中上扬子北缘中—晚二叠世沉积相与古地理研究

论文摘要

通过对中上扬子北缘地区中晚二叠世地层剖面的野外勘测、室内碳酸盐岩薄片粒度和成分统计分析,碳酸盐岩微相分析,以及碳酸盐岩同位素地球化学、烧失量、碎屑岩地球化学等的综合研究,得出如下结论:研究区中晚二叠世的岩石类型包括碳酸盐岩、碎屑岩、硅岩和煤四类,其中以碳酸盐岩为主,碎屑岩、硅质岩次之,煤较少。碳酸盐岩主要为石灰岩,其次是白云岩。石灰岩包括颗粒灰岩、泥粒灰岩、粒泥灰岩、灰泥石灰岩、礁灰岩、砾屑灰岩。根据微相特征,碳酸盐岩进一步分为生物碎屑颗粒灰岩、团块颗粒灰岩、核形石颗粒灰岩、含生物碎屑灰泥灰岩、生物碎屑粒泥灰岩、生物碎屑泥粒灰岩、鲕粒灰岩、砂屑生物碎屑、泥晶粉屑灰岩。白云岩包括泥-粉晶白云岩和细-中晶白云岩。碎屑岩包括砂岩、粉砂岩和泥页岩。硅岩包括薄层硅岩、似层状硅岩、透镜状和团块状硅岩。通过碳酸盐岩定量分析,赋予平均粒径、簸选率和颗粒/基质比权值后得出的水动力指数能反映灰岩沉积时的水动力强弱程度。根据簸选率和水动力指数的相关性,并参照前人的研究结果将水动力条件划分为五类:I、II类水动力指数<4.90,为未簸选或簸选很差;III类在4.906.37之间,为略有簸选;IV类在6.379.01之间,为簸选较强;V类>9.01,为簸选强。研究区中晚二叠世沉积相类型主要为碳酸盐岩台地相、碳酸盐陆棚相、碳酸盐斜坡相、盆地相和滨岸碎屑岩相。碳酸盐台地主要发育于陕西镇安西口剖面三里冲组、石门垭组、垭子组、熨斗滩组、龙洞川组,陕西汉中梁山剖面栖霞组-长兴组大部分层位,四川广元上寺剖面栖霞组-吴家坪组的部分层位,重庆华蓥山剖面长兴组以及栖霞组-吴家坪组的部分层位;碳酸盐陆棚主要发育于陕西镇安西口剖面水峡口组和西口组,四川广元上寺剖面栖霞组-吴家坪组的大部分层位;碳酸盐斜坡主要发育于陕西汉中梁山剖面茅口组-吴家坪组部分层位,四川广元上寺剖面吴家坪组-长兴组的部分层位,重庆华蓥山剖面栖霞组-茅口组的部分层位;盆地主要发育于四川广元上寺剖面长兴组的部分层位,重庆华蓥山剖面吴家坪组部分层位;滨岸碎屑岩主要发育于陕西汉中梁山剖面吴家坪组底部,四川广元上寺剖面栖霞组和吴家坪组底部,重庆华蓥山剖面栖霞组和吴家坪组底部。根据碳酸盐岩薄片定量分析结果,二叠纪栖霞期和吴家坪期生物因素对沉积厚度的控制作用大于水动力因素,茅口期和长兴期水动力因素和生物因素对沉积厚度的控制作用相似。陕西镇安西口二叠系灰岩巨大的沉积厚度可能是与特殊的古地理位置和区域构造背景密切相关的。陕西镇安西口剖面碳酸盐岩碳氧同位素计算出的古盐度结果显示其均为海相灰岩,与沉积环境的研究结论一致。二叠纪古海水温度范围为13.4℃35.1℃,平均22.3℃,基本属二叠纪正常海水温度。该地区在整个二叠纪期间,生物碳酸盐岩加工厂生产力较高但存在波动,古海水盐度变化不大,古海水温度、水动力条件和洋流强度存在变化,有机质埋藏速率也存在变化。δ13C平均值明显超过了Keith和Weber总结的海相碳酸盐岩δ13C值变化范围-0.99-2.11‰的上界,表明二叠系碳酸盐岩相对富含13C。镇安西口地区二叠系碳同位素总体呈现的持续高值现象为地史上碳同位素的演化规律作了重要的补充。研究区砂岩碎屑组分物源分析表明,物源具多源性,构造背景以再旋回造山带为主,但不排除弧和俯冲带的可能性。地球化学数据显示源岩风化程度低到中等,碎屑岩沉积旋回和分选程度低,成熟度不高,为陆源碎屑组分的低等重组,源岩主要为中酸性长英质火山岩,也可能含有其它复杂成分,物源主要来自上部大陆壳。非迁移性微量元素和稀土元素显示碎屑岩的构造背景主要为大陆岛弧-活动大陆边缘,但不排除抬升基底和构造高地的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢
• 第一章 前言
• 1.1 国内外碳酸盐岩沉积相和古地理研究现状
• 1.2 上扬子北缘二叠纪研究概况
• 1.3 上扬子北缘二叠纪岩相古地理研究存在问题
• 1.4 选题来源、研究目的及意义
• 1.5 研究采取的技术路线和方法，完成的主要工作量
• 1.6 论文取得的主要成果
• 第二章 上扬子北缘区域地质特征
• 2.1 大地构造背景
• 2.2 地层发育特征
• 2.3 二叠纪生物发育演化
• 2.4 区域地质构造特征
• 2.5 岩浆活动
• 2.6 二叠纪沉积矿产
• 第三章 中晚二叠世地层及岩相特征
• 3.1 研究区二叠纪地层特征
• 3.2 实测剖面岩相特征
• 3.2.1 陕西镇安西口剖面
• 3.2.2 四川广元上寺剖面
• 3.2.3 陕西汉中梁山剖面
• 3.2.4 四川华蓥山剖面
• 3.3 中晚二叠世岩石类型划分
• 3.3.1 碳酸盐岩相
• 3.3.2 碎屑岩相
• 3.3.3 硅质岩相
• 第四章 碳酸盐岩组分和结构定量分析
• 4.1 碳酸盐岩定量分析简介
• 4.2 碳酸盐岩定量分析研究方法及结果
• 4.3 中晚二叠世碳酸盐岩定量分析特征
• 4.3.1 陕西镇安西口中晚二叠世碳酸盐岩定量分析特征
• 4.3.2 陕西汉中梁山中晚二叠世碳酸盐岩定量分析特征
• 4.3.3 四川华蓥山中晚二叠世碳酸盐岩定量分析特征
• 4.3.4 四川广元上寺中晚二叠世碳酸盐岩定量分析特征
• 4.4 水动力指数及变化特征
• 第五章 碳酸盐岩碳、氧同位素特征
• 5.1 引言
• 5.2 研究区碳、氧同位素地球化学特征
• 5.2.1 分析方法
• 5.2.2 数据可靠性检验
• 5.2.3 分析结果
• 5.2.4 烧失量
• 5.2.5 古海水盐度分析
• 5.2.6 古海水温度分析
• 第六章 沉积相、沉积环境分析
• 6.1 沉积相分析
• 6.1.1 陕西镇安西口剖面
• 6.1.2 陕西汉中梁山剖面
• 6.1.3 四川广元上寺长江沟剖面
• 6.1.4 四川重庆华蓥山剖面
• 6.2 沉积环境水动力分析
• 6.2.1 水动力指数和沉积环境的关系
• 6.2.2 水动力指数与古沉积氧关系
• 6.3 沉积环境分析
• 6.3.1 栖霞期沉积环境
• 6.3.2 茅口期沉积环境
• 6.3.3 吴家坪期沉积环境
• 6.3.4 长兴沉积环境
• 6.4 水动力指数、生物和灰岩产率的关系
• 6.5 碳、氧同位素、水动力指数和沉积环境综合分析
• 第七章 中-晚二叠世物源分析
• 7.1 研究区区域地质背景
• 7.2 碎屑岩组分特征
• 7.3 物源分析
• 7.4 小结
• 第八章 古地理演化
• 8.1 栖霞期岩相古地理
• 8.2 茅口期岩相古地理
• 8.3 吴家坪期岩相古地理
• 8.4 长兴期岩相古地理
• 8.5 盆地沉积构造演化
• 第九章 主要结论及展望
• 9.1 主要结论
• 9.2 展望
• 参考文献
• 攻读博士期间发表的主要研究论文