黔东北地区于宝塔期和临湘期发育无障壁碳酸岩缓坡沉积, 主要产出层位为宝塔组和临湘组, 地层在研究区内广泛分布, 以浅灰色— 紫红色“ 龟裂纹” 灰岩沉积为典型特征。图4是特殊的“ 碳酸盐岩缓坡” 的沉积模式图。以黔东北地区广泛出露的宝塔组为代表, 綦江— 南川— 武隆— 彭水以南至桐梓— 思南— 秀山, 向东至酉阳— 咸丰— 恩施一线, 为中上扬子北缘碳酸盐岩缓坡沉积, 酉阳— 咸丰— 恩施以东地区则为浅海陆棚沉积, 泥页岩发育。

宝塔组在整个研究区广泛分布, 岩性稳定。作者认为, 这样大面积广泛而稳定分布的岩性正是对研究区沉积环境相对“ 单调性” 的反映。在经历 “ 大坪阶— 达瑞威尔阶” 碎屑岩对原有的镶边碳酸盐岩台地的“ 掩埋和填平补齐” 之后(刘宝珺等, 1993; 许效松等, 1996), 碳酸盐岩缓坡整体处于深水浅海的环境, 某些局部地区海水若较浅, 则沉积页岩夹层甚至发育瘤状灰岩, 如鄂渝交界的保靖、建始等地; 而道真、武隆等地的海水相对更浅, 甚至形成规模不大的生物滩相, 其性质类似于“ 台内浅滩” , 总体为典型的浅海陆棚相环境, 大致以巫山— 恩施— 咸丰— 花垣一线为界, 东侧瘤状灰岩明显增多, 向东南方向灰岩组分则逐渐减少, 比较清楚地指示了缓坡的海水变深方向。

3.2.1 深水陆棚

深水陆棚主要发育于上奥陶统五峰组、观音桥组, 在黔东北地区, 五峰组具有特征的岩性, 即产笔石的页岩、硅质页岩、碳质页岩和粉砂质页岩, 多呈板状, 一般夹多层薄层钾质脱斑岩, 为深水陆棚环境(图5)。硅质岩中含丰富的放射虫, 属深水环境沉积, 炭质页岩、硅质页岩中见钾质斑脱岩夹层, 镜下观察见火山玻屑。在綦江等地沉积页岩、硅质页岩和硅质岩, 因沉积盆地补偿不足, 又称为饥饿盆地。

3.2.2 浅水陆棚

浅水陆棚主要发育于上奥陶统观音桥组, 观音桥组发育泥灰岩, 产特征的赫南特阶动物群, 一般认为是海水较浅的浅水陆棚环境( 图6), 其生物特征可能与当时存在的全球性冰期有关(李越等, 2008)。

研究区西北缘主要发育粉砂质页岩和粉砂质泥岩, 黔东北地区北部的川中— 鄂北地区, 观音桥组分布较为稳定。观音桥组泥灰岩一般作为浅水标志, 厚度较薄或呈透镜状; 在黔北— 湘北存在一个呈东西向的区域, 沉积厚度一般小于5.0 m, 缺失观音桥组, 该区域代表了局限浅海中的深水区; 同时, 该水体较深区域南侧为古隆起区, 因此属于隆后盆地, 这与都匀运动所造成的挤压背景有关, 研究区浅海陆棚可能存在由南向北逐渐变浅的趋势。

古隆起是沉积盆地内常见的构造现象, 它的形成与分布直接控制着沉积相带的展布和物源供给, 是油气聚集的有利区带。中晚奥陶世起, 南方的构造运动开始变得剧烈, 大部分地区因华夏板块的挤压作用而抬升隆起。该时期主要发育川中、黔中— 武陵等隆起。

图4

Fig.4

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	图4 黔东北地区宝塔期碳酸盐岩缓坡沉积模式Fig.4 Sedimentary model of carbonate rock ramp of Baota Age in northeastern Guizhou Province

图5

Fig.5

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	图5 黔东北地区五峰组深水陆棚沉积Fig.5 Deep water shelf deposit of the Wufeng Formation in northeastern Guizhou Province

图6

Fig.6

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	图6 黔东北地区五峰组浅水陆棚沉积Fig.6 Shallow water shelf deposit of the Wufeng Formation in northeastern Guizhou Province

图7

Fig.7

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	图7 黔东北地区宝塔期古地理图Fig.7 Palaeogeography map of the Baota period Age in northeastern Guizhou Province

川中和黔中— 武陵隆起区的沉积与剥蚀势必影响黔东北地区地层的沉积。从地层情况看, 川北地区普遍缺失上寒武统— 下奥陶统。綦江— 南川— 武隆— 彭水以北, 至合川— 邻水— 垫江一线, 沉积相展布连续, 围绕“ 川中隆起” 的周缘发育潮坪相沉积。川中古隆起是一个具有一定继承性的隆起, 主要为东西向, 由乐山— 龙女寺古隆起和龙门山古隆起组成(四川省地质矿产局, 1991), 川中地区大湾组为页岩夹砂岩沉积, 宝塔组和临湘组分别为淹没台地相的龟裂纹灰岩和瘤状灰岩, 说明晚奥陶世川中隆起区有扩大上升的趋势。

位于贵州中部和北部的黔中隆起, 南北为黔南坳陷和滇黔北部坳陷所夹, 该隆起的出现控制了当时黔中地区的古地理、古构造格局, 进而控制着这段时期地层的垂直发育序列和横向展布情况。奥陶纪末的都匀运动表现为大面积的抬升, 在凯里、麻江和镇远以南缺失中上奥陶统(贵州省地质矿产局, 1987), 金沙— 遵义— 湄潭— 镇远一带, 受“ 黔中隆起” 影响, 由南至北出现古陆隆起— 潮坪— 浅水陆棚— 深水陆棚的展布格局。

宝塔期, 川中隆起、黔中隆起等构造单元进一步扩大, 控制着黔东北地区总体的古地理格局, 继承“ 大坪阶— 达瑞威尔阶” 由西北向东南变深、相带北东向延伸的格局(许效松等, 1996), 并形成了由古陆— 混积潮坪到碳酸盐岩缓坡过渡的体系。

古地理格局:该期的古地理格局是2个隆起、1个碳酸盐岩缓坡和1个台缘礁滩(图7)。在桑比阶早期, 贵阳— 长顺— 镇宁一带是剥蚀区, 没有接受沉积, 黔北地区受“ 黔中隆起” 影响, 镇远齐家坝一线以北因剥蚀和物源供给, 沿隆起带周缘发育面状展布的潮坪相环境, 自金沙— 遵义— 瓮安至铜仁一线以南缺失上奥陶统, 湄潭— 石阡— 思南至松桃沉积泥质灰岩, 在古丈红石林等地出现紫红色灰岩夹页岩沉积。在黔北地区, “ 黔中隆起” 周缘潮坪带向北海水变深, 发育碳酸盐岩缓坡。

“ 川中隆起” 及其周缘潮坪带, 仅在道真— 武隆等地发育“ 浅滩” , 在岳池— 合川南侧一线从潮坪环境向东南进入碳酸盐岩缓坡区, 在道真— 武隆等地, 发育生物灰岩、生物碎屑灰岩, 具明显的浅滩环境特征, 推测为台缘礁滩, 海水能量较高。

碳酸盐岩缓坡夹于两个隆起区及周缘潮坪带之间, 向东至石门— 慈利— 张家界断裂一线广泛展布, 占中上扬子地区70%的面积。碳酸盐岩缓坡总体上呈西浅东深格局, 向东北和东南两个方向变深, 向北东至建始— 宜昌— 荆门一带, 进入以瘤状灰岩、页岩为代表的“ 陆架” 环境, 其特征近似于“ 浅水缓坡” 向“ 深水缓坡” 过渡, 两者均以灰岩沉积为主; 东南至张家界— 慈利— 石门一线缓坡明显变深。

该时期华夏地块与扬子地块不断挤压靠拢, 黔东北地区在宝塔期为挤压收缩的构造背景。隆起区的进一步扩大, 必将进一步加大“ 掀斜效应” (许效松等, 1996), 从而导致相对海平面持续上升, 沉积水体加深。是一种特殊的浅海深水的“ 碳酸盐岩缓坡” 格局, 随着碳酸盐岩台地逐渐被淹没, 扬子地区结束镶边碳酸盐岩台地沉积阶段。

临湘期, 川东、湘西北以及鄂西地区普遍发育临湘组, 以酉阳、永顺和秀山等地为代表, 主要为浅灰色— 灰绿色泥晶灰岩、瘤状泥灰岩, 常见灰岩透镜体; 与临湘组同期异相的涧草沟组则普遍发育于黔北等地区, 以桐梓和沿河等地为代表, 主要岩石特征为灰黑色泥晶灰岩夹泥页岩。相对而言, 临湘组比涧草沟组的灰岩成分更多, 泥页岩偏少。临湘组、涧草沟组和黄泥岗组岩性均以泥晶灰岩、泥灰岩与页岩的交替沉积为主, 表现出与下伏“ 宝塔组” 灰岩与上覆“ 五峰组” 页岩之间截然不同的岩性特征。

古地理格局:该期的古地理格局是2个隆起和1个碳酸盐岩缓坡。岩相古地理主要继承宝塔期的基本格架。黔东北地区, 临湘期受“ 黔中隆起” 影响进一步扩大, 桐梓、石阡和铜仁等地开始缺失临湘组沉积, 桐梓— 凤冈— 思南至秀山主要沉积泥质灰岩, 古丈红石林等地出现紫红色瘤状灰岩沉积, 沿隆起带周缘呈面状展布的潮坪相比前期有所扩大。

“ 川中隆起” 及其东南缘潮坪带, 在岳池— 合川南侧一线从潮坪环境向东南直接进入碳酸盐缓坡区, 碳酸盐缓坡夹于两个隆起区及其周缘潮坪带之间, 在川黔— 鄂湘交界地区广泛展布, 占据黔东北绝大部分地区(图8)。

临湘期是上扬子区沉积构造转换的关键时期, 华夏地块与扬子地块的构造挤压开始加速, 隆起区进一步扩大, 碳酸盐岩淹没台地相进入结束阶段, 临湘期后期黔东北地区进入页岩盆地环境。

图8

Fig.8

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	图8 黔东北地区临湘期古地理图Fig.8 Palaeogeography map of the Linxiang Age in northeastern Guizhou Province

五峰期, 黑色页岩盆地占据扬子区的绝大部分地区, 岩石主要为黑色页岩、碳质页岩、硅质页岩和粉砂质页岩, 也有薄层硅质岩, 富含笔石, 厚度较薄, 一般为几米、十几米。在黔东北地区, 厚度一般仅数米, 是大面积的欠补偿的缺氧盆地。局部地区顶部发育观音桥组薄层介壳灰岩。

经过一个以宝塔组和临湘组泥质灰岩为特征的淹没台地阶段之后, 康滇古陆、黔中— 武陵古隆起及川中古隆起较前期扩大, 海域面积明显缩小, 扬子海域为古隆起所包围的半局限— 局限浅海环境, 主要岩性为五峰组页岩类沉积, 是深水盆地相沉积; 在古隆起周缘, 岩性总体变化不大, 含粉砂质成分增多, 属于海水相对较浅的潮坪相沉积。

通过古地理重建, 黔东北地区五峰期岩相古地理格局(图9)表现为2个隆起和1个盆地。2个隆起为黔中— 武陵隆起(黔中— 滇东隆起和黔东— 武陵隆起连成一片)和川中隆起; 1个盆地就是中上扬子前渊坳陷盆地, 它是因都匀运动导致东南缘前缘水下隆起消失, 使湘西前陆盆地和中上扬子克拉通内坳陷盆地连为一体而形成的。

图9

Fig.9

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	图9 黔东北地区五峰期古地理图Fig.9 Palaeogeography map of the Wufeng Age in northeastern Guizhou Province

五峰期, 因构造挤压, 扬子海盆开始收缩, 除盆地周围的古陆扩张外, 盆内局部地区上升隆起如武陵隆起等, 将扬子地区分割成特殊的欠补偿滞流海域盆地, 使广大海域处于静水还原状态, 黑色岩系厚度薄且分布稳定, 生物门类单调, 以笔石占绝对优势, 硅质岩中还含丰富的放射虫化石, 属于深水沉积, 碳质页岩中硅质页岩中还常见钾质斑脱岩夹层。

在低沉积速率条件下, 数米至数十米的厚度说明沉积区的地形高低起伏不一。在黔东北— 湘西存在1个呈东西向的区域, 沉积厚度一般小于5.0 m, 厚度薄或呈透镜状, 缺失一般作为浅水标志的观音桥组泥灰岩沉积。中上扬子北部的川东— 鄂北地区, 观音桥组分布较为稳定。同时, 该区水体较浅, 黔中— 黔北一带为隆起区, 故川东— 鄂北地区为隆后盆地, 这与该时期的构造挤压背景有关, 即晚奥陶世末的都匀运动。因此, 整个扬子区可能存在由南向北变浅的趋势。

板块之间的相互作用导致盆地构造古地理格局和盆地充填序列的改变。晚奥陶世, “ 扬子板块” 与“ 华夏板块” 的构造作用及川中古隆起、黔中— 湘西古陆的扩大, 使得海域面积明显缩小, 扬子海域为古隆起所包围的半局限— 局限浅海环境, 局部地区为欠补偿的滞留盆地, 黑色岩系占据盆地绝大部分地区。五峰组— 龙马溪组黑色岩系是中上扬子地区重要的生油岩系。