江油含增地区中三叠统雷口坡组—天井山组界线沉积微相分析

刘持恒，胡作维，李　云，罗　文

（1.成都理工大学沉积地质研究院，成都610059；2.成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，成都610059；3.成都理工大学构造成矿成藏国土资源部重点实验室，成都610059）

江油含增地区中三叠统雷口坡组—天井山组界线沉积微相分析

刘持恒1，2，3，胡作维1，2，李云1，2，罗文1，2

（1.成都理工大学沉积地质研究院，成都610059；2.成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，成都610059；3.成都理工大学构造成矿成藏国土资源部重点实验室，成都610059）

受印支运动影响，四川盆地中三叠统天井山组目前分布范围仅限于川西北地区，深入研究中三叠统雷口坡组—天井山组沉积转换过程对沉积环境演化分析具有重要意义。通过对江油含增地区雷口坡组—天井山组界线的野外露头剖面实测及室内显微结构观察，根据其碳酸盐岩的生物组合、颗粒、填隙物类型及其结构等特征识别出5种微相类型，并将其划归为4个相带，即台地边缘浅滩相、开阔台地相、局限台地相和蒸发台地相。由沉积相带在垂向上的变化特征可知：从中三叠世安尼期到拉丁期，江油含增地区整体呈海平面上升趋势，咸化海水逐渐被淡化。

碳酸盐岩微相；中三叠统；雷口坡组；天井山组；江油含增地区

0　引言

碳酸盐岩微相最早由Brown［1］提出，Cuvillier［2］对其进行了补充，认为薄片中的生物标志和岩石特征同等重要。此后，Flügel［3］指明碳酸盐岩微相是在薄片、揭片和光片中能够被分类的所有古生物和沉积学标志的总和，他对碳酸盐岩微相的定义被大多数学者认可；Wilson［4］根据现代碳酸盐岩沉积学和古生态资料，把碳酸盐岩按其显微特征分为24个标准微相，并将它们归纳为9个标准相带，建立了镶边碳酸盐台地模式；Flügel［5］考虑了冷水环境中的碳酸盐台地，进一步将Wilson［4］的标准微相类型修订为26个，并将它们归纳为10个相带（表1）。在碳酸盐岩微相研究中，许多学者作出了重要的论述［1-8］，从划分和确定微相类型［9］，逐步发展到从现代成因岩石学的角度，研究沉积环境的具体特点、揭示岩石的形成过程、微相序列的变化及其外在的控制因素等，进而为宏观的沉积学研究提供准确、可靠的证据［10］。碳酸盐岩油气藏的发现极大地促进了碳酸盐岩微相研究的发展，许多学者近期在国内外多个地区开展了碳酸盐岩微相研究［11-13］。

江油含增地区位于上扬子板块四川盆地川西北地区（图1），中三叠世川西北地区处于扬子板块西缘被动大陆边缘，发育一套干旱气候下的咸化局限台地［14］。许多学者［15-18］对该区上三叠统构造和沉积特征均进行了研究，但缺少对中三叠统（尤其是雷口坡组—天井山组界线附近）的微相研究。因此，笔者通过对江油含增地区进行系统的剖面测量，并采用经典的薄片微相分析方法，深入探讨江油含增地区雷口坡组—天井山组界线附近的微相特征及其沉积环境演化过程，以期为四川盆地中三叠统沉积演化研究提供基础资料。

表1　碳酸盐岩标准微相类型及相带划分［5］Table1　The microfacies types of carbonate rocks and division of facies belts

图1　江油含增地区中三叠世古地理背景及剖面位置［14］Fig.1　Sketch map of the Middle Triassic paleogeographic settings and profile location of Hanzeng area，Jiangyou

1　地层特征

江油含增地区露头剖面显示，中三叠统自下而上可分为雷口坡组和天井山组（图2），二者呈整合接触，实测剖面厚度为37.35 m，共分为6层，以块状为主，无其他明显沉积构造。雷口坡组在四川盆地广泛发育，晚三叠世印支运动使该地层在许多地区均遭受不同程度的剥蚀，而江油含增地区保存相对完整，其岩性主要为灰岩和白云岩，夹盐溶角砾岩，含石膏与盐岩。天井山组在四川盆地的分布仅限于川西北地区，沿龙门山东缘出露，主要为一套浅灰、灰白色纯灰岩和藻屑灰岩，局部具鲕状及生物碎屑结构。天井山组的时限长期存在争议，直至邓康龄等［19-21］在江油马鞍塘发现了一个中三叠统至诺利阶的完整地层剖面，才将天井山组归为中三叠统拉丁阶。

图2　江油含增地区中三叠统雷口坡组—天井山组界线综合柱状图Fig.2　Stratigraphic column of the Middle Triassic Leikoupo Formation-Tianjingshan Formation boundary in Hanzeng area，Jiangyou

2　碳酸盐岩微相类型

碳酸盐岩中颗粒和基质的组成及相对含量是划分微相类型和分析沉积环境的重要依据。雷口坡组和天井山组中的颗粒含量较少，以内碎屑为主，含少量生物碎屑。根据生物组合、颗粒、基质类型及其结构等微相特征进行岩石薄片鉴定。灰岩的命名采用Dunham［6］对碳酸盐岩分类命名方案及补充修订后的版本［22］，标准微相和相带的确定以Wilson［4］和Flügel［5］的研究成果为基础，将江油含增剖面的碳酸盐岩划分出5种微相类型（参见图2）。

江油含增地区雷口坡组—天井山组界线附近白云岩分布较广，根据白云岩是否具有残余结构划分为具残余结构的白云岩（MF4）和不具残余结构的白云岩（MF5）等2种微相类型。白云岩的分类命名方案采用曾允孚等［23］提出的白云岩分类方案，白云石晶体大小分类采用Bissell等［24］提出的晶粒大小划分方案。

（1）灰泥灰岩微相（MF1）

该微相类型主要由微晶方解石组成，亮晶方解石含量极少，几乎无颗粒，未见生物碎屑，部分发生白云石化形成粉—细晶（图版Ⅰ-1）。微晶方解石经过新生变形作用，部分形成微亮晶方解石。微晶方解石通常被认为是在弱水动力条件下原地沉积的细粒物质，形成于低能的局限台地。该微相相当于Flügel［5］修订的SMF23。

（2）藻砂屑灰岩微相（MF2）

该微相类型主要由颗粒灰岩组成，颗粒类型主要为砂屑，并且是富含藻类的藻砂屑（图版Ⅰ-2），砂屑体积分数为40%～55%，砂屑粒径为0.1～0.8 mm，分选较差，磨圆中等；无生物碎屑。大量藻砂屑颗粒和几乎不含泥晶的亮晶方解石胶结，均指示沉积环境为较强水动力的台地边缘浅滩，经常有波浪作用，位于浪底或浪底之上。含藻及以微晶方解石为内部结构的砂屑均表明颗粒来源于较安静的水体。该微相相当于Flügel［5］修订的SMF13。

（3）砾屑灰岩微相（MF3）

砾屑颗粒主要为打碎的白云岩（图版Ⅰ-3），内部隐约可见残余的砂屑。砾径大小不一，最大约2.2 cm，分选较差，呈棱角—次棱角状。砾屑成分为下伏地层的藻砂屑粒泥灰岩。砾屑颗粒在岩石薄片中呈层状分布，表面具有泥晶套，是在高能近岸环境（开阔台地）下的一套滞留沉积物。细粒沉积物被搬运走，粗粒砾屑颗粒被保存下来，并在海洋底板沉积物的冲刷作用下残留下来。该微相相当于Flügel［5］修订的SMF14。

（4）具残余结构的白云岩微相（MF4）

该微相中白云岩具晶粒结构，晶粒大小以粉—细晶为主，基本上保留了原岩的原始结构和一些颗粒幻影，表明其为次生白云岩。次生白云岩对沉积微相的研究仅具参考意义，其原岩才能反映出当时的沉积微相特征。通过对次生白云岩中残留的原岩组构特征进行研究，认为其原岩为3种不同类型的灰岩：灰泥灰岩、粒泥灰岩和颗粒灰岩。

晶粒白云岩中未发生白云石化的灰岩部分为灰泥结构（图版Ⅰ-4），可判断其原岩为灰泥灰岩，其原岩的微相特征与MF1相同，形成于低能的局限台地。残余结构中含颗粒的白云岩根据其残余颗粒和残余基质的相对含量，认为其原岩为粒泥灰岩和颗粒灰岩。颗粒类型主要为砂屑、生物碎屑、球粒和似球粒（灰泥球粒）。砂屑以富含藻的藻砂屑为主（图版Ⅰ-5～Ⅰ-6），砂屑在其原岩中的体积分数为10%～60%，分选较差，磨圆中等，粒径为0.06～1.00 mm，较小的砂屑可视为球粒，其体积分数小于5%。根据颗粒与基质的含量，可判断其原岩为藻砂屑粒泥灰岩和砂屑颗粒灰岩。藻砂屑粒泥灰岩泥质含量高，体积分数为10%～60%，藻类活动明显，与灰泥形成弱固结的藻砂屑以及一定含量的似球粒（体积分数小于5%）（图版Ⅰ-7），代表水动力较弱的局限台地，形成于具有障壁的泻湖环境。砂屑颗粒灰岩的泥晶基质较少，代表有一定水动力的开阔台地，微相特征与MF2相同。颗粒类型主要为原岩为含球粒粒泥灰岩的残余球粒，其粒径为0.02～0.05 mm，磨圆度较好，呈椭圆状。球粒通常为粪便成因的颗粒，常见于局限浅海环境中的浅水内台地环境和缓坡模式中的内缓坡环境［5］。由于强烈的白云石化，仅可见少量球粒幻影（图版Ⅰ-8）。岩石无纹层，相当于Flügel［5］修订的SMF16非纹层似球粒颗粒灰岩。生物碎屑主要为腕足（图版I-9），多破碎，其体积分数约为7%，内部发生重结晶，见少量钙球颗粒，其体积分数小于1%。基质主要为泥晶方解石，推测其原岩为含生物碎屑藻砂屑泥粒灰岩。丰富的生物类型和一定含量的灰泥基质均表明其沉积环境为水动力条件中等的开阔台地环境，该微相相当于Flügel［5］修订的SMF10。

（5）不具残余结构的白云岩微相（MF5）

该微相中原岩组构几乎完全被晶粒白云岩破坏了，而对于原始组构模糊甚至消失的白云岩，白云石晶体的形状、大小及其排列均对其定名十分重要。微晶白云岩（图版Ⅰ-10）完全由泥微晶白云石组成，晶粒小于0.01 mm，局部溶蚀孔隙内发育粉晶，很少有其他颗粒伴生，通常认为其为发育于局限台地内部的潮坪和泻湖环境的准同生白云岩。具鸟眼构造的微晶白云岩（图版Ⅰ-11）则认为是潮上带准同生环境形成的白云岩。颗粒粗大的白云岩主要为细晶白云岩（图版Ⅰ-12），其晶粒结构为非平直面—半自形、平直面—半自形和平直面—自形。由于晶粒较粗大，可认为其为经过成岩作用后形成的次生白云岩，同时不具残余结构，很难判断其沉积微相，仅能根据岩石薄片上、下层微相类型特征，结合相序原理对其微相进行推测。

3　沉积环境及演化

对上述微相类型及微相环境的分析，表明江油含增地区中三叠世具有镶边陆棚的沉积特征。笔者参考Flügel［5］修订后的标准微相类型和Wilson［4］碳酸盐岩综合相模式的相带，将研究区划分出的5种微相类型归入4个相带（图3），它们代表4种沉积环境，即台地边缘浅滩相、开阔台地相、局限台地相和蒸发台地相。它们的分布均受海平面变化和海底地形的控制。

图3　江油含增地区中三叠统雷口坡组—天井山组界线沉积模式Fig.3　Sedimentary model of Middle Triassic Leikoupo Formation-Tianjingshan Formation boundary in Hanzeng area，Jiangyou

3.1台地边缘浅滩相

台地边缘浅滩相形成于开阔台地边缘强水动力的浅水水域，位于正常浪基面之上，受波浪和潮汐作用影响均较明显，该带盐度正常，循环良好，氧气充足。在该环境下，颗粒含量较高，颗粒类型主要为藻砂屑，缺少生物碎屑，亮晶胶结物充填，主要的岩石类型为藻砂屑灰岩。在镶边碳酸盐台地沉积体系中，台地边缘浅滩相不仅是碳酸盐台地被镶边的直接标志，而且标志着台地边缘露出水面的古地貌条件和波浪簸洗的高能动力过程［11］。台地边缘浅滩相主要分布于江油含增地区天井山组实测段中部，主要包含藻砂屑灰岩微相。藻砂屑颗粒受波浪、潮汐或沿岸流的簸选，其分选中等、磨圆良好且泥质含量较低，后期亮晶胶结物发育（表2）。

表2　各相带中颗粒、泥晶与亮晶胶结物体积分数Table2　The volume fraction of grains，micrite and sparry cement in different facies belts

3.2开阔台地相

开阔台地远离陆地，陆源碎屑注入较少。由于缺少障壁，海水循环良好，盐度正常。通常气候温暖，适合生物生存。沉积界面在正常浪基面附近或以下，水动力总体较弱。颗粒类型主要为藻砂屑、生物碎屑、滞留的砾屑及少量似球粒。基质类型主要为灰泥物质，并且有一定含量的亮晶胶结物，粒泥比较低，主要的岩石类型为粒泥灰岩（参见表2）。开阔台地主要分布于江油含增地区天井山组，雷口坡组缺少该相带，主要包含砾屑灰岩微相和具残余结构的白云岩微相。

3.3局限台地相

局限台地位于开阔海向陆方向，由于受障壁限制，海水盐度通常较高，水动力较弱，包括泻湖和潮间带环境，主要的岩石类型为灰泥灰岩、粒泥灰岩和白云岩，其颗粒含量均较低，灰泥含量均很高。颗粒类型主要为藻砂屑与似球粒，生物碎屑少见（参见表2）。由于盐度较高，通常形成准同生白云岩。局限台地相主要分布于江油含增地区雷口坡组，在天井山组所占的比例有所下降，主要包含灰泥灰岩微相、具残余结构的白云岩微相和不具残余结构的白云岩微相。

3.4蒸发台地相

蒸发台地即潮上带，绝大部分时间暴露于海平面之上，但是也存在海水间歇性注入。鸟眼构造和水平纹层均为潮上带典型的沉积构造，岩石类型主要为准同生期蒸发泵作用下形成的微晶白云岩。蒸发台地相主要分布于江油含增地区天井山组上部，主要包含不具残余结构的白云岩微相。

3.5沉积环境演化

江油含增地区中三叠统雷口坡组—天井山组界线附近整体表现为正常浪基面附近的浅海沉积，局部暴露。雷口坡组的沉积环境为局限台地，其岩性主要为灰白色厚层块状含残余藻砂屑粉晶—细晶白云岩，残余结构明显，残余藻砂屑颗粒含量较低，灰泥含量较高，反映弱水动力环境，水体较浅。天井山组灰质含量较雷口坡组明显增加，同时藻砂屑颗粒和生物碎屑含量也均有所增加，并出现一定含量的亮晶胶结物，反映较强的水动力环境。天井山组1～2层自下而上依次为局限台地相—开阔台地相—局限台地相，反映沉积环境的水体深度为浅水—次浅水—浅水；天井山组3～5层依次为台地边缘浅滩相—开阔台地相—局限台地相—蒸发台地相—局限台地相—开阔台地相，与第2层的局限台地相相比，出现了沉积相带不连续的现象，可能是台地边缘浅滩直接起到了障壁作用，致使向陆方向水体循环受到一定程度的限制。天井山组上段表现为浅水—次浅水—暴露—次浅水。

雷口坡组—天井山组界线附近整体表现为局限台地相—开阔台地相。由于四川盆地受中三叠世早期周边古陆逐渐抬升的影响，形成东高西低的构造格局［25-28］，沉积中心也向西迁移，使雷口坡组在盐度较高的局限台地中沉积了多套膏盐层［29-31］；向上进入天井山组，沉积范围缩小至川西北龙门山前，开阔台地相所占比例增加，局限台地相所占比例减少，表明相对海平面整体呈震荡上升的趋势，致使局限台地与广海相连。与之对应的中三叠世安尼期至拉丁期发生的海侵改变了安尼期封闭局限和高盐度的海水状态，使之逐渐被淡化。

4　结论

（1）江油含增地区中三叠统雷口坡组—天井山组界线附近碳酸盐岩可划分为5种微相，即灰泥灰岩微相、藻砂屑灰岩微相、砾屑灰岩微相、具残余结构的白云岩微相和不具残余结构的白云岩微相。

（2）江油含增地区中三叠世具有镶边陆棚的沉积特征，可划分为4个相带，即台地边缘浅滩相、开阔台地相、局限台地相和蒸发台地相。

（3）中三叠世安尼期至拉丁期，江油含增地区相对海平面整体呈震荡上升的趋势，咸化的海水逐渐被淡化。

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图版Ⅰ

（本文编辑：李在光）

Sedimentary microfacies analysis of the Middle Triassic Leikoupo Formation-Tianjingshan Formation boundary in Hanzeng area，Jiangyou

LIU Chiheng1，2，3，HU Zuowei1，2，LI Yun1，2，LUO Wen1，2
（1.Institute of Sedimentary Geology，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China；2.State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China；3.Key Laboratory of Tectonic Controls on Mineralization and Hydrocarbon Accumulation，Ministry of Land and Resources，Chengdu University of Technology，Chengdu 610059，China）

The distribution range of Middle Triassic Tianjingshan Formation is limited to the northwest Sichuan Basin，affected by the Indosinian movement.The in-depth study of sedimentary transformation from Leikoupou Formation to Tianjingshan Formation of Middle Triassic is of great significant to understand the sedimentary environment evolution.By measuring the field profile of the Middle Triassic Leikoupo Formation-Tianjingshan Formation boundary in Hanzeng area and observing microfacies characteristics indoor，we identified five types of microfacies according to fossil assemblages，granular characteristics，filler types and architecture features of carbonate rocks，and recognized four sedimentary facies belts，including platform-margin sand shoal，open platform，restricted platform and evaporate platform.Based on the longitudinal change characteristics of sedimentary facies belts，it is concluded that sea level in Hanzeng area presents overall rise for a long period，and salt sea desalts gradually from Anisian Ageto Ladinian Age in Middle Triassic.

carbonate microfaies；Middle Triassic；Leikoupo Formation；Tianjingshan Formation；Hanzeng area of Jiangyou

TE121.3

A

1673-8926（2015）01-0066-08

2014-09-17；

2014-11-20

国家自然科学基金项目“川西北地区中三叠统天井山组的锶同位素地层学研究”（编号：41102063）与“四川江油地区下三叠统飞仙关组白云化流体的锶同位素示踪研究”（编号：41372113）和教育部博士点基金项目“川西北地区三叠系拉丁阶燧石富集层位的锶同位素年龄标定”（编号：20115122120004）联合资助

刘持恒（1989-），男，成都理工大学在读硕士研究生，研究方向为沉积学。地址：（610059）四川省成都市成华区二仙桥东三路1号成都理工大学沉积地质研究院。E-mail：liuchiheng@yeah.net

胡作维（1981-），男，博士，副教授，主要从事沉积地质学专业的教学与科研工作。E-mail：huzuowei@foxmail.com。