Question

三级沉积层序格架内的岩溶作用

Answer 1

三级周期的起因是局部或区域性的应力释放、气候的变化、水体体积变化引起的海平面相对变化，地层记录表现为褶皱、断层、岩浆活动、刺穿作用和层序地层学的基本单位沉积层序的形成（Vail et al.，1977，1997）；三级层序界面与盆地内部的构造演化、沉积物供给、海平面变化、气候特征及所形成的古地理环境等因素变化转换面联系在一起。在奥陶纪碳酸盐岩地台沉积环境中，三级层序的变化对沉积相带起着重要的控制作用，因此对沉积物质后期的岩溶作用也有着关键性的影响。在三级层序地层格架内，对研究区各体系域不同沉积相带压溶发育特征进行了探讨（图6.11）。前面为了方便区域层序的对比主要做了TST和HST划分，但是在分析岩溶作用时，我们还是将LST期进行单独讨论。LST期和HST晚期岩溶作用比较发育，TST期、HST早期岩溶作用相对不发育。

图6.11 与沉积体系域有关的岩溶作用

6.2.2.1 与LST有关的岩溶作用

随着相对海平面下降和低位体系域的建立，在碳酸盐台地内地下水带会向盆地方向迁移，表生成岩作用明显。低水位期超盐水湖和萨布哈在台地上发育，卤水侵入到地下会导致早期层序海进体系域—高位体系域碳酸盐的岩溶作用并伴随有石膏—硬石膏—石盐的胶结作用发生。特别是在中奥陶世上、下马家沟期，在LST期，台地上广泛发育膏盐层沉积，这些夹在碳酸盐岩沉积中的膏盐岩对后期的层间溶蚀作用极为有利。与低水位期伴生的岩溶作用主要为同生期岩溶，在研究区主要表现为由大气降水造成的地表暴露区发生深部喀斯特化，膏溶角砾岩发育，同时由于低水位期沉积的灰岩角砾容易发生发生白云石化转变成角砾状白云岩。

6.2.2.2 与TST有关的岩溶作用

在海进过程中，随着海平面的上升，可形成一系列的海岸上超，这些海岸上超带是海平面上升过程中高频海平面振荡导致早期碳酸盐沉积物发生频繁暴露溶蚀。在海侵期，研究区广泛发育泥晶灰岩沉积，沉积物主要经历海底成岩作用，早期沉积物在中浅埋藏条件下，随着机械压实进一步发展，下覆岩层发生化学压溶作用可以形成各种缝合线构造，受孔隙中的流体作用可使溶孔和缝合线溶蚀扩大。这一时期也是同生期层间溶蚀作用的重要发展阶段，由于上覆压力的不断增加，前期形成的膏岩层发生变形搓动，遭到塑性流动和破碎作用的破坏，同时膏盐岩随即压入LST期形成的刚性灰岩角砾之间，层间溶蚀作用随之发生。

6.2.2.3 与HST有关岩溶作用

在HST早期，同生期层间溶蚀作用继续发育。同时碳酸盐台地进积到它的最大范围，研究区气候干燥，萨布哈、盐沼以及超盐水的湖在潮坪之后出现。大气水成岩作用将影响台内沉积物，可以出现岩溶面、层纹壳和钙质古土壤。HST晚期，海平面开始下降，之后可能还有一些回流白云石化广泛发育，它允许超盐水有较深的渗透。在高位末期受海平面频繁变化同生期岩溶作用发育，研究区高位期中奥陶世各时期，奥陶系的下马家沟组上部，沉积物主要为泥晶—细晶白云岩、含膏盐层或泥质条带的白云岩。