, 张倩 东北大学 资源与土木工程学院, 辽宁 沈阳 110819
收稿日期：2020-08-31
基金项目：黔桂地区石炭纪生物礁造礁群落更替对晚古生代冰期响应机制研究(41972002)。
作者简介：张永利(1980-)，男，河北保定人，东北大学副教授;
巩恩普(1958-)，男，辽宁沈阳人，东北大学教授，博士生导师。
摘要：以都结剖面为例, 逐步开展沉积环境分析和岩石学分析方面的工作, 旨在进一步提高右江盆地下石炭统都安组白云岩的研究程度.该白云岩形成于同生、准同生阶段的萨布哈模式, 并在后生埋藏阶段受到埋藏白云石化作用的改造.都安组白云岩地层、下伏潮间带黏结灰岩地层及浅水潮下带颗粒-泥粒灰岩地层共同构成环潮坪型碳酸盐岩米级旋回, 为晚古生代冰川作用在谢尔普霍夫期的发育提供了沉积学证据.
关键词：右江盆地都安组白云岩萨布哈模式晚古生代冰期
Genesis of Dolostone in Du'an Formation of Youjiang Basin and Its Geological Significance
ZHANG Yong-li, MIAO Zhuo-wei, GONG En-pu
, ZHANG Qian School of Resources & Civil Engineering, Northeastern University, Shenyang 110819, China
Corresponding author: GONG En-pu, E-mail: gongep@mail.neu.edu.cn.
Abstract: Taking the Dujie section as an example, the sedimentary environment analysis and petrological analysis were carried out to further improve the research level on the dolomites of the Lower Carboniferous Du'an Formation in the Youjiang Basin. The dolostone was formed in the Sabkha model of the syngenetic and peneogenetic stages, and was transformed by burial dolomitization in the epigenetic stage. The dolostone stratum of the Du'an Formation, the bonded limestone stratum in the intertidal zone and the grainstone-packstone stratum in the shallow subtidal zone constitute the tidal-flat carbonate rock meter-scale sequence, which provids sedimentological evidence for the development of the Late Paleozoic glaciation in the Serpukhovian.
Key words: BasinDu'an FormationdolostoneSabkha modelLate Paleozoic glaciation
白云石是碳酸盐岩中十分常见的矿物成分, 但有关其成因理论却众说纷纭[1].至今, 白云石化作用和引发白云石化过程的成岩流体性质一直都是碳酸盐岩沉积学领域备受争论且广泛研究的课题之一[2].在经济价值方面, 白云岩类储层占世界碳酸盐岩油气储层总量的50%[3], 有关白云岩储层成因和发育规律的研究已成为我国碳酸盐岩发育地区油气勘探领域的关键性课题之一[4].右江盆地被认为是中国南方地区最具油气勘探潜力的沉积盆地之一[5], 盆内的桂西区下石炭统都安组地层中上部多发育白云岩地层[6-7].石炭纪是一个古地理、古气候、古海洋环境、生物演化发生重大变化的时期[8], 期间受到弗拉斯阶-法门阶生物灭绝事件、谢尔普霍夫末期生物灭绝事件及晚古生代冰期等多个重大地史事件的影响[9-13], 因此, 该时期广泛分布的白云岩地层除了具有较高的油气勘探潜力, 还可以作为沉积响应来反映石炭纪的古气候与古海洋环境变化.针对右江盆地都安组白云岩的研究主要为一些描述性的报道和较为简要的分析[6-7], 其成因主要被初步地解释为环境变浅引发的白云石化作用[7], 而缺乏较为详细的成岩过程分析.因此, 本文以右江盆地桂西区都结剖面都安组白云岩地层为例, 通过沉积环境分析和岩石学分析的方法, 对其成因模式进行深入分析, 从而在理论意义方面进一步提高右江盆地石炭系白云岩的研究程度, 为石炭纪全球性气候和古海洋环境变迁提供沉积学证据, 在经济价值方面辅助推进右江盆地油气勘探开发工作的进展.
1 地质背景和剖面介绍研究区都结剖面位于中国南方地区右江盆地南缘, 属于广西石炭系四大沉积分区之一的桂西区[6], 见图 1a和1b. 右江盆地历经海西-印支期, 形成于泥盆纪, 延续在石炭纪, 发展于二叠纪, 消亡在三叠纪[14].该盆地是古特提斯东延的一部分, 具有洋盆的性质[15], 可能代表晚古生代发育于扬子地台与印支地块间的小洋盆.右江盆地的构造演化过程可分为以下三个阶段: 早泥盆世晚期-晚泥盆世的裂谷盆地阶段、早石炭世-早三叠世的被动大陆边缘阶段和中三叠世的前陆盆地阶段[16].伴随洋盆的急剧扩张, 最终在盆内发育了13个以北西向为主、北东向次之的同沉积活动裂陷带, 并形成了与之相对应的深水盆地与孤立台地相间展布的岩相古地理格局[17], 见图 1c.早石炭世都结剖面便受控于上述13个裂陷带中的水城-紫云-南丹-柳州裂陷带和隆林-百色-南宁裂陷带[17], 见图 1c.都安组实测剖面位于广西壮族自治区南宁市隆安县都结乡, 见图 1a, 1b和1d.该组真厚度约为249 m, 白云岩以若干薄层形式分布于该组167~218 m的位置, 见图 1e.年代地层方面, 都安组大致相当于中国石炭系年代地层划分方案中的维宪阶与德坞阶(维宪阶与谢尔普霍夫阶), 而白云岩产出层位则大致相当于中国石炭系年代地层划分方案中的德坞阶(谢尔普霍夫阶)[6-7, 18], 见图 1e.
图 1(Fig. 1)
 | 图 1 地质背景图集Fig.1 The atlas of geological background (a)—研究区地理位置图; (b)—广西石炭系沉积分区图(据邝国敦等[6], 1999修改); (c)—右江盆地构造图(据杜远生等[16], 2013修改); (d)—都结剖面都安组实测地层剖面图; (e)—都结剖面都安组地层柱状图(地层年代数据源于全国地层委员会[18], 2001；焦大庆等[7], 2003)). |
2 沉积环境特征2.1 碳酸盐岩微相区域地质资料显示, 研究区缺少陆源碎屑沉积物、陡峭斜坡环境对应的沉积物类型和呈现连续分布生物建造[6].梅冥相等认为研究区SQ16发育大规模指示潮坪环境的环潮坪型米级旋回[19].针对都结剖面都安组地层的微相类型划分, 碳酸盐岩缓坡模式相对(镶边)碳酸盐岩台地模式而言更为恰当.Flügel[20]将古生代和中生代缓坡碳酸盐岩划分成30个常见的微相类型, 研究区都结剖面都安组可识别出以下10种微相类型:
1) RMF7:棘屑丰富的生屑泥粒灰岩(RMF为缓坡微相类型Ramp Microfacies的简称).该微相类型以含有数量不一(常见至丰富)的棘屑为特征, 常见不同数量的伴生生物碎屑颗粒, 包括双壳类介壳碎屑、腹足类介壳碎屑、藻类碎屑和底栖有孔虫等, 非生物碎屑以似球粒为主, 见图 2a.
图 2(Fig. 2)
 | 图 2 多种微相类型的单偏光薄片照片Fig.2 Photographs of the single polarized flakes of various microphase types Cr—棘屑; B—潜穴; F—有孔虫; S—介壳; P—似球粒; Fen—窗孔构造. (a)—GD-18-4, ~51.7 m; (b)—GD-19-1, ~89.3 m; (c)—GD-20-2, ~132.8 m; (d)—GD-23-1, ~186.6 m; (e)—GD-22-2, ~186.2 m; (f)—GD-22-4, ~186.3 m. |
2) RMF8:潜穴多颗粒泥粒灰岩-颗粒灰岩.该微相类型以发育潜穴为特征, 含生物碎屑类型较为丰富且保存不好磨蚀严重(区分于RMF4), 以棘屑为主也包括少量有孔虫碎屑和藻类碎屑.非生物碎屑颗粒以似球粒为主也包括部分内碎屑或核形石等, 见图 2b.
3) RMF14:生屑颗粒种类丰富的泥粒灰岩.该类微相以生物碎屑种类丰富为特征, 包括介壳碎屑、棘屑、钙球和有孔虫等.非生物碎屑以似球粒为主, 也包括数量不等的内碎屑和集合颗粒, 偶见少量同心鮞粒, 见图 2c.
4) RMF19:不发育生物潜穴的灰泥岩.该微相类型以大量无潜穴构造的灰泥为特征, 几乎不含有任何生物碎屑颗粒, 非生物碎屑颗粒仅包括少量微生物似球粒, 见图 2d.
5) RMF22:细密纹层状黏结灰岩.该微相类型以毫米或亚毫米级的极细纹层结构为特征, 较细纹层为泥晶层, 而较粗纹层则由小似球粒和亮晶方解石组成.生物碎屑颗粒含量很低, 除少量介形虫和藻类碎屑, 其他生物十分罕见, 见图 2e.
6) RMF23:窗格状黏结灰岩.该微相类型以具有窗格状构造为特征, 生物碎屑颗粒含量极低, 除少量介形虫和藻类碎屑, 其他生物十分罕见, 见图 2f.
7) RMF24:内碎屑砾状灰岩.该微相类型以具有丰富的长条状或竹叶状原地或近原地碳酸盐岩内碎屑为特征, 内碎屑常呈扁平状排列, 有时也呈交错状出现, 属于潮坪上的滞留沉积物, 见图 3a, 3b.
图 3(Fig. 3)
 | 图 3 多种微相类型的单偏光薄片照片与野外照片Fig.3 Single-polarized flake photos and field photos of various microphase types I—内碎屑; O—鲕粒; Ag—集合颗粒; P—似球粒; S—介壳. (a), (b)—GD-21-5, ~177.1 m; (c), (d)—GD-22-5, ~186.5 m; (e)—GD-25-1, ~187.1 m; (f)—GD-21-2, ~166.8 m. |
8) RMF25:纹层状叠层石黏结灰岩.该微相类型以具有板状或多种穹窿形叠层状构造为特征, 黏结灰岩整体由细粒纹层和粗粒纹层组成, 部分可见微生物或藻类构造.生物碎屑颗粒含量极低, 非生物碎屑颗粒仅包括微生物似球粒, 见图 3c, 3d.
9) RMF29:鮞粒颗粒灰岩.该微相类型以具有大量表皮鮞粒、同心鮞粒和泥晶鮞粒为特征.生物碎屑颗粒含量较低且泥晶化程度很高.非生物碎屑颗粒除大量鮞粒还包括内碎屑、集合颗粒和巴哈马似球粒, 内碎屑原岩为半固结的鮞粒颗粒灰岩, 见图 3e.
10) RMF30:含介壳鮞粒颗粒灰岩-泥粒灰岩.该微相类型以具有较多表皮鮞粒、同心鮞粒或泥晶鮞粒为特征.与RMF29相比生物碎屑颗粒含量较高, 以介壳碎屑为主也包括少量有孔虫.非生物碎屑颗粒以鲕粒、集合颗粒、内碎屑和巴哈马似球粒为主, 见图 3f.
2.2 沉积相标志根据Flügel[20]总结的环潮坪碳酸盐岩识别标志, 在白云岩集中分布的都结剖面都安组中上部地层中识别出以下6种环潮坪沉积相标志:
1) 微生物纹层: 文献[6, 21]认为都安组上部地层发育大量纹层状微生物岩.微生物纹层宏观上可分为亮、暗两种具有帐篷构造的厘米级厚层, 厚层内部又可进一步分为亮、暗两种毫米级薄层, 暗层以灰泥为主而亮层以亮晶方解石为主, 见图 3c和3d.这种相标志通常指示间歇性暴露的潮间带潮坪环境.
2) 白云岩纹层: 宏观上表现为几毫米至几厘米不等厚的水平纹层, 常夹于微生物纹层之间, 见图 3c.这种相标志指示的是干旱炎热的潮上、潮间带潮坪环境.
3) 沥青质纹层: 宏观上表现为深黑色断续连接的毫米级水平纹层, 可与上覆的内碎屑层形成交错层理, 见图 4a和4b.这种相标志通常指示潮间带和浅水潮下带环境.
图 4(Fig. 4)
 | 图 4 环潮坪沉积相标志Fig.4 Sedimentary facies marks of the ring tidal flat Al—沥青质纹层; Fen—窗孔构造; 红色曲线之间—内碎屑. (a), (b)—拍摄位置见图 4d; (c)—GD-22-4, ~186.3 m; (d)—GD-24-1, ~186.7 m. |
4) 内碎屑: 在露头风化面上表现为长条状或竹叶状, 长度通常在5 cm以下, 可呈水平、交错状叠置分布或零散分布, 见图 4b.镜下观察发现其岩性通常为泥-微晶白云岩、灰泥岩、黏结灰岩、含鲕粒泥岩、鲕粒灰岩, 且发育不同程度的泥晶化作用.这种相标志通常指示受风暴浪侵蚀作用影响的潮上、潮间带潮坪环境, 有时也可出现在受风暴浪侵蚀作用影响的浅水潮下带鲕粒滩环境.
5) 窗格状构造: 微观上通常表现为在似球粒灰泥岩或黏结灰岩中形成的比粒间孔隙更大的孔洞, 且部分或全部被方解石胶结物充填, 见图 4c.它是一种典型的潮上、潮间带潮坪相标志.
6) 蒸发岩矿物假晶: 蒸发岩矿物假晶零星分布于灰泥岩或微晶白云岩之中, 见图 4d.这种沉积相标志通常指示炎热干旱的潮上带潮坪环境.
2.3 沉积环境分析综上所述, 研究区都结剖面都安组地层中可识别出10种缓坡碳酸盐岩常见微相类型(RMF7, 8, 14, 19, 22, 23, 24, 25, 29, 30)和6种环潮坪沉积相标志.由于部分单一微相在沉积环境分析方面具有多解性, 所以采用微相组合结合沉积相标志作为判断依据, 见图 5.根据Flügel[20]总结的“单斜碳酸盐岩缓坡不同部分中微相类型的高度概括性分布状况”, 在都结剖面都安组地层中识别出中缓坡、内缓坡开阔海、内缓坡浅滩和内缓坡环潮坪这4种沉积环境.具体的沉积环境演化顺序为中缓坡环境→内缓坡开阔海环境→内缓坡浅滩环境→内缓坡环潮坪环境与浅滩环境频繁交替出现→内缓坡开阔海环境→内缓坡浅滩环境.白云岩上覆地层属于浅水潮下带环境, 其下伏地层属于潮间带环境.因此, 研究区都结剖面都安组白云岩或其原岩形成于内缓坡潮坪相潮上、潮间带环境.
图 5(Fig. 5)
 | 图 5 单斜碳酸盐岩缓坡不同部分中微相类型的高度概括性分布状况图与都结剖面都安组沉积环境演化柱状图Fig.5 A highly generalized distribution map of the microfacies types in different parts of the monoclinic carbonate gentle slope and a histogram of the evolution of the Du'an Formation sedimentary environment in the Dujie section |
3 白云岩岩石学特征都结剖面都安组中上部层位发育若干层夹于浅水潮下带颗粒灰岩、潮间带粒泥灰岩及黏结灰岩之间的厘米级薄层状白云岩, 该白云岩可分为微晶-粉晶结晶白云岩(D1)和微晶-细晶灰云岩(D2)两类.在宏观上D1和D2具有典型的薄层状构造, 见图 6.这种白云岩薄层以顶部D1向下逐渐过渡到D2为基本组成形式, 表现出白云石化程度由上至下逐渐减弱的特征.构造底部界面为平滑且连续的渐变界面, 在阴极发光显微镜下观察到阴极发光强度从D1与D2界面到D2底部逐渐减弱, 见图 7a~7d.顶部界面为不平滑且破碎的突变界面(侵蚀界面), 在阴极发光显微镜下观察到薄层状构造顶界面的D1与上覆灰岩具有截然不同的阴极发光性, 见图 7e, 7f.顶部界面上覆侵蚀作用所形成的大小不一的长条形白云岩成分内碎屑, 该类内碎屑长轴方向与薄层状构造平行或近平行, 见图 6.这种现象表明上界面为侵蚀界面.
图 6(Fig. 6)
 | 图 6 都安组白云岩薄层状构造Fig.6 The lamellar structure of dolomite in the Du'an Formation A—顶界面; B—底界面; C—内碎屑. |
图 7(Fig. 7)
 | 图 7 薄层状结构顶底界面镜下照片Fig.7 Photomicrographs of the top and bottom interfaces of the thin layered structure (a)—D1, D2界面, GD-26-4, ~197.4 m; (b)—图 7a的阴极发光显微照片; (c)—D2, GD-26-4, ~197.4 m; (d)—图 7c的阴极发光显微照片; (e)—D1与上覆灰岩(L)界面, GD-26-4, ~197.4 m; (f)—图 7e的阴极发光显微照片. |
微晶-粉晶结晶白云岩(D1)由尺寸约为10~40 μm的微晶至粉晶级自形-它形白云石晶体(d1)组成, 其原岩结构受交代作用影响, 导致一定程度的破坏, 见图 8a, 8b, 8c.在阴极发光显微镜下观察发现, D1的阴极发光性主要表现为暗红色-亮红色, 其中自形白云石为暗红色而半自形-它形粉晶白云石为暗心亮边的红色, 见图 8d.粉晶-细晶灰云岩(D2)主要由未经改造的原岩组分和尺寸约为30~100 μm的自形-它形白云石晶体(d2)组成, 且保留部分原岩结构, 见图 8e.在阴极发光显微镜下观察发现, 白云石晶体主要表现为暗红色-亮红色的阴极发光性, 其中自形白云石为暗红色而半自形-它形白云石为暗心亮边的红色, 且原岩组分不发光, 见图 8f.
图 8(Fig. 8)
 | 图 8 D1和D2的结构特征Fig.8 Structure characteristics of D1 and D2 (a)—D1显微结构, 高倍, GD-26-4, ~197.4 m; (b)—图 8a内红色区域的显微结构示意图; (c)—D1显微结构, 低倍, GD-26-4, ~197.4 m; (d)—图 8c的阴极发光显微照片; (e)—D2显微结构, GD-26-4, ~197.4 m; (f)—图 8e的阴极发光显微照片. |
4 白云岩成因分析4.1 成岩过程分析白云石晶体的阴极发光性可反映成岩流体的阳离子浓度和氧化还原条件等特征[1, 22], 因此D1的阴极发光性指示了两种特征的成岩流体, 其中暗红色阴极发光性的自形白云石形成于同生白云石化作用, 暗心亮边红色阴极发光性的半自形-它形白云石则是在后生埋藏阶段受到了其他成岩流体的影响进而发生了过度白云石化作用[23].在阴极发光性方面, D2与D1的特征相仿.在空间关系上, D2主要分布于D1的下伏地层并呈过渡关系.结合其结构特征, 以上证据表明D2形成于准同生白云石化作用, 且经历了与D1相似的后期成岩过程.综上所述, 研究区白云岩的形成主要受两期成岩作用的影响, 分别为同生、准同生阶段和后生埋藏阶段.
4.2 白云石化模式分析萨布哈成因模式下形成的白云岩主要分布于局限环境中的潮上带与潮间带, 微观结构表现为纯净的同生-准同生微晶-粉晶白云石, 宏观构造表现为厚1~2 m的补丁状或层状岩层, 上界面表现为明显的侵蚀面, 下界面表现为过渡渐变, 具有同沉积蒸发岩和明显的窗孔构造[1, 24-27], 其水文环境主要由以下不断重复的三个连续阶段组成: 海水充注、毛细管浓缩及蒸发泵吸[28].同生、准同生阶段的都安组白云岩不论在沉积环境、微观结构还是在宏观构造上均符合前人针对萨布哈成因白云岩的观点, 层状构造方面相对前人观点略低也可以归因为研究区都安组潮坪相沉积环境十分频繁的海平面变化.
在同生、准同生阶段, 都安组中上部白云岩分布的潮坪相地层中发育明显的滞留沉积现象, 这表明特大潮汐作用和风暴浪作用强烈, 由它们带来的海水经蒸发浓缩后为白云岩的形成提供间歇性的Mg2+来源, 见图 9a.而具有窗孔构造、“V”字型构造和蒸发岩假晶的潮坪相沉积物则指示了一种干旱暴露的局限环境, 这种沉积环境下发生的蒸发泵作用[29]可提供持续的Mg2+补充.以上富含Mg2+的成岩流体在重力作用下沿松散沉积物空隙向下运移, 在水岩界面形成同生阶段的、纯净的微晶白云岩, 在尚未完全脱离沉积水体影响的浅埋藏环境中形成准同生阶段的粉晶灰云岩.在后生埋藏阶段, 部分白云石晶粒增大、晶面弯曲且晶壳阴极发光性增强, 则指示了一种在新的成岩流体补充下发生的埋藏白云石化作用, 见图 9b.综上所述, 研究区都结剖面都安组白云岩形成于萨布哈白云石化模式, 并在后生埋藏阶段受到埋藏白云石化作用的改造, 属于叠加了后生埋藏作用调整的萨布哈成因.
图 9(Fig. 9)
 | 图 9 研究区都结剖面都安组白云岩成因模式示意图Fig.9 The schematic diagram of the dolomite genetic model of the Du'an Formation in Dujie section of the study area (a)—同生、准同生阶段(据Bush[30]1973修改); (b)—后生埋藏阶段(据Tucker and Wright[22]1990修改). |
5 白云岩地质意义分析通过沉积环境和岩石学方面的分析工作, 认为区域性分布的都安组白云岩地层最初形成于同生、准同生阶段的萨布哈白云石化模式.由于这种白云岩地层的发育受到潮上带、潮间带潮坪相沉积环境的严格限制, 在多次重复发育此类白云岩的都安组中上部地层中可以观察到特定沉积相组合与岩性组合在垂向上的韵律性分布.因此, 强烈白云岩化的都安组中上部地层属于旋回地层, 其地质意义分析如下.
石炭纪是一段全球性变冷事件频发的地质历史时期[31-33], 而且众多诸如同位素、冰成岩地层、旋回地层和古生物演替方面的证据表明都安组白云岩形成的时期(谢尔普霍夫期)处于晚古生代第二次大规模冰期[21, 34-35].结合冰川沉积物中的直接证据, 美国伊利诺斯盆地不整合边界和低纬度斜坡序列中保存的间接证据可以表明晚古生代冰川作用在地理上的广泛分布始于晚维宪期, 而且在谢尔普霍夫期发育尤为强烈[36].从古生物与古气候协同演化的角度出发, 中国右江盆地远岸缓坡型碳酸盐岩孤立台地谢尔普霍夫阶地层中广泛发育的大规模巨厚层都结微生物岩同样指示了晚古生代冰川作用在谢尔普霍夫期的发育[36].石炭纪华南板块处于中低纬度地区, 该区受晚古生代冰川作用的影响主要表现为冰川型海平面变化和由它引发的旋回地层沉积[37-39].已报道的北半球旋回地层沉积在空间上主要分布在北美洲、欧洲西北部、俄罗斯台地、莫斯科盆地、乌拉尔山和中国华南板块, 在时间上主要集中在维宪阶至萨克马尔阶[40].通过与北美中央大陆对比, 中国黔南地区Triticites带地层的17个沉积旋回被认为是当时存在冰川型全球海平面变化的有力证据[41-42].除此之外, 四川龙门山地区石炭系中的4个层序分别与晚古生代冰期中的4次间冰－冰期旋回相对应, 也被认为是晚古生代冰期对华南板块产生影响的关键证据[43].由此可见, 中国华南板块的谢尔普霍夫阶地层中很可能存在作为晚古生代冰期沉积响应的旋回地层.
都安组白云岩形成在潮上带与潮间带顶部的环潮坪环境, 它与潮间带叠层石黏结灰岩、细密纹层状似球粒黏结灰岩、窗孔状黏结灰岩和浅水潮下带鲕粒颗粒灰岩、含介壳鮞粒颗粒灰岩-泥粒灰岩形成米级旋回.由风暴浪和特大潮汐流导致的滞留沉积物(内碎屑砾状灰岩)夹于浅水潮下带颗粒灰岩和潮上带白云岩之间, 指示瞬时暴露间断面的存在.由以上米级旋回和瞬时暴露面所组成的旋回沉积地层即前人所说的环潮坪型碳酸盐岩米级旋回[44].这种类型的旋回性沉积记录运用米兰科维奇旋回机制所产生的冰川型海平面变化得到了合理的解释, 说明环潮坪型碳酸盐岩米级旋回属于在冰川型海平面变化控制下的旋回过程的产物[45-46].综上所述, 同生、准同生阶段的都安组白云岩是在晚古生代冰期背景下发育的、受控于冰川型海平面变化的特殊的萨布哈成因白云岩, 属于冰川型海平面变化所引发的环潮坪型碳酸盐岩米级旋回的重要组成部分, 属于晚古生代冰期在华南板块的沉积响应, 是谢尔普霍夫期发育冰川作用的沉积学证据之一.
6 结论1) 研究区都结剖面都安组地层中可识别出中缓坡、内缓坡开阔海、内缓坡浅滩和内缓坡环潮坪这4种沉积环境.具体的沉积环境演化顺序为中缓坡环境→内缓坡开阔海环境→内缓坡浅滩环境→内缓坡环潮坪环境与浅滩环境频繁交替出现→内缓坡开阔海环境→内缓坡浅滩环境.研究区都结剖面都安组白云岩仅形成于干旱暴露的内缓坡潮坪相潮上、潮间带环境.
2) 研究区都结剖面都安组白云岩可分为自形-它形微晶-粉晶结晶白云岩和自形-它形粉晶-细晶灰云岩, 且具有突变顶界面、渐变底界面的薄层状构造.
3) 研究区都结剖面都安组白云岩形成于同生、准同生阶段的萨布哈白云石化模式, 并在后生埋藏阶段受到埋藏白云石化作用的改造, 属于叠加了后生埋藏作用调整的萨布哈成因.
4) 同生、准同生阶段的都安组白云岩发育于晚古生代冰期背景下, 属于受冰川型海平面变化控制的特殊的萨布哈成因白云岩, 是冰川型海平面变化导致的环潮坪型碳酸盐岩米级旋回的组成部分, 属于晚古生代冰期在华南板块的沉积响应, 是谢尔普霍夫期发育冰川作用的沉积学证据之一.
参考文献
| [1] | Warren J. Dolomite: occurrence, evolution and economically important associations[J]. Earth-Science Review, 2000, 52: 1-81. DOI:10.1016/S0012-8252(00)00022-2 |
| [2] | Morrow D. Regional subsurface dolomitization: models and constraints[J]. Geoscience Canada, 1998, 25(2): 57-70. |
| [3] | Zenger D H, Dunham J B, Ethington R L. Concepts and models of dolomitization[M]. Sellwood: Society of Economic Paleontologists and Mineralogists, 1980. |
| [4] | 张学丰, 胡文瑄, 张军涛. 白云岩成因相关问题及主要形成模式[J]. 地质科技情报, 2006, 25(5): 32-40. (Zhang Xue-feng, Hu Wen-xuan, Zhang Jun-tao. Critical problems for dolomite formation and dolomitization models[J]. Geological Science and Technology Information, 2006, 25(5): 32-40. DOI:10.3969/j.issn.1000-7849.2006.05.006) |
| [5] | Feng Z Z, Yang Y Q, Jin Z K, et al. Potential of oil and gas of the Carboniferous in South China from the viewpoint of lithofacies palaeogeography[J]. Journal of Palaeogeography, 1999, 1(4): 86-92. |
| [6] | 邝国敦, 李家骧, 仲锵, 等. 广西的石炭纪[M]. 武汉: 中国地质大学出版社, 1999: 3-210. (Kuang Guo-dun, Li Jia-xiang, Zhong Qiang, et al. Carboniferous of Guangxi[M]. Wuhan: China University of Geosciences Press, 1999: 3-210.) |
| [7] | 焦大庆, 马永生, 邓军, 等. 黔桂地区石炭纪层序地层格架及古地理演化[J]. 现代地质, 2003, 17(3): 294-302. (Jiao Da-qing, Ma Yong-sheng, Deng Jun, et al. The sequence-stratigraphic framework and the evolution of paleogeography for Carboniferous of the Guizhou and Guangxi areas[J]. Geoscience, 2003, 17(3): 294-302. DOI:10.3969/j.issn.1000-8527.2003.03.010) |
| [8] | Ross C A, Ross J R P. Carboniferous and early Permian biogeography[J]. Geology, 1985, 13: 27-30. DOI:10.1130/0091-7613(1985)13<27:CAEPB>2.0.CO;2 |
| [9] | Buggisch W. The global Frasnian-Famennian Kellwasser event[J]. Gelologische Rundschau, 1991, 80(1): 49-72. DOI:10.1007/BF01828767 |
| [10] | Stanley S M, Powell M G. Depressed rates of origination and extinction during the late Paleozoic ice age: a new state for global marine ecosystem[J]. Geology, 2003, 31: 877-880. DOI:10.1130/G19654R.1 |
| [11] | McGhee G R, Sheehan P M, Bottjer D J, et al. Ecological ranking of Phanerozoic biodiversity crises: the Serpukhovian (early Carboniferous) crisis had a greater ecological impact than the end Ordovician[J]. Geology, 2012, 40: 147-150. DOI:10.1130/G32679.1 |
| [12] | 黄文韬, 巩恩普, 张永利, 等. 广西浪平地区黄龙组底部的核形石及其意义[J]. 东北大学学报(自然科学版), 2019, 40(11): 1606-1610. (Huang Wen-tao, Gong En-pu, Zhang Yong-li, et al. Oncoids and its significance from the base of Huanglong Formation in Langping, Guangxi[J]. Journal of Northeastern University (Natural Science), 2019, 40(11): 1606-1610. DOI:10.12068/j.issn.1005-3026.2019.11.016) |
| [13] | Huang W T, Marine M, Zhang Y L, et al. The onset of the Late Paleozoic ice age: record from South China[J]. International Journal of Earth Sciences, 2020, 109(1): 281-300. DOI:10.1007/s00531-019-01802-x |
| [14] | 冯增昭, 杨玉卿, 鲍志东. 中国南方石炭纪岩相古地理[J]. 古地理学报, 1999, 1(1): 75-86. (Feng Zeng-zhao, Yang Yu-qing, Bao Zhi-dong. Lithofacies palaeogeography of the carboniferous in Southern China[J]. Journal of Palaeogeography, 1999, 1(1): 75-86. DOI:10.3969/j.issn.1671-1505.1999.01.009) |
| [15] | Shi X Y, Mei S, Sun Y. Permian sequence stratigraphy of slope facies in southern Guizhou and chronostratigraphic correlation[J]. Science in China, 2000, 43(1): 63-76. DOI:10.1007/BF02877831 |
| [16] | 杜远生, 黄虎, 杨江海, 等. 晚古生代-中三叠世右江盆地的格局和转换[J]. 地质论评, 2013, 59(1): 1-10. (Du Yuan-sheng, Huang hu, Yang Jiang-hai, et al. The basin translation from Late Paleozoic to Triassic of the Youjiang Basin and its tectonic signification[J]. Geological Review, 2013, 59(1): 1-10. DOI:10.3969/j.issn.0371-5736.2013.01.001) |
| [17] | 陈洪德, 张锦泉, 刘文均. 泥盆纪-石炭纪右江盆地结构与岩相古地理演化[J]. 广西地质, 1994, 7(2): 15-23. (Chen Hong-de, Zhang Jin-quan, Liu Wen-jun. Structure of Youjiang Basin in Devonian-Carboniferous period and its evolution of lithofacies and palaeogeography[J]. Guangxi Geology, 1994, 7(2): 15-23.) |
| [18] | 全国地层委员会. 中国地层指南及中国地层指南说明书[M]. (修订版)北京: 地质出版社, 2001: 1-59. (All China Commission of Stratigraphy. Chinese stratigraphic guide and specification[M]. (revised)Beijing: Geological Publishing House, 2001: 1-59. ) |
| [19] | 梅冥相, 孟庆芬, 易定红, 等. 黔桂地区石炭系层序地层格架及海平面变化[J]. 地球学报, 2004, 25(1): 39-46. (Mei Ming-xiang, Meng Qing-fen, Ying Ding-hong, et al. Carboniferous sequence framework in Guizhou and Guangxi, Southern China[J]. Acta Geoscientica Sinica, 2004, 25(1): 39-46. DOI:10.3321/j.issn:1006-3021.2004.01.006) |
| [20] | Flügel E. Microfacies of carbonate rocks, analysis, interpretation and application[M]. Berlin, 2004: 661-662. |
| [21] | 苗卓伟, 张永利, 巩恩普, 等. 广西隆安下石炭统都结微生物岩微相特征与沉积环境研究[J]. 地质论评, 2016, 62(5): 1134-1148. (Miao Zhuo-wei, Zhang Yong-li, Gong En-pu, et al. Sedimentary environment and microfacies analysis of the lower carboniferous microbial carbonates in the Dujie Village, Long'an County, Guangxi[J]. Geological Review, 2016, 62(5): 1134-1148.) |
| [22] | Tucker M, Wright V P. Carbonate sedimentology[M]. Oxford: Blackwell Scientific Publications, 1990: 1-467. |
| [23] | Gregg J M, Sibley D F. Epigenetic dolomitization and the origin of xenotopic dolomite texture[J]. Journal of Sedimentary Petrology, 1984, 54: 908-931. |
| [24] | Shinn E A, Cinsburg R N, Lloyd R M. Recent supratidal dolomite from Andros Island, Bahamas[C]//Dolomitization and limestone diagenesis. DOI: https://doi.org/10.1007/0-306-48369-6_7. |
| [25] | Hsü K J, Schneider J. Progress report on dolomitization-hydrology of Abu Dhabi Sabkhas, Arabian Gulf[C]//The Persian Gulf: holocene carbonate sedimentation and diagenesis in a shallow epicontinental sea. Berlin: Springer, 1973: 409-422. |
| [26] | Warren J K, Kendall C G S C. Comparison of sequences formed in marine sabkha (subaerial) and salina (subaqueous) settings-modern and ancient[J]. AAPG Bulletin, 1985, 69(6): 1013-1023. |
| [27] | Warren J K. Sulfate dominated sea-marginal and platform evaporative settings[C]//Evaporites, Petroleum and Mineral Resources. Amsterdam: Elsevier, 1991: 477-533. |
| [28] | Mackenzie J. Holocene dolomitzation of calcium carbonate sediments from the coastal Sabkhas of Abu Dhabi, U.A.E[J]. Geology, 1981, 89: 185-198. DOI:10.1086/628579 |
| [29] | Hsü K J, Siegenthaler C. Preliminary experiments on hydrodynamic movement induced by evaporation and bearing on the dolomite problem[J]. Sedimentology, 1969, 12: 448-453. |
| [30] | Bush P. Some aspects of the diagenetic history of the Sabkha in Abu Dhabi, Persian Gulf[C]//The persian gulf, holocene carbonate sedimentation and diagenesis in ashallow epicontinental sea. New York: Springer, 1973: 395-407. |
| [31] | Saunders W B, Ramsbottom W H C. The mid carboniferous eustaticevent[J]. Geology, 1986, 14(2): 208-212. |
| [32] | Stanley S M. Climatic cooling and mass extinctions of Paleozoic reefcommunities[J]. Palaios, 1988, 3: 228-232. DOI:10.2307/3514533 |
| [33] | Wood R. The ecological evolution of reefs[J]. Annual Review of Ecology and Systematic, 1998, 29: 179-206. DOI:10.1146/annurev.ecolsys.29.1.179 |
| [34] | Isbell J L, Miller M F, Wolfe K L, et al. Timing of late Paleozoic glaciation in Gondwana: was glaciation responsible for the development of Northern Hemisphere cyclothems?[J]. Geological Society of America Special Papers, 2003, 370: 5-24. |
| [35] | Buggisch W, Joachimski M M, Sevastopulo G, et al. Mississippian δ13C carb and conodont apatite δ18O records-their relation to the Late Palaeozoic Glaciation[J]. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2008, 268: 273-292. DOI:10.1016/j.palaeo.2008.03.043 |
| [36] | Smith L B, Read J F. Rapid onset of Late Paleozoic glaciation on Gondwana: evidence from upper Mississippian strata of the Midcontinent, Unite States[J]. Geology, 2000, 28(3): 279-282. DOI:10.1130/0091-7613(2000)28<279:ROOLPG>2.0.CO;2 |
| [37] | Crowell J C. Gondwana glaciation, cyclothems, continental positioningand climate change[J]. American Journal of Science, 1978, 278(10): 1345-1372. DOI:10.2475/ajs.278.10.1345 |
| [38] | Veevers J, Powell M. Late Paleozoic glacial episodes in Gondwanaland reflected in transgressive-regressive depositional sequences in Euramerica[J]. Bulletin of the Geological Society of America, 1987, 98(4): 475-487. DOI:10.1130/0016-7606(1987)98<475:LPGEIG>2.0.CO;2 |
| [39] | Crowley T, Baum S. Estimating carboniferous sea-level fluctuations from Gondwana ice extent[J]. Geology, 1991, 19(10): 975-977. DOI:10.1130/0091-7613(1991)019<0975:ECSLFF>2.3.CO;2 |
| [40] | 杨兵, 夏浩东, 杨欣杰, 等. 晚古生代冰期研究进展[J]. 地质科技情报, 2016, 35(2): 140-151. (Yang Bing, Xia Hao-dong, Yang Xin-jie, et al. Late Paleozoic ice age: review of recent progress[J]. Geological Science and Technology Information, 2016, 35(2): 140-151.) |
| [41] | 刘本培, 李儒峰, 尤德宏. 黔南独山石炭系层序地层及麦粒蜓带冰川型全球海平面变化[J]. 地球科学: 中国地质大学学报, 1994, 19(5): 553-564. (Liu Ben-pei, Li Ru-feng, You De-hong. Carboniferous sequence stratigraphy and glacio-eustasy of triticites zone in southern Guizhou, China[J]. Earth Science-Journal of China University of Geosciences, 1994, 19(5): 553-564.) |
| [42] | 李儒峰, 刘本培, 赵澄林. 黔南Triticites带旋回层序碳同位素特征及冰川型海平面变化[J]. 地质学报, 1996, 70(4): 342-350. (Li Ru-feng, Liu Ben-pei, Zhao Chen-lin. Characteristics of cycle-sequence, carbon isotope features and glacio-eustasy of the triticites zone in Southern Guizhou[J]. Acta Geologica Sinica, 1996, 70(4): 342-350.) |
| [43] | 覃健雄, 曾允孚, 黄志勋, 等. 四川龙门山马角坝地区石炭纪层序地层及海平面变化研究[J]. 岩相古地理, 1996, 16(1): 19-33. (Tan Jian-xiong, Zeng Yun-fu, Huang Zhi-xun, et al. Carboniferous sequence stratigraphy and sea-level changes in the Majiaoba District, Sichuan[J]. Lithofacies Paleogeography, 1996, 16(1): 19-33.) |
| [44] | Mei M X, Xu D B, Zhou H R. Genetic types of meterscale sequences and fabric natures of facies succession[J]. Earth Science-Journal of China University of Geosciences, 2000, 11(4): 375-382. |
| [45] | Strasser A, Hilgen F J, Heckel P H. Cyclostratigraphy-concepts, definitions, and applications[J]. Newsletters Stratigraphy, 2006, 42: 75-114. |
| [46] | Spence G H, Tucker M E. A proposed integrated multi-signature model for peritidal cycles in carbonates[J]. Journal of Sedimentary Research, 2007, 77: 797-808. DOI:10.2110/jsr.2007.080 |
