贵州大方地区龙潭组沉积相类型及其特征

赵 利，赵 聪，罗海金，姚华龙，鲁 霞

（四川省核工业地质调查院，四川成都 610052）

1 地质背景

研究区位于扬子地台西南部黔中隆起北缘，受区域构造应力场影响，研究区构造线方向与区域构造线一致，主要为北北东向和北东向[1，2，4，5，6]。构造发育以褶皱为主，断层次之。研究区发育三套古生代暗色泥页岩，分别为下寒武统牛蹄塘组（C1n）、中二叠统梁山组（P2l）和上二叠统龙潭组（P3l）。其中，龙潭组分为两个岩性段：龙潭组第一段（P3l1）主要为灰、灰褐色泥页岩、含炭质泥页岩、黑色炭质页岩、粉砂质泥岩，夹灰褐色薄-中层状泥质粉砂岩、黄褐色菱铁矿粉砂岩等，底部为一层黄褐色黏土岩，含灰岩砾石或团块，具古风化壳特征。泥页岩页理层间常夹有坚直栉羊齿、枝脉蕨、苛达木等植物和个别腕足类、双壳类等化石。龙潭组第二段（P3l2）主要为灰、灰褐、灰绿色薄-中厚层状粉砂岩、泥质粉砂岩、菱铁矿粉砂岩与褐灰色泥岩、粉砂质泥岩、黑色炭质泥页岩的韵律互层，夹数层中-厚层状粉砂岩，含大量植物化石及腕足类、蜓类、藻类[3，9]。

2 沉积相标志

2.1 岩石学标志

2.1.1 岩石颜色 研究区龙潭组泥页岩以暗色色调为主，包括黑色、灰黑色、深灰色及灰色等；（粉）砂岩以灰黄色、黄绿色及浅黄色为主。龙潭组底部为不整合面，发育黄褐色、灰黄色黏土岩风化壳。由于龙潭组赋多层煤，有机质含量高，虽长期暴露地表氧化，但仍基本保持原生颜色，可以反映原始的沉积环境为还原或强还原条件（见图1a）。

2.1.2 岩石类型 研究区龙潭组以碎屑岩为主，少量碳酸盐岩。碎屑岩主要包括泥质岩和砂岩两大类，泥质岩包括泥岩和页岩，页岩类可细分为（含）炭质页岩、钙质页岩、（含）粉砂质页岩等；砂岩类主要包括粉砂岩和岩屑砂岩等。

2.1.3 沉积构造 沉积构造是沉积岩中最常见的宏观特征之一，由沉积物的成分、结构、颜色不均一而形成，是划分沉积相、判别沉积环境的重要标志[8，9]。研究区龙潭组泥页岩段发育的沉积构造主要包括反映不同水动力条件的层理构造以及干裂和结核体构造（见图1b、图1c）。其中，层理构造主要有水平层理与平行层理、交错层理、韵律层理，其次为透镜状层理、块状层理，主要发育于砂岩和泥沙混层中；黄铁矿结核体主要发育于龙潭组煤层底板的泥岩中，指示中性缺氧还原水介质环境[3]。

2.2 古生物标志

研究区古生物化石种类较多，分布最广的为有孔虫、蜓类，其次是藻类、腹足、腕足、双壳类、棘皮类等，植物化石主要见蕨类（见图1d）。这些古生物化石指示了静水环境下的近海相沉积产物。

2.3 地球化学标志

研究区黔金1井龙潭组微量元素测试结果显示，龙潭组V/（V+Ni）比值主要在0.72～0.93，指示处于缺氧和静水无氧环境；V/Cr比值介于1.28～4.31，平均值为2.17，显示为贫氧环境；而Ni/Co比值在0.79~2.53，表现为有氧环境，可能与黄铁矿的高含量有关，导致Ni/Co值异常。V/（V+Ni）和V/Cr值均显示龙潭组的沉积环境为浅水的还原环境。

图1 沉积相标志

3 沉积相类型及特征

通过区域地质资料对比、古构造、地层厚度、黑色泥页岩厚度等因素分析，研究区受西部川滇古陆碎屑岩提供物源的三角洲沉积体系的入侵，龙潭组主要沉积于三角洲环境[7，8]。结合前述沉积相标志判别，研究区龙潭组三角洲相可以划分为三角洲平原、三角洲前缘、前三角洲3种亚相（见表1）。

表1 大方地区泥页岩发育段沉积相类型划分

3.1 三角洲平原

3.1.1 分流河道 分流河道是三角洲平原沉积的骨架，以砂质沉积为主。研究区分流河道沉积主要为灰黄色、灰绿色中-厚层长石砂岩、岩屑砂岩和粉砂岩。长石和岩屑总含量与石英含量大致相等，表明其成分成熟度低；碎屑颗粒分选性差，大小不一，磨圆度较差，表明其结构成熟度较低。

3.1.2 天然堤 研究区天然堤发育在分流河道之侧，岩性以粉砂岩、粉砂质泥页岩为主，发育水平层理，可见少量的植物叶片化石，偶见典型的暴露成因标志“泥裂”。

3.1.3 泥炭沼泽和分流间洼地 两者位于三角洲平原分流河道间的低洼地区，为停滞的还原环境。泥炭沼泽微相岩性主要为黑色（含）炭屑、炭质泥岩，页岩及煤层。岩石中富含植物叶片化石以及丰富的黄铁矿和菱铁矿颗粒，块状层理、水平层理发育。

3.2 三角洲前缘

3.2.1 河口砂坝 为三角洲前缘典型的微相，其沉积物为砂和粉砂，是分支河流带来的砂泥质随着水流速度降低而堆积形成，分选及磨圆较好。砂岩呈中-厚层状，见小型交错层理和水平层理。由于河口砂坝是一个前积的过程，在剖面上表现为下细上粗的反粒序特征（见图1c）。

3.2.2 远砂坝 位于河口砂坝前较远的部位，沉积物较河口砂坝细，以粉砂岩和泥质粉砂岩为主，剖面上泥质岩薄层自下而上呈现增多的趋势，见小型交错层理。含动物化石或碎屑，层面上常见炭化植物碎屑及生物扰动痕迹。

3.2.3 水下分流河道 水下分流河道是三角洲平原分流河道的水下部分，沉积物颜色较浅，岩石以泥质粉砂岩、细砂岩为主，局部含泥质、菱铁质条带，可见植物化石碎片和波状层理。水下分流河道具有跟分流河道相似的“二元结构”，但其沉积物的粒级相比分流河道较细。

3.2.4 水下天然堤 水下天然堤是陆上天然堤的水下延伸部分，为水下分流河道两侧的沙脊，沉积物为极细的砂和粉砂，常具少量的黏土夹层。以波状层理为主，局部可出现流水和波浪共同作用形成的复杂交错层理，有时可见植物叶片化石（见图1d）。

3.2.5 分流间湾 分流间湾为水下分流河道之间相对凹陷的海湾地区，与海相通。研究区分流间湾微相岩性主要为深灰色粉砂质泥岩、黏土岩，其次为泥质粉砂岩，见少量菱铁矿、黄铁矿及植物化石碎片，局部可见大量密集分布的遗迹化石，水平层理发育。

3.3 前三角洲

前三角洲位于三角洲前缘的前方，是三角洲体系中分布最广、沉积最厚的地区。研究区前三角洲相区岩性主要为暗色黏土岩、泥岩及粉砂质黏土岩，偶见水平层理和透镜状层理，多见黄铁矿结核体，发育双壳类化石、生物潜穴及生物扰动构造。前三角洲的暗色泥质沉积物富含有机质，而且沉积速度和埋藏速度较快，有利于有机质转化为油气，可作为良好的生油（气）层[10－12]。

4 结论

在区域地质资料分析、野外地质调查以及剖面、钻井、测井等资料数据分析的基础上，对研究区龙潭组沉积相标志的识别和研究显示，龙潭组发育暗色泥页岩，其沉积构造、古生物及地球化学标志反映研究区龙潭组泥页岩沉积于浅水还原的水下三角洲环境。龙潭组海陆过渡三角洲沉积体系发育完整的三角洲平原、三角洲前缘和前三角洲亚相，其中三角洲平原相主要发育有泥炭沼泽、分流间洼地、分流河道、天然堤、决口扇等沉积微相，三角洲前缘发育河口砂坝、远砂坝、水下分流河道、水下天然堤、分流间湾微相，前三角洲主要为前三角洲泥。龙潭组富有机质泥页岩的沉积环境及特征表明其具有生油（气）的潜力，可以作为下一步油气勘探的潜在目标层。