傳統的西昌盆地形成於晚三疊世,消亡於始新世,亦即米市盆地(許效松等,1997)。本書的西昌復合盆地系指由安寧河斷裂、則木河斷裂、峨邊-美姑斷裂和大渡河斷裂所圍限的廣大地區(圖8.7),包括米市、麻姑山、甘洛、昭覺、美姑5個小型構造盆地。在大地構造上,位於泛華夏陸塊群中的揚子地臺西緣,西鄰川滇古陸,地處特提斯構造域(許效松等,1997),在不同地質歷史時期具有不同的大地構造屬性。可見,作為揚子地臺西部大陸邊緣與特提斯洋的復合作用產物(許效松等,1997),西昌復合盆地顯示明顯的縱向疊加、橫向復合的復式特征。
圖8.6 層序界面(SB54)控制的油氣儲層及通道時空分布示意圖
1—上覆二疊系底部層序S54中的殘積型LST砂體;2—層序界面——升隆侵蝕界面的時空分布示意圖。該界面乃廣西構造運動產物,不同程度缺失中誌留世—石炭紀層序;3—下伏層序中的巖溶雲巖儲層;4—下伏層序中的風化成因砂體;5—砂巖;6—含礫粗砂巖;7—泥巖;8—雲巖;9—灰巖;10—頁巖;11—黑色頁巖;12—赤鐵礦;13—油氣運移通道和方向
圖8.7 西昌復合盆地構造古地理與剖面位置
盆地沈積地殼除始新統—中新統、下白堊統上部大銅廠組、上三疊統白果灣組下段、石炭系外,其余時代地層均有分布(圖8.8)。總體上,地層向北、向西減薄尖滅,層位逐漸擡升,具有明顯的向北、向西超覆特點。
8.2.1 關鍵界面與地質事件
8.2.1.1 上、下震旦統之間的成因界面
為澄江構造運動產物,屬典型的壹級界面(T1,圖8.8),具全球成因的特點。主要標誌有:①典型的巖性突變面:觀音崖組海侵型沈積超覆在開建橋組和列古六組陸相沈積之上;②構造運動面:上覆、下伏地層之間為小角度超覆關系;③生物突變面:下伏地層以菌藻類為主的微生物組合,上覆為後生動植物組合;④氣候轉變面:T1之上屬溫水型碎屑巖-碳酸鹽巖組合,T1之下為冰水型河湖相組合。
8.2.1.2 寒武系與震旦系之間的成因界面
為區域性不整合面,屬於三級界面(T11,圖8.8和圖8.9)。經典的寒武系與震旦系之間的界面位於燈影組三段(麥地坪段)上部第二小殼化石Paragloborilus Siphogonuchites帶之底,現下移至燈影組第二段與第三段之間(即麥地坪段底部)。證據包括:①桐灣構造運動面:為壹區域分布的平行不整合面;②巖性轉換面:上覆為區域分布的含磷矽質白雲巖,T11之下為潮坪相白雲巖;③生物群突變面:T11之上為具殼動物組合,之下為其他後生動植物組合;④極性偏轉事件界面;⑤氣候突變面:T11之上為幹熱氣候的含膏鹽地層,之下為溫暖氣候的碳酸鹽巖。
8.2.1.3 上、下寒武統之間的成因界面
實為壹暴露侵蝕不整合面,屬五級界面(T16,圖8.8和圖8.9),貫穿全區,證據主要有:①在漢源地區缺失中上寒武統;②中西部地區界面凹凸不平,下伏龍王廟組頂部發育巖溶白雲巖,被上覆陡坡寺組中薄層灰巖和灰質泥巖超覆;③區域性殘積層,向東變薄尖滅。
8.2.1.4 奧陶系與寒武系之間的成因界面
傳統的奧陶系與寒武系之間的界面通常劃在二道水組上部牙形石Cordylodus proavus帶或Monocostodus sevierensis帶之底,現定在二道水組頂部(即二道水組與紅石崖組之間),為三級成因界面(T22,圖8.8和圖8.9),標誌主要包括:①西昌構造運動面:缺失相當於下奧陶統下部的新廠階;②巖性突變面:紅石崖組碎屑巖覆蓋在二道水組白雲巖之上(圖8.9);③生物轉變面:T22之上為無脊椎動物輻射演化及生物相分異,之下為具殼動物演化時期;④氣候轉變面:上覆為濕熱氣候的富赤鐵礦、菱鐵礦巖層,下伏為幹熱氣候組合。
8.2.1.5 誌留系與奧陶系之間的成因界面
傳統的誌留系與奧陶系之間的界面定在龍馬溪組下部五峰階Dicellograptus szechuanensis和Dalmanitina化石帶層位之上。為便於進行層序地層學研究,現暫將其下移至臨湘組中部(相當於區域上的五峰組底部層位),為五級界面(T31,圖8.8和圖8.10),主要標識有:①暴露侵蝕不整合面:T31之下為臨湘組頂部淡水膠結角礫巖層段;②典型的海侵事件面:表現為海灣相黑色頁巖超覆在下伏白雲巖之上;③五峰期構造古地理和沈積格局與誌留紀的壹致,但明顯有別於前五峰期。
8.2.1.6 泥盆系與誌留系之間的成因界面
與傳統地層界面壹致,屬二級界面(T40,圖8.8和圖8.10),識別標誌有:①地層缺失,除布拖日則村和普格洛烏溝剖面外,盆地大部分缺失相當於上誌留統尤其是回星哨組;②系廣西構造運動產物,為壹造山侵蝕不整合面(覃建雄等,2001);③生物事件面:T40之上首次出現陸生植物組合;④巖性突變面:T40之上為陸相粗碎屑巖,之下為海相沈積(圖8.10)。
圖8.8 西昌復合盆地層序和界面級別劃分
US2—超層序編號;MS3—巨厚層編號;FS1—壹級層序編號;SS3—二級層序編號;S4—三級層序編號;T11—關鍵界面及編號
8.2.1.7 二疊系與泥盆系之間的成因界面
該界面為柳江構造運動的產物,為典型的造山侵蝕不整合面,為典型的二級界面(T54,圖8.8和圖8.11),典型標誌是普遍缺失石炭系和上泥盆統寨結山組地層,時限75~80Ma,二疊紀海相地層直接超覆在泥盆系不同時期地層上。界面上為區域性風化殘積層(覃建雄等,2001)。
8.2.1.8 上、中二疊統之間的成因界面
該界面為東吳構造運動的產物,屬升隆侵蝕不整合面(許效松等,1997),該界面為二級界面(T60,圖8.8和圖8.11)。T60之上為厚0~1500m不等的峨眉山玄武巖,由中二疊世末至晚二疊世初期,時限0~3Ma,不同程度缺失茅口組上部地層。
8.2.1.9 三疊系與二疊系之間的成因界面
圖8.8和圖8.11中的界面T63為壹事件地層界面。主要證據有:①平行不整合面:從東向西,三疊紀地層超覆在下伏不同時期地層尤其是宣威組河湖—沼澤相黑色巖系之上(圖8.11);②極性偏轉事件界面;③生物絕滅事件面:由 類生物輻射演化到裸子植物的輻射演變;④氣候事件界面:由溫潮氣候轉向幹熱氣候。
圖8.9 二級層序SS2~SS4成因構成與區域對比
SS2—二級層序編號;S1—三級層序編號;SB11—層序界面及編號
8.2.1.10 中、上三疊統之間的成因界面
該界面為印支構造運動Ⅰ的產物,為壹重要的盆山轉換面,屬典型的造山侵蝕不整合面,即壹級界面(T69,圖8.8和圖8.11),標誌著西昌復合盆地從被動大陸邊緣向陸內盆地的重大轉折。盆地中、東部缺失中三疊統上部—上三疊統白果灣組下段(圖8.11),向西逐漸超覆在二疊系、石炭系、寒武系—泥盆系之上。
8.2.1.11 下、中侏羅統之間的成因界面
該界面為燕山運動I的產物,屬重要的構造轉換面,為二級界面(T72,圖8.8和圖8.11),代表西昌復合盆地由周緣前陸盆地向陸內拗陷盆地的轉化,主要表現為中侏羅統新村組與下侏羅統益門組之間的區域性平行不整合。
8.2.1.12 上、下白堊系之間的成因界面
該界面為燕山構造運動Ⅲ的產物,主要標誌是缺失下白堊統上部大銅廠組地層。同時該界面為生物絕滅事件面,之上標誌著被子植物輻射演化。該界面為二級界面(T75,圖8.8)。
8.2.1.13 古新統與上新統之間的成因界面
屬壹級界面(T77,圖8.8),為喜馬拉雅構造運動產物,造成全區缺失始新統—中新統,代表西昌復合盆地演化的消亡面。
8.2.2 層序組成與成因格架
8.2.2.1 層序構成與展布
1)層序SS1——上震旦統壹、二段。底界為壹級界面T1,厚10~1500m,通常厚500~1000m,時限100~130Ma,由三級層序S1~S10構成(圖8.8)。為華南“碳酸鹽泛臺地”的壹部分。二級LST為S1底部的殘積底礫巖,二級TST相當於S1~S4,二級HST對應於S5~S10。
2)層序SS2——下寒武統。時限28~31Ma,厚335.6~514m,局限分布於盆地中東部,具有向北、向西漸薄趨勢。由4~5個三級層序構成(圖8.8和圖8.9),底為三級界面T11,其中層序S11~S12廣海陸棚—緩坡相沈積構成二級TST。三級層序S12底部的黑色頁巖和砂屑磷塊巖相當於CS,S13~S15潮坪—潟湖相碎屑巖-碳酸鹽巖,構成二級HST,總體向上碳酸鹽巖遞增,碎屑巖遞減。
3)層序SS3——中、上寒武統。底為五級界面T16,厚205.6~736.5m,具有向北、向西漸薄趨勢(圖8.8和圖8.9)。時限22~23Ma,由三級層序S16~S21構成。其中,層序S16~S17緩坡相條帶狀灰巖、泥質白雲巖組合構成二級TST,層序S18~S21潮坪—潟湖相碎屑巖-碳酸鹽巖構成二級HST。
4)層序SS4——下奧陶統。底為三級界面T22(圖8.8和圖8.9),厚280~420m,時限17~19Ma,具有與層序SS3相似的沈積古地理格局,主要為混積陸棚相沈積由4個三級層序(S22~S25)構成。其中,S22~S23構成二級TST,S24~S25相當於二級HST在會理清水河和普格大漕河剖面,缺失相當於二級HST的沈積。
5)層序SS5——中、上奧陶統。時限40~41Ma,底為五級界面T26(圖8.8和圖8.10),由4個三級層序(S26~S30)構成,厚272~503m,其中S26~S28構成二級TST,S29~S30組成二級HST,在甘洛田坪、波波鄉剖面,缺失相當於二級HST的沈積。
6)層序SS6——誌留系。底為四級層序界面T31(圖8.8和圖8.10),總體向上變淺。時限60~65Ma,由7~9個三級層序構成。二級TST由三級層序S31~S35構成,主要為陸棚—海灣相沈積,局限分布於四開斷裂以東,總體向北、向東變薄;二級HST由S36~S39構成,主要分布於黑水河斷裂以東。其中S36~S37在北部甘洛地區為濱淺海混積相,南部昭覺地區為陸棚相碳酸鹽沈積,自南向北逐漸變薄。S38~S39僅見於南部普格洛烏溝和日則村壹帶,為潮坪—潟湖相沈積。
7)層序SS7——下泥盆統。底為二級界面T40(圖8.8和圖8.10)。時限20~23Ma,由5~7個三級層序(S40~S46)構成,僅分布於布拖—金陽以南、普格—寧南以東,以及甘洛以北,盆地中部缺失。底部0~0.3m陸相含礫粗砂巖——殘積物(S40下部)為二級LST,之上至坡腳組(S43~S44)濱淺海碎屑巖沈積為二級TST沈積,上部缺失相當於S45上部和整個S46,缺失二級HST。
8)層序SS8——中、上泥盆統。底為西昌構造運動面Ⅱ,即二級層序界面T47(圖8.8和圖8.10)。由0~7個三級層序(S47~S53)構成,厚度變化大。在露頭最好的甘洛前進鄉剖面,二級LST相當於三級層序S47底部殘積相,厚0~0.1m。之上至三級層序S49為二級TST,由陸棚相碳酸鹽巖-泥巖構成。S50~S53為二級HST,局限分布於甘洛地區,由混積潮坪相沈積構成。盆地中南部、東部不同程度缺失SS8。
9)層序SS9——中、下二疊統。底為泥盆系—誌留系頂部的向南、向東傾的準夷平面,即二級界面T54(圖8.8和圖8.11)。由5~6個三級層序(S54~S59)構成,為分布最廣泛的海相地層之壹。總體向北向西超覆變薄,層位逐漸升高。P1底部0~0.50m的陸相—海陸過渡相為二級LST,棲霞組(層序S55~S57)相當於二級TST,茅口組(層序S58~S59)相當於二級HST,缺乏HST上部。
圖8.10 二級層序SS5~SS8成因構成與區域分布(圖例同圖8.9)
10)層序SS10——上二疊統。底為東吳構造運動面——二級界面T60(圖8.8和圖8.11),除了底部0~0.1m殘積相和盆地東部宣威組含煤河湖相沈積外,主體為1000~1500m的峨眉山玄武巖。
11)層序SS11——下、中三疊統。時限20~22Ma,底為四級界面T63(圖8.8和圖8.11),直接超覆在先期不同時期地層上,其中飛仙關組陸相沈積(S63)為二級LST沈積,主要分布於美姑、昭覺、布拖等地區,厚度變化大。嘉陵江組—雷口坡組(S64~S68)為二級TST沈積,僅分布於東部美姑、昭覺和甘洛壹帶,中西部缺失,為二級TST沈積,為濱淺海—潮坪—潟湖相碎屑巖-碳酸鹽巖混積物。總體具向上變細變深序列,碳酸鹽巖明顯遞增。可能缺失相當於二級HST沈積。
12)層序SS12——上三疊統—下侏羅統。底為壹級界面T69(圖8.8和圖8.11),由白果灣組上亞層(S69~S70)和下侏羅統益門組(S71)構成。除了甘洛新基姑、越西褲襠溝以及巧家-昭覺地區缺失益門組,SS12在全區廣泛分布,超覆於先期不同期地層之上。為陸相含磨拉石(S69~S70)和紅色磨拉石建造(S71),由河流—沖積扇—扇三角洲相到濱淺—深湖相再到濱湖—濱湖三角洲相沈積構成,顯示粗—細—粗旋回。
13)層序SS13——中、上侏羅統—下白堊統。該層序在北緣甘洛新基姑和越西褲襠溝壹帶以及巧家-昭覺地區缺失,底為二級界面T75(圖8.8)。由三級層序S72~S74構成,其中S72下部為二級LST,之上至S73為二級TST。S74為二級HST。優勢相為湖泊相,其次為三角洲和河流相,每壹三級層序的LST由河流—三角洲相構成,TST主要為淺湖—深湖亞相,HST以三角洲沈積為主。
14)層序SS14——上白堊統—古新統。底為三級界面T75,頂為壹級界面T77(圖8.8)。由S75和S76構成,局限分布於盆地西部米市盆地和則木河斷裂以南。二級LST為底部的殘積相,二級TST為S75湖泊相沈積,二級HST為以S76河流、沖積扇為主的粗碎屑巖系。
圖8.11 二級層序SS9~SS12成因構成與區域對比(圖例同8.9)
8.2.2.2 層序充填與成因格架
在層序及界面級別劃分、充填特征及區域對比之基礎上,作出了西昌復合盆地的層序成因格架(圖8.12)。通過圖8.12並結合圖8.8可看出:
1)西昌復合盆地充填序列包括2個超層序、5個巨層序、8個壹級層序、14個二級層序、76個三級層序以及若幹個次級層序。
2)主要海(湖)平面上升事件包括晚震旦世海平面上升、早寒武世海平面上升、早奧陶世海平面上升、早誌留世海平面上升、早二疊世海平面上升、早三疊世海平面上升、晚三疊世湖平面上升和早白堊世湖平面上升。主要海(湖)平面下降事件包括燈影期晚期海平面下降、寒武紀末期海平面下降、誌留紀末期海平面下降、早泥盆世末期海平面下降、泥盆紀末期海平面下降、中二疊世晚期海平面下降、中三疊世末期海平面下降、早侏羅世末期湖平面下降、早白堊世末期湖平面下降和始新世末期湖平面下降。
3)西昌復合盆地形成演化遭受了多次構造運動的改造疊加,造成了不同級別的沈積間斷和地層缺失。最顯著的有柳江運動(間斷時限60~65Ma)、喜馬拉雅運動(40~45Ma)、燕山運動Ⅲ(8~10Ma)、印支運動I幕(3~5Ma),其次是廣西運動(3~5Ma)、東吳運動(1~5Ma),最後是燕山運動Ⅰ(0.5~1Ma)、西昌運動(0.1~1Ma)、桐灣運動(0~1Ma)、燕山運動Ⅱ(0~1Ma),總缺失時限130~140Ma,占盆地演化總時限(550~560Ma)的25%~30%。
4)西昌復合盆地的形成大致經歷了褶皺基底固結、被動邊緣發展和內陸盆地演化三大階段,具體包括基底形成、被動陸緣、幔隆-拉離、殘余海盆、前陸盆地、陸內拗陷盆地以及盆地改造7個階段。
圖8.12 西昌復合盆地層序充填格架(圖例同圖8.9)
8.2.3 盆地沈積動力演化
綜上所述,西昌復合盆地演化經歷了基底固結、被動大陸邊緣、陸緣拉張-熱隆、殘余海盆地、前陸盆地、陸內拗陷盆地、改造消亡等7個盆地演化時期(圖8.13)。
8.2.3.1 盆地基底形成階段
新元古代末的晉寧運動,使該區由活動地槽轉變為穩定地殼,形成褶皺基底。
早震旦世,地幔上隆導致造山裂谷作用,沈積陸相火山巖-粗碎屑巖組合,表明揚子陸塊已具備穩定的邊界。
早震旦世末,澄江運動使本區剝蝕夷平,為西昌復合盆地的形成奠定了基礎。
8.2.3.2 被動邊緣初始發展階段
晚震旦世,由於原特提斯洋的影響,該區持續緩慢沈降,處於穩定的濱淺海環境,形成第壹個沈積蓋層,標誌著該區進入穩定的大西洋型被動大陸邊緣初始發展時期。
圖8.13 西昌復合盆地沈積動力演化模式
8.2.3.3 被動邊緣穩定發展階段
由於原特提斯洋和古特提斯洋擴張的影響,揚子西部邊緣處於拉張背景,呈多階段裂谷式被動邊緣,並壹直持續至早二疊世。
早古生代,隨著海平面的上升,以及受螺髻山古島弧鏈隆升和滇中古陸的影響,導致寒武紀—誌留紀典型被動邊緣的沈積組合。
誌留紀末,由於廣西運動(加裏東運動序幕)的影響,該區臺地上升為陸,成為上揚子古陸的壹部分。
泥盆紀初,黑水河斷裂、小江斷裂等活動明顯,盆地演化從早泥盆世陸內斷拗到陸緣泥盆世的拉張和拉張-充填階段。
泥盆紀末,受柳江運動(加裏東運動主幕)的影響,全區上升為北高南低的準平原地貌,使上泥盆統不同程度遭受剝蝕,並缺失整個石炭紀地層。
早二疊世,揚子陸塊穹狀隆起部位產生引張作用,造成區域沈降。隨著全球性海平面上升,形成廣泛海侵,普遍沈積了淺海相碳酸鹽巖。在甘洛等地區發育礁灘白雲巖,反映該區所在邊緣已演化成為成熟的被動大陸邊緣。
8.2.3.4 邊緣強烈拉張-熱隆起階段
早二疊世末,受東吳運動的影響,沿小江斷裂發生大規模的陸相玄武巖噴發,持續時間從早二疊世末到晚二疊世,致使該區幾乎被玄武巖所覆蓋。噴發中心為昭覺竹核—甘洛波波鄉壹帶,厚達1500m。此次重大熱事件,表明揚子西緣拉張與分離已達到高峰(許效松等,1997)。晚二疊世晚期,小江斷裂以東玄武巖層之上發育河湖—沼澤相含煤碎屑巖系。
8.2.3.5 殘余海盆發展階段
早中三疊世,南北向同生斷裂發生差異沈降,小江斷裂西側為古陸剝蝕區,東側沈降接受沈積。從早三疊世至中三疊世,由紅色沖積平原碎屑巖系到濱淺海混積巖系再到碳酸鹽潮坪相沈積,尤其是昭覺、布拖地區發育廣海碳酸鹽臺地沈積,這與滇東北地區的沈積面貌相似,但明顯有別於其東部的四川盆地,表明該區海侵主要源於南部的滇黔桂海。
中三疊世末,受印支運動的影響,該區與揚子地塊壹起上升為陸,從而結束了海相沈積史。
8.2.3.6 周緣前陸盆地發展階段
晚三疊世諾利期晚期,由於北部塔裏木板塊和華北板塊聚合、西南金沙江小洋盆消亡以及古西太平洋向東俯沖(許效松等,1997),揚子陸塊西緣斷塊活動強烈,以西昌為中心包括越西、喜德、普格等在內的廣大繼承性古陸剝蝕區,下陷成為陸相盆地。湖水由南部會東、會理壹帶向北侵進,形成陸相磨拉石沈積。之後,隨著盆地範圍不斷向東擴大至甘洛、昭覺、美姑等地,沈積了河湖—沼澤相含煤碎屑巖系。沈積物向東逐漸變細,厚度逐漸變薄,顯示了明顯的前陸盆地特征。早侏羅世末,由於燕山運動I幕的影響,盆地逆沖、擡升,結束了前陸盆地的演化。
從沈積特征看,西昌盆地與會理盆地、姜驛盆地相同,表明屬於川滇大型紅色內陸盆地的壹部分,尚未形成單獨的盆地。
8.2.3.7 陸內拗陷盆地發展階段
中侏羅世,川滇紅色盆地再次沈降,該區在前陸盆地基礎上轉變為陸內拗陷盆地,由於受漢源-昭覺南北向隆起的阻隔,該區逐漸發展成為與東部四川盆地性質不同的明顯獨立的盆地,並沈積了湖泊相為主的紅色碎屑巖系。早白堊世,盆地格局和沈積特征與早期相似,但盆地範圍明顯縮小。早白堊世末,受東西向應力擠壓,盆地再次擡升,遭受輕微的褶皺變形。晚白堊世,盆地範圍局限於米市盆地。進入古近紀,盆地範圍大大縮小,進入殘湖演化階段。
8.2.3.8 盆地走滑—擠壓—改造—萎縮—消亡階段(E—Q)
始新世末以來,由於受多期構造運動的影響,擠壓和走滑作用加劇,西部推覆體不斷向盆地侵位,對已萎縮的盆地進行擠壓、改造,使之褶皺、變形、剝蝕、消亡。多期構造應力的改造疊加,不僅改變了盆地的構造格局,而且改變了盆地的原始位置。