中国海相岩相古地理特征及演化规律

岩相古地理学的特点与发展~

0. 1. 1 本书的特色
本书的特色是始终贯穿 “岩相分析与古地理分析”这一主线，一切内容服务于岩相古地理分析。最新的岩相古地理学应该是融沉积学、地层学，以及盆地分析思路和层序地层学新思路、新理论及新方法于一体的综合性学科。岩相古地理学的发展，应体现刘宝珺院士倡导的统一地质场、构造控盆、盆控相带、相控资源等学术思路，以服务于能源和资源研究，为国家建设和社会发展服务。本书以 “古地理分析”为主线，每章内容都突出为 “恢复古地理”服务这一目标，而不是将 “沉积环境、相分析”与 “古地理分析”分割开来。在沉积环境分析中体现每种环境所处的 “地理特点、在总背景中的位置”，使得学习者能从 “点、线、面”全面地了解古地理特点与演化，也可以 “以个别了解整体”，使零散的 “相与相区”能够在整体地理背景中体现出来。这样，岩相古地理学的体系也应该与时俱进、不断完善。
同时，本书介绍了近年发展起来的 “层序 － 古地理分析”、 “盆地构造 － 古地理分析”、“事件古地理”等新领域、新思路与新方法。
0. 1. 2 岩相古地理学的发展
( 1) 早期孕育阶段
古地理学的形成经历了比较漫长的历史阶段。地史学作为地质科学的基础学科，其发展的启蒙时期主要是关于地壳不断升降和海陆变迁、地层叠覆律、水成论、火成论等概念和思想，实际上已经有了古地理的初始概念。大致经历了从公元 300 年至 18 世纪欧洲工业革命前长达 1500 年的历史。在这个阶段形成的最重要的科学思想是由火成论学派代表赫顿 ( J. Hutton，1726 ～1797) 开创的 “现实主义”( actualism) 研究方法。
地史学的学科体系已经孕育了对于古地理恢复的基本思想，这是随着 18 世纪欧洲工业革命浪潮的兴起而建立的。史密斯 ( W. Smith，1769 ～1839) 在开凿运河的土地测量工作中发现不同岩层中所含的化石各不相同，可以根据相同的化石来对比地层并证明其属同一时代，这就是著名的化石层序律。莱伊尔 ( Lyell，1797 ～ 1875) 发展了赫顿的现实主义学术思想。1905 年盖基 ( Geikie，1835 ～ 1924) 明确地提出了 “现在是打开过去的钥匙”这一著名的表述，使将今论古的思想成为地质学各分支学科研究的理论依据和指导思想，对岩相分析和古地理研究尤为重要。总的来看，地史学的早期思想和概念也是沉积岩石学、沉积学和岩相古地理学的早期思想。
( 2) 形成学科阶段
这一阶段大致从 19 世纪至 20 世纪 50 年代，主要是学科体系的建立和完善，相关分支学科之间还没有明显的界限。地史学的开始是以史密斯的 “化石层序律”的提出为标志的; 沉积岩石学的开始是以索比 ( H. C. Sorby，1857) 开始使用显微镜研究沉积岩石为标志的; 岩相古地理学的开始则是以瓦尔特 ( J. Walther，1894) 的 “相对比定律”的提出为标志的。此时，岩相的概念已经形成。
19 世纪 70 年代到 20 世纪初期，以地史学为主的研究已经扩展到世界各地，不同地区之间沉积环境不同、岩相类型各异，促进了人们对岩相横向变化的认识。格列斯利( A. Gressly，1838) 首先使用了相 ( facies) 这个术语。默里 ( J. Murray) 等 ( 1884) 对深海沉积物进行了描述和分类。瓦尔特提出了岩相类型在时空分布上存在内在联系的相对比定律，为岩相古地理学的发展奠定了基础。华莱士 ( A. R. Wallace，1875) 提出了动物地理分区概念。卡尔宾斯基 ( 1889) 编制了俄国欧洲部分不同时代的古地理图。
在 19 世纪末至 20 世纪 20 年代期间，国外学者对沉积岩开展了大量工作，积累了丰富的资料，出版了一批沉积岩石学专著。例如美国的默里和 A. F. 勒纳尔 ( A. F. Renard)合著的 《深海沉积物》( 1881) ，哈奇 ( P. H. Hatch) 和拉斯泰尔 ( R. H. Rastall) 合著的《沉积岩石学》( 1913) ，米尔纳 ( H. B. Milner) 的 《沉积岩石学引论》( 1922) ，美国的特温霍费尔 ( W. H. Twenhorel) 主编的 《沉积作用论文集》 ( 1926) ，法国卡耶 ( LucienCayeux) 主编的 《法国沉积岩》 第一卷 ( 1929) ，即硅质岩部分。这些专著的问世表明，沉积岩石学和沉积古地理学日趋成熟和专业化，遂从地史学中分出成为一门独立的学科。“沉积学”术语最早由特罗布里奇 ( 1925) 提出。沃德尔 1932 年提出 “沉积学”是研究沉积物的学科。
20 世纪 30 ～ 50 年代沉积学继续得到了发展，更多的沉积岩石学专著相继出版。如特温霍费尔的 《沉积岩石学原理》( 1939) ，佩蒂庄约翰的 《沉积岩石学》( 1949) ，纳利夫金的 《相论》( 1932) ，普斯托瓦洛夫的 《沉积岩石学》( 1940) ，什韦佐夫的 《沉积岩石学》( 1932) 等。此外，美国的克里宁、巴格诺尔德、斯特拉霍夫等也做了大量的工作，并出版有专著。这些著作内容不仅对沉积岩本身的研究有大大深化，标志着岩相古地理学已进入成熟的成长期，而且也开始了沉积作用和沉积过程的分析。因此，沉积学的形成与发展为岩相古地理学带来了新的生机，沉积学成为古地理分析的主要理论与方法。
( 3) 丰富发展阶段
岩相古地理学的丰富发展阶段主要从 20 世纪 50 年代至今。在经历了第一次世界大战( 1914 ～ 1918) 和第二次世界大战 ( 1939 ～ 1945) 后，世界各国在 20 世纪 50 年代尚处于恢复时期，60 年代随着人类整体科学技术水平的提高，各国对矿产资源的需求日益增加，促进了地球科学的繁荣，新技术方法和边缘学科的不断出现，将地球科学研究推上了新的阶段。60 年代末板块构造学说 ( Plate Tectonics) 的诞生，带动了众多学科相互结合、渗透。岩相古地理学也是在 20 世纪 50 年代以后得到迅速发展的，尤其是近十几年来，由于现代沉积研究的广泛开展，比较沉积学的兴起，相关学科新技术、新方法的应用，相关科学领域新成就的引进和渗透，以及模拟实验的大量工作，促使岩相古地理学得到了全面迅速的发展，成为地质学中非常活跃且发展很快的学科之一。
沉积学的发展带动了古地理学的发展，沉积学的若干理论成为古地理学的主要支撑理论。如国际沉积学会会议在 1967 ～1982 年期间相继召开了第七次至第十一次会议，苏联也于 1968 ～1979 年期间召开了第八届至第十一届全苏沉积岩石学会议。国际性和地区性的沉积学专业刊物和总结性专著也大量出版。最早出版的刊物是美国经济古生物和矿物学家学会 ( SEPM) 的 《沉积岩石学杂志》 ( 1931 年创刊) ，其后有国际沉积学会刊物 《沉积学》( 1962 年创刊) ， 《沉积地质学》 ( 1967 年创刊) ，苏联的 《沉积岩石学和沉积矿产》( 1963 创刊) ，《美国石油地质学家协会会志》，加拿大的 《海洋沉积》，英国的 《黏土和黏土矿物》和 《黏土矿物》，日本的 《黏土科学》，中国的 《岩相古地理》 ( 1981 年创刊) ，《沉积学报》 ( 1983 年创刊) 和 《古地理学报》 ( 1999 年创刊) 等。有关沉积学的专著更是层出不穷、不胜枚举，仅荷兰埃尔塞维尔出版公司出版发行的 《沉积学进展》丛书就已达 35 卷之多。
20 世纪 50 年代末至 60 年代初，由于引入了泥沙运动力学的理论，碳酸盐岩机械沉积的观点得到公认，使沉积学的理论进一步发展。1963 年 P. E. Potler 和 F. J. Pettiiohn 在“Paleocurrents and Basin Analysis” 一 书 中 首 先 提 出 了 盆 地 分 析 的 术 语 和 概 念。C. E. B. Conybeare ( 1979) 出版了 “Lithostratigraphic Analysis of Sedimentary Basin”。板块学说的崛起使古地理研究不得不考虑移动的大陆和陆块对沉积作用的影响，特别是古地理的再建。盆地充填作用中的构造因素、沉积动力学、成岩成矿理论、碳酸盐沉积和重力流的理论都成为科学的沉积学的理论支柱。
板块构造研究对沉积作用及古地理演化方面的研究有着深刻的影响，因此，出现了沉积地质学和盆地分析等新兴分支学科。20 世纪 80 ～ 90 年代，地震地层学与沉积学的交叉，出现了影响巨大的层序地层学。许多国际组织和国家都组织实施了有关沉积盆地的研究课题，沉积盆地的构造学、地层学、沉积学、沉降史、充填史、热史及其与油气等资源关系的研究都取得了显著进展，出版了一系列专著，代表性的专著有 A. D. Miall ( 1984，1990，2000) 所著的 “Principle of Sedimentary Basin Analysis”，P. A. Allen 和 J. R. Allen( 1990) 的 “Basin Analysis: Principle and Applications”，Gerhard Einsele ( 1992，2000)的 “Sedimentary Basin”等。
这个阶段，许多国家也都非常重视沉积古地理图的编制工作，如编制全国或地区性的沉积古地理图。1986 年提出的全球沉积地质计划 ( GSGP) ，也把编制沉积古地理图列入研究计划之中。在中国，由中国石油化工集团公司组织的新一轮全国岩相古地理研究与编图工作已全面展开，也推动了岩相古地理学科的发展。
0. 1. 3 岩相古地理研究的主要成就
( 1) 沉积作用机理的研究
20 世纪 50 年代初在地质学中极为重要的浊流沉积的发现，以及 60 年代中期等深流沉积和近年来风暴岩沉积的提出，不仅丰富了海洋沉积的知识，而且改变和充实了对沉积物流体的认识，表明自然界存在有牵引流和重力流两大类沉积物流体。大量水槽实验的资料和流体力学基本原理的引进，使得人们对沉积物流体的力学性质和机械作用机理获得了很好的运动学和动力学的解释，从而使各类沉积构造得到了很好的成因解释。大量卤水和稀释溶液的实验研究，以及热力学和化学动力学新成果的引进，使得人们对化学和生物化学沉积作用机理的了解日益深入。尤其是低温低压下的沉积矿物与沉积水体之间的热力学平衡的研究，成岩过程中矿物的转化和自生矿物的形成条件及形成机理的研究，孔隙溶液迁移机理及其对孔隙度 － 渗透率的控制作用的研究，都有不少可喜的进展。
( 2) 出现了一系列新技术和新方法
沉积模式的应用对沉积体加强了时间和空间分布和变化规律的研究。此外，在环境分析标志的研究方面，不仅传统方法日趋完善 ( 如粒度分析) ，而且新方法不断出现 ( 如地球化学方法) 。更值得注意的是，地球物理资料 ( 如各种测井资料、地震资料) 直接用来解释沉积环境将是很有前途的研究领域。
( 3) 对沉积盆地或大区域进行综合性的研究
大地构造对沉积盆地及沉积作用控制的研究，建立和完善了沉积盆地分类，这些是宏观沉积学和沉积地质学研究的任务，近十年来这方面已做了不少工作，但仍是今后研究的重要课题。
( 4) 成矿理论研究的不断深入和新型沉积矿床的发现
对各种火山沉积类型矿床、红海的热卤水、现代含铜沼泽、浊积岩中的石油、黑色页岩中的多金属矿床等的研究发现，经典的岩浆期后热液成矿理论业已证明并不全面，因而出现了很多新的成矿学说，如矿源层论、固结水成矿说、热水沉积学、侧分泌说及卤水成矿说等。
( 5) 数理统计和计算机技术的应用
数理统计和计算机技术在沉积古地理学中的应用开始于 20 世纪 30 年代，但长期以来只是些零星研究。从 60 年代开始，电子计算机和控制方法在地质学中得到广泛应用，这才有效地利用数学分析方法来解决沉积学中的各种复杂问题。如今各种数学分析方法已在沉积学中广泛应用，数据的电子计算机处理 ( EDP) 的普遍使用将是现代沉积学研究的重要标志。
0. 1. 4 中国岩相古地理学的发展
1949 年前，中国的沉积学和岩相古地理学研究工作寥寥无几。新中国成立后，尤其是近 30 年来得到了迅速发展。随着地质勘探工作的大规模开展，地质工作者不仅为祖国找到了大批矿产基地，而且结合沉积矿产的研究，在石油、天然气、煤、锰矿、磷矿、盐矿、沉积铜矿等方面系统总结了成岩和成矿理论。在沉积矿物、沉积环境、沉积模式、古地理、沉积建造、沉积地球化学和现代沉积等方面也都获得了很大进展。
新中国成立后陆续出版了一批岩相古地理学方面的专著、图集和教材。刘鸿允出版了我国第一部古地理图 《中国古地理图》 ( 1955) ; 王鸿祯编著了我国第一本与古地理学相关的高等学校教材 《地史学教程》( 1956) ，并领导了中国第二代岩相古理图 《中国古地理图集》( 1985) 和 《中国层序地层研究》 ( 2000) 等研究总结工作; 刘宝珺、曾允孚等编著了 《沉积岩石学》( 1980) 、《岩相古地理基础和工作方法》( 1985) 、《中国南方岩相古地理图集 ( 震旦纪—三叠纪) 》( 1994) ; 曾允孚、夏文杰编著了 《沉积岩石学》( 1986) ; 余素玉、何镜宇编著了 《沉积岩石学》 ( 1989) 和 《化石碳酸盐岩》 ( 1982) ;孙永传、李蕙生编著了 《碎屑岩沉积相和沉积环境》 ( 1986) ; 何镜宇、孟祥化编著了《沉积岩和沉积相模式及建造》( 1987) ; 贾振远、李之琪编著了 《碳酸盐岩沉积相和沉积环境》( 1989) 等等。20 世纪 90 年代以来出版的有关著作和教材主要有: 孟祥化等编著了 《沉积盆地与建造层序》( 1993) 和 《内源盆地沉积研究》 ( 1993) ; 冯增昭等编著了《中国沉积学》 ( 1994) 、 《沉积岩石学》 ( 1993) 、 《碳酸盐岩岩相古地理学》 ( 1989) 、《华北地台早古生代岩相古地理》 ( 1990) 、 《西北地区寒武纪和奥陶纪岩相古地理》( 2000) 、《中国南方寒武纪和奥陶纪岩相古地理》 ( 2001) ; 邓宏文等编著了 《沉积地球化学与环境分析》( 1993) ; 梅志超编著了 《沉积相与古地理重建》 ( 1994) ; 王良忱、张金亮编著了 《沉积相和沉积环境》( 1996) ; 赵澄林编著了 《沉积学原理》( 2001) ; 陆克政等编著了 《含油气沉积盆地分析》 ( 2001) ; 于兴河编著了 《碎屑岩系油气储层沉积学》( 2002，2008 第二版) ; 姜在兴编著了 《沉积学》( 2003) 。这些成果不仅在教学和指导找矿工作中取得了有益的效果，而且也丰富了沉积学和岩相古地理学的理论研究内容。
近 20 年来，我国的沉积学与岩相古地理研究以及编图工作取得了巨大进展。古地理编图工作是与沉积学和大地构造学的理论同步发展的。20 世纪 70 年代以前的岩相古地理图，主要是概略性的以岩石组合和生物类型为依据而编制的。70 年代以来，在现代沉积学理论的指导下，以沉积相、沉积体系分析为基础，编图精度从概略比例尺扩大到中、大比例尺。近年来，由于板块构造学说的发展，许多科学家提出编制第三代岩相古地理图，即恢复不同地区和不同时期的古地理位置，把大陆变形和古板块的位移表示出来，这样的图件一般都是大范围概略性或小比例尺图件，但是，编制这样的图件难度较大。
总之，岩相古地理学在融入盆地分析与层序地层学新的思路与方法后，已发展成为一门综合性学科，在地球科学进入学科综合、学科交叉等迅速发展的今天，其重点和前沿领域正在发生转移，研究范围进一步扩展，并围绕资源、环境、灾害和全球变化等 4 个主题展开，这就使沉积学、岩相古地理学在深度和广度上远远超过了现有的学科知识体系，定量沉积学的研究是未来的研究热点和难点，因此沉积学及岩相古地理学的发展潜力还很大，在沉积矿产和能源资源越来越紧缺的 21 世纪，沉积学及岩相古地理学也必将在沉积矿产和能源勘探开发方面发挥越来越重要的作用。

根据塔里木盆地新厂期—艾家山期岩相古地理图的编制, 结合区域地质背景, 明确了研究区奥陶纪的岩相古地理演化特征, 得出以下几点认识:
1)塔里木盆地早、中奥陶世的台地边缘位置变化不大, 是寒武纪碳酸盐岩台地边缘的继承。 晚奥陶世, 台地边缘迁移到早期陆棚的内侧, 具体发育位置受中奥陶世古隆起边缘或水下隆起边缘的控制, 而罗西台地受碎屑物质供给的影响, 已经消亡。 晚奥陶世是塘南台地发展的鼎盛时期, 在晚奥陶世末与其他台地一起消亡。
2)早奥陶世相对海平面持续上升, 陆棚内存在次级的地形转换带或台阶, 形成较深水开阔台地与较浅水开阔台地的分异。鹰山组上段高位期, 陆棚内碳酸盐岩台地向陆棚边缘进积, 碳酸盐岩台地占据整个陆棚区, 研究区东侧台缘斜坡与陆棚-深海盆地过渡的斜坡区重合。
3)研究区西缘露头区早、中奥陶世至晚奥陶世良里塔格组沉积期总体表现为缓坡碳酸盐岩台地或碳酸盐缓坡的沉积特征, 相变平缓, 均斜的缓坡有利于区域海侵的发生; 而塔中-轮南过渡带在中、下奥陶统多个层位和总体厚度上都存在一个三角形的高值区, 对于区域海侵的发生有遮挡作用。鹰山组上段的台内洼地继承性发展, 并向西扩展, 在一间房组沉积期, 与柯坪地区的海湾在缓坡背景上沟通, 形成统一的向西开口的海湾 (图3-3-18)。
4)晚奥陶世, 经历吐木休克组大范围的海泛, 一间房组剥蚀区总体被淹没, 原来的古地貌高部位或水下隆起区发育了良里塔格组碳酸盐岩台地, 台地外侧由于晚奥陶世陆源碎屑的供给总体形成浅海碎屑岩陆棚或混积陆棚, 而南北两个碳酸盐岩台地之间可能形成灰泥沉积为主的混积陆棚, 而浅海陆棚与深海的过渡带可能仍然位于早、中奥陶世的台缘斜坡部位 (图3-3-23)。

图3-3-23 塔里木盆地晚奥陶世艾家山期晚期(良里塔格组沉积期)岩相古地理图

5)奥陶纪不同时期发育不同类型的碳酸盐岩台地,高能滩或礁(丘)滩带不仅发育在台地边缘, 台内的次级台阶边缘、台内缓坡内侧、古岩溶区的边缘、台内洼地的边缘均可发育不同类型的滩体。

2.2.2.1 中国主要海相沉积时期岩相古地理特征

中国海相沉积主要发育于中新元古代—古生代—早中生代，由于受中新元古代—古生代—早中生代地质构造运动的影响，中国海相沉积的岩相古地理具有独特的分布特征与演化规律。中新元古代为泛海洋期，90%以上为海洋所占据；震旦纪为海陆对峙期；早古生代以海侵为主，是地史上的广泛海侵期，海洋面积占3/4；晚古生代为海洋向陆地转化时期；中生代基本上完成了由海向陆的转化。本文参考了大量有关资料，汇编了13幅中国主要海相沉积时期岩相古地理图（图2-39～图2-51）。现将它们的主要特点简述如下。

图2-38 中国海相沉积环境综合模式示意图

图2-39 中国中新元古代长城纪—蓟县纪—青白口纪岩相古地理图

（1）中新元古代

中新元古代为长城纪—蓟县纪—青白口纪，经历了大约10亿年的漫长历史。古元古代末吕梁运动导致南北地壳发展的差异，其构造格局控制了中新元古代的古地理轮廓及沉积岩相的分异和分布。

中新元古代地层因大部分业已变质，加之研究程度较低，所以，在某些问题的认识上，还存在一些分歧，现据有关资料汇编的研究成果（图2-39），综合简述于后。

中新元古代可称为泛海洋时期，全国范围内，海水浩瀚。中蒙边界为新蒙海域，塔里木至华北为北方海域，其南为昆秦海域，青海、西藏地区为青藏海域，中国南方为华南海域。古陆范围小而少，且多见于北方海域之内或边缘，自西而东主要古陆有塔里木陆、阿拉善陆、内蒙陆、鄂尔多斯陆、鲁西陆、东北陆、完达陆及其他一些小型陆地（图2-39）。

就海域性质而言，北方海域属浅海。其环境类型主要为潮坪、潟湖、台地和浅海。常见的沉积相为砂坪、泥坪、混合坪、开阔台地及浅滩。华北地区主要由各种类型的碳酸盐岩和砂泥岩组成，碳酸盐岩中富含叠层石及微古植物。豫西、晋南、陕南一带主要为火山岩夹碎屑岩，局部见碳酸盐岩。其他地区主要为碎屑岩夹碳酸盐岩。华南海域北区为台地相，南区为深海相，多数已变质的复理石相。中新元古代有4种主要沉积类型：第一种类型为长城系—蓟县系—青白口系，分布在燕山-太行山南端、豫陕至鲁南及贺兰山一带，沉积物主要为滨海浅海相砂泥质碎屑岩和碳酸盐岩，是沉积在早期固结的稳定陆核基底之上的裂陷槽构造环境的沉积组合；第二种类型是前震旦系褶皱基底地层，分布在塔里木地块和扬子地块地区，在古老的结晶基底之上连续沉陷的海盆里，发育了巨厚的过渡类型砂泥质碎屑岩和碳酸盐岩沉积，深凹陷中时有中基性火山岩喷发，在经历了强烈的晋宁运动之后，构成了第二个褶皱基底构造层，是一套中浅变质的地层；第三种类型分布在稳定地块伸向深海盆的斜坡过渡地带，是以会理群为代表的半深海型沉积，由陆源碎屑岩、碳酸盐岩及少量火山岩组成；第四种类型是以盐边群为代表的深海型沉积，主要由复理石浊流沉积建造及中基性火山岩组成。

（2）震旦纪

震旦纪是中国地质发展的一个转折期。晋宁运动后的古地理面貌决定了震旦纪及其以后的海陆变迁。

新元古代早期地层沉积之后，在晋宁运动（塔里木运动）的影响下，海水大面积退出中国大陆，早震旦世海侵时期，仍留有大片陆地。中国北方天山至华北地区，为一东西走向的连片陆地，称北方陆；南方上扬子地区也未接受沉积，称上扬子陆。晚震旦世海域范围扩大，北方陆仅存华北一带，称华北陆；南方上扬子陆缩小为大理至个旧一带的岛屿。其他如塔里木陆、柴达木陆、羌塘陆等，范围均较小。晚震旦世海侵范围扩大。

震旦纪的海域主要有4个，北方为新蒙海，青藏地区为青藏海，塔里木至青海一带为昆秦海，南方为华南海。从沉积特征分析，昆秦海域属浅海—深海，华南海域属半深海—深海（图2-40）。

据早震旦世沉积特征，海域可分为滨海环境、台地环境、浅海环境和深水环境。滨浅海环境主要出现于古陆和岛屿周缘，沉积物主要为碎屑岩及冰川砾石，偶见少量碳酸盐岩。台地浅海环境出现于塔里木至青海、甘肃、藏南的广大地区，沉积物主要为石灰岩、白云岩和藻白云岩；深水环境存在于新蒙海、青藏海，以及华南海，为以硅质岩、泥质岩为主的非补偿盆地静水沉积或以类复理石为特征的槽盆沉积。

需要指出，晚震旦世的岩石类型与早震旦世有较大差别。晚震旦世扬子陆沉没为海，广泛发育台地相，在古陆周缘存在河流环境和大陆冰川环境沉积。

（3）寒武纪

寒武纪基本上继承震旦纪末期的古地理和构造格局，在稳定区如华北、塔里木和扬子等地区，均为陆表海相沉积。自稳定型沉积区向其四周的边缘海、岛弧海、乃至深海，演变为过渡型和活动型的沉积区。

寒武纪海域范围较震旦纪进一步扩大，最为突出的是华北陆沉没于水下。同时，华北、扬子和塔里木之间被深水区隔开。中国北方主要有阿拉善陆、东胜陆及阴山-燕山岛；南方主要有松潘陆、康滇陆、大别陆、江南岛及闽浙岛群。海域主要有北方的新蒙海、西南部的青藏海、西部的塔里木海、中部的昆秦海、东部的华北海、扬子海和华南海（图2-41，图2-42）。

从中、晚寒武世的沉积特征分析：华北海以台地相区为主，除东胜陆以南分布有泥坪之外，主要为浅滩和开阔台地，沉积物主要是各类碳酸盐岩。扬子海以台地相区为主，包括开阔台地、闭塞台地相和台地边缘相。开阔台地相分布于昆明、贵阳、武汉一带，主要岩石类型为碳酸盐岩；闭塞台地相分布于昆明、成都、重庆地区，岩石类型为石灰岩、白云岩及石膏；台地边缘相位于都匀-常德一线。

华南海域属深水环境，广西田东—湖南祁阳—江西丰城—玉山一线为盆地相，主要为细碎屑岩、碳酸盐岩夹硅质、泥质岩；西北侧及东南侧为浅海陆棚相，发育碎屑岩、碳酸盐岩。

塔里木海域基本属台地与浅海，但库南1井—满西1井—塔东1井一线以东为深水环境，岩石类型近似于华南海盆地相，为泥质岩夹硅质岩。

昆秦海域浅海—深海环境为类复理石与碳酸盐岩沉积。

（4）奥陶纪

奥陶系在我国分布颇为广泛，尤其是早、中奥陶世海域辽阔，在地质历史上形成了最大的海侵期，其与下伏寒武纪地层之间大多表现为整合接触。海陆分布的大致轮廓与海侵范围基本上继承了晚寒武世的古地理格局。

奥陶纪的海陆分布与寒武纪大体相同，只是个别陆地范围缩小，如川滇陆缩小为康滇岛。但是，早奥陶世之后，华北（包括鄂尔多斯主体）地区整体上升为陆。

奥陶纪的海域有新蒙海、青藏海、塔里木海、昆秦海、华北海、扬子海和华南海。主要的陆有柴达木陆、羌塘陆、阿拉善陆、阴山-燕山陆、大别陆（图2-43）。

华北海、塔里木海和扬子海为台地与浅海环境，昆秦海和华南海为深海环境，新蒙海近年见有深海沉积的报道。青藏海的属性尚不清楚。

扬子台地沉积相主要有3种类型：闭塞台地相分布于云南东川—四川自贡—绵阳一线以西，常见的岩石类型是泥质岩、细碎屑岩、白云岩和石灰岩；该线以东为开阔台地相，多为碳酸盐岩和少许碎屑岩组成；广西百色—贵州都匀—湖南常德—江西九江—安徽石台一线为台地边缘相，主要岩性为发育生物碎屑滩的碳酸盐岩。

华北台地，主要为碳酸盐潮坪、开阔台地及浅滩相。塔里木台地，主要为闭塞台地海-开阔台地相，其沉积剖面主要由碳酸盐岩和碎屑岩组成。

华南海深水沉积可分出两种类型，广西柳州—桂林—江西赣州—浙江金华一线以北为次深海相，以南为深海相。前者的岩石主要为泥晶灰岩、泥质岩和细碎屑岩，后者主要为碎屑复理石。昆秦海域属以碎屑复理石为特征的深水环境。塔里木海东部库南1井—满西1井—塔东1井以东仍为深水沉积区。

（5）志留纪

奥陶纪晚期中国普遍发生海退，在尚存残留海水之际，志留纪海侵随之而至。早志留世同奥陶纪晚期相比，有些地区海陆轮廓大体相似，有些地区变化明显，但志留纪总的趋势是陆地面积逐渐扩大，海域面积则相对减小。

图2-40 中国早震旦世岩相古地理图

图2-41 中国早寒武世岩相古地理图

图2-42 中国中、晚寒武世岩相古地理图

图2-43 中国早奥陶世岩相古地理图

志留纪的海陆格局大体与晚奥陶世相同。海域主要有新蒙海、塔里木海、昆秦海和扬子海。陆地主要有华北陆、羌塘陆、柴达木陆、西南陆和华夏陆（图2-44）。

昆秦海属深水环境，主要沉积为碎屑复理石。塔里木海和扬子海为海陆过渡相与台地环境，主要为砂泥坪、混合坪、三角洲及浅海陆棚碎屑岩。

扬子浅海沉积剖面的下部，常见厚100余米的半封闭滞留海盆暗色笔石页岩沉积。滇北、黔北一带早志留世晚期，海侵扩大，沉积碳酸盐岩，并见珊瑚礁灰岩和有孔虫点礁。

（6）泥盆纪

泥盆纪时的古地理与早古生代相比较发生了很大的变化，主要是陆地面积扩大。由于志留纪末期的加里东运动，使祁连海槽与华南海槽封闭或缩小，上升为陆，致使塔里木、柴达木、华北地台和上扬子、江南、华夏古陆分别连成一片，组成广阔的中华陆和华南陆。华北陆一直处于隆起剥蚀状态，古陆内部无沉积。塔里木-柴达木陆（包括祁连山）沿其周围的山间盆地或近海平原，发育有陆相红色碎屑岩，并有海相夹层。上扬子陆与康滇古陆南北连成一体，并向东与下扬子陆和江南古陆连接。华夏古陆（可能包括福建东部及台湾）为早古生代早、中期褶皱隆起，至中、晚泥盆世，古陆的北、西、南三面才接受陆相或海陆交互相的沉积。志留系沉积之后，在中国大陆范围发生大规模的海退。泥盆纪是古生代海域范围最小的时期。泥盆纪的海主要有新蒙海、秦岭海和南方海。新蒙海在早、中泥盆世向西与准噶尔一带的海连为一个海域，至晚泥盆世才退至东北一隅。

南方海在早泥盆世海水仅侵至滇黔桂交界的南盘江一带，中泥盆世向西北扩展至黔南，向东北扩展至湘中粤西一带；至晚泥盆世海域进一步扩大，向西达滇东，向东、向北侵入闽西南、赣西、鄂中，直到下扬子地区。

泥盆纪古陆不多，但面积大。华北与塔里木连为一体，构成中华陆；南方最主要的是上扬子陆、浙赣陆以及羌塘陆。此外，在新蒙海中，于现今的准噶尔盆地和松辽盆地的位置各有一小块陆地（图2-45）。在古陆内部或其周缘，时见陆相的泥盆系。

海相泥盆系主要见于秦岭海和南方海。秦岭海域主要为深水环境，主体部位为厚度巨大的变质碎屑岩夹大理岩及中、基性火山岩，在近古陆的部位为浅水碎屑岩和碳酸盐岩。南方海的深水区主要位于黔南、滇东、广西及湘中、湘南一带，由深水区向外依次为浅海、台地、闭塞台地、海陆过渡沉积。

泥盆纪南方海域的深水盆地与早古生代的深水盆地有所不同，呈现由若干个孤立台地和裂陷台-盆组成的孤立台地与台-盆相间的古地理格局。裂陷台盆内的沉积主要是泥质岩、硅质岩和泥晶灰岩；孤立台地上主要为石灰岩、生物碎屑灰岩、鲕粒灰岩和白云岩。在孤立台地的边缘还常发育有生物礁或滩，如广西中泥盆世沉积。

（7）石炭纪

石炭纪古地理景观是在泥盆纪的背景上发展起来的，除阴山古陆、秦岭古陆、塔里木古陆、上扬子古陆、华夏古陆、江南古陆、羌塘古陆、佳木斯古陆等继续隆起遭受剥蚀外，其余广大地区均遭受到程度不同的海水侵漫，或在隆起的边缘与海侵的过渡地带有陆相或海陆过渡相沉积，但其分布范围、沉积类型和所处的古地理位置和古构造的格局有密切的关系。概括地说，在广阔的地台上，如华北地台、华南地台、塔里木地台和藏北、藏南地区，多属稳定类型沉积，而昆仑-秦岭、藏中-滇西、天山-兴安等地区，为活动类型沉积；介于两个类型之间的过渡地带，则为过渡类型沉积。石炭纪沉积类型比较齐全，海相、陆相、海陆交互相均有完整的剖面。早石炭世的海陆格局与晚泥盆世相近。至晚石炭世，发生了自晚奥陶世以来最大的海侵，连片的大型古陆消失，尤其华北至塔里木连片的北方陆全部沉没于水下。

图2-44 中国志留纪岩相古地理图

图2-45 中国泥盆纪岩相古地理图

石炭纪的海主要有新蒙海、北方海和南方海；陆区主要有华北陆、准噶尔陆、塔里木陆、柴达木陆、陇西陆、华夏陆和扬子陆。

石炭纪的沉积环境，除新蒙海域东段和青藏海域的环境属性尚不够清楚之外，其他主要为台地与浅海，深水区范围较小，仅见于南盘江地区、塔里木西缘和南缘川藏以及吐鲁番一带（图2-46，图2-47）。

南方海域的深水区与泥盆纪一样，深水中也存在着若干个孤立台地，各台地间为深水裂陷槽。孤立台地的岩石主要为块状灰岩、生物灰岩；裂陷台盆内主要为泥晶灰岩、页岩和硅质岩。南方海域的其他地区为台地与浅海环境，石炭纪早期一般水体浑浊，有较多的泥质岩和碎屑岩；晚期水体较清澈，主要为碳酸盐岩。

北方海主要为海陆过渡相沼泽、三角洲、河口坝、砂坝、海湾潟湖，局部有碳酸盐岩台地相。

塔里木海主要为海相过渡相和发育蒸发岩的闭塞台地相，如沙10井周缘。

石炭纪地层分布广泛，根据沉积特征和生物群落的标志，可将我国石炭纪气候分为北部温带潮湿区、中部热带—亚热带干旱—潮湿交替区和西南寒温区。

（8）二叠纪

二叠纪是我国地史上的一个重要的变动时期，海西晚期的构造运动，使二叠纪的海陆变迁发生了新的变化。华北-塔里木古陆继续上升为陆地；在这个陆地上，河流纵横、湖泊遍布，形成陆地沉积环境。而华南与藏南地区，则是稳定的陆棚海沉积环境。在活动的海槽区，如准噶尔-兴安海槽和滨太平洋海槽，其变动尤为突出；早期海相沉积巨厚，晚二叠世挤压褶皱，包括稳定地区亦发生抬升运动，导致海水全部退出，陆地面积不断扩大，海盆不断缩小。

二叠纪的海陆分布与晚石炭世有明显不同，而与晚泥盆世和早石炭世相近。塔里木至华北已连成陆地；而南方却达到海侵的高潮，晚石炭世的陆地此时大部分沉没于水下。

二叠纪的海主要有新蒙海、昆秦海、青藏海和南方海。陆区主要为北方陆。

北方陆范围内存在3个较大的陆相盆地，即华北陆盆、准噶尔陆盆和塔里木陆盆。塔里木陆西缘的柯坪-和田以西，存在着环陆的台地、浅海和深水环境（图2-48，图2-49）。

华北陆盆主要为河流、沼泽和湖泊环境。北部为河流环境，南部为沼泽或湖泊环境。

华北地区下二叠统的含煤沉积及西北地区上二叠统暗色泥岩，是中国海陆过渡相沉积中早期的烃源岩。

从早二叠世的沉积特征看，南方海的南宁地区至湘中、赣中到下扬子苏皖一带局部为深水环境。其主要岩石为硅质岩、细碎屑岩和泥质岩。深水区内发育孤立台地，构成深水与浅水台地相间的格局，一般孤立台地上为碳酸盐岩，裂陷台盆内为泥晶灰岩、硅质岩和泥质岩。上扬子一带为台地环境，主要为碳酸盐岩，局部见生物滩。川北、贵阳-长沙一线，南侧有台地边缘相带展布。至晚二叠世，由于东吴运动的影响，环境发生变化，滇东、黔西、川西的沉积和四川、下扬子及东南沿海各省的晚二叠世早期沉积皆属海陆过渡环境。南宁深水区沉积与早二叠世相似。中上扬子台地北侧广元、苍溪、仪陇、巴中半环状带，南侧望谟、关岭、独山、衡阳半环状带分布有台地边缘相带。

早二叠世的古气候自北而南可分为4个气候带：准噶尔-兴安温带潮湿区；华北-塔里木亚热带潮湿、半潮湿区；藏北-华南亚热带潮湿区；藏南-喜马拉雅寒温区。晚二叠世华北、塔里木气候向半干燥过渡，其他地区与早二叠世相似。

（9）三叠纪

三叠纪的古地理是继承晚海西运动而来的，同时出现新的发展和变化。西伯利亚板块和中朝-塔里木板块的碰撞，形成了中国北方大陆，使昆仑-秦岭以北的广大地区隆起抬升，并使剥蚀区扩大，沉积范围缩小，且以分隔的内陆沉积盆地为主。其南侧则为海盆。三叠纪时期，海盆处于西起阿尔卑斯、东达印度群岛的一个巨大海域——特提斯海的东北边缘及其扩展的部分。按其特性大致以龙门山-康滇古陆-金沙江-红河大断裂为界，分成东部和西部。东部在早、中三叠世都是稳定的浅海陆棚和碳酸盐台地沉积，基底地形简单而平缓，仅在右江地区发生局部的再生海槽，同时由于气候转为干燥，造成了扬子海的咸化。晚三叠世海水向西撤退，形成陆缘浅滩、沼泽，及含煤三角洲沉积；在陆缘海与礁前海盆的环境中，古生物化石非常丰富。至三叠纪晚期，海水全部撤退，全区只有陆相沉积，结束了本区三叠纪海相的发展史。西部则不同，除早三叠世可能属陆缘海沉积外，中、晚三叠世则具有深海槽的性质。松潘-甘孜海域的裂陷，使基底地形起伏很大，海沟岛弧可能很多，岩相变化复杂，火山活动频繁。印支运动末期结束了古特提斯洋演化，并在雅鲁藏布江一带，迅速扩张，形成新特提斯洋。

图2-46 中国早石炭世岩相古地理图

图2-47 中国晚石炭世岩相古地理图

图2-48 中国早二叠世岩相古地理图

图2-49 中国晚二叠世岩相古地理图

三叠纪时期，中国北方继续隆升，形成了统一的陆地，构成中国南海北陆的格局。至晚三叠世，南方海域的主体几近消失，仅以海湾的形式残存于鄂中和下扬子地区，以及南昌—衡阳、粤东—闽西一带。

从早三叠世沉积环境看，最大的陆是北华陆，其他如唐古拉陆、藏南陆、康滇陆、云开陆和浙闽陆等面积较小。北华陆内分布着规模不同的盆地，其中最大的是华北（包括鄂尔多斯及晋冀鲁豫地区）盆地，西北地区有塔里木、准噶尔、库车和吐哈盆地。这个时期的海主要有昆秦海、松潘-甘孜海、羌塘海、藏南海和南方海（图2-50，图2-51）。

南方海的深水沉积区有两个，一个位于湘西南、黔南和广西境内，常见的沉积物为碳酸盐岩和碎屑岩韵律层；另一个位于苏皖北部，其岩石主要为泥质岩和泥晶灰岩。浅水区有3个，一个位于贵州贵阳—湖南常德一线以西，具闭塞海和蒸发海的性质，局部见高能相体，地层剖面中主要为石灰岩、白云岩和石膏，有少许碎屑岩、泥质岩，多见于剖面下部；另一个位于湘东北、赣北、苏皖南部及浙东一带，属开阔的台地，地层剖面以碳酸盐岩为主，夹碎屑岩；第三个位于广州、株洲以东，黄石、南京一线以南，也是一个浅水区，剖面中主要为碎屑岩。

此外，松潘-甘孜海域属深水环境，为一套巨厚的类复理石沉积。

中国三叠纪各地的古气候有较大的均一性，即早、中三叠世为干燥、半干燥炎热气候，而中三叠世后期及晚三叠世转为温湿气候。

（10）侏罗纪

印支运动后，由于大规模海退，中国大部分处于大陆环境，海域和海陆过渡带仅分布于西南青藏、滇西、东部沿海、台湾和东北三江地区。

早中侏罗世：青藏、滇西海属特提斯海域，海域沿昆仑山、可可西里以南，金沙江、哀牢山以西广大地区分布。区内分布着两条大致平行的、东西向狭长的槽型海相沉积，南带为雅鲁藏布江海槽，北带为南羌塘海槽。雅鲁藏布江海槽发育硅质、泥质、钙质砂页岩及基性火山岩；南羌塘海槽发育砂页岩夹中基性岩。这两个海槽将青藏、滇西分割为南、中、北3个带，即羌塘地块、藏北湖区和珠穆朗玛峰。这3个带以台地及浅海碳酸盐岩、碎屑岩沉积为主。东海、台湾地区为深海槽型沉积，东北三江地区为浅海、海陆过渡相环境，粤东地区为潟湖海湾。

晚侏罗世：海域分布面积略有缩小。青藏、滇西海的两个海槽仍然存在，以砂泥岩复理石沉积为主，东北三江为海湾沉积。

侏罗纪的古气候：早、中侏罗世北方温暖潮湿，华南相对干旱；晚侏罗世干燥气候有所扩大。

（11）白垩纪

经燕山运动中国陆地进一步扩大，海相和海陆过渡相环境仅分布于西南、西部和东部局部地区。

图2-50 中国早三叠世岩相古地理图

图2-51 中国中三叠世岩相古地理图

早白垩世：西藏特提斯海雅鲁藏布江地区为深海，其南喜马拉雅地区为次深、深海沉积。东部仅在台湾见有海相白垩系。

晚白垩世：西藏特提斯海域向北扩大，直到喀喇昆仑山，甚至进入塔里木西部形成一个海湾，发育生物灰岩、石膏等潟湖沉积。东北三江地区可能有海陆过渡沉积。

（12）古近纪、新近纪

古新纪：古地理轮廓基本继承晚白垩世格局。海相和海陆过渡沉积主要分布于大陆边缘的台湾、东海、珠江口、莺琼盆地、渤海、喜马拉雅地区和塔里木盆地西部。除台湾地区为海槽型沉积外，其他地区均为台地、浅海或海陆过渡沉积。

新近纪：由于青藏高原的抬升，导致藏南地区和塔里木西部海水退出。新近系海相和海陆过渡沉积仅分布于台湾、东海和南海。除台湾中部、东部为海槽型沉积，古东海、古南海中央海盆为深海软泥外，其他地区为滨、浅海和海陆过渡沉积。

2.2.2.2 中国海相沉积古地理演化规律

（1）中国海相沉积古地理演化的特殊性

由于中国古板块的全球构造位置介于欧亚板块与冈瓦纳板块之间，中、新生代地处东特提斯域与西太平洋域之间，受它们的影响，中国大地构造具陆块小、旋回多、稳定差的特点。中国大地构造的这种特征，使中国海相沉积古地理与世界海相沉积古地理相比有以下显著的特殊性。

1）陆块规模小，海相沉积盆地和碳酸盐岩台地面积较小。中国陆地群的陆块规模远小于世界同期古陆块。中国古生代的中朝陆、扬子陆、塔里木陆三陆块总面积约300×10⁴km²，只有北美陆块面积的15%，欧亚陆块面积的30%。由于陆块面积较小，古生代海相沉积盆地及其碳酸盐岩台地面积亦较小。较小的海相沉积盆地和碳酸盐岩台地，使得中国海相沉积古地理面貌与北美、俄罗斯、西伯利亚等大型海相沉积盆地和碳酸盐岩台地相比，沉积古地理地貌单元多而小。如晚古生代海盆和碳酸盐岩台地中发育深水台盆，深水盆地中发育浅水孤立台地等特点，在国外大型海相盆地甚为少见。

2）海相沉积不论是碳酸盐岩，还是碎屑岩，纵向上均具多旋回性。中国海相沉积纵向旋回多，主要与古陆块构造运动的多旋回性密切相关。中国从中新元古代到三叠纪可划分为扬子、兴凯、加里东、海西、印支等构造旋回。从中国各地区建立的地壳运动统计，到1983年止，至少可达77个，充分说明中国地壳运动的频繁性与旋回性。中国地壳运动的这种多旋回性，必然导致海相沉积纵向上的多个级别的多旋回性。如中国最大的塔里木克拉通盆地，中元古代至今有9次不整合，其中6次为区域性不整合。中国海相盆地的这种多旋回现象，在世界海相大型克拉通盆地中甚为罕见。

3）海相沉积不论是碳酸盐岩，还是碎屑岩，横向上均具多变性。中国海相沉积横向变化大，主要与古陆块构造运动稳定性差密切相关。据中外许多大地构造学家从古地磁、岩石学、古生物学等多方面的研究，中国三大陆块，从寒武纪开始就是彼此分离的块体，漂浮在原特提斯洋上，经过晚古生代由南向北的移动，塔里木陆和中朝陆先后与西伯利亚板块拼接，而扬子古陆块直到二叠纪还在赤道附近游弋。也就是说，中国三大陆块是古生代处于冈瓦纳大陆和北方大陆之间的古特提斯洋上活动性较大的微板块，故其稳定性不如北方大陆上的北美和欧亚板块，这是中国大地构造演化的一个重要特色。中国大地构造演化的这种不稳定性决定了海相沉积横向上的多变性。中国海相沉积横向多变性主要表现在以下几方面：①同期沉积底型有隆有坳，隆坳相间；②同期沉积厚度变化大，如寒武纪—奥陶纪扬子台地沉积厚1000～2100m，而俄罗斯台地沉积厚度仅100～120m；③同期沉积岩性、岩相、生物组合变化较大，如贵州早二叠世栖霞期遵义-黔西250km区间发育多个相区、相带，而且类、腕足类、苔藓虫种属与生态均随环境变化而异。

（2）中国海相沉积古地理演化的差异性

中国海相沉积古地理演化的差异性既表现在纵向上（时间），也表现在平面上（空间）。

1）古地理演化的纵向差异性。受中国大地构造演化阶段性的影响，中国海相沉积古地理演化的纵向差异可分为5个基本阶段。

●中新元古代（1850～685Ma）阶段：这个阶段的主要特征为泛海洋期，海洋面积广阔，陆域面积小，陆与洋比值约为1/9，其间850Ma左右曾有一短期泛大陆。

●震旦纪（685～543Ma）阶段：陆域面积扩大，海陆基本对峙，陆与洋比值约为1/1.2。

●早古生代（543～400Ma）阶段：以海侵为主导，是中国地史上重要的海侵期，陆与洋比值约为1/3。

●晚古生代（400～250Ma）阶段：为海洋向陆地转化时期，早期以海退为主，中期有明显海侵，晚期又是海退，二叠纪—三叠纪之交250Ma联合古陆（Pangea）形成。

●中生代（250～65Ma）阶段：经海西运动和印支运动，海水大幅度退却，其间早侏罗世末180Ma左右联合古陆裂解。

三叠纪末，我国境内除青藏海、喜马拉雅海及东部海域外均已上升为陆，基本上完成了由海向陆的转化，进入了以陆相为主的中新生代地质历史新时期。

2）古地理演化的平面差异性。受中国大地构造深层三纵两横构造格局的影响，中国海相沉积古地理演化的平面差异性十分显著。中国大地构造深层的三纵（北北东向）和两横（东西向）分带及两者的交切成块，构成了中国晋宁期—印支期古构造格局的块带结构。这种结构铸就了中国中新元古代—三叠纪海相沉积古地理演化的南北、东西分异。分异的总体特征是海相盆地发育北早南晚、西早东晚。从汇编的中国中新元古代—晚石炭世岩相古地理图（图2-39至图2-51）可以看出，以贺兰山-龙门山为界西部海相沉积明显多于东部海相沉积；以天山-阴山为界北部海相沉积明显多于南部海相沉积，海相沉积发育北早南晚、西早东晚的原因，除东、西、南、北构造特征的差异外，还与中国中新元古代—石炭纪北有古亚洲洋，西、西南有古特提斯洋密切相关。

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