龙门山北段晚侏罗世冲积扇沉积特征分析及意义

摘要

青藏高原东缘龙门山中生代构造隆升是研究热点。针对龙门山幕次构造运动多次叠加的特殊性，龙门山山前冲积扇一直被看做是盆山耦合的研究重点。前人大多数研究仅集中在早期（晚三叠世-早侏罗世）和晚期（白垩纪-新生代）的冲积扇研究，而对形成于区域气候变化最显著、沉积岩相突变阶段的晚侏罗世莲花口组的冲积扇的研究却相对薄弱，究其主要原因可能是气候、构造作用的同时叠加导致了对盆山耦合演化认识的局限。本论文针对受气候和构造双重控制的龙门山北段晚侏罗世莲花口组冲积扇，对其进行细致的沉积相和沉积环境解析。首先在野外对剖面进行系统的岩相分析，然后识别砾石的不同成分，测量古水流方向，进而结合镜下对砂岩碎屑组分的统计和阴极发光对碎屑组分的识别，综合分析了莲花口组冲积扇沉积特征及物源。本次研究取得了如下认识:
　　(1)运用岩相分析方法和沉积岩相组合模式，首先在莲花口组中识别出9种砾岩岩相:富砂质杂基砾岩Gmd，块状颗粒支撑砾岩Gcd，定向性粒序层理砾岩Gco，底冲刷正粒序砾岩Ghg，含砂质透镜体砾岩Gmg，槽状交错层理砾岩Gt，夹层状砂体砾岩Gst，斜层理砾岩Go，平行层理砾岩Ghi;5种砂岩岩相:槽状交错层理砂岩St，块状砂岩Sm，平行层理砂岩Sh，底冲刷沉积砂岩Ss，斜层理砂岩So;9种细粒沉积岩相:细纹层泥岩F1，块状（板状）泥岩-粉砂岩Fm，水平层理泥岩-粉砂岩Fh，细粒纹层泥岩-粉砂岩Fg，生物扰动泥岩-粉砂岩Fb，灰绿色泥岩Ms，含钙化泥砾泥岩Cg，碳酸盐岩Cm，古土壤P;7种主要沉积建造:沉积物重力流(SG)，辫状河道沉积(BF)，河道冲刷充填沉积(CH)，河漫滩-洪泛平原(OB)，片流沉积(SF)，天然堤(MF)，浅湖泊相(LD)。在此基础上共划分出10类岩相组合:①-③复成分块状砾岩(PC):Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类;④砾岩和泥岩条带CM;⑤砾岩和砂岩CS;⑥砾岩、砂岩和泥岩CSM;⑦泥岩和复成分砾岩MC;⑧砂岩和泥岩SM;⑨泥岩和砂岩透镜体MS;⑩泥岩和泥灰岩MCa。最终将研究区的莲花口组的沉积环境划分为4种:冲积扇沉积环境，辫状河沉积环境，远端河流沉积环境，浅湖沉积环境。
　　(2)初步查明莲花口组中砾石的古水流方向。对研究区的野外具古流向指示意义的沉积构造进行古水方向测定和统计，并对比了晚三叠世以来研究区的古流向特征，初步判断莲花口期古流向主要为SE向(140°～160°)，并推断龙门山北段自晚三叠世至早白垩世的古水流向具有明显的整体继承性，以SE向(130°～170°)为主。
　　(3)限定了莲花口组砾石与碎屑物质的成分及其物源区的岩性特征。利用系统的野外砾石成分统计、常规显微镜和阴极发光分析砂岩碎屑组分，砾石成分与砂岩碎屑组分具有一致性。砾石成分空间上存在明显区域差异:①广元金子山附近，砾石成分以石英岩和石英砂岩为主，石英质砾岩达67％～89％，灰岩砾石成分最高不超过30％，白云岩砾石零星出现;②安县附近，砾石成分以石英砂岩，灰岩和白云岩为主，灰岩砾石成分最高超过90％（平均52％），白云岩砾石成分比例明显较其他地方高，最高可达23％。同时根据岩石学、生物化石的特征初步推断了莲花口组中砾石的物源:①灰岩砾石主要来自龙门山地区的石炭系～二叠系（以二叠系为主）;②石英砂岩砾石均为钙质石英砂岩，阴极发光光色特征表明部分钙质石英砂岩与泥盆系石英砂岩有较高的相似性。碎屑组分统计表明:①金子山剖面砂岩中石英含量一般＜30％（平均为20％～29％），长石含量为5.7％～16.3％，岩屑37.7％～74.4％，一般大于60％;②青林口地区砂岩中石英含量较稳定为23％～25％，长石2.3％～9％，岩屑含量为65.6％～72.6％;③安县地区砂岩中石英含量为26％～45％，长石含量为0.7％～2.8％，岩屑占53％～81.9％。基于砾岩成分、砂级碎屑组分、石英成因类型的差异性，以及古水流的继承性，综合表明冲积扇沉积物质展布受古河流水系控制，与源区为孤立式点状物源对应关系。
　　(4)晚侏罗世四川盆地从“黑层”转变“红层”后，从细粒的遂宁组到粗粒的莲花口组，沉积物表现出相同气候背景下的岩相和沉积环境的突变，应为龙门山地区强烈构造运动所驱使。对比“黑层”阶段沉积的白田坝组冲积扇和“红层”阶段沉积的莲花口组冲积扇的沉积序列，表明在相似活动构造背景下，莲花口组的沉积序列旋回性明显受区域气候的控制。这表明在研究区陆相沉积体系研究中应重视构造和气候的双重因素，回避或忽略气候因素是不可取的。
　　(5)龙门山北段莲花口期冲积扇的形成受构造-气候-古河流水系三重因素联合控制。莲花口组冲积扇是龙门山构造活动背景下，构造隆升驱动源区和沉积空间、古河流水系控制沉积物空间展布、持续干旱和充沛雨水补给交替气候变化影响沉积序列砾-泥旋回叠加，扇体砾石层重在垂向叠加，侧向延展较弱的多期次复合型扇体。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 选题依据、研究意义和项目依托

1．2 国内外研究现状及存在的主要问题

1．2．1 冲积扇的研究现状

1．2．2 龙门山中生代构造隆升研究现状

1．2．3 莲花口组的研究现状

1．3 主要研究内容

1．4 研究思路及技术路线

1．5 主要研究方法

1．5．1 沉积环境分析

1．5．2 砾石成分和古流向分析

1．5．3 砂岩碎屑组分统计

1．5．4 阴极发光分析

1．6 主要工作量

1．7 取得的主要认识

第2章 区域地质概况

2．1 四川盆地地貌-构造特征

2．2 龙门山构造特征

2．3 区域地层特征

第3章 龙门山北段晚侏罗世冲积扇沉积特征

3．1 莲花口组岩相组合特征

3．1．1 复成分块状砾岩(PC)-Ⅰ

3．1．2 复成分块状砾岩(PC)-Ⅱ

3．1．3 复成分块状砾岩(PC)-Ⅲ

3．1．4 复成分砾岩和泥岩条带(CM)

3．1．5 复成分砾岩和砂岩(CS)

3．1．6 复成分砾岩和砂岩和泥岩(CSM)

3．1．7 泥岩和复成分砾岩(MC)

3．1．8 砂岩和泥岩(SM)

3．1．9 泥岩和砂岩透镜体(MS)

3．1．10 泥岩和泥灰岩(MCa)

3．2 莲花口组沉积环境

3．2．1 冲积扇沉积环境

3．2．2 辫状河沉积环境

3．2．3 连通远端河流沉积环境

3．2．4 浅湖沉积环境

3．2．5 各沉积环境划分的合理性与典型沉积构造

第4章 龙门山北段莲花口组物源特征

4．1．砾岩统计结果

4．1．1 砾石成分对物源的指示

4．2 古流向数据统计分析

4．3 砂岩碎屑组分统计与三角投点分析

4．4 石英阴极发光特征

4．5 物源分析总结及讨论

第五章 龙门山北段晚侏罗世冲积扇发育特征及主控因素探讨

5．1 侏罗纪古气候背景

5．2 晚侏罗世四川盆地西北部沉积-构造格架

5．3 莲花口组沉积物对干旱气候的响应指标

5．4 莲花口组沉积特征及空间展布

5．5 莲花口组与白田坝组砾岩成因机制对比

5．6 莲花口组沉积揭示的构造和气候意义

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果