二叠纪—中三叠世原型盆地

如题所述

区域构造环境分析显示,四川盆地及邻区二叠纪—中三叠世存在区域伸展-区域挤压的构造旋回特征,其中早中二叠世受古特提斯洋的伸展与扩张的控制,而晚二叠世—早三叠世则受峨眉地裂运动的作用,表现为大陆伸展与裂陷,中晚三叠世则进入收缩阶段,因此原型盆地的发展存在两个阶段:二叠纪—早三叠世和中三叠世,其中二叠纪—早三叠世以东吴运动为界,还可以分为中二叠世、晚二叠世—早三叠世两个阶段。早中二叠世构造活动方式以大陆边缘裂陷、陆内伸展坳陷与裂陷作用为主,形成以扬子克拉通为核心,其周缘以裂陷盆地、裂陷槽、有限洋盆为主体的沉积盆地格架。晚二叠世—早三叠世峨眉地裂运动使得在扬子克拉通及其周缘地区又再次发生了区域性的大陆伸展与裂陷作用。中三叠世末—晚三叠世末,伴随古特提斯洋的闭合、大陆碰撞及华南大陆的强烈挤压—收缩,扬子克拉通及其周缘地区发生了强烈的印支运动,在这期间所发育的盆地主要为同构造期的前陆盆地。

图2-3-16 四川盆地及邻区晚奥陶世五峰组沉积期原型盆地分布图

(一)中二叠世—早三叠世克拉通内坳陷盆地和周缘边缘坳陷盆地发育

海西期伴随古特提斯洋的打开,扬子地块晚古生代的构造活动又处于拉伸引张的地块离散状态。受其影响,首先是碧土-昌宁-孟连洋打开;接着,在华南板块边缘的被动陆缘上,相继出现墨江洋、金沙江洋、勉略洋、甘孜-理塘洋及龙门山裂陷槽等,使昌都、思茅地块、中咱地块、松潘地块、中秦岭地块等从扬子板块上裂离出去。受其作用,上扬子北缘和西缘盆地类型为裂陷盆地和被动大陆边缘盆地,东南缘为陆内裂陷盆地,而上扬子内部则为稳定的克拉通盆地。东吴运动之后的晚二叠世,扬子克拉通及其周缘地区又再次发生了区域性的大陆伸展与裂陷作用,受峨眉地幔柱作用,上扬子内部发生裂陷,四川盆地北部海槽发育。

1.栖霞组沉积期原型盆地

栖霞组沉积期,伴随着古特提斯洋由南、西向北、东侵入,上扬子古陆几乎被海水淹没,古岛陆大多淹没水下。盆地总体结构为自西向东及向北倾斜的碳酸盐大台地,盆地类型为克拉通内坳陷盆地(图2-3-17)。

在上扬子西缘,冕宁西部到盐源东部的带状地区,从中二叠世开始就发育了以砾屑灰岩为代表的碳酸盐重力流沉积,这种台沟斜坡相重力流活动频繁但强度不大,表现为层次多而不甚稳定,有较多的陆源物质渗入,与之伴生的相带是台地相和台沟相,说明当时的相当的地形分异在同沉积断裂控制下,在台地内部开始形成了带状的槽沟,促进了沉积相的分异,因此扬子西缘已经开始演化为台地边缘斜坡,成为碳酸盐台地解体的地段(据成都地质矿产研究所,1987)。

四川盆地及邻区为广阔的开阔台地,略向北和东倾斜。在中二叠世前剥蚀夷平的基础上通过整体沉降发育而成。盆地内部未见明显的隆坳构造特征,地层厚度比较均一,变化不大,中二叠统最大厚度相差210m。

2.茅口组沉积期原型盆地

继承了栖霞组沉积期的基本构造格局,主要差别是陆表海域海水更显良好的循环流通,上扬子总体结构为向东及向北倾斜的碳酸盐大台地(图2-3-18)。

四川盆地西缘,龙门山、川西南地区基本继承了栖霞期的特征,仍为碳酸盐台地的一部分。茂汶、宝兴等地,此时已发展为台地边缘斜坡带,沉积了一套以碳酸盐重力流为主的沉积,其中以砾屑灰岩的碎屑流沉积最为典型。此外,在碎屑流砾屑灰岩的底部还常见滑塌角砾岩,与其上的碎屑灰岩呈渐变过渡,这是在同沉积断裂的控制下,碳酸盐台地解体的产物。原来统一的台地,随着断裂两侧东升西降的差异性运动的发生和发展,分裂为不同部分,各自进入了不同的发展进程,东侧扬子地块的大部分地区仍保持为台地,而西侧则为斜坡相。

四川盆地及邻区为广阔的局限-开阔台地,略向北和东倾斜。盆地内部未见明显的隆坳构造特征,盆地内主要构造格局呈NWW-SEE向。茅口期末,受东吴运动作用,发生隆升剥蚀作用(图2-3-19,图2-3-20),使得盆地北部近东西向的开江古隆起发育,且在南部近南北向的泸州古隆起亦发育,但是该时期开江古隆起的规模较泸州古隆起大。

3.吴家坪期(龙潭组沉积期)原型盆地

吴家坪期盆地构造格局较中二叠世发生了较大的变化,由西高东低转变为南西高北东低(图2-3-21)。受峨眉地裂运动作用,上扬子西北部出现大面积裂陷,即松潘-甘孜裂陷槽,并延伸至川西的西、北部地区,并在西、北部出现海槽,使得开江-梁平海槽与川西海槽相连(图2-3-22)。在川东北地区的开江-梁平海槽和城口-鄂西海槽开始发育与川西海槽相连。在海槽南侧,盆地的沉积相带呈近南北向展布。西部边缘发育大量大陆裂谷型层状基性玄武岩和侵入岩,此时台盆西部依次出现若干平行排列、成对出现、条块分割的裂陷槽和隆起。

图2-3-17 四川盆地及邻区中二叠世栖霞组沉积期原型盆地分布图

图2-3-18 四川盆地及邻区中二叠世茅口组沉积期原型盆地分布图

图2-3-19 四川盆地2008DCZ005测线地震剖面

图2-3-20 四川盆地05GA28测线地震剖面

图2-3-21 四川盆地及邻区中二叠世SW-NE向构造地层结构剖面示意图

图2-3-22 四川盆地及邻区晚二叠世龙潭组沉积期原型盆地分布图

4.长兴期原型盆地

长兴期,盆地结构对龙潭期具一定的继承性,整体向北东方向倾斜。但是该时期,扬子地区发生了二叠纪最后一次范围较大的海侵,上扬子浅海的大部分地区,除邻近康滇古陆的乐山一带为陆相和滨海沼泽相外,四川盆地大都是广阔的碳酸盐台地(图2-3-23)。盆地内部则存在NW向的局部构造。

在川东北地区的开江-梁平海槽北东侧受同生正断层的控制,南西侧坡度相对较缓,均表现为镶边型碳酸盐台地,与川西海槽相连。这一时期在川东北台地边缘或台地内(如毛坝、普光、重庆老龙洞)均有白云岩化的海绵礁、粒屑滩发育,成为重要的天然气储集体,台缘礁相带向西已追索到巴中元坝一带,而川西迄今未有发现和报道。据中石化西南分公司在川西广元长江沟、江油鱼洞梁、安县晓坝等长兴组剖面研测中,已在该组上部发现层状珊瑚礁,因此推测这一台缘礁滩相带应延至川西,可能受后期龙门山推覆影响而出露不充分。

5.飞仙关组沉积期原型盆地

早三叠世早期(飞仙关组沉积期)古地理格局发生了较大的变化,康滇古陆、龙门山-九顶山岛抬升,形成一岛链,使得盆地格局为西高东低,而在盆地内部,存在NW向局部低洼和凸起带(图2-3-24)。川西系列古陆成为盆地主要的物源区,不仅向川西海域倾注了大量陆源碎屑物,构成西高东低的地势差异,并且控制了沉积岩相的展布。该时期海平面不断下降,水体不断变浅,开江-梁平海槽面积不断缩小,向西退却并最终消失。

飞仙关组沉积期,碳酸盐台地整体结构较稳定,但是在其间,还存在局部的低洼和低凸部位,控制着台内凹的发育,即局部低幅差异隆升。地震剖面上表现为上超现象,主要出现在射洪—蓬溪—南部一带(图2-3-25,图2-3-26)。结合飞仙关组沉积厚度可知,三台—蓬溪—南部—盐亭一带厚度较大,在原始沉积时期为一NW向低洼地带,沉积过程中向周边发生上超现象,三台—蓬溪—南部—盐亭南北两侧,则为低幅凸起。但飞仙关期,四川盆地碳酸盐台地整体上厚度较一致,最大厚度差约120m。

6.嘉陵江组沉积期原型盆地

早三叠世嘉陵江组沉积期,上扬子整体为克拉通内坳陷盆地,四川盆地则进入了统一台地的发展阶段(图2-3-27)。嘉陵江晚期进入局限台地为主体发育阶段,且多处发展为蒸发台地环境,开阔台地主要局限于上扬子南侧,整个上扬子仍然呈现了西部高、东部低的古地貌格局。西部和西北部,受康滇古陆以及时隐时现的龙门山-九顶山岛的影响,嘉一及嘉二时段,川西地区提供了较为充足的陆源碎屑物,碳酸盐沉积则受到抑制。嘉三、嘉四~五时段,岛陆大多没入水下成为水下隆脊,陆屑补给影响减弱。

(二)中三叠世克拉通周缘边缘挠曲坳陷盆地和克拉通内挠曲坳陷盆地

中三叠世拉丁期,整个东亚发生了印支运动前幕(殷鸿福,1982)。对于四川盆地,国内部分学者注意到早中三叠世沉积充填的变化,从层序角度以及动力学角度分析盆地演化,将四川前陆盆地形成时间提前到中三叠世拉丁期的中晚期。如许效松等人(1997)认为四川盆地从碳酸盐台地到前陆盆地的转折时期是中三叠世拉丁期的中晚期,即天井山中期。因此进入中三叠世中晚期后,四川盆地的区域构造环境发生了根本性改变,进入了同构造期挤压挠曲型盆地的发育阶段。

四川盆地在中三叠世安尼期(雷口坡组沉积期)为一地形有所起伏的受限制的陆表海,北有秦岭古陆,东有江南古陆,西有龙门山-九顶山水下隆脊与多列台缘滩体屏障,只有南边经康滇古陆与越北古陆之间,越过黔南堤礁,与特提斯海相连,是海水进退的主通道和方向,次要方向则是龙门山、九顶山水下隆脊间,过安县附近与阿坝海相连,为一个半封闭的陆表海。

图2-3-23 四川盆地及邻区晚二叠世长兴组沉积期原型盆地分布图

图2-3-24 四川盆地及邻区早三叠世飞仙关组沉积期原型盆地分布图

图2-3-25 四川盆地乐山-龙女寺古隆起2008DCZ008地震剖面T1f内部超覆

图2-3-26 四川盆地乐山-龙女寺古隆起2008DCZ033地震剖面T1f内部超覆

中三叠世安妮期,四川盆地继承了奥伦尼克期的陆表海型碳酸盐台地格局,整体以局限台地相沉积为主,且多处发育蒸发台地沉积及浅滩沉积,在雷口坡中期发育了一定范围开阔台地沉积,但主要集中分布于中部地区。该时期沉积古地貌大致呈现了中间高、东西两侧低的构造格局(图2-3-28,图2-3-29)。

在安妮末期,由于印支运动的影响,导致全区上升为古陆,形成区域性不整合面,同时,导致开江—泸州一线东西两侧缺失雷口坡组3~4段沉积,反映了在该时期这两个地区上升为古陆并遭受较长时间的剥蚀。中三叠世末,海水自东向西退出,全盆地遭受剥蚀形成区域不整合面。

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