关于深湖块状砂岩和单一递变粒序砂岩成因的讨论

如题所述

按照Bouma(1962)的定义,Bouma层序Ta段是一个块状层或一个递变层。但人们对Ta的成因一直存在着争议,如Middleton(1967)就认为它是假塑性快速层沉积(pseudo-plastic quick bed)。Lowe(1982)认为是高密度浊流成因(high-densityturbid-ity currents)。现在看来,若Ta段中具有正粒序构造,无疑它应为浊流成因。Walker等(1978)认为块状砂岩是颗粒流沉积产物。即:当颗粒流动能突然衰减时,几个颗粒层快速同时堆积,形成无层理构造的块状砂岩;如果颗粒碰撞及流体逸出能力弱,则形成碟状构造不发育的块状砂岩。Shanmugam和M oiold(1995,1997,2000,2002)根据流变学特点,认为Ta段中的块状砂岩,特别是具漂浮石英颗粒和泥岩碎屑的块状砂岩实际应为砂质碎屑流成因(sandydebrisflow)。

湖相浊积岩中也存在这种无任何层理构造的厚层块状砂岩,其成因是什么呢?

砂级沉积物从湍流悬浮液中通过或沉积而产生了特殊的沉积构造-粒序层,粒序层的形成是一个较为缓慢的过程,而无构造的厚层块状砂的形成于一个快速的沉积过程。究竟哪一种物理机制能使在湍流悬浮液中搬运的砂全沉积下来,而沉积过程中流速的变化却不经过起牵引流阶段,因此作者认为无构造的纯砂沉积物不是由紧靠底部运动的湍流悬浮液沉积的,而是由其他方式形成的;另一方面,富含细粒沉积物的无构造沉积层,因为粒度太细,无水流作用造成的牵引构造,所以也不能归为牵引流成因;所以湖盆中的这种不具任何沉积构造的砂岩——俗称块状砂岩还有可能有其他成因。

从图4-29中可以看出底部为砂质碎屑流,顶部为浊流,可以分为三种砂质碎屑流类型:A.薄层状砂质碎屑流;B.中层状砂质碎屑流;C.厚层状砂质碎屑流。薄层状砂质碎屑流的特点是底部为薄层砂质碎屑流,而顶部为稀释的、悬浮的浊流,头部为悬浮的浊流;中层砂质碎屑流的特点是底部的砂质碎屑流较厚,顶部的浊流也较大,头部为悬浮的浊流;厚层砂质碎屑流的特点是底部的砂质碎屑流厚度大,在快速流动中形成一个较大的头部,而上部悬浮的浊流层很薄。

图4-29 砂质碎屑流的三种类型

根据砂质碎屑流是一种塑性流体,从上述三种类型可以得出,在一次砂质碎屑流-浊流的作用过程中,薄层砂质碎屑流最终可以形成底部为薄层的无递变的薄层砂岩,往上为具单一递变粒序的浊积岩(图4-29D)。中层砂质碎屑流可以形成底部的较厚的无递变粒序的块状砂岩,往上是递变层(图4-29E);厚层砂质碎屑流就形成厚层块状砂岩,仅在顶部形成薄层的递变层(图4-29F)。

这就可以很好地解释鄂尔多斯盆地延长组深湖中普遍发育的单一递变粒级砂岩和厚层块状砂岩,厚层块状砂岩为砂质碎屑流成因。一次砂质碎屑流-浊流的作用后在顶部就沉积了黑色的深湖泥岩沉积,多次的砂质碎屑流-浊流的作用就形成了叠加的单一递变粒序砂岩(图4-30),单个递变粒序砂岩的厚度一般小于30cm,厚层块状砂岩厚度可达10m。

图4-30 延长组长6单一粒级递变序列浊积岩

递变层较薄者,粒径较细,如铜川剖面第1~13层,递变层平均厚度仅3.3cm,底部粒径多在细粉砂级,其形成机理为图4-29A;而16~37层平均厚度为32.5cm,底部粒径为细砂级,厚度超过30cm的浊积砂层其下部递变现象不明显,砂岩呈块状,不显层理,其形成机理就为图4-29B。

又如剖23井1547.3~1247.5m段为厚19.5cm的单一连续递变层,其纵向粒径变化如图4-30,粒径由下往上逐渐变细的趋势很清楚,在递变层的顶,底附近粒度变细的梯度较大,说明浊流在流动时顶、底附近所受的剪切力较大,使湍动减弱,因而机械分异较明显(文应初,1983)。

这种单一粒级递变序列的浊积岩在许多湖泊沉积中都很发育,如黄骅拗陷渐新世浊积岩、辽河裂谷沙河街组浊积岩(阎火,1984),云南抚仙湖现代浊流沉积物(孙顺才,1981)以及瑞士Brienz湖现代浊流沉积(MichaelSturm&AlbertMatter,1978)等。

过去一些研究者在苏北、黄骅以及其他一些湖相浊积岩描述中,曾对照典型的鲍玛序列也划分出了A,B,c,D,E等,显然有一些并不典型。鲍玛序列是根据海相浊积岩的特征总结出来的(Bouma,1962),许靖华教授(1980)指出,许多人现在认为C段是海底洋流改造的结果,但在瑞士日内瓦湖已发现有浊流形成的交错纹层。C段的流波纹层及B段的平行纹层的形成是与流体对沉积的砂粒的拖拽作用有关。湖盆内一般无海底洋流那样的底流存在,它可能是造成湖相浊岩C段流波纹层不发育的原因,更有可能是由于浊流流体体能量的突然衰减,砂质碎屑流沉积物突然快速沉积,不存在上覆流体的拖拽作用而造成的,在湖盆中多为比重较小的淡水,形成的浊流所受浮力相对较小,相似条件下它会具有更大的速度,湖盆本身比海盆更小,由边坡到湖底的坡降的改变会更剧烈,高速浊流在冲入湖底后,甚至有可能越过湖心而向对岸爬坡(如B rienz湖T A—1,TA—3浊流,图4-31),使浊流能量急剧衰减。这样,就会使湖泊中的浊流沉积物通常不具备典型的鲍马层列,而表现为由砂到泥的单一连续递变层序。

图4-31 Brienz湖湖底浊积岩的纵向剖面

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