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[摘要]鄂尔多斯侏罗系盆地是抬升剥蚀的微弱改造型盆地,沉积记录保存基本完好。延安组仅仅是早中侏罗世盆地稳定坳陷阶段的产物。本文主要是通过对鄂尔多斯盆地考考乌素沟露头侏罗系延安组的层序地层特征进行初步研究,将延安组定为一个三级层序,其内部又可细分为5个小层序组和三个体体系域。
[关键词]延安组 层序地层 沉积体系
[中图分类号] P53 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2014)-6-4-1
1层序地层学基本原理
层序是一套相对整一的、成因上有联系的地层,其顶和底以不整合和可以与之对比的整合为界。层序是层序地层分析中的基本单位,它是由一套体系域组成。层序及其边界的形成是海(湖)平面相对升降旋回的响应。
体系域被定义为“一个有成因联系的、同时期的沉积体系的集合体”,是等时的沉积体系。
2层序边界及内部界面的识别与划分
研究区侏罗统延安组是一个上、下以不整合面为界的三级层序,内部构成为浅湖三角洲沉积体系。
湖泊面积周期性地扩展和萎缩,形成了地层的旋回性。每个旋回的末期三角洲砂体淤塞了湖泊,在废弃的三角洲平原上大面积成煤。新的周期以湖泊的扩展、湖水面积的迅速扩大为起点。因此可以通过界面的识别划分出三个体系域(低位体系域、湖扩体系域、湖盆萎缩体系域)五个小层序组,自下而上编号为1、2、3、4、5。清晰的展示了湖泊盆地形成、发展、萎缩的过程。
低位体系域(小层序组1)以冲积体系占优势,湖扩体系域(小层序组2、3、4)在面貌上具有相似性,都是以三角洲一湖泊体系为主,湖盆萎缩体系域(小层序组5)河流作用再次强化,水体变浅。
由于湖泊面积周期性旋回性,在每个小层序组元的顶部都含有一套煤層,底部发育泥岩。新的周期以湖泊的扩展、湖水面积的迅速扩大为起点,所以底部发育暗色的泥岩。
在每个小层序组的内部由于湖面更为小型的扩展、萎缩周期也存在着与之相对应的更小级别的旋回性。
延安组的每个小层序组内自下而上分别发育为三角洲的三个三角洲成因相组合(三角洲平原、三角洲前缘、前三角洲),尤以三角洲平原发育最好。
2.1三级层序边界
2.1.1延安组(J2y)与下伏富县组(J1f)的超覆不整合界面
在研究区延安组与富县组呈超覆不整合关系,即作为初始的水平层的延安组覆盖在作为初始倾斜层的富县组面上。
富县组主要为白色分选磨圆很好的石英砂岩,属于滨湖沉积。
富县组之上为延安组小层序组1,底部与富县组接触的是暗色泥质粉砂岩和和其中所夹的煤线,顶部发育5-2煤,已自燃。
2.1.2直罗组(J2z)与下伏延安组(J2y)的微角度不整合界面
延安组与直罗组之间是由于古构造而形成的冲刷间断面,物质表现形式为河流回春作用面。上覆地层直罗组底部一般为河道砂体,与延安组为冲刷关系,界面起伏不平,露头界面可见直罗组底部含底砾岩,是鄂尔多斯盆地东北部直罗组识别的重要标志之一。
2.2体系域界面
2.2.1小层序组1与小层序组2之间的界面(初始湖泛面)
低位体系域(LST)下由层序界面限定,上由初始湖泛面限定。
研究区延安组小层序组1下部是延安组与富县组的超覆不整合界面。第1小层序组总体粒度向上变粗,上部出现河道砂体,顶部为5-2和5-1煤层。总体为充填于湖湾的三角洲层序和决口河道。
煤层上覆是第2小层序组厚度较大的开阔湖相泥岩,含双壳类化石,代表了湖泊的初始扩展,大规模湖泊扩展使沼泽化停止。因此将小层序组1与小层序组2之间定为初始湖泛面。
2.2.2小层序组4小层序组5之间的界面(最大湖泛面)
湖盆萎缩体系域在研究区包括小层序组5,上部由上覆的层序界面限定,下由最大湖泛面限定。最大湖泛面即为小层序组4与小层序组5之间的界面。虽然沉积相在本研究区内仍为湖泊三角洲体系,但水体变浅,上部三角洲平原在研究区发育较全,岩相以大型砂体为主。
小层序组4通常由一个小层序构成。湖湘泥岩及三角洲前缘组合均很薄,或被分流河道侵蚀而不完整,但三角洲平原部分较发育。
小层序组5由两个总体向上变粗的三角洲体系单元构成。
2.3体系域内部界面
湖扩体系域(EST)在本研究区包括2、3、4小层序组,下由初始湖泛面,上由最大湖泛面限定。2、3、4小层序组内部皆为三角洲体系,在每个小层序组的顶部发育一套煤系,在小层序组4顶部聚煤作用达到最高潮,发育区内最厚分布最广的煤层。
2.3.1小层序组2∕小层序组3
小层序组2包含了3个煤层组,与之对应有3次程度不等的水进事件和三角洲进积事件,因此可将小层序组2细分为3个小层序,总体向上粒度变粗,三个小层序分别对应了三角洲演化的三个沉积体系的成因相组合。上部为三角洲平原,总体粒度向上变细。内部发育分流河道、废弃河道及决口扇等成因相,废弃河道位于分流河道上部,保存了原始水道的透镜状形态,内部发育决口河道。顶部是4-2煤,已自燃。
2.3.2小层序组3∕小层序组4
小层序组3在考考乌素沟由一个发育十分完整的三角洲体系单元组成,是延安组最稳定的单元,由两个小层序构成。底部存在较薄的但分布很广的湖泊泥岩层,与小层序组2底部的湖相泥岩一起代表着区内最广泛的两次水进。小层序组3顶部三角洲平原成因相自上而下分别由两个正粒序组成,形成两个小旋回。下部是以砂体为主的决口扇和决口河道,往上逐渐沼泽化,开始聚煤作用发育煤线,顶部的3-1煤层是全区最稳定的煤层,常用来做对比志层。小层序组3清楚的展示了三角洲平原由活动到废弃以及主煤层的形成过程,证明了主煤层形成于废弃的三角洲平原。
参考文献
[1]李思田,林畅松,解习农,杨士恭,焦养泉.大型陆相盆地层序地层学研究--以鄂尔多斯中生代盆地为例.地学前缘(中国地质大学),北京.1995.10.
[2]梁积伟,鄂尔多斯盆地侏罗系沉积体系和层序地层学研究.博士学位论文.
[3]李思田,解习农,程守田,焦养泉,杨士恭,卢宗盛,黄其胜,赵根榕.鄂尔多斯盆地东北部层序地层及沉积体系分析-侏罗系富煤单元的形成、分布及预测基础.地质出版社.1996.
[4]焦养泉,李琦,陈平,吴立群.应用沉积学.武汉:沉积盆地及沉积矿产研究室.2006.
[关键词]延安组 层序地层 沉积体系
[中图分类号] P53 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2014)-6-4-1
1层序地层学基本原理
层序是一套相对整一的、成因上有联系的地层,其顶和底以不整合和可以与之对比的整合为界。层序是层序地层分析中的基本单位,它是由一套体系域组成。层序及其边界的形成是海(湖)平面相对升降旋回的响应。
体系域被定义为“一个有成因联系的、同时期的沉积体系的集合体”,是等时的沉积体系。
2层序边界及内部界面的识别与划分
研究区侏罗统延安组是一个上、下以不整合面为界的三级层序,内部构成为浅湖三角洲沉积体系。
湖泊面积周期性地扩展和萎缩,形成了地层的旋回性。每个旋回的末期三角洲砂体淤塞了湖泊,在废弃的三角洲平原上大面积成煤。新的周期以湖泊的扩展、湖水面积的迅速扩大为起点。因此可以通过界面的识别划分出三个体系域(低位体系域、湖扩体系域、湖盆萎缩体系域)五个小层序组,自下而上编号为1、2、3、4、5。清晰的展示了湖泊盆地形成、发展、萎缩的过程。
低位体系域(小层序组1)以冲积体系占优势,湖扩体系域(小层序组2、3、4)在面貌上具有相似性,都是以三角洲一湖泊体系为主,湖盆萎缩体系域(小层序组5)河流作用再次强化,水体变浅。
由于湖泊面积周期性旋回性,在每个小层序组元的顶部都含有一套煤層,底部发育泥岩。新的周期以湖泊的扩展、湖水面积的迅速扩大为起点,所以底部发育暗色的泥岩。
在每个小层序组的内部由于湖面更为小型的扩展、萎缩周期也存在着与之相对应的更小级别的旋回性。
延安组的每个小层序组内自下而上分别发育为三角洲的三个三角洲成因相组合(三角洲平原、三角洲前缘、前三角洲),尤以三角洲平原发育最好。
2.1三级层序边界
2.1.1延安组(J2y)与下伏富县组(J1f)的超覆不整合界面
在研究区延安组与富县组呈超覆不整合关系,即作为初始的水平层的延安组覆盖在作为初始倾斜层的富县组面上。
富县组主要为白色分选磨圆很好的石英砂岩,属于滨湖沉积。
富县组之上为延安组小层序组1,底部与富县组接触的是暗色泥质粉砂岩和和其中所夹的煤线,顶部发育5-2煤,已自燃。
2.1.2直罗组(J2z)与下伏延安组(J2y)的微角度不整合界面
延安组与直罗组之间是由于古构造而形成的冲刷间断面,物质表现形式为河流回春作用面。上覆地层直罗组底部一般为河道砂体,与延安组为冲刷关系,界面起伏不平,露头界面可见直罗组底部含底砾岩,是鄂尔多斯盆地东北部直罗组识别的重要标志之一。
2.2体系域界面
2.2.1小层序组1与小层序组2之间的界面(初始湖泛面)
低位体系域(LST)下由层序界面限定,上由初始湖泛面限定。
研究区延安组小层序组1下部是延安组与富县组的超覆不整合界面。第1小层序组总体粒度向上变粗,上部出现河道砂体,顶部为5-2和5-1煤层。总体为充填于湖湾的三角洲层序和决口河道。
煤层上覆是第2小层序组厚度较大的开阔湖相泥岩,含双壳类化石,代表了湖泊的初始扩展,大规模湖泊扩展使沼泽化停止。因此将小层序组1与小层序组2之间定为初始湖泛面。
2.2.2小层序组4小层序组5之间的界面(最大湖泛面)
湖盆萎缩体系域在研究区包括小层序组5,上部由上覆的层序界面限定,下由最大湖泛面限定。最大湖泛面即为小层序组4与小层序组5之间的界面。虽然沉积相在本研究区内仍为湖泊三角洲体系,但水体变浅,上部三角洲平原在研究区发育较全,岩相以大型砂体为主。
小层序组4通常由一个小层序构成。湖湘泥岩及三角洲前缘组合均很薄,或被分流河道侵蚀而不完整,但三角洲平原部分较发育。
小层序组5由两个总体向上变粗的三角洲体系单元构成。
2.3体系域内部界面
湖扩体系域(EST)在本研究区包括2、3、4小层序组,下由初始湖泛面,上由最大湖泛面限定。2、3、4小层序组内部皆为三角洲体系,在每个小层序组的顶部发育一套煤系,在小层序组4顶部聚煤作用达到最高潮,发育区内最厚分布最广的煤层。
2.3.1小层序组2∕小层序组3
小层序组2包含了3个煤层组,与之对应有3次程度不等的水进事件和三角洲进积事件,因此可将小层序组2细分为3个小层序,总体向上粒度变粗,三个小层序分别对应了三角洲演化的三个沉积体系的成因相组合。上部为三角洲平原,总体粒度向上变细。内部发育分流河道、废弃河道及决口扇等成因相,废弃河道位于分流河道上部,保存了原始水道的透镜状形态,内部发育决口河道。顶部是4-2煤,已自燃。
2.3.2小层序组3∕小层序组4
小层序组3在考考乌素沟由一个发育十分完整的三角洲体系单元组成,是延安组最稳定的单元,由两个小层序构成。底部存在较薄的但分布很广的湖泊泥岩层,与小层序组2底部的湖相泥岩一起代表着区内最广泛的两次水进。小层序组3顶部三角洲平原成因相自上而下分别由两个正粒序组成,形成两个小旋回。下部是以砂体为主的决口扇和决口河道,往上逐渐沼泽化,开始聚煤作用发育煤线,顶部的3-1煤层是全区最稳定的煤层,常用来做对比志层。小层序组3清楚的展示了三角洲平原由活动到废弃以及主煤层的形成过程,证明了主煤层形成于废弃的三角洲平原。
参考文献
[1]李思田,林畅松,解习农,杨士恭,焦养泉.大型陆相盆地层序地层学研究--以鄂尔多斯中生代盆地为例.地学前缘(中国地质大学),北京.1995.10.
[2]梁积伟,鄂尔多斯盆地侏罗系沉积体系和层序地层学研究.博士学位论文.
[3]李思田,解习农,程守田,焦养泉,杨士恭,卢宗盛,黄其胜,赵根榕.鄂尔多斯盆地东北部层序地层及沉积体系分析-侏罗系富煤单元的形成、分布及预测基础.地质出版社.1996.
[4]焦养泉,李琦,陈平,吴立群.应用沉积学.武汉:沉积盆地及沉积矿产研究室.2006.