阿拉伯半岛阿曼山脉中部的碳酸盐岩台地边缘的侏罗纪期演化
摘要：暴露在阿曼北部的侏罗纪Sahtan沉积组是于阿拉伯台地边缘（正对新特提斯洋，即hamrat duru盆地）的浅海环境下沉积生成的。Sahtan沉积组合的上部由上覆纯净碳酸盐岩沉积的、混合有硅质与碳酸盐碎屑组成，其时期是基于腕足类和有孔虫期的巴通期和早期卡洛夫期。这些碳酸盐沉积体系是由经历了地面暴露的外部鲕粒浅滩和一个更深的、相对紧密的平缓倾斜岩架组成。鲕粒岩质从台地边缘脱落后便进入到guweyza形成层的深海沉积复合层中。Sahtan沉积组合沿着Jabal Akhdar东北走向经历了厚度减少过程。Sahtan沉积组合顶部的角度不整合（达0.2%）显示其是由于演变过程中的倾斜和顶部截断因素。这个不整合层受Rayda形成层的覆盖，该覆盖层则表现出了一个包括向上侵蚀相演化的超覆模式。该地层间断的最小时间跨度为中卡洛夫阶–启莫里阶。由于缺乏容纳空间，也或是因缺乏地表暴露，牛津和启莫里支阶序列几乎不可能在这个地区沉积下来。本文提出，不整合层是在一个因持续的地壳构造作用使得台地边缘剥落过程中，近地表的碳酸盐岩溶解形成的。在提通阶期间，一次大幅度的海平面上升致使位于台地边缘之上的Rayda地层遭到海侵，而阿拉伯半岛东部的大陆架环境恢复正常。
关键词：侏罗纪；阿拉伯半岛；特提斯洋；岩相；碳酸盐岩台地
阿拉伯台地的侏罗系时期是中东的碳氢化合物（油气）生成的间期。这个期间大范围的碳酸盐岩沉积使邻近深水区、垂直向与横向想拼接的浅水沉积相的形成，也使得粗粒钙质沉积层得以出现。这些沉积相与沉积层随后被并入构造岩片而插入阿拉伯台地东缘（伯努利&瓦塞特，1987）。在阿曼北部Jabal Akhdar地区的大型背斜构造（图1）展现了侏罗纪时期台地临海边缘的露地岩层（Sahtan沉积组合）（图2），并使得我们能够对半岛边缘的沉积历史进行还原，了解同沉积构造、海平面变化和该区域海洋水文动态。
本文的写作目的是双重的：（1）探究侏罗系-白垩系台地边缘不整合层突出的起源（拉布等人，1990）；（2）记录碳酸盐岩台地生成物向guweyza地层的深海冲积扇的变迁过程（库珀1990；al.1990拉布等；guillocheau等人，2001）。
相应地，本研究涉及沉积相及系统的描述，与侏罗纪系沿向台地边缘走向地层薄化紧密有关的地层终止模式的构建，对Sahtan沉积组合和Rayda地层之间地层缺失进行认定。
地层研究背景
阿曼中生代原地地形的首次地层分析与命名由Glennie等人完成。（1974）（图2）随后，Rabu等人记录了Jabal Akhdar地区侏罗纪系台地系列的厚度显著减少，以及相关的侏罗系-白垩系不整合形成现象。（1990）Sahtan沉积组合中浅水相的侏罗纪期碳酸盐岩在Jabal Akhdar以西地区达到了400m厚，在其东北方向只有30m。据Rabu等人称，位于Jabal AKhdar东北部的Rayda地层的脆质石灰岩直接压在了普林斯巴阶Lithiotis岩礁上的石灰岩上。因为Sahtan沉积组合岩层突发性遭到了Kahmah组石灰岩的覆盖，有关Sahtan沉积组合岩层的地层组织与年代并没有多少研究出来。基底层，也就是Rayda地层（Glennie等人称为“白陶土”，1974），亦称作Awabi地层（Bechennec等人述及，1988；Rabu等人述及，1990），是与侏罗纪-白垩纪过渡期对应的浅色与细粒的石灰岩（康纳利&斯科特，1985；西蒙斯&哈特，1987；斯科特等，1988；普拉特&斯缪因，1990；拉布等，1990；斯科特，1990）。
位于Jabal Akhdar的侏罗纪期的Sahtan沉积组合地层主要由两种岩石类别构成（Rabu，1987；Le Metour,1988）（1）一类是下侏罗统、混有硅质-碳酸盐岩的、被称作Lithiotis石灰岩；（2）中-上侏罗统、大规模性的碳酸盐岩。因为Lithiotis石灰岩并未太受厚度削减的影响，本研究中的地层部分以这些石灰岩顶部到Sahtan沉积组合岩层-Rayda地层相接触的地方为准。另外区分了两类岩石：（1）低地陆源沉积岩；（2）高地鲕粒岩（图3）。
研究方法与研究实物
本研究中，沉积层序在于阐明沉积系统的地层构架，该方法广泛用于浅水相碳酸盐岩分析中。层序是就可容纳空间与沉积流量的比值变化作的地层记录。本研究中相关的层序含有两阶（即大中两个阶数），如Vail等人（1991）定义的一样，它们属于第二阶期（三百万年-五千万年）和第三阶期（五十万年-三百万年）。
裸岩与岩相描述和解析之后便是一维图像层序分析，分析中容纳空间与沉积供应量比值的增减将基于对沉积环境中的古等深线、沉积结构（受到地层融合、
再造作用的）保存程度与特殊表层（如水下沟蚀与近地表裸露）的评估。随后，研究将特别利用层序最大海泛面，完成年代地层对比。第三阶期层序在一些侏罗纪碳酸盐岩系统（如Anglo-Paris盆地）中绘制出来的范围长度可达几十甚至上百公里（加西亚等，1996；加西亚&佐玛特，1997）。对比过程中主要的约束因子是来自于动物骸床与带岩性标志的岩床的独立时间控制。
最后步骤是生物年代测定和连续的沉积系统描述，这些地形学元素（古地理模型）将以3D形式展现出来。
研究素材
本研究以Jabal Akhdar地区15处沉积性裸岩为基础（图1）。实地调查工作于2000年2月到2001年展开。裸岩部分处于干涸河床，直穿Jabal Akhdar的侧面，并以当地地理特征命名。两处相距最远的祼岩相隔85公里，而最近的相隔才1.5公里。在Jabal西边的Nakhr干河床沉积最厚，达180m，Jabal东北方向的Muaydin河床的沉积层不过1m。在Nakhr、Bani Kharus和Muaydin河床上，已利用沉积微相分析100处较薄的裸岩区。
实地调查中收集到的大型化石经由B. Laurin（发现腕足类动物）和F. Atrops（发现菊石）发现。较薄地层中的微生物群化石由J.-P.Bassoullett与P. Berrnier （发现有孔虫)、F. Atrops（发现翁甲虫）和S. Gorican（发现放射虫）发现。
岩相与层序描述
Bani Kharus与Muaydin河床的岩石裸露比较充分，因而该两处有关中-上侏罗统的碳酸盐岩沉积相描述较为详尽。这些裸岩有着相似程度的沉积厚度与构造，并且都离Jabal Akhdar北部与南部侧面达33公里（图3）。
通过利阿斯统-中侏罗统间期的最上地层，发现了11个中阶演变层序。这些层序分为主要的大比例的三组层序，分别记为序列组I、Ⅱ、Ⅲ，并按地层上升顺序展示如下：
下部层序 （S I） 该层序覆盖于Lithiotis石灰岩上，具有明显的整合度。其层面连接两类岩石单元，显现了微喀斯特作用的证据，并受到一层铁锈层的包裹。层序I不断增加容纳量的半环槽包含了三个中等阶的层序，并有着连续的两个沉积相特点。
而在层序I的底部则出现了圆丘交叉分层状的岩相。含有白云石的砂岩显示着典型的杂糅型圆丘交叉岩床，并时不时旁边依附着圆丘交叉岩床、洼状交叉岩床（图4）和带有粒级层理的单一生物残骸的风暴沉积岩层。层压之下是含有铁质的岩粒和细小的软体动物（如常栖居于风暴沉积层中双贝壳类动物：牡蛎、腹足类动物等）躯壳。石英微粒细至中等沙粒大小。遭风化的岩面有着铁锈色，这是在于铁质岩粒随着白云石胶质物生成而出现的。
双贝壳层岩相，叠加于圆丘交叉分层岩相之上，有着岩粒细小、种类多样的石灰岩，呈现着随黏土质增加而波浪起伏而又不连续的岩床。大多数的双贝壳类动物残骸呈硅质骨针状，但体小的牡蛎一腹足类动物残体则主要集中于透镜状矿体中和薄的风暴沉积层中。上层粘附岩床的岩面偶而会呈铁锈色，而一般来说主要呈现有海生迹与舌菌迹相。含有细粒（0.1-0.5毫米）的混合岩层包含了细微的铁质鲕状岩粒，这些鲕状岩粒含有肉眼难见的同轴微晶质薄层与铁质沾染的粒核，属于晶质岩石中的类型1（1986）。
圆丘交叉分层岩相有着显著的滨面环境特征。如前所述，双贝壳层岩相与较上层的向海沉积环境相对应。层序I的最大海泛面包括了黑色恶臭、有白云石且易脆裂的页岩，也包括了部分薄的、有生物碎屑的、带有起伏状叠压结构的风暴沉积层。
层序I的海退半环槽包含了两个中阶层序（图3），其特点在于其在黑色微晶灰岩岩层和充盈着白云石的坑穴（白云石岩相）基础上形成了抗压性的、富含白云石的岩层。自成型白云石水晶带有黑色的核，可归于CCCR白云石类型（意即中心模糊、外缘清晰的白云石）（斯伯利，1980）（图4），其核很有可能是因为含有了原有岩相中未被改变的的物质成分（如黑色的泥石）。该白云石类型被看作是早期白云石化作用的典型，而岩石孔隙中的鞍形白云石则体现了后期白云石化作用的印记。该海退期记录了核形石与鲕粒岩接连出现的情形。在底部，核形石很小（约1毫米）；而往上，这些核形石变大（有1-3毫米），外观带有微晶质层，这些颗粒岩与晶质玻璃中类型2极像（1986）。鲕粒岩可以在核形石初出现五米以上的地方发现，并在富集程度上保持第二位。
层序I最上部间隙是一个厚达一米、带有典型橙黄色风化岩面的白云石岩层。
中部层序 （S Ⅱ） 层序Ⅱ由大规模的、抗压性的达数米厚的碳酸盐岩岩块构成，这些岩块又被较薄的页岩层隔断，页岩层经判断是最大海泛面下的中阶生成层序（图3）。位于Bani Kharus干河床的层序Ⅱ包含了累积一起的四个中阶层序；就半环槽厚度与岩相组成而言，这些层序体现了相对对称的模式（图3）。
沉积岩相多数情况下包括了含鲕粒岩的泥粒灰岩-颗粒岩，其所带有的沉积结构有土埂（反映顶部截断与内部再生状况）、平坦的叠压层、沟槽、洼状交叉分层岩床和混杂的生物碎屑堆积的风暴沉积层。鲕粒岩是本层序主要的颗粒构成成分，其次的还有核形石、内碎岩屑和生物残屑。一般来说，鲕粒岩圆形饱满，容易拣选（图4）。岩表层则是由微晶灰岩构成，并因其有一个精致的同轴叠压层的核而略有独特性，从核与表层各自厚度之比常常变化。因而，这些鲕粒岩属于晶质岩石的第一类。核形石的直径在几毫米间，呈明显的鹅卵状。表层叠压部分即使在显微镜下也难以窥见。总的来说，跟表层的厚度相比，核大些。生物残屑是由碎裂的牡蛎壳和细小的腹足类动物残体构成的。大型骨骼动物残体包括唇基棘皮动物、腕足类动物和珊瑚。
在Muaydin干河床，岩相的构造与沉积结构反映出了层序Ⅱ浅化的趋势。该层序的较低部分由于海退因素生成了混杂的、较薄的、带有生物残体的风暴沉积层，该沉积层同时又嵌入进了带环状粒的黑色泥岩中。与此相反，层序上层的颗粒岩结构则显现出了围绕鲕粒石周围叶片状的、等分的方解石胶结物的生成，这反映出了淡水和准火山条件下的初级胶结作用过程。同样在层序上层中，遭分解的软件动物壳内含有部分的晶簇状的方解石晶柱，这一发现可以作为陨星影响的证据。很明显地，层序上层的鲕粒岩浅层在短时期内遭受过近地表裸露，受到了大气雨水的影响，并可能促使了地表下淡水透镜层的形成。
层序Ⅱ的顶层边界是一个界于两个中阶层序、容纳量-沉积供应量从降低到增加的转换面。该大阶性层序的边界岩面并未显现出任何沉积或者岩形特征，从而基本上标志了岩相组合中的一个垂直变化。
上部层序（S Ⅲ） 层序Ⅲ典型地包括了粘土质的泥岩与抗压性的颗粒型石灰岩两种岩石状态，并与小阶的深化-浅化循环相对应。在Bani Kharus干河床上，抗压层的较低槽显示了平行与倾斜的叠压结构，和较薄的风暴沉积层（图4）。岩粒包括了生物
沉积相演化
