（二）三级正层序特征和纵向演化序列

Answer 1

1.早二叠世海侵退积型碳酸盐三级正层序

早二叠世3级正层序共有6个（编号1～6，图1-4）。岩石地层在上扬子克拉通和西缘包括梁山段、栖霞组和茅口组，而上扬子西缘和东缘向深水域延伸分别为海相的连续地层和黔东南的常么组。研究区内以前者为主。

（1）第1正层序，由梁山段的地层组成　该正层序以陆相和海陆过渡相的碎屑岩和粘土岩为主。据前述的插入原则，层序时限占有7Ma的年限，但沉积物的厚度仅数米至20m，可见沉积物堆积的时间小于受侵蚀和剥蚀的时间，因而层序的底面是个穿时的不整合界面。对于前二叠系层序的顶面而言，它也是个穿时的界面，此界面为两个界面的叠加，其成因为加里东构造运动造陆升隆的结果，从而命名为升隆侵蚀层序不整合面。

梁山段的沉积物堆积在古暴露侵蚀面上，以沼泽相泥炭为主，间或被海水改造，因而很难划分出不同的沉积体系域，事实上它是多个沉积体系域的复合体。

（2）第2～3正层序，由栖霞组的碳酸盐岩组成　第2正层序的底面是个海侵上超层序不整合界面，严格的说这个界面是个穿时的上超面。由图1-5可以看出，栖霞期的海平面上升和海岸上超呈多向性的向上扬子超覆，形成缓倾斜的阶梯式的爬升面，覆盖在克拉通盆地上。

栖霞组内部，第2与第3正层序之间的层序界面依盆地位置而异。上扬子西缘栖霞组下部发育珊瑚、腕足生物滩和小的生物礁体（广元上寺），礁顶有潮上白云岩化和滑塌堆积，因而此界面具有暴露特征，向东为滩和礁后部位，层序界面为水下间断层序不整合界面。前已述及该界面形成于水下环境，沉积物与水体之间在早期成岩作用下形成硬底，代表一个间断期，不发生沉积作用，但此面相当于海底暴露，因而也是层序不整合界面。第3正层序与上覆第4正层序之间为暴露层序不整合面。该界面的特征不明显，栖霞组的顶面只有弱暴露现象，表面呈毫米级的微波状小溶坑，并有细小的砂砾充填，说明海平面下降的时限短而且下降的速率低。

界面特征也可反证界面成因：一是无陆源物的注入，代表这时无构造活动；二是下部的碳酸盐岩没有明显的喀斯特化现象，表明暴露的时限短。由此可说明界面的成因只能解释为短暂海平面下降所致。

（3）第4、5、6正层序，由茅口组灰岩组成3个正层序　这3个层序之间的两个界面（第4层序与第5层序和第5层序与第6层序之间）都为水下间断层序不整合界面。界面上下为碳酸盐岩，其间仅有厚10～20cm蓝灰色粘土岩，上部被碳酸盐岩超覆，下部呈波状面被其下的碳酸盐岩硬底截切。

上述茅口组内三个层序间的两个界面的特征相同，蓝灰色粘土岩代表海泛面，为深水陆架泥上超在碳酸盐岩硬底上。最大海泛面之后的水域仍为碳酸盐生长的海域环境，所以总体上沉积环境保持着清水特征。

上扬子西缘茅口组具有风暴流的沉积特征，以眼球状的粒泥岩、泥粒岩为主，属浪基面以下的沉积环境，因而这两个层序界面沿碳酸盐台地的走向可以追索。沿倾向方向，向西为斜坡带发育碳酸盐碎屑流，向东克拉通方向则层序界面因岩石的物理特征变化不大，因而不易对比。

早二叠世第6正层序形成于构造活动发生重大转折的初始阶段。这期间有3个重要的变化：一是上扬子西缘发生了二叠—三叠纪之间的第一次海平面相对下降事件；二是火山热事件干扰，火山事件造成在基准面之上的大陆火山岩的插入，在水下部位为海底玄武岩，火山活动不仅中断了正常沉积作用，同时还组成了盆地内源楔形体，附加在低水位体系域之上；三是上扬子西缘的地幔成穹、区域构造隆升导致沉积环境转变，由海域盆地转为陆上成煤环境。上述3个变化的过程和结果使茅口组灰岩受到剥蚀而为残留地层（图3-1），局部地区仅有不完整的第5层序，并形成升隆侵蚀层序不整合面。

残留的第6层序的顶面（包括第5层序的残余部分）为碳酸盐岩溶古地貌，发育溶蚀孔洞和古土壤层以及沼泽粘土，在扬子地台西缘形成两个区，古土壤化区和隆升剥蚀区（图3-2）。

茅口组上部地层至层序顶界面之间和层序顶界面与上覆层序底界之间的岩石地层的归属，是层序地层学研究的关键。

图1-2和1-3反映了上扬子西缘茅口组顶部的沉积特征，在观察性好的露头上（图1-3中的大飞水剖面），顶面沉积物自下而上由3部分组成：保持原沉积产状的碳酸盐岩；具溶蚀空洞和充填物的碳酸盐岩，厚5～10m，充填物的成分复杂，既有溶蚀残渣也有粘土和炭质页岩碎块；最上部为薄的结壳层，厚仅10余厘米，此结壳层应为层序不整合界面。其上为杂乱堆积层，由粘土、凝灰质岩、碳酸盐岩的碎块和玄武岩的块体组成，这一组构应属上部层序的低水位体系域。

在层序界面组构三分性不明显的情况下，层序地层学研究者往往持有各自不同的划分归属原则。笔者视上覆地层的性质而定，如上覆地层为大陆玄武岩插入楔形体时，把这段岩石归属于下部层序，其它接触关系则依其沉积物的结构特征，寻找有利标志，确定其归属。

2.晚二叠世海侵进积型（短暂海退）碎屑岩三级正层序

（1）海域盆地进积碳酸盐层序　晚二叠世上扬子西缘的海域盆地主要是碳酸盐沉积环境，吴家坪组和长兴组分为4个正层序（第7～10正层序）：吴家坪期两个层序、长兴期两个层序（图1-4）。

晚二叠世第7层序的底界位于茅口组的升隆侵蚀不整合面上，早二叠世末的构造活动影响的范围基本上包括了整个上扬子碳酸盐台地，因此第7层序的底部自边缘向升隆区都有一个碎屑岩楔形体。具有河流回春和成煤特征。

图3-1　上扬子陆块及西缘下二叠统茅口组灰岩残留体等厚图

海域盆地中第8、9和10三个层序的两个界面均为暴露层序不整合，即为短周期海平面下降的响应，在陆上盆地可形成古暴露面，但在水下部位的层序界面表现为海退侵蚀面。

层序界面成因分析中（第一章），已论述了暴露层序不整合面在海域盆地中具有3个组合的特征（图1-1），其形成过程有3个阶段：①海平面下降过程中浅水域部位表现为变浅的序列和转为潮上暴露，相应的深水部位在沉积序列中则发生海退侵蚀作用，从而形成海退侵蚀面。②浅水域部位发生陆上暴露和河流作用时，水下部位则沉积了薄的陆源碎屑泥，或沉积停滞作用下的还原性的沉积物。③海平面转为上升时，陆上部位形成海岸上超，而水下部位则形成海侵沟蚀面。层序界面的三分性在吴家坪组和长兴组以及长兴组和大隆组之间的露头上均可见到。

值得提出的是第10层序的顶界面（大隆组与下三叠统飞仙关组之间）的性质，笔者根据晚二叠世末上扬子西缘盆地的构造性质和海平面变化的相关效应认为，该界面在台地上为升隆侵蚀层序不整合，在海域盆地属水下间断层序不整合。

图3-2　早二叠世上扬子碳酸盐台地茅口组第6层序顶部沉积相古地理

LST～W—低水位期沉积楔形体；PB—台间盆地；OP—开阔台地；B—海相玄武岩；DS—深海碎屑岩盆地；OL—古陆；SL～F—海平面下降边界

二叠纪时，上扬子西缘盆地构造性质的转换有两个阶段：早二叠世隆升的结果改变了沉积环境，成为剥蚀区；晚二叠世是上扬子西缘转为前陆盆地的序幕期，台地上为海退，但上扬子北缘盆地则水体变深、盆地变窄，海平面相对上升，造成上扬子北缘海岸上超，其物质响应就是大隆组硅质岩。所以西缘深水盆地中大隆组与长兴组为上下关系，两者均相当于台地上长兴阶的沉积物。换句话说，台地上的长兴组应包括深水盆地中的大隆组和长兴组两个岩石地层单元。

图3-3也可说明海平面升降与构造活动的相关效应。图上有三个不同的沉积相域：上扬子克拉通上晚二叠世末的海退造成陆相龙潭组沉积环境；沉积在长兴组的海域盆地中，其北缘存在部分暴露区；盆地变形时，其海岸上超线只达到上扬子的北缘，沉积了大隆期的硅质岩，覆盖在长兴组海退侵蚀面被改造的粘土层之上（图3-4），上部与下三叠统灰岩呈上超关系。

图3-3　上扬子陆块晚二叠世末海退暴露和大隆组沉积时的海岸上超

图3-4　上扬子台地西缘四川彭县吊索沟长兴组顶面粘土层（据苟宗海等，1994）

T₁f—下三叠统飞仙关组；P₂c—上二叠统长兴组

（2）陆相盆地及其延伸海域盆地的层序　介于早、晚二叠世的构造热事件导致上扬子沉积环境转变，使晚二叠世的层序不仅与早二叠世的层序炯然有别，而且与台地边缘也大相径庭。从图3-5中可看出大陆玄武岩楔形体呈面状展布，由中心向外递减，最大厚度为5386m（四川地质志，1991）^[3]，插入在上下两套正常沉积物之间（参见图1-3）。底界与茅口组灰岩的第6层序升隆侵蚀不整合面之间虽无明显的河流注入沉积物，但堆积在侵蚀基准面之上，成为高出海平面之上的庞然大物，必将导致晚二叠世的海域环境转为陆相环境，造成海平面相对下降；海水退出上扬子台地后，在川、滇、黔一带成为有陆源物的河流冲积平原区，堆积了宣威组和龙潭组碎屑岩和煤层。

上扬子台地西缘、北缘和东缘的海域区，则为前述的吴家坪组和长兴组碳酸盐岩4个层序，显然陆相盆地堆积的宣威组和龙潭组相应属于低水位至高水位的复合体，其中隐蔽了两个层序界面，应与上述7～10的4个正层序相当。

图3-5　上扬子台地早二叠世末构造热事件后沉积—构造古地理

OP—开阔台地；PB—台间盆地；Sh—浅海碳酸盐碎屑岩；DS—深海盆地；VC—火山碎屑岩；CV—大陆玄武岩；SV—海底玄武岩；OV—洋壳玄武岩

3.早三叠世海侵进积型碳酸盐—蒸发岩三级层序

早三叠世时，上扬子台地西缘可划分出4个层序（11～14正层序）：印度期有两个正层序；奥仑期有两个正层序；可分为两个沉积域。

碳酸盐海相沉积域和海岸上超的范围与长兴期的相当（图3-6）。印度期海域盆地中形成的第11和12正层序为两个由深变浅的层序，岩石地层仍称飞仙关组，由灰色的石灰岩和紫色的泥质粉砂岩组成两个旋回，每个层序的底都以碳酸盐的海侵上超面为标志。奥仑期碳酸盐海域虽有扩大，但未超过早二叠世的海域范围，碳酸盐岩以加积为主，因此形成进积型碳酸盐台地，向上为潮上蒸发岩，所以第13和14层序为两个向上变浅的正层序。

陆相沉积域为原宣威组分布区（即图3-5中大陆玄武岩区）。印度期以四川峨眉地区的飞仙关组为代表，由两套由粗变细的河流相碎屑岩组成，向上渐转为海岸平原相沉积物，层序界面不清晰，但可与上扬子台地西缘和东缘的第11和12正层序相当。奥仑期是三叠纪最大的海泛期，海岸上超至陆相沉积域并成为统一的上扬子海盆，因此第13和14正层序在上扬子台地均可对比。上扬子的海侵由东、西和北三个方向向陆源区上超，因此第13层序底面的海侵上超面可能具有穿时特征。第14层序以嘉陵江组第3段的微晶灰岩、蠕虫灰岩作为最大海泛面的标志，含Neospathodus honeri Neospathodus triangularis顶峰带的牙形刺，这套组合在上、中、下扬子可视为等时地层单元，也作为凝缩段，向上有接近浪基面附近的风暴沉积物，再上是由蒸发岩组成的高水位体系域，是四川主要的含盐层，近顶部由多个古暴露面组成暴露层序不整合。

图3-6　上扬子台地早三叠世印度期海岸上超和构造—沉积古地理（鲕滩据吴应林等，1994；上超线据田端孝、何鲤，1993）

Fl—泛滥平原；ES—河口湾；PE—浅滩；OP—开阔台地；PB—台间盆地；S1—OB—陆坡—洋盆（沉积岩—火山岩）；DS—深海盆地；T₁f¹—飞仙关组第一段鲕滩；T₁f³—飞仙关组第三段鲕滩

早三叠世4个层序间的3个界面，除第14正层序底以玛瑙砾石层为标志的暴露不整合外，其余两个界面均为海侵上超不整合。有争议的是相环境中的二叠与三叠系（第11正层序底）和下、中三叠统之间的岩石地层和层序地层（第14正层序顶面）的界限。

（1）陆相环境中二叠与三叠系的地层界面（第11正层序的底面），由于缺少生物而无明显的划分标志，均以岩石地层的颜色为依据。峨眉地区上二叠统宣威组为灰绿色凝灰质粉砂岩、页岩和劣质煤组成的韵律层，下三叠统飞仙关组为紫红色的含砾砂岩、粉砂岩和页岩，是典型的河流相沉积物。

这两套地层的重大差别是成岩颜色和物质组分的不同。前者具还原色调，除劣质煤外含大量的植物茎，在界面处有孔雀石斑点；而飞仙关组沉积时处于氧化界面以上，金属铜元素在淋滤作用下，渗滤到宣威组沉积物中，与残留的植物腐殖酸形成硫化铜。一般而言，在近岸平原区地下潜水面下降（图3-7），也标志着海平面下降，说明晚二叠世末与早三叠世之间沉积盆地基底隆升，因此这两套岩石地层的界限应与层序界限一致。

图3-7　二叠纪和三叠纪之间四川峨眉地区古潜水面与海平面的相关性

（2）第14正层序顶面为暴露不整合面，以“绿豆岩”为代表，也是下三叠统和中三叠统岩石地层界限，两者偶合。

“绿豆岩”在早三叠世上扬子碳酸盐台地上分布很广，为火山喷发凝灰岩的蚀变物。吴应林等人^[4]对“绿豆岩”作了矿物成分、结构和氧碳同位素研究，取得了大量的资料证明是淡水淋滤作用的结果，从而说明这一时期海平面下降形成古暴露面。海平面下降的另一证据是：第14层序的高水位体系域由嘉陵江组的第四段白云岩、石膏和石盐层组成，盐层中的杂卤石说明盐湖盆地为潮上环境，有淡水渗入，同时盐溶角砾岩中发现多个保存的古土壤层。由此，足以证明早、中三叠世之间发生了一次海平面下降，不仅造成沉积物的暴露侵蚀，而且是上扬子地台海平面变化的转折期，由早二叠世的海平面主体上升至早三叠世末转为海平面主体下降过程。

4.中三叠世安尼期海退进积型碳酸盐—蒸发岩三级层序

中三叠世安尼期的地层为雷口坡组，分为两个向上变浅的正层序。

（1）第15正层序由雷口坡组第1、2两段碳酸盐岩和蒸发岩组成，顶和底界面均为暴露不整合，层序内部体系域之间仅底部有陆架页岩以海泛面超覆在“绿豆岩”之上外，其余界面的标志不甚明显。沉积环境主要是由潮上带和陆上盐湖，以石膏、石盐和白云岩为主，应为向上变浅的高水位体系域，因此该层序为多个小层序组成，或以不完整的层序称之。

这种层序的结构反映出海平面上升的标志不明显，可能是短周期海平面变化叠加在长周期海平面变化的下降翼，因而也可作为三叠纪时海平面转为下降阶段的佐证。

（2）第16正层序是个完整的层序，由雷口坡组第3、4段的碳酸盐岩和蒸发岩组成。

层序下部为细晶灰岩和瘤状灰岩构成海侵体系域，以海泛面的形式超覆在下伏第15正层序的暴露不整合面上，因此层序界面为海侵上超不整合。这套海侵体系域沉积物在上扬子地台分布稳定，含有Neospathodus germanicus-Neospathodus kockeli牙形刺组合带，可与下扬子地区对比，相当于饥饿沉积和凝缩段。

层序上部高水位体系域由石灰岩和白云岩、蒸发岩组成的向上变浅的韵律互层，相当于以海泛面为界的向上变浅的高频小层序组，峨眉地区约有20小层序。单个小层序厚约2～5m，以石灰岩底面为海侵沟蚀面，与下伏白云岩呈波状和截切接触。

5.中三叠世拉丁期和晚三叠世海退型碳酸盐和碎屑岩三级层序

中三叠世拉丁期第17层序和晚三叠世卡尼期第18层序分别是两个碳酸盐的缓坡楔，碳酸盐体镶嵌在上扬子西缘，建筑在中三叠世安尼期碳酸盐—蒸发坪的暴露不整合面上，其上分别是暴露不整合和造山升隆不整合，第19层序为晚三叠世诺利期小塘子组海陆过渡相碎屑岩呈冲刷侵蚀接触。

（1）第17正层序，由中三叠世拉丁期天井山组砂质灰岩、生物碎屑灰岩组成，顶部有剥蚀，残留厚度仅10余米，其上是第18层序的海侵上超面。

对于该层序底部界面存在的可能性或性质颇有争议。依据两点笔者认为层序的底界应为升隆侵蚀不整合：

一是该层序以下为中三叠统雷口坡组的陆上盐湖盆地，钙芒硝和石盐的互层更加说明蒸发盐沉积时处于暴露过程。向上变浅和暴露的原因则由于盆地基底的抬升，上扬子大陆边缘转为前陆盆地，因而层序界面为造山升隆不整合。

二是天井山组灰岩呈狭长的带状楔形体，只分布在上扬子西缘，向东至川中地区为隆升区，侏罗系不整合在中、下三叠统的侵蚀面上，此产状特征就可说明楔形体的上下必然是个不整合面。个别地区在天井山组的底部有数厘米的含砂质泥岩、粘土岩，间夹有下伏地层的碳酸盐碎块，代表安尼期沉积物被侵蚀、冲刷（图3-8）。

图3-8　四川松潘漳腊黑斯中三叠世拉丁阶（T₂Lad，板岩）与安尼阶（T₂Ani，长石、石英砂岩）接触，1为粘土岩（据四川地质局，1994）

（2）第18正层序，由晚三叠世卡尼期马鞍塘组构成，以碳酸盐为主，下部夹碎屑岩，呈楔形插入体，是一个由浅变深再变浅的层序，与下伏天井山组为侵蚀不整合，层序的上界面与第19层序小塘子组三角洲相水下扇呈冲刷侵蚀接触。

第18正层序碳酸盐体的产状和分布与第17层序的碳酸盐体相同，碳酸盐体超覆在拉丁期末的侵蚀面上，代表了扬子西缘构造转换的响应面。

该层序内具有完整的体系域结构。低水位体系域由马鞍塘组底部的含砾砂岩组成，代表河流沉积物；向上以海侵砂岩为海侵面与页岩夹碳酸盐岩组成海侵体系域；最大海泛面可能为泥灰岩，再向上为藻灰岩、生物灰岩、粒泥岩，局部地区在碳酸盐滩的基础上发育海绵礁，可作为向上变浅的高水位体系域的典型剖面。顶部与第19层序之间以海退侵蚀面为界。

（3）第19正层序，由晚三叠世诺利期小塘子组构成。由下向上为障壁岛砂岩、泻湖相粉砂岩、泥岩以及由分支河道和泛滥平原相的砂岩和炭质页岩等组成的向上变浅的碎屑岩层序，其中有两层明显由海泛作用形成的砂体，上覆与第20正层序——晚三叠世瑞替期洪积相和河流底砾岩呈冲刷侵蚀。

该层序代表三叠纪最后一个受海水制约的沉积环境，为一套海陆过渡相三角洲沉积物，总体上代表海平面下降至海水退出盆地的过程。因此界面的性质和体系域划分显然与海相地层不同。

海退过程中短周期海平面变化的叠加效应，主要表现为海平面的高频振荡，因此层序和内部体系域的界面应以海泛面为界，形成向上变浅的小层序组，相当于高水位小层序组（准层序组），从某种意义而言，小塘子组应为第18层序上部的高水位体系域，也可不单列为一个层序。

三角洲沉积如果作为单一层序，应找出海泛后的海退侵蚀面和其上部形成伸向滨外的底积层，相当于小塘子组中部粉砂岩，即三角洲沉积环境的开始，海退侵蚀面则为层序界面。底积层以下在此剖面上为障壁岛砂岩和障壁岛后泻湖相粉砂岩、泥岩。因此，从层序地层学的角度来看小塘子组必须解体，底积层才是等时界面，向上为三角洲层序（第19层序），由多个水道砂岩和含根土岩的沼泽泥构成小层序组。

三角洲层序在空间上呈大的楔形体展布，三角洲底积层以水下扇的形式自东向西插入上扬子西缘以西的深海盆地中。这些陆源碎屑物显然不是来自已升隆的上扬子碳酸盐台地上，而是来自与上扬子内部会聚、挤压的周边逆冲带，从物源区分析说明这时的上扬子西缘被动大陆边缘已转为前陆盆地，由海域盆地转为陆相盆地。

（4）第20正层序，由晚三叠世瑞替期须家河组陆相地层组成，底部为洪积砾石层、河流沉积砂砾岩、砂岩、粉砂岩和泥岩等，主要是向上变细的沉积物和陆上含煤地层。