下扬子巢湖地区下三叠统瘤状灰岩成因再探讨

2014年9月，第20卷，第3期，445-453页高校地质学报

靳学斌1，李壮福1,2*，陆鹿1，冯乐1

2. 中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室，徐州221008

摘要：巢湖地区下三叠统整体沉积于较深水环境，广泛发育瘤状灰岩。针对目前该瘤状灰岩成因机制认识争议较大的现状，文中依据野外实地观测及室内宏观、微观的系统观察，结合沉积环境和成岩作用与瘤状灰岩形成的关系分析，对瘤状灰岩的成因机制进行综合的探讨。研究表明瘤状灰岩的形成是沉积和成岩作用综合作用的产物，沉积时期不平整CCD 界面的周期性浮动是造成瘤状灰岩细颈化的基础，而CCD 界面的周期性浮动可能与早三叠世气侯冷暖周期性变化以及海底底流作用有关。后期基质泥岩中酸性孔隙水的溶蚀是造成瘤状灰岩细颈处折断的重要原因，压溶作用产生的局部应力场变动造成瘤状灰岩瘤体杂乱状分布。而前人总结的3种瘤状灰岩，即顺层串珠型、断续型和杂乱型瘤状灰岩，是在沉积与成岩改造作用逐渐加强条件下依次形成。

关键词：瘤状灰岩；特征；成因探讨；下三叠统；巢湖地区中图分类号：P512.2

文献标识码：A

文章编号：1006-7493（2014）03-0445-09

1. 中国矿业大学资源与地球科学学院，徐州221008;

Reappraisal of the Origin of Lower Triassic Nodular Limestone

in the Chaohu area, Lower Yangtze Region

JIN Xuebin 1, LI Zhuangfu 1,2*, LU Lu 1, FENG Le 1

1. School of Resources and Earth Science, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221008, China ; 2. Coalbed Methane Resources and Reservoir Formation Process, Key Laboratory of Ministry of Education,

China University of Mining and Technology, Xuzhou 221008, China

Abstract ：The Lower Triassic deposited in deep -water environment in Chaohu area, in which nodular limestone was widely developed. Some previous genetic analysis of Lower Triassic nodular limestone had not come to consensus. Based on the method of field observation, indoor macro, micro observation and the consideration of the relationship between sedimentation and diagenesis within nodular limestone genesis, we made a comprehensive analysis of the nodular limestone genesis. The research results indicated that nodular limestone was a product of both sedimentation and diagenesis. The periodic fluctuation of carbonate compensation depth (CCD)interface is the basis of the nodular limestone necking phenomenon occured in the sedimentary period, while the periodic fluctuation of CCD interface was related to periodic change of climate and dissolution of bottom current in the Early Triassic. The dissolution of acid pore water was an important reason which causes the break of nodular limestone necking phenomenon. The disorder distribution of nodular limestone was mainly caused by the local stress field resulting from pressolution. Three kinds of nodular limestone summarized before, namely, banded nodular limestone, discontinuous nodular limestone and random nodular limestone, were formed by gradually enhancement of sedimentation and diagenesis.

Key words:Nodular limestone; characteristic; genesis; Lower Triassic; Chaohu Region Corresponding author:LI Zhuangfu, associate professor; E -mail:[1**********]@163.com

_____________________________

收稿日期：2014-02-25；修回日期：2014-06-11

基金项目：中国煤炭地质总局广西煤炭地质局资源矿产调查开发项目（2012060013）；中国矿业大学研究生实践与科研创新项目（GSF121101）作者简介：靳学斌，男，1990年生，硕士在读研究生，矿产普查与勘探专业；E -mail:jinbin0515@126.com

*通讯作者：李壮福，男，1965年生，副教授，主要从事岩石学的教学工作；E -mail:[1**********]@163.com

高校地质学报20卷3期

瘤状灰岩又称为结核状灰岩，是指地质历史时期中具有瘤状形态及相似产出特征的所有石灰岩。在欧洲和北美把结核称作“concretion ”或“nodule ”，中文多译为“瘤”、“结核”或“结节”（Miiller et al. ，1977；Mullins et al. ，1980；Moller et al. ，1988；孙庆峰，2005）。在沉积地层中，瘤状灰岩并非某一特定环境或特定时代的产

1992）。随着近年来南方海相油气勘探工作的深入，下三叠统作为下扬子地区重要的海相地层成为了研究的重点，瘤状灰岩的成因机制也亟待深入研究（杨风丽，2009；徐曦等，2011）。本文通过详细的野外观测与室内分析，结合前人的研究成果，对区内广泛发育的下三叠统瘤状灰岩进行深入研究，总结了瘤状灰岩的特征，划分出不同的瘤状灰岩类型，并在此基础上分析其沉积环境，从而探讨其成因机制。1.2剖面特征

本区下三叠统在巢北平顶山地区发育较好。统划分为3个组，由下至上依次为殷坑组（T 1y ）、和龙山组（T 1h ）与南陵湖组（T 1n ）下部，相邻组与组之间呈整合接触关系（冯增昭等，1988）。在Olenekian 阶Smithian 亚阶下部，和龙山组相当于根据岩性变化特征，前人已将平顶山地区下三叠

物，研究其成因对分析沉积成岩环境、岩相古地理演化都是较为有用的（郝家栩等，2012）。有时瘤状灰岩分布广且层位稳定，也是地层划分和对比的良好标志层。其还可以作为地下流体储运载体，瘤状灰岩中有大量的原生孔隙和成岩次生孔隙以及次生构造裂缝，它可作为地下油、气、水的储运通道（刘杰等，2011）。近些年来，瘤状灰岩的形成机理受到地质界的广泛关注，并已有了一定的研究成果（夏丹等，2009；张霞等，2009）。

作为较为常见的一类碳酸盐岩，瘤状灰岩在我国古生代至中生代的碳酸盐岩地层中都有不同程度的发育，如华北地区上寒武统、下奥陶统，南方滇、黔、桂地区的中、上泥盆统，中、下扬子地区下三叠统等等都有瘤状灰岩发育，其中在皖南沿长江地区下三叠统瘤状灰岩发育最为典型（朱洪发等，1992）。在苏南镇江、句容地区下三叠统瘤状灰岩中流出了原油，因此对下扬子地区瘤状灰岩的研究具有实际意义（蓝光志等，1994）。

国际地层对比上，殷坑组相当于Induan 阶及Smithian 亚阶中上部；南陵湖组与Olenekian 阶Spathian 亚阶大致相当（Tong et al. ，2001）。

殷坑组岩性整体以泥岩为主，夹泥灰岩、瘤

状灰岩及少量微晶灰岩。产双壳类、浮游型菊石等生物化石，反映深水沉积特点，属于半深海沉40m 。和龙山组主要岩性为泥岩、瘤状灰岩、微晶灰岩，韵律性较好，产菊石化石，属于半深海22m 。南陵湖组出露不全，缺少上部地层，整体岩性以中厚层状微晶灰岩和厚层状瘤状灰岩为主，产菊石、牙形刺化石，沉积水体较殷坑组、和龙山组浅，厚度约15m 。殷坑组至南陵湖组相当于一个二级层序，整体上反映了一个海退序列，其中瘤状灰岩主要分布在殷坑组、和龙山组以及南陵湖组下部（图2）。

盆地沉积环境，与下伏殷坑组整合接触，厚度约积环境，与下伏二叠系大隆组整合接触，厚约

1.1区域地质背景

区域地质背景与剖面特征

下扬子地区在早三叠世早中期属于中朝古陆

南缘东西向延伸的陆缘海，东与太平洋广海相通，南与上扬子海相连。作为一个南部较浅，北部较深的不对称拗陷弧后盆地，其水深达数百米甚至上千米（安徽省区域地质调查队，1987）。

皖南巢湖地区早三叠世时期位于下扬子台区的北缘，与华北板块以及郯庐转换断层相接（图是下扬子地区进行地层学、岩石学及沉积学等方1）。区内下三叠统发育较好，地层相对较连续，

2瘤状灰岩特征

研究区瘤状灰岩整体上由瘤体和基质组成。

瘤体成分与基质成分差异较大（图3：a-c ），瘤体主要岩性为灰色、浅灰绿色灰岩，含泥质物较少。瘤体大小几毫米至几十厘米不等，外形不规则，常呈豆荚状、透镜状，有塑性变形及溶蚀痕迹，占全岩的80%~90%。大部分瘤体成层性较好，为串珠状、断续状，有的成层性较差，为杂

面研究的理想场所。前人对区内沉积学、地层、古生物等方面作了较多研究（李尚武等，1988；赵来时等，2003；童金南等，2005），关于下三叠统瘤状灰岩的成因机制各方存在较大争议（韩树棻，1983；郭福生，1989；朱洪发等，

S 1-2：中、下志留统；D 3：上泥盆统；C ：石炭系；P ：二叠系；T 1-2：中、下三叠统；J ：侏罗系；Q ：第四系；1，正断层；2，逆断层；

3，平移断层；4，花岗斑岩；5，铁路；6，公路；7，剖面位置

S 1-2:Middle-Lower Silurian ；D 3:Upper Devonian ；C:Carbonic system ；P:Permian system ；T 1-2:Middle-Lower Triassic ；J:Jurassic system ；Q:Quaternary

system ；1, Normal Fault ；2, Reverse Fault ；3, Wrench Fault ；4, Granite Porphyry ；5, Railway ；6, Highway ；7, Section Location.

图1

Fig. 1

安徽巢湖地区地质地理位置（a ）及剖面位置（b ）

Location of the study area (a)and profile position (b)in Chaohu region,

Anhui

乱状分布在基质之中。显微镜下观察瘤体主要成分为泥晶-粉晶方解石，含少量的褐铁矿、黄铁矿，局部发生白云石化及去白云石化（图3a ），含有菊石、双壳类等生物碎屑（图3：d-f ）。基质为紫红色、黄绿色含钙质泥岩或泥岩（图3b ）。发育水平层理和微波状层理，层间可见缝合线构造（图3：g ，h ）。基质中的粘土矿物主要为伊利石，其次为高岭石、绿泥石和蒙脱石，生物碎屑以钙质骨屑为主（图3h ）。瘤体与基质之间常呈渐变式接触，且两者界面的清晰程度与整个岩层中泥质

含量的多少具有正相关关系，即当瘤状灰岩中泥质含量较高时，瘤体与基质之间的分界面就越清晰，反之界面就相对模糊。瘤体与基质的化学成分分析结果如下（表1）。

瘤状灰岩层横向稳定，成层性较好，单层厚度薄，一般为2~5cm ，纵向上瘤状灰岩常与泥岩、泥晶灰岩交替成层，具明显的韵律性，韵律层厚度从几十厘米到几十米不等。一般韵律层厚度与瘤状灰岩层数成反比（图4：a-c ）。

前人根据瘤体的形态特征和瘤状灰岩中泥灰

高校地质学报20卷3

期

均，但成层性极好，整体上富灰贫泥，泥灰比较小；断续型瘤状灰岩瘤体相互分离，断续排列，瘤体与瘤体之间被泥质所填充，成层性较好，泥灰比例居中；杂乱状瘤状灰岩较少见，瘤体形态各异，且单个瘤体杂乱分布，呈悬浮状分布于基质中，富泥贫灰，泥灰比较大。

3.1目前成因模式与认识

瘤状灰岩成因讨论

韩树棻（1983）认为安徽沿长江地区下三叠

统瘤状灰岩的成因是成岩早期物质再分配的结果。瘤状灰岩形成于开放的较深水盆地中；在缓慢的沉积中由于文石和低镁方解石的可溶性不同，在沉积界面和界面以下不远之处，沉积物内部溶解的Ca 2+，HCO -3离子重新分配，向钙质骨骼重新聚集而导致。郭福生（1989）对此提出了质疑，其经野外观测和镜下观察发现，瘤体或含分散状骨屑，或不含任何生物碎片，甚至还有许多瘤体本身就是单个菊石而无方解石包壳，也不具备结核的同心状或放射状的内部组构。难以想象是碳酸盐重新沉淀成瘤体的凝聚中心，其研究认为本区瘤状灰岩是压溶作用的产物，成岩晚期压溶引起的微缝合线是造成瘤状构造的根本原因，但岩石的物质成分和沉积构造，又对微缝合线的发育程度和形态特征起着更为重要的控制作用。此后，朱洪发等（1992）在对比了整个下扬子地区三叠纪地层岩石学特征、横纵向分布的层位、岩相变化、古地理变迁后，认为瘤状灰岩是台地

图2Fig. 2

巢湖地区下三叠统综合地层柱状图

（据赵来时等，2007）

边缘下部斜坡带的特有产物，是滑动破碎再经差异压实作用改造成形的。其主要根据是下扬子地区杂乱状瘤状灰岩沿走向直接相变为滑塌成因的泥晶砾屑灰岩。而本文作者认为，这样的解释很难自圆其说，杂乱状瘤状灰岩的成层性差，在江苏镇江大力山剖面沿走向追踪直接见到相变为滑塌成因的泥晶砾屑灰岩，但是顺层串珠状型、断

续串珠状型瘤状灰岩成层性很好，将其也归因于

The integrated stratigraphic column of the Lower

Triassic in Chaohu Region

比含量的不同，将巢湖地区下三叠统瘤状灰岩赋存类型分为3种：顺层串珠型、断续型和杂乱型（张霞等，2009；郝家栩等，2012；图4a ）。顺层串珠型瘤状灰岩瘤体为石灰岩条带，其边缘呈凹凸起伏的波行，与基质互层分布，厚薄变化不

表1

Table 1

瘤状灰岩化学成分分析结果（%）

surface chemical composition analysis of the nodular limestone

（a ）显微瘤状灰岩，瘤体（箭头处）为微晶方解石，呈椭球状，T1h ；（b ）基质灰质泥岩，局部发生白云化，T1h ；（c ）基质泥岩，富含黑色有机质（白色箭头），呈斑点状分布，Tln ；（d ）基质泥岩，富含菊石生物碎屑，丝状分布，T1h ；（e ）瘤状灰岩，含双壳类，体壳发生泥晶化，T1y ；（f ）瘤状灰岩，含介形虫，体腔充填亮晶方解石，T1h ；（g ）瘤状灰岩中发育微缝合线构造，缝合线间充填方解石脉，为压溶作用而发生重结晶作用，

T1n ；（h ）瘤状灰岩，微缝合线发育，左侧见钙球，体腔充填亮晶方解石，T1h ；（i ）瘤状灰岩，瘤体与基质交界处发育微缝合线，T1h

(a)Microscope of nodular limestone, the tumor was microcrystalline calcite, an elliptical spherical, T1h; (b)Matrix was lime mudstone, the local dolomitization phenomenon, T1h; (c)Matrix was rich in mottled organic matter, mudstone ，Tln; (d)Matrix was rich in ammonites,filamentous distribution, Tlh; (e)Bivalve, shells micritization phenomenon, nodular limestone, Tly; (f)Ostracod, Cavity filled with sparry calcite, nodular limestone, Tlh; (g)Nodular limestone had micro stylolite

structure, Tln; (h)micro stylolite structure, the left see calcium ball, nodular limestone, Tlh; (i)stylolite was widely developed in junction,T1h

Fig. 3

图3巢湖地区瘤状灰岩镜下岩石学特征

Microscope photographs showing the nodular limestone characteristics in Chaohu

Region

重力滑坡作用，不免牵强。这种典型的灰泥韵律性，成层性也不可能仅是在后期的差异压实下改造形成的，碳酸盐岩的成岩速度很快，而泥质岩较松软，后期压实达不到这种韵律性和成层性效果。如我们在巢湖地区栖霞组臭灰岩段所看到的眼球状灰岩，它们的成因可能是由于重力流或风暴流而成，成层韵律性较差（李双应等，2001；陆鹿等，2014），将瘤状灰岩全部归结于滑塌成因显然是有待商榷。

总结下来，关于下扬子地区下三叠统瘤状灰岩的成因观点主要有：（1）成岩分异作用。富含泥质的碳酸岩沉积物，由于成岩压实过程中Ca 2+离子聚集在一起而成的大小结核体。（2）斜坡滑塌。在海底地形变化急剧处，由于滑塌可形成角

砾岩，以后又在石灰岩的砾块之间充填了其他的物质，如泥质等。（3）压溶作用。成岩晚期压溶引起的微缝合线是造成瘤状构造的根本原因。3.2瘤状灰岩成因新解

作者针对下扬子巢湖地区下三叠统瘤状灰岩室外观察与室内镜下分析，结合前人研究成果，认为瘤状灰岩从顺层串珠状型向断续状型再到最后的杂乱状型，是由沉积作用和成岩作用逐渐过渡共同改造的结果，主要包括了两方面作用。（1）沉积作用

巢湖地区下三叠统瘤状灰岩实际是由一层灰质和一层泥质物质交替沉积而成，而这种交替沉

高校地质学报20卷3期

（a ）瘤状灰岩表现为连续顺层状（1）和断续状（2），T1y ；（b ）瘤状灰岩（1）薄层泥岩（2）与中-厚层状泥晶灰岩（3）交替成层，具明显韵律性，T1h ；（c ）典型岩性组合（瘤状灰岩（1）与泥晶灰岩（2）），具明显韵律性，T1n ；（d ）灰绿色（原生色）瘤状灰岩，富含有

机质，T1n ；（e ）紫红色（次生色）瘤状灰岩及层面，T1n ；（f ）紫红色瘤状灰岩裂缝处可见有机烃类还原所致的灰绿色，T1n

(a)The nodular limestone was manifested as banded nodular limestone (1)and discontinuous nodular limestone(2),T1y; (b)The nodular limestone and thin layers of mudstone, medium -thick layers of micrite alternated layers, with obvious rhythmicity, T1h; (c)The Typical Lithologic combination with obvious rhythm, T1n; (d)Gray green nodular limestone, which was rich in organic matter, T1n; (e)Purple red nodular limestone, bedding plane, T1n;

(f)The nodular limestone, whole is purplish red, crack was visibly grey green nodular limestone by organic hydrocarbon disoxidation, T1n

Fig. 4

图4巢湖地区瘤状灰岩类型及其野外观察照片

Field photographs showing the nodular limestone characteristics in Chaohu

Region

积主要受CCD 界面的波动控制。CCD 又称为碳酸盐补偿深度，指的是深海大洋某一深处碳酸钙供给速度和溶解速度相平衡的分界线，CCD 界面之上碳酸钙供给速度大于溶解速度，其主要沉积灰岩层，CCD 界面之下碳酸钙供给速度小于溶解速度，其主要沉积泥岩层。资料显示在古、中生代海洋中的CCD 界面深度较浅（王永吉，1987；侯方浩等，1992）。下扬子地区下三叠统灰泥韵律的形成受控于CCD 界面的浮动，而CCD 界面并不是平整界面，其深度主要受到碳酸盐供应速度、酸碱度、压力、温度等的控制。在稳定的海底环境中，由于上述控制因素的不同造成了CCD 界面呈一种波动起伏的形态。当海水中二氧化碳溶解量增大，会减缓深层海水的温度，而碳酸钙在低温、高压以及二氧化碳溶解量增多的情况下容易溶解，这就会造成CCD 界面的抬升。

本文作者认为巢湖地区早三叠世CCD 界面浮动频繁的主要因素是受控于周期性的气候变化。典型的灰泥韵律层沉积代表着明显的米兰柯维奇

天文旋回变化。以野外剖面岩性变化观察为基础，辅以岩性磁化率的功率谱分析和小波分析方法，识别出与米兰柯维奇天文周期对应的短偏心率和岁差旋回（郭刚等，2007）。气候的冷暖变化对海水温度起着明显的控制作用。而古地磁资料显示下扬子地区在晚古生代末处于赤道附近，其古纬度为3.3（McElhinny et al. ，1981；Lin et al. ，1985），而后向北漂移，直到三叠纪初期扬子板块

古纬度（南京参考点）是北纬4°左右（张永鸿，1996）。可以确定，当时下扬子地区处于赤道湿润带。海底底流或洋流在赤道附近的深水环境中频繁发生，这对于海水温度、压力及二氧化碳溶解量等的影响也是不容忽视的（高计元，1988）。海底底流或洋流作用使沉积作用中断，并且对已固结的灰岩层进行溶蚀作用，使富泥物质残留下来。同时，海底底流或洋流频发以及周期性的气候冷暖变化，使得深水盆地中海水温度改变，CCD 界面抬升，已沉积下来的层状灰岩遭受了不同程度的溶解，形成了早期厚薄不均的波状层

面。即在沉积作用时期就已经形成了一种不规整的灰泥韵律层，这种不规整的灰泥韵律层即是我们所称的顺层串珠状瘤状灰岩（图5）。

积下来的层状灰岩溶解是否起到促进作用，还需要进一步的考究，因为野外剖面观测并没有发现存在火山碎屑岩的证据。当然，即使证明有火山活动的存在，在广阔的下扬子海洋中火山活动的规模大小、作用时间长短也是需要考虑的因素。（2）成岩改造

差异压实作用：不规整的灰泥韵律层在被埋藏以后，厚薄不均的灰岩层固结速度快，来自于下伏暗灰色泥岩或灰质泥岩经压实形成的有机酸向上运移加剧了上覆的碳酸钙溶解。郭彤楼（2004）、袁玉松等（2006）对下扬子地区三叠纪烃源岩热演化程度研究发现除个别地区烃源岩演化属于高成熟阶段，区内大部分地区已达成熟阶段，少数尚处于未成熟阶段。有机质主要赋存在泥岩层或单层瘤状灰岩的“基质”中（图3c ），其有机酸是随着埋深不断加大，地下温度越来越高，当到达有机质成熟温度时，有机质将发生强烈的脱羧基作用而产生的，有机酸随泥岩之中的孔隙水排出，由于差异压实作用，瘤状灰岩中瘤体细颈处常常变为应力的集中点，含有机酸的孔隙水在向细颈处流动的过程中，将会溶断瘤体的细颈处，成为酸性孔隙水的通道，致使瘤体呈孤立状分

图5CCD 界面波动与瘤状灰岩形成关系示意图Fig. 5schematic diagram of the CCD interface wave

布。即形成了所谓的断序状瘤状灰岩（图6）。

地层水-烃源岩是一个复杂的有机和无机相互作用系统，在这个系统中，有机酸的生成受温度、烃源岩成熟度、有机碳含量和碳酸盐含量共同影响，同时有机酸的生成可以持续到整个烃类生成过程。因此在瘤状灰岩中基质泥岩的含量越多，排出的有机酸越多，致使瘤状灰岩层数越多，韵律频繁，瘤体与泥岩之间分界面就越清楚。反之则不仅层数少，瘤状构造也不明显（图4b ，c ）。本区南陵湖组下部层段在紫红色瘤状灰岩层裂隙中见到灰绿色的瘤状灰岩，其成因为泥岩中的有机烃还原所致，而紫红色的瘤状灰岩为次生色，可能为后期地表抬升氧化而成（图4：d-f ）

。

需要指出的是，本区在经历二叠纪晚期到早三叠世初期的生物灭绝事件后，从早三叠世时期，下扬子海生态环境处于一种修复的演变过程（陈剑波，2012）。左景勋等（2013）对巢湖地区下三叠统进行了地球化学分析后，认为早三叠世初期是地质事件频发的阶段，海洋环境极不稳定，期间下扬子海经历了数次规模不等的海洋灾害事件，这数次海洋地质事件很大可能是受火山活动的影响。而密集的火山活动释放出大量的二氧化碳，使得溶解于海水的量增多，对早期已沉

图6孔隙水溶解作用与灰岩瘤体形成关系示意图Schematic diagram of dissolution pore water

Fig. 6

高校地质学报20卷3期

对该区下三叠统进行地球化学测试，结果显示殷坑组、和龙山组、南陵湖组的V/（V+Ni）平均比值分别为0.64，0.61，0.52，因此认为早三叠世的沉积环境属于缺氧到贫氧的深水边缘盆地（李双应，2000）。这也表明了有机质能够被很好的保存，具备良好的生油气条件。南陵湖组牙形石的色变指数（CAI ）为1.66，属于有利的生油范围。殷坑组、和龙山组牙形石的色变指数（CAI ）为2.13，属于有利的生气范围。在南陵湖组上部灰岩发育大量的缝合线和微裂缝，且这些缝合线和微裂隙可以形成一定的沟通条件。因此，区域上南陵湖组微裂隙发育的层段可以成为有利的储集层，下部的殷坑组、和龙山组和南陵湖组下部被认为是主要的烃源岩层，而中三叠世广泛分布的石膏层可以构成很好的盖层。烃源岩在向上运移到南陵湖组上部时候，孔隙水携带大量的有机酸，对碳酸盐岩进行溶蚀，折断了瘤体薄层处以及形成了大量的次生孔隙。

差异压溶作用：鉴于杂乱状型瘤状灰岩与另外两种瘤状灰岩关系密切，作者认为在经历了早期的成岩压实作用后，在后期埋藏过程中，差异压溶作用开始占据主导地位，强烈的压溶作用形成了密集的缝合线构造。镜下可见基质中微缝合线间充填有亮晶方解石脉，这种方解石脉是在经历差异压溶作用下，孔隙水携带碳酸钙离子在微缝合线间孔隙中析出重结晶而成（图3g ）。在泥岩及瘤状灰岩的瘤体与基质交界处广泛发育微缝合线、微缝合线群（图3h ，i ），这主要是由于粘土等杂质的压溶敏感性较差的原因，这种微缝合线形成可能与压溶过程中局部应力场转化有关，当一条微缝合线形成后，引起局部应力的改变，缝合线两侧的岩石在压剪切应力作用下，发生平行其延伸方向的微小相对错动，而当这种作用多次进行时，便形成了为缝合线群（张霞等，2009；刘杰等，2011；郝家栩等，2012）。

金振奎等（1994）对云贵地区二叠系瘤状灰岩研究时发现随着压溶作用的增强，基质中的缝合线由锯齿状转化为微缝合线束的形式，其原因与压溶过程中局部应力场转化有关。锯齿状缝合线是岩石只受到垂直缝合线延伸方向的压应力的作用而形成，在压溶过程中，缝合线两侧的岩石没有发生平行其延伸方向的相对错动；而微缝合

线则是在压剪性应力的作用下形成，压溶过程中，缝合线两侧岩石常发生平行缝合线方向微小的相对错动，因此微缝合线较平整。局部的压剪性应力场可由瘤之间的相对错动或瘤体局部发生塑性变形而产生，在局部应力场作用和瘤体塑性变形的情况下，瘤体与瘤体发生变形错移，使之呈杂乱状分布（Wanless et al. ，1979）。

综上所述，作者认为巢湖地区下三叠统瘤状灰岩中从串珠状型-断续状型-杂乱状型是一种沉积和成岩作用共同影响下的产物（图7），且随着沉积和成岩改造作用的加强依次形成了不同类型瘤状灰岩。这里需要指出的是，相对于下扬子其他地区下三叠统瘤状灰岩是否也具有上述的特点，其沉积环境与成岩改造是否也与巢湖地区类似，可能还需要进一步的进行实地研究。但近些年来，随着对瘤状灰岩研究的深入，其成因机制受控于沉积作用和成岩改造作用共同影响正逐渐成为一种主流观点，并且各种证据的提出使得这种观点具有更强的说服力，这对于研究其他地区瘤状灰岩的成因机制具有一定借鉴指导意义。

图7巢湖地区下三叠统瘤状灰岩成因模式

Fig. 7Illustrating diagram for genesis of Lower Triassic

nodular limestone in Chaohu

Region

4结论

1）皖南巢湖地区下三叠统瘤状灰岩的沉积于

开阔的深水盆地环境。瘤状灰岩中瘤体成分与基质成分差异较大，且瘤体与基质之间常呈渐变式接触。横向上分布稳定，成层性较好，纵向上瘤状灰岩常与泥岩、泥晶灰岩交替成层，具有明显的韵律性，显示出受CCD 界面浮动而形成的相带

及控油气性[J].沉积学报, 9(3):133-144.

转换。根据瘤体形态及其泥灰比，可以将瘤状灰岩分为三类：顺层串珠状型、断续状型、杂乱状型。

2）研究区下三叠统瘤状灰岩是沉积时期受到合作用的结果。早三叠世，受气候冷暖周期性变化以及海洋底流或洋流影响，海水温度的变化以及海底底流溶蚀作用是造成海水中沉积的碳酸钙溶解的主要原因，而是否存在海底火山作用影响需要进一步研究，CCD 界面在低温、高压以及作用的改造主要与基质中富含有机酸的孔隙水溶蚀溶断瘤体细颈处以及后期压溶作用有关。

3）瘤状灰岩中三种类型是沉积和成岩作用改CCD 界面浮动和成岩过程中差异性压实和压溶联

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CO2溶解量的增多情况下周期性波动频繁。成岩

造的依次增强的结果，其中沉积作用过程中造成的瘤体的细颈化是瘤状灰岩形成的基础，由于瘤体发生细颈化，在而后成岩作用改造过程中，细颈处成为地压应力的集中点，在瘤体变薄处酸性的孔隙水对碳酸钙进行溶解，发生了瘤体的折断，并经过后期的压溶作用改造，形成了微缝合线和缝合线群，产生局部的压剪性应力场，造成了曾经顺层分布的单个瘤体受力错动杂乱分布。

4）皖南巢湖地区下三叠统瘤状灰岩层段由于其烃源岩演化程度已达到成熟—过成熟阶段，且具有大量的原生孔隙和成岩次生孔隙以及次生构造裂缝，可作为重要的油气储集层段，具有极高的油气勘探前景。

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2014年9月，第20卷，第3期，445-453页高校地质学报

下扬子巢湖地区下三叠统瘤状灰岩成因再探讨

靳学斌1，李壮福1,2*，陆鹿1，冯乐1

2. 中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室，徐州221008

关键词：瘤状灰岩；特征；成因探讨；下三叠统；巢湖地区中图分类号：P512.2

文献标识码：A

文章编号：1006-7493（2014）03-0445-09

1. 中国矿业大学资源与地球科学学院，徐州221008;

Reappraisal of the Origin of Lower Triassic Nodular Limestone

in the Chaohu area, Lower Yangtze Region

JIN Xuebin 1, LI Zhuangfu 1,2*, LU Lu 1, FENG Le 1

China University of Mining and Technology, Xuzhou 221008, China

Key words:Nodular limestone; characteristic; genesis; Lower Triassic; Chaohu Region Corresponding author:LI Zhuangfu, associate professor; E -mail:[1**********]@163.com

_____________________________

收稿日期：2014-02-25；修回日期：2014-06-11

*通讯作者：李壮福，男，1965年生，副教授，主要从事岩石学的教学工作；E -mail:[1**********]@163.com

高校地质学报20卷3期

国际地层对比上，殷坑组相当于Induan 阶及Smithian 亚阶中上部；南陵湖组与Olenekian 阶Spathian 亚阶大致相当（Tong et al. ，2001）。

殷坑组岩性整体以泥岩为主，夹泥灰岩、瘤

盆地沉积环境，与下伏殷坑组整合接触，厚度约积环境，与下伏二叠系大隆组整合接触，厚约

1.1区域地质背景

区域地质背景与剖面特征

下扬子地区在早三叠世早中期属于中朝古陆

2瘤状灰岩特征

研究区瘤状灰岩整体上由瘤体和基质组成。

S 1-2：中、下志留统；D 3：上泥盆统；C ：石炭系；P ：二叠系；T 1-2：中、下三叠统；J ：侏罗系；Q ：第四系；1，正断层；2，逆断层；

3，平移断层；4，花岗斑岩；5，铁路；6，公路；7，剖面位置

S 1-2:Middle-Lower Silurian ；D 3:Upper Devonian ；C:Carbonic system ；P:Permian system ；T 1-2:Middle-Lower Triassic ；J:Jurassic system ；Q:Quaternary

system ；1, Normal Fault ；2, Reverse Fault ；3, Wrench Fault ；4, Granite Porphyry ；5, Railway ；6, Highway ；7, Section Location.

图1

Fig. 1

安徽巢湖地区地质地理位置（a ）及剖面位置（b ）

Location of the study area (a)and profile position (b)in Chaohu region,

Anhui

前人根据瘤体的形态特征和瘤状灰岩中泥灰

高校地质学报20卷3

期

3.1目前成因模式与认识

瘤状灰岩成因讨论

韩树棻（1983）认为安徽沿长江地区下三叠

图2Fig. 2

巢湖地区下三叠统综合地层柱状图

（据赵来时等，2007）

续串珠状型瘤状灰岩成层性很好，将其也归因于

The integrated stratigraphic column of the Lower

Triassic in Chaohu Region

表1

Table 1

瘤状灰岩化学成分分析结果（%）

surface chemical composition analysis of the nodular limestone

T1n ；（h ）瘤状灰岩，微缝合线发育，左侧见钙球，体腔充填亮晶方解石，T1h ；（i ）瘤状灰岩，瘤体与基质交界处发育微缝合线，T1h

structure, Tln; (h)micro stylolite structure, the left see calcium ball, nodular limestone, Tlh; (i)stylolite was widely developed in junction,T1h

Fig. 3

图3巢湖地区瘤状灰岩镜下岩石学特征

Microscope photographs showing the nodular limestone characteristics in Chaohu

Region

巢湖地区下三叠统瘤状灰岩实际是由一层灰质和一层泥质物质交替沉积而成，而这种交替沉

高校地质学报20卷3期

机质，T1n ；（e ）紫红色（次生色）瘤状灰岩及层面，T1n ；（f ）紫红色瘤状灰岩裂缝处可见有机烃类还原所致的灰绿色，T1n

(f)The nodular limestone, whole is purplish red, crack was visibly grey green nodular limestone by organic hydrocarbon disoxidation, T1n

Fig. 4

图4巢湖地区瘤状灰岩类型及其野外观察照片

Field photographs showing the nodular limestone characteristics in Chaohu

Region

本文作者认为巢湖地区早三叠世CCD 界面浮动频繁的主要因素是受控于周期性的气候变化。典型的灰泥韵律层沉积代表着明显的米兰柯维奇

面。即在沉积作用时期就已经形成了一种不规整的灰泥韵律层，这种不规整的灰泥韵律层即是我们所称的顺层串珠状瘤状灰岩（图5）。

图5CCD 界面波动与瘤状灰岩形成关系示意图Fig. 5schematic diagram of the CCD interface wave

布。即形成了所谓的断序状瘤状灰岩（图6）。

。

图6孔隙水溶解作用与灰岩瘤体形成关系示意图Schematic diagram of dissolution pore water

Fig. 6

高校地质学报20卷3期

图7巢湖地区下三叠统瘤状灰岩成因模式

Fig. 7Illustrating diagram for genesis of Lower Triassic

nodular limestone in Chaohu

Region

4结论

1）皖南巢湖地区下三叠统瘤状灰岩的沉积于

及控油气性[J].沉积学报, 9(3):133-144.

转换。根据瘤体形态及其泥灰比，可以将瘤状灰岩分为三类：顺层串珠状型、断续状型、杂乱状型。

3）瘤状灰岩中三种类型是沉积和成岩作用改CCD 界面浮动和成岩过程中差异性压实和压溶联

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下扬子巢湖地区下三叠统瘤状灰岩成因再探讨

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