沁水盆地石炭纪-二叠纪海陆交互相含煤旋回的天文周期驱动

摘要

沁水盆地石炭纪-二叠纪海陆过渡相含煤岩系发育明显的旋回性,这些沉积旋回与天文周期信号有良好的对应关系。本研究基于古气候替代指标自然伽马(GR)测井数据,通过Acycle软件进行时间序列分析,识别其中的天文周期信号,并建立经405 ka长偏心率校准的天文年代标尺。根据频谱分析确定出沁水盆地4个钻孔剖面晚石炭世至早二叠世的405 ka长偏心率周期、92.4~128.7 ka的短偏心率周期、33.5~48.1 ka的地轴斜率周期以及19.7~23.2 ka的岁差周期,这些周期参数与石炭纪-二叠纪天文轨道旋回周期相近,说明相关沉积记录受到地球轨道周期的驱动。根据天文轨道周期约束的浮动天文年代标尺,可将区内含煤岩系沉积时限约束在6.9 Ma。对层序地层格架和年代标尺的综合分析表明,沁水盆地本溪组顶界沉积年龄为300.00 Ma,太原组沉积年龄为300.00~295.28 Ma,山西组为295.28~293.95 Ma,据此计算出的层序1沉积时限为1500 ka,沉积速率约为2.7 cm/ka,该时期主要发育潟湖及滨外碳酸盐陆棚相;层序2沉积时限为4070 ka,沉积速率约为3.0 cm/ka,该时期沉积相以潮坪、潟湖及滨外陆棚为主,并向三角洲相过渡;层序3沉积时限为1330 ka,沉积速率3.7 cm/ka,发育三角洲相。沉积速率总体呈现逐渐加快的趋势,且海陆过渡相地层沉积速率较海相地层快。本研究建立的天文年代标尺可为区内含煤岩系古环境演化分析提供高分辨率的年代地层格架。