四川盆地碳酸鹽風暴巖發育特征及地質意義

趙 聰

（成都理工大學能源學院，四川 成都 610059）

0 引言

國外對風暴沉積的研究興起于20世紀60-70年代，Ager和Kelling等人首先提出了“風暴巖”的概念，指經歷風暴流擾動后再沉積形成的一套沉積物組合，風暴巖又分海相和湖相風暴巖。國內研究比較晚，開始于20世紀80年代，隨后在20世紀90年代掀起了對風暴沉積研究的高潮。風暴沉積和風暴巖發展至今，已經形成了系統的理論體系，是繼20世紀50年代濁流理論后的又一劃時代的理論突破。風暴巖的研究對地層等時對比、古緯度與古板塊的演化、古氣候變化、沉積環境等地質意義具有重要的指示作用。國內風暴巖的分布十分廣泛，發育時間從前寒武震旦紀—三疊紀都有，分布地區主要集中在四川盆地、松遼盆地、塔里木盆地等[1]591-593。筆者研究了四川盆地碳酸鹽風暴巖的發育特征及地質意義，主要從研究歷程、分布特征、沉積序列及沉積環境進行歸納，希望對四川盆地碳酸鹽風暴巖的研究有所裨益。

1 四川盆地碳酸鹽風暴巖的研究歷程

國外第一個對風暴沉積研究進行報道的學者是Gilbert，他在1899年就已報道了“紋層呈穹狀，三維大小和形狀的丘狀層理和灘槽層理”，并認為這是淺海地帶大風暴作用的產物[2]。筆者利用中國全文期刊數據庫（CNKI）查到的國內最早對風暴沉積進行研究的文獻是1984年嚴欽尚在《海洋與湖沼》發表的一篇文章，闡述了風暴沉積特征、機理以及不同地區的風暴沉積模式[3]。最早對四川盆地風暴巖進行研究的是劉寶珺院士，他于1986年在四川南部興文縣四龍下二疊統發現碳酸鹽風暴巖，為我國首次發現和報道風暴巖的實例[4]。隨后一大批學者對四川盆地風暴巖進行了研究報道，統計了四川盆地碳酸鹽風暴巖的報道實例。對四川盆地風暴沉積的研究開始于20世紀80年代，但直到2010年之前發現的報道實例很少，在2010年后研究實例迅速增多，發表文獻達10篇，但其中不包括湖相等風暴沉積。這表明對四川盆地碳酸鹽風暴巖的研究才剛剛開始。風暴巖對古緯度、古板塊與古地理演化、古氣候、海平面變化、地層對比和古環境等方面有著重要的指導意義，對四川盆地相關研究具有重要意義。

2 四川盆地碳酸鹽風暴巖分布特征

四川盆地碳酸鹽風暴巖分布具有區域性。筆者對2018年之前發表過的四川盆地碳酸鹽風暴巖文獻[5-14]進行統計，且對文獻中涉及到的14個風暴巖位置進行標注，如圖1。從圖1中可以看出，四川盆地碳酸鹽風暴巖主要分布在江油、廣元一帶，局部分布在遂寧、雷波、重慶等地區。從構造背景上來看，四川盆地碳酸鹽風暴巖主要發育在川西坳陷龍門山前帶的中段—北段、米倉山前緣區域，局部分布在川中磨溪構造帶附近，零星分布在川南及川東地區。從整體上來看，其主要分布在四川盆地邊界，這與風暴作用的發育沉積環境有關，這是由于風暴作用一般發育在靠近臺地邊緣的向海一側。四川盆地碳酸鹽風暴巖平面上的分布特征，說明了在龍門山前帶的中段—北段以及米倉山前緣都處于克拉通邊緣向海一側。四川盆地碳酸鹽風暴巖的層位分布見圖2。從圖2可以看出，四川盆地碳酸鹽風暴巖在整個古生代除了奧陶紀幾乎都有分布，主要分布在志留紀—二疊紀，泥盆紀數量相對較多。而到了中生代，風暴巖數量增加，且主要發育在早三疊世飛仙關期。風暴作用是在極端氣候條件下發生的事件性作用，具有廣泛性、短暫性以及頻繁性的特點，四川盆地碳酸鹽風暴巖在泥盆紀和三疊紀頻繁發育，說明當時四川盆地正處于頻繁的氣候驟變時期。值得注意的是，由于風暴巖只能從野外露頭和鉆井取心上去發現，可能地表上存在不易觀察到的風暴巖以及在地底下沒有取巖心的地層也可能存在風暴巖。以上風暴巖在平面上和縱向上的分布僅代表現今發現的風暴巖特征，隨著發現風暴巖實例的增多和對風暴巖研究成果的完善，風暴巖發育特征可能會有所變化。

圖1 四川盆地碳酸鹽風暴巖平面分布圖

圖2 四川盆地碳酸鹽風暴巖層位分布圖

3 沉積序列和沉積環境

一次完整的風暴沉積經歷了風暴作用由發生到強盛再到衰減的過程。Allen[15]把風暴事件劃分為前期、增強期、高峰期、衰減期和后期；Kreisa和Bambach[16]將風暴作用過程簡化為高峰期、衰減期和停息期；Aigner[17]結合風暴流沉積事件性的特點建立了經典的風暴沉積序列，由侵蝕底面、粒序段、平行層理段、丘狀交錯層理段、泥巖段組成。國內宋金民等[1]594將理想的碳酸鹽風暴巖沉積序列從底到頂劃分為：A.侵蝕底面及礫屑段；B.粒序段；C.平行紋層段；D.丘狀紋層段；E.遠源風暴濁流（E1）、水平層理泥巖和泥晶灰巖段（E2）。A和B段發育在風暴高峰期，C和D段發育在風暴衰減期，E段發育在風暴停息期。一般情況下很少出現完整的風暴沉積序列，即A+B+C+D+E序列類型，這與風暴巖的保存有很大關系。筆者對相關文獻進行統計發現，四川盆地碳酸鹽風暴巖序列類型豐富，但幾乎都包含有侵蝕底面及礫屑段（A）和粒序段（B）。不同沉積序列風暴巖發育的沉積相帶也不一樣。我國碳酸鹽風暴巖基本都發育在濱淺海沉積區。統計了四川盆地碳酸鹽風暴巖的發育沉積相帶，如圖3。從圖3中可看出，從潮坪—淺灘—潮下帶—淺水陸棚—深水陸棚都有碳酸鹽風暴巖發育，主要發育在淺水陸棚沉積相中，淺灘次之。潮坪相和潮下帶相對不發育，這可能與潮坪相容易受潮汐等后期破壞，不容易保存有關。

圖3 四川盆地碳酸鹽風暴巖在不同沉積相帶的分布圖

如川中地區中下寒武統風暴巖實例。該地區共發育5次大的風暴，共發育8種風暴沉積序列類型，以A+B+C、A+B、A+C、A+D為主，見底面沖刷—充填構造、風暴礫屑層、菊花狀構造、風暴撕扯構造和丘狀交錯層理等典型的風暴沉積構造。風暴礫屑磨圓好，見陸源碎屑石英，這是風暴作用攜帶鄰近的石英顆粒進入到研究區所致。以上現象說明風暴為異地沉積，沉積環境為潮下—潮間帶的混積潮坪環境。

4 風暴巖研究的地質意義

風暴巖從發生到結束會在地層歷史記錄中留下痕跡，不同時期形成不同的沉積構造和沉積組合序列，如沖刷面、菊花構造、丘狀層理等。同時沉積序列在縱向上的變化也反映沉積環境變化。這些特征對古緯度和古板塊演化、古氣候變化、地層等時對比、沉積環境以及油氣等礦產勘探具有重要的指示意義。

4.1 古緯度與古板塊演化意義

古緯度與古板塊的研究基本上是運用古地磁的方法，但難度比較大。而風暴巖具有重要的古緯度指示意義，可以把古緯度的范圍限制起來，這是因為風暴作用主要發生在中低緯度的赤道颶風帶，一般在赤道附近5°～45°的范圍內[18]，四川盆地碳酸鹽風暴巖主要發育在川西坳陷中段—北段地區，推測上揚子板塊持續向北漂移。

4.2 古氣候變化指示意義

風暴巖是在風暴作用影響下沉積的，而風暴作用的發生必須有颶風才能引起，所以風暴作用與氣候變化有一定的聯系。如三疊紀時期，全球處于泛大陸階段，該時期氣候驟變。Kutzbach把這種天氣稱為“巨型季風”[19]。由于頻繁的氣候變化，引起了四川盆地三疊紀飛仙關時期風暴巖大量的發育，故風暴沉積與古氣候變化具有一定意義上的成因聯系。

4.3 地層等時對比

風暴作用具有周期性、瞬時性的特征，必定會在一定區域內出現，可以作為某一盆地一定范圍內的地層對比標志。相關學者總結出了風暴巖作為地層對比標志的幾個標準：沉積速率快，持續時間短暫；涉及面廣，影響范圍大；有利于橫向對比。由于風暴巖具有區域性和事件性等特征，可作為標志層來進行地層對比。目前報道的四川盆地比較著名的風暴巖標志層有重慶中梁山一帶的下三疊統飛仙關組三段碳酸鹽風暴巖。

4.4 沉積環境指示意義

風暴沉積對沉積環境具有重要的指示意義。如前文對四川盆地碳酸鹽風暴巖發育環境的總結，主要發育在濱淺海區域，尤其是主要發育在淺水陸棚。然而沉積環境單靠風暴巖特征來指示具有多解性，還應該結合背景沉積來識別，筆者認為，風暴巖沉積特征和背景沉積特征可以更精確地指示沉積環境。典型的淺水陸棚沉積模式實例是四川興文四龍下二疊統碳酸鹽風暴巖，這也是一種常見的風暴沉積環境。而在川中的一例下寒武統混積潮坪的風暴巖，是一種比較新的風暴巖沉積模式。風暴巖序列縱向上的組合也可以反映沉積環境的演化，對海平面變化也具有一定的指示意義。

4.5 油氣礦產意義

風暴巖具有很好的油氣礦產意義。白云石化作用和溶蝕作用是碳酸鹽巖發展為優質儲層的一個重要因素[20]。風暴巖的礫屑層和粒序層是一種好的顆粒碳酸鹽巖，在沉積期顆粒之間具有很好的孔隙空間，但大部分在后期成巖作用時期被亮晶膠結物膠結。如果沒有發生膠結作用或者膠結作用發生后又發生了溶蝕作用，再加上白云石化作用，該類風暴巖是一種良好的儲集層。且風暴巖一般發育在具有一定坡度的陸棚或者緩坡環境中，其坡度為油氣提供了很好的運移方向，若具有好的蓋層和烴源巖，必定會在風暴巖中形成好的巖性油氣藏。風暴巖也與磷礦沉積具有一定的聯系。劉寶珺院士早在1987年就提出風暴作用形成和加速富磷的上升洋流循環和補給，因此是磷礦富集的驅動力[21]，這在一定程度上有利于磷礦的勘探。

5 結論

1）四川盆地碳酸鹽風暴巖研究興起于20世紀80年代，在2010年后開始迅速增多，這表明四川盆地碳酸鹽風暴巖研究起步較晚。

2）平面上，四川盆地碳酸鹽風暴巖主要分布在川西坳陷龍門山前帶的中段—北段以及米倉山前緣區域，局部分布在川中，零星分布在川南以及川東地區。這表明當時四川盆地古地理格局控制了風暴巖的發育；縱向上，四川盆地碳酸鹽風暴巖主要分布在泥盆紀和三疊紀，說明當時四川盆地正處于頻繁的氣候驟變時期。

3）四川盆地碳酸鹽風暴巖沉積序列豐富，其中大多數包含A段和B段。沉積環境主要在淺水陸棚，淺灘次之?；旆e潮坪是風暴巖發育環境的一種新模式。

4）風暴巖對古緯度和古板塊演化、古氣候變化、地層等時對比、沉積環境以及油氣等礦產勘探具有重要的指示意義。

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青海供拉薩天然氣突破1億立方米

為保障拉薩市20萬居民家庭使用清潔能源，截至目前，青海油田累計向拉薩供應天然氣達1.02×108m3。

2011年10月份，拉薩天然氣站建成投產，青海油田每年可向拉薩市區供應3000×104m3天然氣，結束了拉薩不通天然氣的歷史。同時，與之配套的兩座加氣站每天可滿足1000輛汽車加氣。清潔能源入藏對優化藏區能源結構、保護生態環境具有重要意義。

據介紹，拉薩天然氣站投產使用7年以來，累計替代21×104t標煤，減少40×104t二氧化碳及14.5×104t粉塵排放。去冬今春，拉薩天然氣日用氣量接近20×104m3，創歷史最高紀錄。同時，天然氣銷售量逐年遞增。

（來源：經濟日報 2018－05－28）