Question

鸡西群沉积体系划分及其特征

Answer 1

鸡西盆地沉积以陆相沉积作用为主,同时还发育了陆相背景下的海侵事件沉积,组成了本区丰富多彩的沉积体系。陆相沉积可进一步划分为:冲积扇、三角洲、湖泊相、河流相沉积环境。

(一)冲积扇

冲积扇一般形成于强氧化环境中,缺乏化石,粗碎屑扇沉积物多成灰绿色,泥质沉积多呈红色。冲积扇砾岩主要出现在鸡西盆地北缘和西缘的滴道组和城子河组的底部,其形成主要受盆地边界断裂的活动方式及强度控制。冲积扇的剖面岩性组合主要是块状砾岩、砂质砾岩、砾质砂岩及少量砂岩,夹少量泥质砂岩、泥质粉砂岩,砾石成分多以近源为主,不同地区成分差异很大,在鸡西北缘以花岗岩为主,少量变质岩砾石。西缘则以花岗岩中高级变质岩砾石为主,砾石大小悬殊,砾石磨圆极差,以次棱角状为主,呈悬浮状混杂在泥砂质基质中,成层性极差,只有大砾石才有粒序性变化,很少显层理构造。冲积扇形成的沉积厚度较大(50~150m),分布局限,因沉积冲刷作用强,不发育煤层。

(二)河流沉积体系

河流沉积是鸡西盆地中主要沉积类型之一。鸡西群各组均有河流沉积体系。由于鸡西盆地早期的快速断陷下沉,区域构造活动较强,在盆地边缘特别是北部一带,形成了大量的河流相碎屑岩沉积,分布广、厚度大。河流沉积体系主要是垂向加积作用,局部出现进积和侧向加积。河道是主要的沉积场所,也是加积的冲积型地表的最重要的地形。地层中不同流向的河流相沉积广泛地分布于盆地周缘,按河道砂体的平面形态、河流的水动力性质及搬运形式可以将河流沉积划分为辫状河和曲流河,这两种类型河流的河道沉积有显著的差别,相应的这两种河流相沉积体内部,沉积微相类型及沉积特征也有所不同。

1.辫状河

辫状河主要以河道砂坝砾岩和粗砂岩等粗碎屑沉积作用为主,层序底部常发育板状交错层理,向上依次为块状层理、平行层理和槽状交错层理,沉积层序表现为向上变细单元结构型。滴道组、城子河组、穆棱组底部的厚层砂体,都属于辫状河沉积(图4-1至图4-3;图版Ⅲ-5,Ⅲ-7,Ⅲ-8),其特点是河道宽而浅,基底冲刷平坦,水流量变化大,携沙量大,河床不稳定,沉积形式以垂向加积为主,沉积砂岩剖面宽厚比较大,细碎屑岩沉积量少,多无保存,基本不发育煤层。

图4-1 滴道组不同沉积环境层序样式

图4-2 城子河组不同沉积环境层序样式

图4-3 穆棱组不同沉积环境层序样式及沉积构造

2.曲流河

曲流河主要以曲流砂坝和河漫滩相砂岩-泥质粉砂岩沉积为主,层序底部常发育板状交错层理,向上依次为块状层理、平行层理和水平层理,沉积层序表现为向上变细二元结构型。滴道组、城子河组、穆棱组下部多发育有曲流河相厚层砂体(图4-1至图4-3),其特点是沉积基底以平坦开阔、坡降较缓为特征。曲流河主要形成于地形坡降较小(<3°)的准平原地区,常发育于河流的中年期,河床较稳定,其沉积地层中既有侧向加积,又有垂向加积。大面积分布的泛滥平原中有泥炭沼泽形成,常见有不稳定煤层。

(三)湖泊沉积体系

湖泊是发生沉积作用的重要场所,因为截留河流搬运的大量沉积物,常形成巨厚的碎屑沉积。鸡西盆地湖泊的沉积作用十分活跃,早期的河流环境最终大都为湖泊环境所占据。湖盆沉积在剖面上往往是一个向上变粗、变浅的序列。由于湖泊的陆源碎屑物主要来自河流的注入作用,因此,在临近冲积扇、辫状河和曲流河的浅水区往往发育三角洲。在鸡西盆地湖相沉积中,根据沉积岩形成时水深、层厚、沉积岩分布范围及主要沉积相标志可以进一步将相分为滨湖和浅湖沉积两个亚相类型。

滨湖沉积主要由中—厚层状中细砂岩夹薄层粉砂岩、泥质岩组成。岩性主要为灰色砂岩、灰黑色、灰绿色泥质粉砂岩,岩层内发育有水平层理、平行交错层、块状层理、波状层理(图版Ⅳ-2)、小型斜层理和交错层理等。砂层形态呈上凸下平的透镜状,单层厚多在几米至十几米(图版Ⅲ-3),个别可达25m左右。常与浅湖沉积共生,由于滨湖沉积水动力较强,岩石粒度度偏粗,基本不发育工业煤层,局部滨湖沼泽地带见有不稳定薄煤层。滨湖沉积在滴道组、城子河组、穆棱组均有不同程度发育,尤其是城子河组、穆棱组分布较为广泛。

浅湖沉积以暗色泥质岩与粉砂岩为主,水体能量及水动力条件较弱。水平纹层发育,含陆相双壳类、腹足类及海相动物化石,植物化石多见叶片,缺乏茎干,反映为安静的浅水环境。泥质岩的毫米级纹层多为粉砂与泥质的韵律沉积,可能是季节性的洪水作用所致。鸡西盆地浅湖相沉积主要分布于城子河组、穆棱组中,在城子河组、穆棱组的准层序上部浅湖相主要表现粉砂岩与泥岩韵律互层(图版Ⅲ-3),沉积厚度3~15m,与滨湖相砂岩构成多旋回准层序组(图版Ⅳ-3,Ⅳ-4,Ⅳ-5),区域上基本可以对比。其岩性主要为深灰色一灰色的泥岩、粉砂质泥岩与灰色粉砂岩的互层。岩层中局部含有菱铁矿和黄铁矿结核,表明局部为还原条件的半深湖环境。浅湖沉积晚期泥炭沼泽发育,形成有多层大面积可对比的工业煤层。

(四)三角洲沉积体系

三角洲沉积体系是携沙河流注入湖盆后,沉积物因河水流速减小在河口浅水地区快速大量堆积,并导致湖岸线向湖盆方向不规则进积而成的近岸碎屑沉积体系,其突出的特征是具有特定的剖面沉积序列和骨架砂体的几何形态。三角洲沉积体系是由陆上和水下的众多沉积单元构成的复杂沉积体系,垂向上具有向上变粗的反粒序旋回(图4-3),骨架砂体形态呈伸长条状或朵状。鸡西盆地中三角洲沉积体系在时间上往往出现在湖泊沉积体系演化的晚期,即城子河组、穆棱组的上部三级层序高水位体系域的中上部,多呈向湖盆方向强烈推进的朵状或鸟足状。城子河组、穆棱组三角洲平原地带发育有粉砂质泥岩、根土岩夹黑色泥岩及煤线,局部煤层厚度也较大,但稳定性较差。