沉积体系与沉积相特征

3．1．3．1 沉积体系划分

中扬子地区在震旦纪—中三叠世经历了多旋回盆地的叠加演化，沉积充填史漫长，发育了非常复杂的沉积体系。根据野外剖面调查，井下岩芯观察，结合前人的研究成果，将中扬子地区震旦系陡山沱组—中三叠统巴东组的碳酸盐岩地层划分为镶边碳酸盐岩台地沉积体系、缓坡沉积体系等；而非碳酸盐岩（相对较深水沉积为主），则划分为陆棚沉积体系以及盆地沉积体系等；将以陆源碎屑沉积为主的志留系划分为潮坪、三角洲以及陆棚沉积体系；泥盆系沉积则为无障壁海沉积体系，各沉积体系进一步划分为15种沉积相类型（表3－1－2）。

3．1．3．2 沉积相特征

1．陡山沱期（SS1）岩相古地理特征

（1）陡山沱早期沉积相展布：相带大致呈东西展布。局限海台地相呈北西—南东向展布的椭圆形，分布于宜城东方—宜昌官桩坪—沙市—咸宁高桥—武穴潘家山—安陆区一带，以云岩、灰岩和页岩沉积为特征；开阔海台地环绕局限台地分布，岩性为碳酸盐岩与页岩的混合沉积；内陆棚相环绕局限海台地分布、沿开阔海台地相线环形展布区，岩石类型以页岩为主，夹灰岩；内陆棚相外围以外陆棚相为主，岩性存在分区，南部为页岩、碳质页岩，西部为页岩与碳酸盐岩的混合沉积，局部水体较深可达次深海相。

表3－1－2 中扬子地区Z—T2沉积体系（相）、亚相和微相划分

（2）陡山沱晚期沉积相展布：主体沉积相带面貌与陡山沱早期有继承性，即中部为局限海台地相，环局限海台地依次为开阔海台地相、内陆棚相、外陆棚相，相带总体呈南西—北东向，仅局限海台地近东西向展布。这时期中扬子地区两深一浅的古地理格局更加明显，即南、北水体深，中部水浅。从单剖面岩相对比图看，中部以大套局限海环境的云岩沉积为主，而南北两侧虽为云岩沉积，但从磷结核的相对富集分析，推测两侧水体相对开阔，与远洋相通，利于磷矿质的富集。

2．灯影期（SS2）岩相古地理特征

（1）灯影早期沉积相展布：中扬子地区主体为碳酸盐岩台地相，自西向东收敛成近东西向的椭圆形，兴山大峡口－长阳黄家坪－石门杨家坪东－大庸东北－津市北－武汉－宜城东方的环状区，为云岩沉积占主要地位的局限海台地相；其外围窄带为灰岩、云岩、硅质云岩及泥质灰岩的开阔海台地相；开阔海台地相外围，西部为呈南北向展布的以云岩、硅质云岩、含泥硅质云岩及灰岩沉积为主的台前斜坡－台盆相，南部永顺王村—通山高湖一线以南为深水页岩、硅质页岩沉积的陆棚－次深海相。北部外围台缘盆地相呈北西—南东向展布，向东南方向收敛，西部为南北向展布的台前斜坡－台盆相。总体上，古地理格局为中间高，北、西、南三面低。

（2）灯影晚期沉积相展布：相带近东西向展布，兴山大峡口－秭归庙河－长阳刘家坪－石门杨家坪－大庸北－津市南－咸宁高桥－武汉－钟祥张集－南漳珍珠泉的环形区为局限海台地相，以大套云岩沉积为特征。台地外围，西部为台前斜坡－台盆相硅质云岩、云岩、灰岩沉积；西南角早期以云岩沉积为主，晚期以页岩沉积为主，云岩累计厚度大于页岩厚度；南侧永顺王村一带的早期高水位，为一套云岩沉积组合，晚期高水位为深水页岩组合，以深水相为主要相；通山高湖为继承性深水硅质岩、页岩沉积。

3．早寒武世早期（SS3）岩相古地理特征

（1）早期对应于牛蹄塘组下部沉积时期，相带区域展布总体呈东西向，大洪山至武汉—嘉鱼簰洲一带（簰深1井）为隆起剥蚀区，向西至南漳一带以及向南至海9井一带为碳酸盐缓坡沉积，岩性为灰岩及细晶云岩；缓坡沉积的外围，包括宜昌—恩施—咸丰以及鄂东南一带（通山珍珠口）为陆棚相沉积，岩性为灰黑色或黑色泥岩、碳质泥岩；该相带以南（如通山留咀桥一带）为盆地相沉积，岩性为含磷结核、硅质岩、碳质页岩沉积。从南至北依次为盆地→陆棚→碳酸盐深缓坡→碳酸盐浅（内）缓坡（含古陆）→盆地，因此反映出中扬子地区两低一高的古地理格局，即以鄂中古陆为中心，为中扬子地区的高地，自南向北地势逐渐降低，水体逐渐加深，北部跳相是因为构造原因。

（2）晚期对应于牛蹄塘组上部以及石牌组沉积时期，沉积相带大致为东西向，鄂中古陆仍然存在，围绕古陆为近滨－陆棚碎屑岩、灰质沉积：神农架林区下部为粉砂岩、砂岩，上部为砂质灰岩夹细砂岩及粉砂岩；黄陵背斜西翼为泥质条带白云质灰岩、细砂岩夹灰岩、页岩，上部以粉砂岩为主；湘鄂西一带（咸丰忠堡）为粉砂岩夹白云质灰岩；鄂东南一带（通山珍珠口）以泥质粉砂岩、粉砂质泥岩为主夹白云质灰岩扁豆体。陆棚相的外围为盆地相沉积，岩性为黑色碳质泥岩、硅质岩等。襄－广断裂以北主要为盆地相沉积，岩性主要为碳质、硅质泥岩（或弱变质岩）。

4．早寒武世晚期（SS4）岩相古地理特征

（1）早期对应于天河板组沉积时期，相带展布大体呈东西向，在早寒武世早期存在的“鄂中古陆”（包括荆门、京山、武汉以及嘉鱼簰洲一带），这一时期亦成为水下隆起，以浅缓坡－内缓坡相沉积为主，岩性主要为泥质云岩、藻云岩以及颗粒云岩，向古陆方向形成超覆；浅缓坡－内缓坡的外围地区，包括湖北西部的兴山、宜昌和湖南杨家坪以及鄂东南的通山珍珠口一带均为浅－深缓坡相区，潮汐影响作用较强，岩性为古杯礁灰岩、泥质条带灰岩夹颗粒灰岩和泥岩，沉积时一般处于浪基面之下，因受风暴作用的影响可出现风暴沉积夹层。深缓坡相的外围地区（湘中地区）则为陆棚－盆地相，岩性以泥岩为主。襄－广断裂以北这一时期仍为盆地相沉积，岩性为轻微变质的泥质粉砂岩、硅质泥岩、碳质泥岩等。

（2）晚期对应于石龙洞组（大致相当于清虚洞组）沉积时期，荆门、京山、武汉以及嘉鱼簰洲一带（即早寒武世早期的剥蚀区“鄂中古陆”），仍以碳酸盐内缓坡－浅缓坡沉积为主，岩性为泥粉晶云岩、细晶云岩、颗粒云岩夹泥质云岩或泥岩，可夹少量陆源碎屑岩，本相带向古陆周围（如兴山一带）有扩大的趋势；内缓坡－浅缓坡的外围，如鄂西长阳、利川、咸丰以及湘西北以浅缓坡相为主，下部见少量深缓坡沉积，岩性主要为泥晶灰岩、颗粒灰岩以及颗粒云岩、结晶云岩，夹少量陆源碎屑岩（如咸丰忠堡）；浅缓坡相区的外围以深缓坡相沉积为主（石门杨家坪以及通山留咀桥），岩性主要为泥质条带灰岩。湘中地区在HST为陆棚相沉积，岩性为碳质板状页岩。襄－广断裂以北主体为陆棚－盆地相碳质－硅质沉积，部分地区为深缓坡相纹带状灰岩或碳质泥质灰岩沉积（随州—安陆一带），可夹玄武岩透镜体。

5．中－晚寒武世（SS5）岩相古地理特征

（1）早期沉积相带展布特征：相带展布明显呈东西向，主体即宜昌—武汉一带为局限海台地区，沉积物以薄层云岩、泥质云岩为主，仅秭归庙河一带为鲕状灰岩沉积；石门杨家坪－崇阳桂花树的东西窄带为开阔海台地相，沉积了一套以灰岩为主的碳酸盐岩，仅石门杨家坪一带局部发育砂屑粉屑灰岩的台内浅滩；开阔海台地以南，秀山膏田－慈利雷家山的楔形区为内陆棚相，沉积物以灰绿色页岩、粉砂质页岩为主，慈利雷家山为鲕灰岩与页岩沉积的混积陆棚；常德－通山高湖的窄带为陆棚相，通山高湖一带为泥晶灰岩、泥质灰岩沉积；外围为碳质页岩及泥灰岩沉积的深水陆棚－盆地相。横向上相带基本连续，由南至北依次发育盆地→陆棚→开阔海台地→局限海台地→陆棚或盆地（南秦岭），中部缺少高能的台地边缘，可能与研究程度有关。北部由局限海台地直接到大陆坡，这种跳相与构造密切相关。

（2）晚期沉积相带展布：相带展布方向主体为东西向，沉积相类型较单调，主体为局限海台地相，沉积物为一套厚层块状云岩，普遍重结晶，仅秭归庙河以灰岩为主，次为云岩，石门杨家坪粒屑云岩含量较高；中扬子地区西南角秀山膏田—石堤一带为台地边缘浅滩相，为厚层块状云岩、亮晶粒屑云岩沉积；通山高湖一带为陆棚相泥质（条带）灰岩、泥灰岩沉积；通山珍珠口－石门杨家坪以南为碳酸盐台地前斜坡相，以角砾灰岩、灰岩沉积为主。横向相展布南部区基本连续，北部区因断裂因素影响存在跳相。

6．早奥陶世（SS6）岩相古地理特征

（1）早期岩相古地理展布：中扬子地区相带大致呈东西向展布，襄－广断裂以北以页岩、灰岩沉积的陆坡－次深海相为主；万县－恩施－宜昌黄花场－武汉区域为局限海台地相，沉积物为生屑灰岩、云岩、砂质云岩、灰质云岩和云质灰岩；吉首—张家界—松滋雷家塌—咸宁一带为开阔海台地相，岩性以灰岩为主，含页岩、灰质云岩、砂屑灰岩等；秀山贵图为台内滩沉积，以生屑灰岩为主；崇阳田心屋发育小型台地边缘浅滩，以砂屑灰岩、鲕粒灰岩沉积为主；常德北－岳阳－通山高湖的条形窄带为页岩、灰岩和角砾灰岩沉积；南部外围区为陆棚相区，以泥灰岩、钙质泥岩和页岩沉积为主。横向上相带基本连续，分别发育局限海台地、开阔海台地、台内滩、台地边缘浅滩、台地前缘斜坡和陆鹏陆棚等相带。

（2）晚期岩相古地理展布：沉积相展布大致呈东西向，襄－广断裂以北为陆棚－盆地相，以页岩、灰岩沉积为主；秀山－张家界－武汉为台地边缘浅滩，为生屑灰岩、砂屑灰岩、鲕粒灰岩、藻灰岩为主，夹页岩沉积；万县－兴山大峡口区为开阔海台地相，以灰岩沉积为主，含页岩、生屑灰岩及鲕灰岩沉积；沅陵池坪－常德北－岳阳－通山高湖为台地前缘斜坡相带，为页岩、灰岩、角砾状灰岩沉积；南部外围区为陆棚相，岩石类型为泥灰岩、钙质泥岩和页岩等。平面上，各相带基本连续，从东南至西北方向，依次分布陆棚－台地前缘斜坡－台地边缘浅滩－开阔海台地相带。

7．中奥陶世—晚奥陶世临湘期（SS7）岩相古地理特征

（1）早期岩相古地理展布：中扬子地区岩相单一，以瘤状灰岩为主，含页岩、生屑灰岩、泥灰岩沉积，沉积相带基本统一为开阔海台地相－陆棚相；从横向上的相带分布看，中扬子地区主体为相对浅水相，南北两侧水体加深，由含砂质的页岩陆棚相到盆地相。

（2）晚期岩相古地理展布：中扬子地区沉积相相带单一，主体为陆棚相－开阔台地相，岩性组合也大致相似，以瘤状灰岩、龟裂纹灰岩为主，夹有生屑灰岩和页岩；南部外围区为次深海相，主要岩性为含粉砂质页岩、页岩，通山高湖一带为页岩夹泥灰岩沉积。平面上深浅水体区格局明显，近于对称分布，即南北外围区为次深海相，中间为浅水陆棚－开阔台地相。

8．晚奥陶世五峰期—志留纪（SS8）岩相古地理特征

（1）早期岩相古地理展布：相带大致呈东西向展布，襄－广断裂以北以盆地为主，岩性为硅质岩、碳质硅质岩，部分地区出现火山岩；中扬子区主体为陆棚相，秀山溶溪－恩施－枝城－沙市区岩性以页岩、碳质页岩为主，夹粉砂质页岩；吉首－常德－岳阳－通山岩性为深色页岩夹碳质页岩、硅质页岩和粉砂质页岩组合；南部外围区为陆棚－盆地相，分东西两个岩相区，东区为页岩夹硅质页岩相，西区为页岩夹粉砂岩相。平面上以中扬子区为中心相带近对称分布，即中部区为内陆棚相，向南向北依次展布外陆棚相、盆地相。岩相大致相似或渐变过渡，岩相上的主要差异在粉砂质含量上。

（2）晚期岩相古地理展布：相带展布大致北东—南西向，西部呈北东向，襄－广断裂以北为陆棚碳质泥岩－泥岩，部分地区出现陆棚泥岩－基性火山岩沉积；中扬子区主体以及南部陆棚－潮汐影响的陆棚－潮坪相泥岩－粉砂岩沉积，与潮汐作用有关的层理发育；秭归—宜昌—京山一带出现碳酸盐－碎屑岩混积陆棚。中扬子区纵向上存在由陆棚－重力流影响的陆棚与潮汐作用影响的陆棚－潮坪沉积环境的演变。岩相大致相似或渐变过渡，相带较宽。

9．中、晚泥盆世（SS9）期岩相古地理特征

（1）早期（云台观组沉积时期）中扬子地区岩相类型较为单一，主要为滨岸相石英砂岩。岩性主要为细粒石英砂岩和粉粒石英砂岩，偶夹粉砂质细粒石英砂岩和含粉砂质泥岩。越往南，粉砂质含量越高，物源来自北边的淮阳古陆及南边的江南古陆，且两古陆在东边武汉等地相连。在剖面中，进一步可划分出近滨、前滨、后滨相。有三个沉降中心，即鄂中宜昌—宜都一带、湘西北的石门附近及以南的地域、叠植红砂溪西南与重庆接壤地域。

（2）晚期（即写经寺组和黄家墩组沉积时期），海水从两个方向入侵，一股从西南方向，一股从北面入侵至两陨地区。海侵的幅度及范围较中泥盆世有了很大的增强，区内开始出现岩相的分异，包括滨岸相及滨岸－陆棚相的沉积。从石柱－利川－巫山－建始－桑植包围的以南区域内为滨岸－陆棚相带，其他区域则为滨岸相带。滨岸相以石英砂岩、粉砂岩、砂质泥页岩及含砾砂岩为主，普遍见鲕状赤铁矿，常见生物有腕足类，少量植物及鱼化石；滨岸－陆棚相带为含陆源石英粉砂的泥灰岩、灰岩、粒屑灰岩，局部夹有潮汐通道沉积物砂屑灰岩条带或透镜体。

10．早石炭世（SS10）古地理特征

（1）早期为一套滨岸相的沉积，岩相类型十分单一，此时淮阳古陆与江南古陆在西边相接，古陆面积扩大，海水来自两个方向，其一来自鄂北，其二来自鄂东。沉降中心集中在鄂中建始—五峰一带和鄂东的武汉附近。

（2）晚期（和州组沉积时期），沉积以滨岸沉积为主，因剥蚀多保存不全。

11．晚石炭世（SS11）岩相古地理特征

本期沉积中扬子地区海域明显扩大，此时，淮阳古陆与江南古陆分开，淮阳古陆向北缩小；江南古陆向南缩小，在湖南常德以北变成长条状向东延伸；海侵来自鄂东，自东向西侵入。早期沉积为局限，与广海连通性较差，以浅缓坡－内缓坡云岩沉积为主，局部出现膏岩沉积；晚期与广海连通性变好，沉积范围扩大，以灰岩沉积为主。

12．中二叠世（SS12）岩相古地理特征

（1）早期（栖霞组沉积时期），相带大致呈东西向展布，中扬子地区主体以碳酸浅－深缓坡沉积为主，全区较为单一，生屑灰岩－泥晶灰岩较发育；陆棚区出现泥质沉积。

（2）晚期（茅口组沉积时期），相带主体呈东西向展布，沉积充填分异加剧，中扬子地区主体以碳酸盐浅缓坡－深缓坡沉积为主；襄－广断裂附近以及巴东—鹤峰—宣恩一带出现陆棚沉积。中扬子地区古地理格局是沉积水体较浅，南北两侧水体较深。

13．晚二叠世—中三叠世（SS13）岩相古地理特征

（1）早期岩相古地理展布：相带分异分布主要受伸张拉张控制，受勉略洋东延影响，襄－广断裂周围为陆棚相泥岩、硅质泥岩；鄂西一带—湘西北受北北西向拉张－伸展作用形成深水区，岩性为泥岩、硅质泥岩、硅质岩；在利川为台地边缘滩和生物礁相；秭归—宜昌—通山一带为碳酸盐浅缓坡－深缓坡灰岩、颗粒灰岩。纵向上表现为向上加深序列，早期为滨岸沼泽含煤沉积序列，逐渐过渡为碳酸盐缓坡相灰岩、生屑灰岩，晚期出现陆棚－盆地相硅质泥岩－硅质岩。

（2）晚期岩相古地理展布：飞仙关组沉积时期出现两种不同类型的沉积，在渝东、慈利以及鄂东南、南漳形成的水体相对较浅的飞仙关型沉积层序，发育鲕粒灰岩；而在江汉平原主体等地形成沉积水体相对较深的大冶型的沉积层序。嘉陵江组沉积时期岩性相对均一，全区出现两个次一级相对海平面升降旋回，海侵形成灰岩沉积；海退形成云岩及膏岩沉积。巴东组沉积时期海水继续变浅，并向西北方向撤退，造成区内海陆过渡型潮坪与泻湖沉积并存，在整个沉积过程中有三次三级海平面升降变化，在东巩剖面表现为泻湖与潮坪相的交替出现，晚期剥蚀，高位域保存不全。纵向上表现为向上变浅序列，沉积环境由早期陆棚相演变为镶边碳酸盐台地－蒸发台地，至最后演变为潮坪。