南盤江北部上古生界巖相古地理分析與研究

白宇航，張廷山

（西南石油大學 地球科學與技術學院，四川成都 610500）

南盤江北部的沉積格局有利于生成良好生儲配置，但是由于區內海平面變化控制下沉積充填響應不同，沉積建造與構造改造破壞存在較大差異性等因素，造成了油氣聚集有利相帶分布不明確、油氣成藏條件復雜等困難，使勘探目標難以落實，嚴重制約了該區油氣勘探[1-2]。所以，通過厘清目的層展布規律，沉積相帶的重新劃分以及進一步明確區域內沉積格架與有利烴源巖地球化學特征，指出區內目的層段的有利層位及有利區帶，正確開展有利含油氣區帶優選，對該地區油氣勘探有重大意義。

1 區域地質概況

南盤江盆地位于滇黔桂三省交界處的南盤江流域。研究區位于南盤江的北部，主要包括2條主斷裂、3個構造區，面積約為2.1×104km2。從區域構造上而言，該盆地分屬揚子板塊及華南造山系。研究區內處于南盤江盆地多種構造體系交切復合的地區，發育了多條深大斷裂帶。從晚古生代開始，由于受到構造運動的影響，研究區內慢慢演化成被動陸緣區域伸展裂陷盆地，形成了具有一定特征的古地理沉積單元。根據水深的不同，研究區的沉積相區域主要分為淺水相區與深水相區。前者主要發育臺地礁、灘相沉積；后者主要發育重力流沉積，沉積分異現象十分 明顯。

2 沉積格架

區域沉積格架研究是研究巖相古地理的一個十分關鍵的技術。首先對南盤江北部泥盆紀-石炭紀的巖性、地層以及沉積相進行深入分析與研究，然后系統分析研究區的區域沉積格架，主要分為以下兩個方 面[1-2]。

2.1 泥盆系沉積格架

因為處在大規模海侵的早期，因此，南盤江北部的早泥盆世沉積了一大套的海侵砂巖地層。早期的地層主要有2種巖石顆粒充填：①碎屑潮坪粗粒；②碎屑潮坪細粒。它們之間相互疊置，在一定程度上說明了該地區存在多次海侵活動。由于該地區存在區域的地殼拉張現象，早泥盆世晚期形成了十分強烈的快速海侵，并且也存在比較顯著的沉積相分異現象，沉積相主要為臺地相，巖性主要為碳酸鹽巖；中泥盆世的海侵持續加劇，極大地減少了濱岸相的碎屑巖的分布范圍，碳酸鹽巖開闊臺地相面積開始占主導地位。晚泥盆世弗拉期，南盤江北部海域海侵達到最大，在泥盆紀末期紫云運動主幕造成地殼抬升之前，古陸面積與古陸邊緣的濱岸相碎屑巖面積達到最小，而受斷裂控制的深水陸棚面積達到最大。古陸向海方向發育大面積局限臺地相的灰巖及云巖的地層。在地殼抬升的作用下，晚泥盆世的海岸線并沒有繼續向古陸方向進行推進，而且沉積相分異的現象比較弱[1-3]。

2.2 石炭系沉積格架

石炭紀的沉積格局明顯具有泥盆紀的特征，由于發生了強迫型的海退事件，因此石炭紀早期的古陸分布面積比較大。隨著斷裂活動持續加劇，南盤江盆地持續接受沉積，這時斷裂控相的作用十分顯著，受紫云-羅甸-南丹-都安斷裂帶及宜山斷裂帶影響，早石炭世中期西北部淺水陸棚的瘤狀灰巖向更深的深水陸棚泥頁巖轉變，而東南部深水陸棚相的泥頁巖向開闊臺地相灰巖轉變；早石炭世晚期一直到晚石炭世，斷裂控相作用減弱之后，隨著沉積充填作用的影響，陸棚相面積越來越小，取而代之為大面積臺地相 灰巖。

3 巖相古地理展布及沉積模式

3.1 泥盆系沉積相展布

在泥盆紀沉積時期，海水從南往北進行海侵，研究區沉積時期主要分為以下3個階段：①早泥盆世的古地形形態是在加里東運動之后所形成的，還不具備比較強烈的拉張特征；②從早泥盆世晚期到中泥盆世，由于地殼的拉張運動比較強烈，導致海底出現細微的擴張，沿著斷裂帶的方向發育了許多斷裂帶，產生了十分顯著的分異現象；③在泥盆紀的晚期，由于地殼抬升的影響，極大地減小了槽-臺的分異程度[2-3]。

在早泥盆世的早期階段，因為大規模的海侵，研究區沉積了一大套的海侵砂，發育了多個地層。然后因為地殼的拉張作用，研究區形成強烈的快速海侵，并且也出現了非常明顯的沉積相分異現象。另外，在這一時期，研究區的古陸主要分布在3個區域：東部的華南隆起古陸、西部的康滇古陸和北部的上揚子隆起古陸。

中泥盆世的古地理延續了早泥盆的特點，這一階段的海侵持續加劇，古陸面積及其邊緣的濱岸相的碎屑巖的發育范圍也在大幅度減小，碳酸鹽巖開闊臺地相面積開始占主導地位。該時期古陸為北部的上揚子古陸及東北部的江南隆起。同一時期，工區內的同生斷裂活動北北東、北東向斷裂帶和北西、北北西向兩組斷裂帶共同作用，使得研究區的大部分地區都發育深水陸棚相的泥頁巖，而且相比于早泥盆世，面積明顯增大。因此，這一階段，研究區沿著古陸邊緣的方向發育了一系列的濱岸相沉積體系，主要包括4種沉積相：潮坪、瀉湖、前濱和近濱，另外，向海部分還發育一個面積非常廣的混積臺地相帶[3-4]。

晚泥盆世弗拉期，南盤江北部海域海侵達到最大，在泥盆世末期紫云運動主幕造成地殼抬升之前，古陸面積與古陸邊緣的濱岸相碎屑巖面積達到最小，而受斷裂控制的深水陸棚面積達到最大。古陸向海方向發育大面積混積局限臺地相的灰質云巖系地層。同樣受彌勒-師宗-普安主斷裂、紫云-羅甸-南丹-都安主斷裂與宜山斷裂帶的影響，沿著斷裂帶上盤弧形開闊臺地相的灰巖系面積極大增加，臨斷裂帶下盤一帶深水臺盆的硅質巖系取代了之前深水陸棚的泥巖系地層，此時，滇黔桂盆地由于斷裂的影響發育孤立臺地，形成滇黔桂盆地中槽—盆—丘—臺沉積構造格局（圖1）。

3.2 石炭系沉積相展布

石炭紀的古地理延續了泥盆紀的特點，因為紫云運動導致的強烈海退現象，因此石炭紀的早期古陸分布面積比較廣闊。在石炭紀，最顯著的特征就是在下統大塘階出現了煤系地層[3-5]。隨著石炭系的海侵以及紫云運動所引發的斷裂活動持續加劇，研究區開始接受新一輪的沉積。

（1）巖關組各巖性展布及沉積相。研究區下石炭統早期巖關組頁巖在南丹—環江—羅城一帶和宜州—柳州鹿寨一帶沿北西—南東向呈帶狀（槽狀）分布，大致有三個頁巖沉積區，分別為紫云縣西部附近沉積區、南丹—羅城沉積區、宜州—鹿寨沉積區。其中南丹—羅城沉積區頁巖發育最厚，為474m。巖關組的砂巖地層只有在六盤水市、環江縣北部和羅城縣東部有分布且在環江縣的北部沉積最厚，為547m。白云巖在工區的發育較少，僅在盤縣和羅城縣的東部有少量的分布。羅城縣的東部為沉積最大的凹陷，最大厚度為104m。因此，該地層的灰巖沉積主要有以下3個凹陷發育區：北部的威寧縣附近、東南部的羅城縣東部附近和中部的紫云縣西部附近。其中，威寧凹陷的沉積厚度最大，可以達到902m；羅城凹陷可達800m，規模也是最大的。

在早石炭世的早期，沉積特征依舊延續了泥盆紀的特點，南盤江北部大部分地區的巖性主要為灰巖，沉積相主要為局限海-開闊海臺地相，這時沿著斷裂帶發育的依舊是較深水的陸棚相，相控的影響依舊十分顯著，而斷裂帶西南部控相的影響較弱，沿帶基本表現為開闊臺地相，反而其東北段與紫云—羅甸—南丹—都安斷裂帶的交叉地帶形成了一個十分顯著的沉降中心。晚泥盆世的末期至早石炭世初期，研究區出現持續的強烈走滑拉伸以及斷陷沉降現象，沿著彌勒—師宗—普安斷裂帶發育了一系列的同生斷裂，沿水城、盤縣一線先前的邊緣碳酸鹽臺地出現破裂下降現象，并且往盆地的方向滑動，逐漸脫離陸架的邊緣，因為拉張作用十分強烈，在水城、普安、興義等帶發育了很多斷裂地塹[3-5]。

（2）大塘組各巖性及沉積相展布。南盤江北部下石炭統早期大塘組頁巖在威寧—紫云一帶沿北西—南東向呈帶狀（槽狀）分布，沉積區主要分布在3個地區：威寧—水城、紫云和獨山縣西北部。其中，威寧—水城沉積區頁巖發育最厚，最大厚度為646m。具體而言，該地層的砂巖沉積區主要有2個：研究區中部的荔波縣附近和研究區東南部的鹿寨縣附近，前者的最大沉積厚度可達300m，后者的最大沉積厚度可達500m。其中以鹿寨沉積區規模最大。具體而言，該地層的灰巖沉積區主要有2個：研究區中部的荔波縣附近沉積和研究區東南部的鹿寨縣附近，前者最大沉積厚度可達532.7m，后者的最大沉積厚度可達848m。

在早石炭世的中期，研究區的海侵作用比較強烈，導致古陸的分布面積不斷減小。而且在沉積充填作用的影響之下，研究區內的沉積分異作用逐漸減小，比較明顯的沉積分異作用出現在東南部的宜山斷裂帶。研究區內紫云—羅甸—南丹—都安斷裂帶的相控作用依舊具有一定的繼承性特征，沿斷裂帶的下盤方向仍然沉積了深水陸棚相的泥頁巖，上盤的沉積相主要為混積的局限臺地相以及濱岸相（圖2）。

（3）早石炭世晚期沉積相。在早石炭世的晚期，海侵持續加強，古陸的面積不斷縮減，沉積相的分異現象變得不顯著，南盤江北部被大范圍的開闊?；規r所占據。從構造方面而言，紫云—羅甸—南丹—都安斷裂的控相作用不斷減小，而彌勒—師宗—普安斷裂帶以及宜山斷裂帶的相控作用已不復存在。并且在沉積充填作用的影響之下，早石炭中期的深水陸棚相的泥頁巖被大范圍的開闊臺地相的灰巖所代替。孤立的碳酸鹽巖臺地都是與連陸臺地相互連接。與此同時，由于受到同生斷裂帶的影響，臺地之間發育了面積較小的深水相帶，巖性主要為深灰色燧石灰巖[4-6]。

（4）晚石炭世沉積相。晚石炭世區內發生多次海侵，且漸次增強，岸線向北、西擴張，古陸面積減小，興仁、隆林地區暴露面積縮小，同時由于沉積充填作用，區內沉積相分異逐漸減弱，紫云—羅甸—南丹-都安斷裂帶和宜山斷裂帶所控制的深水沉積帶接受大量沉積與其他地區的水深差距不斷減小，很多地區的沉積相主要有2種：局限臺地和開闊臺地，早期發育的很多孤立碳酸鹽臺地都是與連陸臺地相互連接 （圖3）。

圖3 南盤江北部地區晚古生代晚石炭世巖相古地理

4 結論

研究區沉積相展布主要受控于斷裂活動與海平面變化，縱向上，泥盆紀早期開始海侵，中泥盆晚期至晚泥盆早期斷裂活動最為活躍，海侵范圍最大，早期連陸臺地演變為孤立臺地，“槽-臺”格局最為明顯。石炭紀明顯繼承了泥盆紀的沉積格架，不同在于，晚泥盆世—早石炭世的紫云運動造成了區域內地層抬升，下石炭統巖關期古陸與濱岸面積較大，直到大塘期海侵與斷裂活動的進一步加劇，區內沉積分異作用進一步明晰。至晚石炭世，由于填平補齊、斷裂活動減弱，總體以碳酸鹽臺地相沉積為特征。