岩相古地理演化

岩相古地理学的主要内容~

岩相古地理学的研究内容和任务包括如下几个方面: ①研究沉积物的来源，确定其是陆源母岩风化的产物还是生物成因的产物，是化学沉积的产物还是火山来源物质，或是含有宇宙来源物质等; ②探讨沉积岩的形成机理，包括风化作用、搬运作用、沉积作用及沉积期后变化的机理，特别是要研究沉积岩及其中有用矿产的形成机理及富集规律; ③进行沉积环境的分析，根据沉积岩的原生特点及时空分布规律，恢复沉积岩形成时的古气候条件、古地理环境及大地构造环境; ④恢复各地质时期的古地理面貌，研究盆地演化及动力学等。
本书的内容结构主要包括以下几个方面:
0. 2. 1 岩相古地理基础
主要介绍岩相古地理学科涉及的有关沉积学、岩相、古地理等的基本概念，为岩相古地理研究与编图奠定理论基础。主要内容包括沉积相与沉积环境及分类、判别沉积环境与相的沉积构造标志、岩石结构和粒度标志、岩矿成分和地球化学标志、重力流沉积及其形成机理、风暴流及其沉积特征等。
0. 2. 2 岩相古地理分析方法
着重介绍岩相与古地理分析的基本方法和技术。主要内容包括盆地沉积相与地层格架分析方法、盆地的充填和演化分析、地层厚度与砂分散体系分析、陆源 ( 物源) 区的分析、古构造分析、古流分析、古气候恢复方法、古水深与古盐度分析等。
0. 2. 3 古地理重建的古生物标志
古地理重建的主要标志之一就是来自古生物学的资料，它是古地理分析与编图不可或缺的重要内容。主要内容包括古生物化石在重建古地理中的应用、生物的生活方式及主要环境因素、常见生物化石的古生态、痕迹学与沉积环境、沉积相的化石特征等。
0. 2. 4 沉积体系的古地理特征
重点介绍各类沉积体系特征及其发育的古地理条件，主要内容包括冲积扇的古地理特征、河流的古地理特征、湖泊的古地理特征、三角洲的古地理特征、扇三角洲的古地理特征、辫状河三角洲的古地理特征和海洋的古地理特征等。
0. 2. 5 盆地构造 － 古地理分析
构造古地理是最近十年来发展的新领域，是古地理恢复工作中的难点之一，主要内容包括构造 － 岩相古地理的概念、思路与方法、沉积盆地的构造分析、走滑构造与沉积中心转移、构造古地理单元的恢复等。
0. 2. 6 古地磁与古地理
古地磁是古地理恢复与分析的重要资料之一，具有不可替代的作用。主要内容包括古地磁学原理和研究方法、古地磁与古地理恢复等。
0. 2. 7 层序岩相古地理分析
层序地层学是新兴的地层学、沉积学与盆地分析等领域的边缘学科，20 余年来发展很快，提供了丰富的研究成果，并在能源资源勘探与预测中发挥了重要作用。以层序地层学理论为指导、层序地层单元为编图单元，新的岩相古地理编图方法不断完善。层序岩相古地理研究及其编图，就是以层序地层学理论为指导、以层序地层单元为编图单位，并对岩相古地理特征进行层序地层学原理分析的方法与技术，主要内容包括关于层序级别、层序界面，层序岩相古地理分析的基本方法与应用，以及构造 － 层序岩相古地理分析等。
0. 2. 8 岩相古地理编图
岩相古地理研究与编图是一项理论性、综合性和实用性很强的基础地质工作。它是以沉积学理论为基础，广泛运用地层学、大地构造学、古生物学、古生态学、地球化学和地球物理学等基础资料，研究沉积作用，重塑沉积环境，分析不同沉积环境下沉积物的特征及其分布规律，总结不同地史时期海陆变迁、古气候变化、古地理景观特征，为阐明地球表面的环境变迁和大地构造演化等重大问题提供依据，为查明沉积矿产和油气资源的形成条件和分布规律提供基础资料和理论依据。岩相古地理编图是沉积古地理研究的重要组成部分，主要内容包括岩相古地理图类型、岩相古地理工作方法 ( 野外工作、室内工作) 、主要岩相古地理图的编图方法与技术等。

黄汲清先生 ( 1945) 在 《中国主要地质构造单位》中，编制出了寒武纪、加里东泥盆纪、华力西二叠纪、燕山白垩纪和喜马拉雅期的中国构造古地理图 5 幅，勾绘出了这些地质构造阶段的海陆分布轮廓。这些古地理图是我国最早出现的构造古地理图，是我国构造古地理学的先导。
王鸿祯等 ( 1985) 的 《中国古地理图集》主要是以大地构造学的理论为指导和以大量的区测资料为基础编制出来的，是我国大地构造古地理学的代表作。崔克信 ( 1986) 、黄汲清等 ( 1987) 、王鸿祯等 ( 1990) 、刘本培等 ( 1991) 、周志毅等 ( 1995) 、李通艺( 2000) 以及其他许多人以大地构造学的资料、理论和观点来论述古地理的专著和论文，均属构造古地理学的范畴。
国外的构造古地理学 代表著作有 Ziegler ( 1988) 、Dercourt 等 ( 1991) 、Scotese( 1997) 、Southeast Asian Research Group ( 1995) 、Li Zhenxiang 等 ( 1996) 等的作品。
当前国内外构造古地理学均呈现出与沉积学、地层学、古生物学、地球物理学、地球化学、构造地质学等的相互结合和渗透，研究热点集中在造山带沉积和古地理、古特提斯多岛洋构造古地理、全球古大陆重建尤其是关键部位古大陆重建等方面，是一个十分活跃的古地理学分支学科。
20 世纪 60 年代板块学说的诞生为活动论构造古地理研究提供了理论基础并推动了这一领域的发展。20 世纪 90 年代该领域有关地质历史中洋、陆重建，古地理和古气候的研究成果已被石油地质家用于全球石油聚集和分布规律研究。在中国，王鸿祯先生在活动论构造古地理领域做出了重要贡献。
板块学说的提出，特别是海底扩张和磁条带年龄的证据，使古地理、古气候研究进入了全新的领域，地质学家必须重建原来沉积盆地所处的位置。这就使活动论构造古地理的概念具备了新的理论基础和研究方法。在此之前大陆漂移说的出现，开辟了活动论思潮的萌芽阶段，其最重要的标志是承认大规模水平运动的存在。20 世纪 60 年代以前部分古生物学家和古地理学家已经提出了具有先驱性的推断。在作为地学革命的板块学说研究高潮中，地质学家们以全球构造的活动论为基础，应用当代古地磁方法和成图技术，致力于地质历史时期的古大陆重建。许多学者编制了地质历史不同阶段的古地理再造和古气候带预测图。由于技术和数据密度不足等原因，目前全球性成图比例尺还较小，并带有推断性。随着古地磁和成图技术的进步以及资料的积累，这一领域正取得实质性进展。一些学者如Scotese 等建立了数据库，不断根据新数据的积累修改全球及大区域古地理重建的结果。孙枢先生曾在第三届全国沉积大会上评述了此领域的研究现状与趋向。上述活动论构造古地理研究的思想很快引起了石油地质学家和沉积地质学家的重视。一些专题性的研究对全球油气聚集分析更有重要价值，如法国学者德高特等的 “特提斯古地理图集”。古大陆重建与油气聚集规律研究成功地结合的一例体现在 Klemme 等的著作中。Klemme 等从全球尺度研究了自古生界早期以来各时代烃源岩形成油气资源的比例，并在古大陆重建的基础上标定了全球大型油气系统的分布。从而揭示了沉积盆地所处的古纬度与古气候带及其与古海洋的关系。其中特别强调了晚侏罗世和白垩纪优质烃源岩的重要性———世界上一半以上的油气资源形成于该期的烃源岩。这取决于当时特有的古构造、古气候和古海洋环境。其中最为突出的是被动边缘盆地形成的巨大规模的油气聚集。在特提斯洋的被动边缘，以中东阿拉伯海湾地区为代表，形成了全球最为富集的油气聚集带。
地质历史上，盆地的演化和内部的沉积古地理变革均受盆地构造属性、盆地边缘和盆内构造活动规律的控制。位于不同板块或同一板块内的不同盆地由于盆地边界的构造属性和构造活动规律不同而具有不同的演化历程。同样，同一盆地内由于内部不同部位盆地动力学环境不同造就了盆地内不同的沉积古地理环境。因此在进行构造古地理分析过程中应遵循构造控盆、盆地抓相的基本原则，完成构造 － 岩相古地理编图。
关于编图思路，可从两方面入手对构造古地理进行研究。首先，以文献调研资料为基础，结合研究区构造演化特征，按照构造演化进行阶段划分，结合构造运动的属性、规律研究，查明研究区内、抓相断裂的位置、形成、活动时间及控盆、控相机制。其次，在构造及大型断裂研究的基础上，完成岩相古地理编图的基础资料准备工作，主要包括岩石地层多重划分对比、单剖面沉积环境分析、横向沉积相变规律研究和单因素资料统计、编制等。在完成上述基础资料和图件准备的基础上，结合研究区构造、盆地演化规律的研究成果，以由点到线再到面的沉积相研究方法为基本思路，运用相应的岩相古地理编图法( 如岩比法、优势相法或单因素分析法) 完成研究区构造古地理编图。实际上，岩相古地理分析离不开盆地构造和全球构造的分析，构造分析构成了古地理分析的基础与前提。但是，就盆地构造 － 岩相古地理分析的范畴而言，更应该注重构造带的古地理恢复与分析。
造山带古地理学是在造山带地区或经受了造山运动改造的地区开展古地理研究的理论和方法。研究过程要注意三点: 一是不能用 “将今论古”的方法恢复地史期间的隆起区和堆积区，二是沉积相带的展布受区域构造应力场及基底构造格局控制，三是辨析原生沉积盆地与构造盆地 ( 吴根耀，2003) 造山带古地理学在盆地构造 － 古地理重建中的应用，其核心是以发展的和动态演化的思路来研究盆地。
盆山耦合分析是正确认识盆地动态演化的钥匙。所谓盆山耦合，指的是造山作用与盆地演化间有统一的运动学过程和动力学机制。就盆、山这一对矛盾而言，山常是主要的方面。但是，造山带的内部结构比较复杂，地质记录不全，故对地质现象常有多解性。盆地内地质记录相对完整，因而对其运动学的全面研究对造山过程的运动学认识带来宝贵的借鉴，对其成盆动力学机制的探讨对造山动力学机制的认识带来有益的启示。因而，在以动态演化的思路研究盆地发育的运动学特征时，应有意识地加强与造山动力学匹配的盆地动力学的研究。

4.2.1 早中三叠世岩相古地理

昌都地区早中三叠世岩相古地理继承了晚二叠世末的基本格局，除北部的弧-盆区和微陆块的东侧局部见海相沉积外，大部分区域为隆升的古陆和冲积相沉积。

早三叠世印度期，本区东西两侧分布着三个古陆，它们分别为金沙江古陆、青尼洞古陆和类乌齐古陆（图4.1）。对应海平面下降的结果是，古陆面积较晚二叠世末进一步增大，所提供的陆源碎屑物大部分被堆积在冲积环境中，少量的填积在早先形成的海水深凹处。显然，海水入侵的方向与晚二叠世相比仍来自西北方向（罗建宁等，1992），但不排除来自东边金沙江洋的可能。印度期沉积的一个最大特点是，岩相展布呈北北西向，与主构造线近乎平行，海相沉积仅局限发育在岛弧区、弧后区与靠弧-盆区的昌都微陆块东侧等少部分地区。从岩相古地理格架看，似乎这个时期已展现出岛海格局的弧-盆体系雏形。在弧-盆区，以江达普水桥组为代表，沉积一套陆相至滨岸、陆棚相的含砾粗砂岩、长石石英砂岩夹鲕粒灰岩、安山质火山岩与英安质火山岩，厚604～1000 m，产双壳、腹足与菊石等化石。这一时期的江达陆缘弧系东侧金沙江洋向西俯冲的结果；其以紫红色残积相花岗质底砾岩不整合覆于海西期花岗岩体之上，该不整合面也是俯冲作用的表现。在微陆块边缘，靠东侧的青尼洞至贡觉一带形成了碰撞型火山岩，以马拉松多组或夏牙村组为代表，由陆相到海相的下部碎屑岩夹灰岩与上部中酸性火山岩夹碎屑岩组成，产双壳类化石，厚超过100 m至超过2200 m。早三叠世印度期末的海退使青尼洞—贡觉一带也隆升为陆，至此昌都微陆块全部隆起。

图4.1 昌都地区早三叠世印度期岩相古地理

到了奥伦克期，仅在弧-盆区北段的江达、同普等地见有区侠弄组台缘浅滩-潮坪相组合（图4.2），主要为一套鲕粒灰岩，砂或砾屑灰岩与泥晶灰岩，偶夹弧火山岩沉积，厚14～330 m。据区域资料分析，该期因地层缺失未能见到相应深水沉积相，推测于生达弧后区与江达岛弧的东侧可能存在较深水海相沉积物，现今可能已被埋藏或侵蚀掉。

中三叠世安尼期，同样的古地理格架展布在江达、同普与德登等岛弧区与可能的生达弧后区。色容寺组由滨浅海→斜坡相角砾状灰岩、火山浊积岩、鲕粒灰岩、砂屑灰岩、微晶灰岩夹硅质岩与弧火山岩组成，厚513～1095 m。此外昌都微陆块内沿澜沧江分布的吉塘至竹卡一带发育塔雅组滨浅海碎屑岩，厚＞2000 m。

中三叠世拉丁期，弧火山活动增强，岛弧区的弧内盆地发生强烈拗陷并沉积巨厚的火山源、内源、陆源浊积岩；纵向上构成反复的退积型与进积型的海底扇叠复，平面上沿北北西向主构造线成群展布。由北向南自江达的同普、江达、卡贡等地到阿中的娘西可以追索到沉积相从盆地黑页岩、放射虫硅质岩→斜坡碎屑流角砾岩与砂质浊积岩→混积陆棚灰岩夹砂、泥岩等水体变浅的过程。与该期相当的地层为瓦拉寺组，产双壳、菊石、放射虫、腕足与植物化石等，厚2209～2649 m。另外，强烈的板内碰撞型火山活动可能出现于吉塘—竹卡一带，其代表地层为竹卡组（T₂z）。

图4.2 江达-阿中岛弧北段下中三叠统沉积相柱状对比图

4.2.2 晚三叠世卡尼早期岩相古地理

卡尼早期是昌都地区岩相古地理格局发生转变的重要时期，东侧金沙江洋关闭，造山作用导致区内出现广泛的磨拉石相沉积。弧 盆区的岛海格局依然存在，但随古陆的隆起，海域向西向北缩小，沿北北西向展布的沉积相呈对称分布，自岛弧向弧后区从河流相→滨岸→陆棚→斜坡与深海相变化（图4.3）。弧区的江达一带，东独组主要为一套砾岩、砂岩与泥岩，夹滞后型的中酸性弧火山岩与泥灰岩，厚377～869 m。弧后区靠岛弧侧生达足那查叶口组由长石石英砂岩、板（泥）岩韵律互层夹介壳灰岩、喷流角砾状灰岩、角砾状硅质岩和硅质岩、重晶石岩层组成；砂岩具有鲍马序列组合，见槽模、重荷模等底痕构造与深水遗迹化石，厚1103 m。弧后区盆地凹处的日胆果至长青可等地，为深海相板（泥）岩夹砂岩、泥晶灰岩与拉张碱性系列的玄武岩，橄榄玄武岩沉积，厚＞2000 m。靠昌都微陆块克拉通侧稍北的面达组由混积缓坡泥晶灰岩、泥灰岩、生屑灰岩夹石英砂岩组成，厚＞1900 m；稍南的生尕—荣尕的确志尕组表现为河流相紫红色砾、砂与泥岩沉积，厚200 m。昌都微陆块内部的类乌齐—甲桑卡一带相对凹陷，自南而北沉积了河湖相→三角洲相→滨岸相或潮坪相的陆源碎屑岩夹少量泥晶灰岩、介壳灰岩。其他地区普遍隆升，在妥坝—芒康一带为甲丕拉组下段紫红色砾岩、含砾粗砂岩、岩屑长石砂岩与少量泥岩，厚200～320 m。在西侧的吉塘发育三角洲相的砾、砂岩和泥岩沉积，厚100～1039 m；在类乌齐镇的锅雪普组是由潮坪相砂岩、泥（页）岩韵律互层夹风暴形成的介壳灰岩，产双壳、腕足与植物化石，钻孔与生物扰动多见，厚＞300 m。此外，在南部徐中等地见有滨岸板岩夹砂岩沉积，厚＞271 m；该凹处海相沉积与江达海相沉积遥相呼应，也暗示着岛海格局的存在，海水有可能来自东侧早先的金沙江洋。

图4.3 昌都地区晚三叠世卡尼早期岩相古地理

4.2.3 晚三叠世卡尼中期岩相古地理

短暂的海平面上升和海侵作用导致海相沉积域扩大，陆相沉积与古陆面积缩减（图4.4）。尽管造山作用最终关闭了东侧的金沙江洋，然而造山后的滞后型弧火山活动与生达残留弧后盆的发育反而使弧-盆区的岛海格架变得更加清晰。在江达-阿中岛弧带为碳酸盐台地沉积，其中或多或少夹有滞后型弧火山岩，台缘浅滩相由含鲕粒的砂屑或砾屑或生屑亮晶灰岩夹泥晶灰岩、泥质灰岩组成，厚超过251～816 m，产双壳、菊石化石及其碎片。斜坡相在向北的长青可等地为礁角砾岩、角砾状灰岩与泥灰岩、页岩，厚＞454 m；在向南的江达地区为疙瘩状灰岩、砂、砾屑灰岩与泥晶灰岩夹砂岩，厚835～1298 m。在生达盆地西侧为缓坡相薄层泥灰岩、骨针泥晶灰岩、生物灰岩夹介壳灰岩与砂、泥岩，厚820～2250 m；盆地中央的深海相为泥灰岩与板岩互层夹砂岩、杂砂岩与拉张橄榄玄武岩等。与弧-盆区沉积不同，昌都微陆块仅接受河流→滨岸（潮坪）→陆棚的陆源碎屑沉积。在它与弧-盆区的交接带，发生陆源物质与内源物质的交叉与混合，正如图4.4所表示的那样。

4.2.4 晚三叠世卡尼晚期岩相古地理

海平面的相对下降，使海域向西北退缩，古陆增大；随之来源于古陆的陆源碎屑物质快速充足的供给中断了弧-盆区碳酸盐台地或缓坡的发育，在原先的台地或缓坡的地方逐渐被河流→滨岸→陆棚→斜坡碎屑岩夹少量碳酸盐岩、滞后弧火山岩所占据（图4.5）。岛弧区早先形成的深水凹处有充足的空间接纳大量的陆源碎屑与高峰期巨厚的滞后弧火山。相反弧后区的持续拉张沉陷出现碱性橄榄玄武岩与浊积砂岩、硅质岩夹泥灰岩，厚＞3000 m。此时期的青尼洞古陆可能沉降为水下隆起。经过卡尼晚期的陆源碎屑的充填和堆积，填平补齐作用使昌都地区成为一个大的火山、陆源碎屑陆架，为下一个主海侵期的到来形成了基础。

图4.4 昌都地区晚三叠世卡尼中期岩相古地理

图4.5 昌都地区晚三叠世卡尼晚期岩相古地理

4.2.5 晚三叠世诺利早期岩相古地理

伴随滞后弧火山活动的结束与弧后区拉张的中止，在一个总体向北向西倾斜的巨大碎屑陆架上，研究区内规模最大的海侵期形成的碳酸盐沉积向古陆超覆，东侧金沙江古陆和西侧类乌齐古陆最大程度地被淹没。在靠早先古陆的正地形上发育两条近平行展布的鲕粒和生物碎屑浅滩（图4.6）；岛弧的东侧为滩后的开阔台地、局限台地的泥晶灰岩、砂砾屑泥晶灰岩与风暴介壳灰岩，产双壳、腕足与珊瑚海百合茎化石；昌都微陆块西侧为潮坪相至局限台地相泥晶灰岩、鸟眼灰岩、白云质灰岩、砾屑泥晶灰岩夹介壳灰岩与石膏盐岩，产藻类、双壳与腕足、海百合茎化石。介于浅滩之间的大部分区域为较深水与深水缓坡相薄层泥灰岩、骨针泥晶灰岩夹介壳灰岩与砂屑泥晶灰岩、泥页岩，见遗迹化石与生物扰动构造，产菊石、双壳与腕足化石，及少量海绵骨针碎片。该相也发育于甲桑卡地区。斜坡相珊瑚礁角砾状灰岩与泥晶灰岩、砂砾屑泥晶灰岩，仅见于弧后区的格拉山至生达一带。深海相的薄层泥灰岩、泥晶灰岩夹硅质岩和钙质泥页岩可能见于徐中、长青可等地。与这一时期相当的地层分别为岛弧区、昌都微陆块区东侧的波里拉组、昌都微陆块西侧（类乌齐分区）的乱泥巴组和生达弧后区娘肯组。其岩相古地理具有三个大的特点：①古陆面积最小，提供最小限度的陆源物；②滞后弧火山与弧后区拉张火山活动均被中止，各种类型的沉积相中都无火山活动踪迹，相反，在此之前的每个时期在弧-盆区均有火山活动及其沉积物，甚至在昌都微陆块也偶尔见及；③在碎屑陆架基底之上，在昌都微陆块上形成一个大的碳酸盐缓坡，而在早先的弧盆区仍发育碳酸盐台地。

图4.6 昌都地区晚三叠世诺利早期岩相古地理

图4.7 昌都地区晚三叠世诺利晚期岩相古地理

4.2.6 晚三叠世诺利晚期岩相古地理

规模最大的海侵期过后，紧接着就是海退，海平面快速下降导致古陆面积扩大（图4.7）。与此相对应的结果是：一方面又一次发生碳酸盐沉积的中断以及台地与缓坡的消亡，这种反复的短暂海进海退引起快速的碳酸盐台地（缓坡）生长与灭亡似乎与当时的岛弧造山作用紧密相联；另一方面，三角洲与滨岸相陆源沉积物又较大范围地占据早先的碳酸盐缓坡，大体上由东向西对称地展布着滨岸相→陆棚相→斜坡相。在类乌齐古陆两侧发育着三角洲碎屑岩沉积。与该期相当的地层为阿堵拉组、菜俊卡组与桑多组第一至第三段。

4.2.7 晚三叠世瑞替期岩相古地理

很显然，该期岩相古地理具有诺利晚期的特征，海水继续向西北退出，古陆面积持续增加，毗邻古陆的三角洲沉积发育得更好。与前期不同的是青尼洞古陆重新浮出水面，供给陆源碎屑物质（图4.8）。与该期相当的地层为夺盖拉组、巴马组与桑多组第四段。

图4.8 昌都地区晚三叠世瑞替期岩相古地理

值得一提的是中侏罗世早期，除类乌齐、甲桑卡等地有海相沉积外，其他地区已全部隆升为陆。晚侏罗世以后昌都地区结束海相沉积，陆相与过渡相沉积覆盖全区，气候逐渐变得干燥起来，并在晚些时候发育石膏、盐岩与油页岩。

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岩相古地理演化视频