勘探。

5 结论

1）四川盆地碳酸盐风暴岩研究兴起于20世纪80年代，在2010年后开始迅速增多，这表明四川盆地碳酸盐风暴岩研究起步较晚。

2）平面上，四川盆地碳酸盐风暴岩主要分布在川西坳陷龙门山前带的中段—北段以及米仓山前缘区域，局部分布在川中，零星分布在川南以及川东地区。这表明当时四川盆地古地理格局控制了风暴岩的发育；纵向上，四川盆地碳酸盐风暴岩主要分布在泥盆纪和三叠纪，说明当时四川盆地正处于频繁的气候骤变时期。

3）四川盆地碳酸盐风暴岩沉积序列丰富，其中大多数包含A段和B段。沉积环境主要在浅水陆棚，浅滩次之。混积潮坪是风暴岩发育环境的一种新模式。

4）风暴岩对古纬度和古板块演化、古气候变化、地层等时对比、沉积环境以及油气等矿产勘探具有重要的指示意义。

[1]宋金民，杨迪，李朋威，等.中国碳酸盐风暴岩发育特征及其地质意义[J]. 现代地质，2012，26（3）：589-600.

[2]Gilbert G K. Ripple-marks and cross-bedding［J］. Geological Society of America Bulletin，1899，10（1）：135-140.

[3]严钦尚.论滨岸和浅海的风暴沉积[J].海洋与湖沼，1984，15（1）：14-20.

[4]刘宝珺，张继庆，许效松.四川兴文下二叠统碳酸盐风暴岩[J]. 地质学报，1986（1）：55-67，121-122.

[5]张廷山，侯方浩，高卫东，等.川西北地区早志留世风暴岩及其环境与古生态意义[J].沉积学报，1993，11（2）：66-75.

[6]黄建国，陈廷方，刘岁海，等.四川江油含增一带下石炭统顶部生物灰岩层特征及其沉积环境[J].矿物岩石，2017，37（3）：69-76.

[7]林彤，刘树根，宋金民，等.川北南江地区下三叠统飞一段风暴沉积特征及地质意义[J].沉积学报，2015，35（5）：899-908.

[8]彭靖淞，刘树根，赵霞飞，等.川西中三叠统天井山组风暴沉积的发现及古地理意义[J].岩性油气藏，2009，21（1）：83-88.

[9]徐锦龙，洪天求，贾志海，等.川西北江油马角坝地区黄龙组下部风暴沉积特征[J].地质科学，2012，47（2）：422-439.

[10]白志强，刘树根，宋金民，等.米仓山南缘中志留统罗惹坪组风暴岩沉积特征及其意义[J].沉积学报，2015，33（2）：226-231.

[11]曾德勇，时志强，张华，等.广元上寺剖面下三叠统飞仙关组风暴岩：巨型季风体制下的极端气候事件[J].沉积学报，2011，29（3）：440-448.

[12]魏钦廉，郑荣才，周刚，等.龙门山甘溪组谢家湾段风暴岩沉积特征及其意义[J].中国地质，2011，38（5）：1282-1288.

[13]胡志水，赵永胜.重庆中梁山三叠系飞仙关组三段风暴沉积[J]. 沉积学报，1993，11（2）：84-91.

[14]宋金民，刘树根，赵异华，等.川中地区中下寒武统风暴岩特征及沉积地质意义[J].石油学报，2016，37（1）：30-42.

[15]Allen J R L. Sedimentary structures， their character and physical basis［M］. New York: Elsevier scientfic Pub. Co，1982：2.

[16]Kreisa R D，Bambach R K. The role of storm process in generating sheII beds in Paleozoic shelf environments［M］//Einsele G，serlacher A. Cyclic and Event Stratification. Heidelberg：Springer Berlin，1982：200-207.

[17]Aigner T. Calcareous tempestite: storm-dominated stratification in upper MuscheIkaIk Iimestones（Middle Trias，SW- Germany）［C］// Einsele G， Seilacher A. Cyclic and Event Stratification. New York，HeideIberg: Springer Berlin，1982：180-198

[18]林元弼.天气学[M].南京：南京大学出版社，1998.

[19]Kutzbach J E，Gallimore R G. Pangaean climates: Megamonsoons of the megacontinent［J］. Journal of Geophysical Research Atmospheres，1989，94（D3）：3 341-3 357.

[20]程凌云，王天依，兰宁，等.南川区块长兴组储层发育模式分析[J]. 天然气技术与经济，2015，9（4）：23-25，78.

[21]刘宝珺，许效松，罗安屏，等.中国扬子地台西缘寒武纪风暴事件与磷矿沉积[J].沉积学报，1987，5（3）：28-39，186．

青海供拉萨天然气突破1亿立方米

为保障拉萨市20万居民家庭使用清洁能源，截至目前，青海油田累计向拉萨供应天然气达1.02×108m3。

2011年10月份，拉萨天然气站建成投产，青海油田每年可向拉萨市区供应3000×104m3天然气，结束了拉萨不通天然气的历史。同时，与之配套的两座加气站每天可满足1000辆汽车加气。清洁能源入藏对优化藏区能源结构、保护生态环境具有重要意义。

据介绍，拉萨天然气站投产使用7年以来，累计替代21×104t标煤，减少40×104t二氧化碳及14.5×104t粉尘排放。去冬今春，拉萨天然气日用气量接近20×104m3，创历史最高纪录。同时，天然气销售量逐年递增。

（来源：经济日报 2018－05－28）