安徽黄山区-泾县地区晚泥盆世层序地层划分与对比

狄勤松，徐锦龙，汪雅菲

（安徽省地质调查院， 安徽 合肥 230001）

0 引言

层序地层学作为一种具有完整理论体系的划分、对比和分析沉积地层的新方法，为精确的地层划分、对比、岩相古地理再造和油气勘探提供了重要的理论和技术支撑，已成为指导地层研究和油气勘探的重要理论和方法之一[1]。安徽南部的黄山区、泾县地区上泥盆统分布广泛，沉积环境独特，沉积类型多样，层序出露较好，一直倍受地质界的关注，并取得了不少研究成果[2～5]。但上泥盆统沉积层序的级别划分、不同相带间的层序对比及海平面变化和驱动机制等研究方面，仍存在诸多不同认识。

本文运用层序地层学的原理和方法，以沉积相分析为基础，对黄山区-泾县及周边地区5条晚泥盆世地层剖面的层序特征进行了研究。在详细的层序划分与对比基础上，结合岩相和沉积相分析，对该区晚泥盆世的沉积环境及演化进行了探讨。

1 地质背景与地层划分

研究区位于扬子板块东部，在地层区划上属华南地层大区扬子地层区下扬子分区芜湖-安庆地层小区。区内泥盆系仅发育上统五通群，分为观山组和擂鼓台组，岩性稳定、地层特征明显、生物群单调，整体为一套以滨海相为主，间有三角洲、沼泽等陆缘沉积序列。

丁文江[6]于浙江省长兴县煤山西北之五通山创名“五通山石英岩”，时代为泥盆纪。潘江[7]于南京龙潭擂鼓台首次发现鱼化石，并确定时代为晚泥盆世，将“五通砂岩”改称“五通系”。李星学[8]改称五通群，并划分观山组和擂鼓台组。《长江中下游地层志》[9]称为五通组与陈家边组，五通组又分为擂鼓台、观山上下两段；《安徽省岩石地层》[10]称五通组，其下分为擂鼓台、观山两段；1∶20万安庆幅、旌德幅区域地质测量报告[11]、《安徽地层志泥盆系和石炭系分册》[12]、《安徽省区域地质志》[13]、《江苏省岩石地层》[14]、《浙江省岩石地层》[15]均称为五通群，下分为观山组、擂鼓台组。1∶25万安庆幅区域地质调查报告[16]、杜森官等[5]将原擂鼓台组解体为晚泥盆世擂鼓台组和早石炭世陈家边组。本研究认为晚泥盆世仍使用观山组和擂鼓台组更为合适，具体见表1。

2.1 观山组

本组厚76.2m，底部为厚30cm的灰白、灰紫色中层含砾中粗粒石英砂岩（图1A）。砾石成分主要为脉石英、岩屑砂岩、硅质岩等，砾石含量30%～35%，砾径2～15mm，局部可达5cm，砾石长轴具有一定的定向性，基本顺层排列，次圆状-圆状，磨圆度中等-好，分选性差-中等；基质主要为石英和少量岩屑，含量60%～65%。向上为灰白色厚层-块状中细粒石英砂岩夹青灰色中薄层粉砂岩、岩屑砂岩。见平行层理、板状交错层理（图1B）和羽状交错层理（图1C）、水平层理（图1D）。产植物：Sphenopteridium sp.、Sublepidodendron sp.等化石。

图1 晚泥盆世典型岩性与沉积构造Fig.1 Typical lithology and sedimentary structure of late Devonian

2.2 擂鼓台组

本组岩性差异较大，厚116.5～125.8m。在黄山区刘家地区，厚125.8m，分为上、下两部分：下部为灰白色中厚层-中薄层细粒石英砂岩与灰黑色厚层泥质粉砂岩、粉砂质泥岩互层（图1E）；上部为灰黑、灰黄色厚层粉砂质泥岩夹灰白色中厚层石英砂岩，局部呈互层状产出，顶部见根土岩。局部发育斜层理，产植物：Sublepidodendron wusihense(Sze)、S.mirabile (Nath.) Hirmer、S.sp.、Sphenopteris taihuensis Sze、S sp.、Lepidostrobus grabaui Sze；腕足类：Lingula sp.等。在泾县左家坝地区，厚116.5m，分为上、下两部分：下部为灰白、浅灰色中厚层-厚层细粒石英砂岩夹透镜状铅灰色粉砂岩、粉砂质泥岩，向上粉砂岩逐渐变多，石英砂岩减少，呈现石英砂岩与粉砂岩互层；上部为灰绿、黄褐、灰紫色薄层泥质粉砂岩夹石英砂岩、岩屑砂岩，向上泥质成分逐渐做多，渐变为泥质粉砂岩、粉砂质泥岩（图1F），局部呈互层状产出，见水平层理。

2.3 晚泥盆世沉积环境

研究区晚泥盆世沉积环境的认识，早期曾认为一套陆相的石英砂岩建造[12]，20世纪80年代后期，随着下扬子地区油气盆地的研究不断深入，张国栋[2]、赵澄标[17]和朱立华等[4]等相继对晚泥盆世五通组的沉积环境做了研究，并得出一批丰富的成果。

本研究通过详细的剖面测量，依据其岩性、岩相、沉积构造和古生物组合的的特点，大体将研究区晚泥盆世纵向上归并为滨岸砾石滩-前、后滨带-滨岸沼泽相-湖相沉积，改变了以往认为陆相河流沉积的认识。主要依据如下：发现植物化石和海相生物；石英砂岩的结构成熟度、成分成熟度均难以用河流沉积解释；区域上大面积分布、且岩性差异较大，未见典型的河流相“二元结构”；大量泥页岩、粉砂质页岩和粉砂岩，局部颜色多变，应为湖相-沼泽相为主，局部为前滨相沉积。

总之，晚泥盆世观山组和擂鼓台组作为分隔早、晚古生代承前启后的沉积建造，对探讨下扬子区大地构造演化、油气盆地的形成与发展具有重要的理论与实践意义[18]。

2 层序的划分

层序是层序地层学研究的基本单元，指在一定年代地层格架内，由一个成因上相关、内部相对整合连续的地层单元，其顶、底被不整合面或与之相对应的整合面所限定、重复出现并有成因联系的、限制的岩石地层组合[19]。因此，层序划分的关键是有关界面的识别和体系域的划分，包括层序的底界面（SB）、初始海泛面（ffs）、最大海泛面（mfs）、低水位体系域（LST）、海侵体系域（TST）、凝缩段（CS）和高水位体系域（HST）。

根据露头层序的关键界面、体系域特征、层序区域追踪对比性，结合沉积特征，在本研究涉及的黄山区-泾县地区晚泥盆世地层可划分出1个二级层序（DS1）和4个三级层序（DSQ1-DSQ4）（图2）。

2.1 二级层序

二级层序底界相当于观山组与唐家坞组/茅山组之间的界面，为Ⅰ型层序界面，界面常凹凸不平，岩相、沉积相、生态相截然突变，界面之上依次发育LST、TST和HST沉积。

图2 研究区晚泥盆世层序划分及特征Fig.2 Sequence division and characteristics of late Devonian in the study area

LST：观山组底部灰白、灰紫色中层石英砾岩、含砾中粗粒石英砂岩。为一套滨岸砾石滩相底砾岩。相当于DSQ1的LST。

TST：观山组灰白、乳白色厚层-块状中细粒石英砂岩夹泥质粉砂岩、细粒岩屑砂岩，局部呈互层状产出。为前滨-临滨夹泻湖相沉积。相当于DSQ1和DSQ2的各体系域。

HST：擂鼓台组下部为灰白、深灰色中薄层-薄层细粒石英砂岩与岩屑砂岩互层，局部夹泥质粉砂岩，向上为浅灰、灰黄色中厚层-厚层泥质粉砂岩与粉砂质泥岩互层。整体为海陆交互相滨岸-海漫沼泽相沉积。相当于DSQ3和DSQ4的各体系域。

2.2 三级层序

根据对基干剖面和辅助剖面，运用露头层序地层学的基本理论和研究方法，在详细的岩石岩相学、沉积学和精细的地层划分对比基础上，对研究区晚泥盆世层序进行了较为详细的研究，共识别出4个三级层序（DSQ1-DSQ4）（图2），若以测区晚泥盆世372.2～360Ma，相当于12.2Ma，每个层序的时限相当于3.05Ma，这与三级层序平均时间延续约为2～5Ma大致相当[20]，但与上扬子川滇黔桂地区的同级层序平均时间延续可能存在一定的差异，其原因可能为层序级别划分和确定层序的标准不一致[21-22]有关。

2.2.1 DSQ1三级层序

该层序相当于观山组下部，底界为Ⅰ型层序，为构造隆升成因，具体层序体系域格架如下：

LST：灰白、灰紫色中层石英砾岩、含砾中粗粒石英砂岩。

TST：灰白、乳白色厚层块状中粗粒石英砂岩，局部夹灰绿、青灰、灰紫色薄层泥岩。见平行层理。

HST：灰白色中厚层中粗粒石英砂岩、灰、灰褐色薄层岩屑石英砂岩，局部呈互层状产出，偶夹灰黄色薄层泥质粉砂岩。见平行层理。

2.2.2 DSQ2三级层序

该层序相当于观山组上部，底界为Ⅱ型层序，具体层序体系域格架如下：

LST：灰白色厚层-块状中粗粒石英砂岩，局部见少量砾石。偶见水平层理。

TST：灰白色厚层-块状细粒石英砂岩与灰绿、灰褐色厚层泥质粉砂岩不等厚互层。见平行层理。

CS：灰白色薄层中粒石英砂岩与青灰、灰绿色薄层泥质粉砂岩不等厚互层。

4.4.2 搭建网络交流平台。利用网络虚拟平台，进行教师实践指导、学生分组讨论和实践成果分享，引领学生在理解与合作的情感状态下开展综合实践活动；拍摄环境生态工程综合实习视频，整合理论教学过程中已有的专题实践教学内容资源(图片、视频、网页等)，进行网络分享；通过网络进行教师与学生、学生与学生之间的实践互动(如经验分享、个案解析、成果展示等)。

HST：灰白色厚层-块状中细粒石英砂岩夹细粒岩屑石英砂岩和泥质粉砂岩。见平行层理和板状交错层理。

2.2.3 DSQ3三级层序

该层序相当于擂鼓台组下部，底界为Ⅱ型层序，具体层序体系域格架如下：

TST：灰白、浅灰色中厚层-厚层细粒石英砂岩夹透镜状铅灰色粉砂岩、粉砂质泥岩。

CS：铅灰、浅灰色厚层泥质粉砂岩夹深灰、灰黑色薄层粉砂质泥岩和浅灰色薄层透镜状细粒岩屑石英砂岩。

HST：灰白、浅灰色厚层细粒石英砂岩，铅灰、灰色厚层泥质粉砂岩，局部呈互层状产出。

2.2.4 DSQ4三级层序

该层序相当于擂鼓台组上部，底界为Ⅱ型层序，具体层序体系域格架如下：

TST：灰黑、浅灰色中薄层细粒岩屑石英砂岩与铅灰、黄褐色薄层泥质粉砂岩不等厚互层。

CS：灰黄、灰紫、深灰色厚层粉砂质泥岩夹灰黄、铅灰色中薄层泥质粉砂岩。

HST：浅灰、灰黄色中厚层-厚层泥质粉砂岩与粉砂质泥岩互层。

3 层序格架与对比

层序的形成是相对海平面变化的产物，其中，二级、三级层序所反映的相对海平面变化在区域上是一致的。因此，运用二级、三级层序进行区域对比，能很好地揭示区域的地壳升降、海平面变化及其与沉积作用的关系，进而探讨层序发育的主控因素。因此，在三级层序划分、特征分析的基础上，选择不同地区、不同相带内典型剖面进行层序对比，并建立层序地层格架，可以有效地提高区域地层对比精度，重塑岩相古地理和开展盆地演化分析等，为资源勘探评价提供相对可靠的地质资料。

本文通过对研究区内5条剖面（北西-南东向）的层序地层对比分析，建立了研究区晚泥盆世层序地层格架（图3）。

（1）晚泥盆世地层各完整剖面均可识别出4个三级层序。地层格架底界面为晚泥盆世观山组底界面，为Ⅰ型层序界面。晚泥盆世与志留纪地层之间存在明显的风化暴露剥蚀面，见厚度不一的底砾岩；向上观山组为灰白色厚层中细粒-中粗粒石英砂岩夹粉砂岩、粉砂质泥岩，代表了滨岸砾石滩-前滨砂坝-后滨相沉积；擂鼓台组横向上岩性多变，各剖面很难进行良好的岩性对比，整体代表了后滨-滨岸沼泽-湖相沉积。

（2）观山组与下伏地层为明显的暴露不整合，底界面均见厚度不一的石英砾岩，且厚度不一，往北西石英砾岩的厚度变厚，可能指示了沉积物源来源于北西侧。观山组岩性相对较为单一，主体为石英砂岩，但厚度变化较大，往北西呈现变厚的趋势，间接指示了物源方向。

（3）结合区域资料，二级层序在区域上常表现较为不整合接触，包括研究区均可进行较好的区域对比；研究区三级层序岩性、岩相和沉积相多变，给层序分析带来一定的困难，但总体仍可区域对比。

4 结论

（1）黄山区-泾县地区的晚泥盆世地层可划分

图3 研究区泥盆系三级层序对比图Fig.3 Correlation of third-order sequences of Devonian in the study area

出1个二级层序和4个三级层序，反映该区在该时期曾出现4次相对较大的海平面升降旋回。若以测区晚泥盆世372.2～360Ma，相当于12.2Ma，每个层序的时限相当于3.05Ma，这与三级层序平均时间延续约为2～5Ma大致相当。

（2）通过对黄山区-泾县地区5条剖面的层序地层对比分析表明：观山组岩性相对单一，代表了滨岸砾石滩-前滨砂坝-后滨相沉积；擂鼓台组横向上岩性多变，各剖面很难进行良好的岩性对比，整体代表了后滨-滨岸沼泽-湖相沉积；石英砾岩往北西方向呈变厚的趋势，可能指示了沉积物源来源于北西侧；二级层序可进行良好的区域对比；三级层序岩性、岩相和沉积相多变，层序对比存在一定的困难，但总体仍可区域对比。