马来西亚霹雳半岛库邦帕苏组（Kubang Pasu Formation）最上部沉积岩结构的地球物理特征及其周期性变化

《Advances in Space Research》：GEOPHYSICAL CHARACTERIZATION AND CYCLIC ALTERNATION OF THE SEDIMENTOLOGICAL ARCHITECTURAL ELEMENTS OF THE UPPERMOST KUBANG PASU FORMATION IN PERLIS PENINSULAR, MALAYSIA

该研究综合运用地质物理、地层学和沉积学方法，揭示马来西亚 Perlis 半岛 Uppermost Kubang Pasu 地层沉积构造特征。通过 2D 电测深成像与露头岩性分析，证实该地层为波浪和风暴驱动的岸线-陆架系统，呈现向上变粗的硅质碎屑岩沉积序列，并建立高分辨率沉积模型。研究整合露头观察与电测深数据，揭示了海平面波动与风暴活动对沉积相序的控制作用，为区域古海洋环境重建和油气勘探提供新依据。

　　

作者名单：Khiri Abubakr Khalf、Teoh Ying Jia、Nordiana Mohd Muztaza、Nur Azwin Ismail、Abdulrahman Idris Augie、Abdulrasheed Adamu Hassan、Sirajo Abubakar、Sadiq Bukar Musty

马来西亚科学大学物理学院地球物理系，11800 USM Pulau Pinang，马来西亚

摘要

本研究采用了地球物理、地层学和沉积学技术，揭示了马来西亚Perlis半岛Kubang Pasu组最上部的沉积构造。Kubang Pasu组最上部由一系列浅海沉积层组成，这些沉积层向上逐渐增厚、粒度增大，形成过程受到风暴和波浪活动的影响（这一特征通过循环交替技术得以证实）。每个沉积层通常包括从深灰色泥岩到浅灰色泥岩的渐变序列，随后是层状砂岩和泥岩、透镜状砂岩和泥岩，最后是厚层透镜状砂岩。这些沉积特征表明，靠近沉积表面的地方波浪能量逐渐增强。研究结果表明，该地层由硅质碎屑岩组成，具有向上逐渐增粗的层序特征，并表现出明显的横向连续性，可作为可靠的年代指示标志。风暴波基底的波动影响了近岸和远岸沉积相的形成，这些沉积相的形成受到有限海洋沉积中心、河流输入减少、风暴事件沉积层以及底栖生物活动等因素的影响。长期的前积作用表明该地区曾存在盆地构造，且该地区在二叠纪时期与Gondwana大陆分离。通过二维电阻率层析成像（ERT）技术获得的地质模型揭示了泥岩和砂岩的互层关系。电阻率测量结果显示，泥岩的电阻率范围为100至200 Ωm，而砂岩的电阻率范围为0至100 Ωm或200至600 Ωm。在Bukit Chondong地区，由于泥岩和砂岩的互层现象，电阻率值较低。岩石学分析和二维电阻率成像揭示了海岸线及岸坡-大陆架系统的特征，这些特征均受到波浪和风暴活动的影响。该地层被划分为九个沉积阶段，表明其快速填充过程主要受海平面变化及裂谷后沉降和海侵作用驱动。

引言

Perlis地区的地质特征位于Setul边界以东、Kedah以北，以Kubang Pasu组为典型代表，该组主要由硅质碎屑岩构成（Jones, 1981）。Kubang Pasu组包含多种颜色的泥岩，以及石英和长石质砂岩。Perlis地区的碎屑沉积物从西部的Setul群（也称为Setul边界山脉）一直延伸到东部的Chuping Hills（Hassan, 2021; Hassan & Peng, 2002）。根据现有数据，假设层间无明显间断，该地层的厚度约为4800米。根据年代划分，Kubang Pasu组分为四个亚单元：Telaga Jatoh亚单元、Chepor亚单元、未分异的Kubang Pasu亚单元以及最上部的Kubang Pasu亚单元（Hassan, 2013a）。

有证据表明Chuping石灰岩与Kubang Pasu组之间存在连续性（Hassan, 2013b）。Kubang Pasu组最上部的190米被称为“Passage Beds”（Jones, 1981），位于Perlis中部，靠近Chuping Hills的底部。从Chuping石灰岩向碎屑岩的过渡是逐渐发生的，随着向深处推进，石灰岩逐渐取代了碎屑沉积物。最上部的Kubang Pasu组以多个粒度逐渐增大的沉积周期为特征，这些周期包含由波浪和风暴活动形成的沉积相，如贝壳滞留沉积物、波状交错层理砂岩和生物扰动泥岩（Hassan, 2013b）。根据Hassan（2013a）的研究，最上部Kubang Pasu组主要由受波浪和风暴影响的岸坡-大陆架系统沉积物组成。

最上部的Kubang Pasu组含有丰富的化石，包括藻类、多孔虫、腕足动物和软体动物（Fassihi et al., 2024, Jasin., 1991）。Cancrinella cf. cancrini是一种与Mooreoceras相关的腕足动物，常见于钙质岩层中。此外，最上部Kubang Pasu组还包含一层厚度约2米的Monodiexodina层，其中富含密集分布的Fusulinid物种Monodiexodina shiptoni化石。Monodiexodina层的顶部具有明显的、间距均匀的波纹，波长可达一米（Hassan et al., 2017）。这些大型波纹的形成表明沉积过程中存在强烈的风暴活动，这与细砂层中的不规则波纹不同（Cummings et al., 2009, Hassan et al., 2017）。马来西亚半岛由两个主要构造块组成：东部的Sukhothai弧（或东马来地块）和西部的Sibumasu地块，两者在晚三叠世时期相连（Metcalfe, 2011, 2013）。该地区地质上分为三个南北向带状分布：西部带属于Sibumasu地块，具有晚古生代的被动边缘特征，包含最古老的岩石（中寒武纪至早奥陶纪，Lee, 2009），并通过Bentong-Raub缝合带与中部和东部带分隔（Metcalfe, 2013）。

西部带的古生代地层分布清晰明确，自下而上依次为：寒武纪的Machinchang组、奥陶纪至早泥盆纪的Setul组、晚泥盆纪至二叠纪的Singa/Kubang Pasu组以及二叠纪的Chuping石灰岩（Jones, 1981; Hassan & Lee, 2005）。本研究聚焦于Perlis地区Kubang Pasu组的最上部。该地层由红色和灰色页岩、泥岩及分选较差的砂质沉积物组成（Lee et al., 2004）。其基底单元Chepor亚单元属于早石炭纪，通过Tournaisian放射虫和三叶虫进行年代测定（Jasin and Harun, 2001, 2011），被解释为冰川期海洋大陆架沉积物（Hassan et al., 2013, 2014）。Kubang Pasu组与二叠纪的Chuping组呈整合接触（Jones, 1981; Hassan & Lee, 2005）。

马来西亚半岛西北部的古生代地层已得到深入研究，研究表明Sibumasu大陆块在二叠纪时期与澳大利亚Gondwana大陆分离（Cocks et al., 2005; Hassan & Chai Peno, 2002; Jones, 1981; Hassan & Lee, 2005; Metcalfe, 1984）。Fischer图谱能够准确客观地反映测量得到的地层信息，用于分析研究区域内最上部Kubang Pasu组中的海平面变化。

然而，早期关于Kubang Pasu组的研究缺乏详细的相分析、高分辨率的地层对比以及地球物理数据的整合，导致对沉积过程和沉积环境的理解不足。本研究通过运用详细分析和先进技术来填补这些空白，以增进对该地层演化的认识。研究重点关注沉积相、层理和沉积周期的几何特征，以及沿2D调查线（穿过Bukit Chondong和Bukit Tungku Lembu露头的下石炭纪至下二叠纪岩石）的地下地质结构成像。所获数据用于构建岩性-地层剖面图和Fischer图谱，有助于记录沉积层的形成过程和层序排列，以及沉积机制和沉积模型。这项研究结合了地球物理、地层学和沉积学方法，建立了高分辨率的沉积模型，揭示了该地层作为受风暴和波浪影响的岸坡-大陆架系统的特征，强调了海平面波动和风暴活动对沉积过程的影响。通过将二维电阻率层析成像与相分析相结合，研究揭示了硅质碎屑岩层序的横向连续性和向上增粗的特性，为理解东南亚地区的二叠纪地质演化提供了重要依据。

本研究为Kubang Pasu组最上部提供了高分辨率的沉积模型。其价值在于首次将沉积学分析与二维电阻率层析成像相结合，成功地将地表特征与地下性质建立了关联。研究表明，该地层是一个受风暴和波浪影响的岸坡-大陆架系统，其形成过程受海平面高频波动的控制。这项研究为分析复杂地层和重建古环境提供了多学科的框架，有助于理解东南亚地区的二叠纪盆地演化。

地质背景

NW域包括Perlis、Kedah和Perak西北部地区，属于Gondwanan起源的西部带。尽管如此，NW域的构造方向略有不同，整体而言西部带呈NNW-SSE方向（Lee, 2009）。该区域的主要地质构造由沉积岩构成，形成了广阔的褶皱带，其中包含大量南北向的向斜（图1）。

材料

野外使用的设备包括地质锤、数码相机、ABEM SAS4000设备、全球定位系统（GPS）、多电极选择器、不锈钢电极、跳线夹、多芯电缆、12伏电池和卷尺（图4）。相分析通过观察岩石的岩性、沉积结构、纹理和化石含量进行。

地层学和沉积学技术

3.2.1(a) 沉积学记录和相分析

详细的相分析

相和沉积构造特征

在Bukit Chondong和Bukit Tungku Lembu露头，根据颗粒大小、层厚、层接触关系、薄片分析和沉积结构等标准进行了观察和描述。主要岩石相包括：（1）黑色页岩（BS）、（2）块状薄层粘土岩（CS）、（3）薄层灰色泥岩（MGM）、（4）高度生物扰动的砂质粉砂岩/粉砂质砂岩（HBS）（图7 d,e,h,i）、（5）贝壳层（Monodiexodina）

Bukit Chondong和Bukit Tungku Lembu露头处二维电阻率和沉积学记录的对比

本研究比较了二维电阻率和沉积学记录技术在描绘露头地质特征方面的有效性。对比方法包括测量剖面、野外观察、露头照片和薄片分析。基于研究区域内所有露头的二维电阻率和沉积学记录结果，形成了对露头地质特征的全面描述。

等高线图

结论

本研究揭示了Kubang Pasu组最上部的特征，表明其是一个受海平面波动和风暴波活动影响的岸坡-大陆架系统。沉积学分析与二维电阻率层析成像的结合揭示了复杂的层序互层现象，这些现象表现出横向连续性和向上增粗的趋势，符合硅质碎屑岩的特征。

未引用的参考文献

Brett et al., 1993; Gish and Rooney, 1925; Goldhammer et al., 1990; Hassan and Peng, 2002a; Hassan and Peng, 2002b; Jelby et al., 2020; Lin and Bhattacharya, 2021; Meor and Lee, 2005; Metcalfe, 1984; Philips, 2010; Read, 1991; Reineck and Wunderlich, 1968; Stanley, 1987; Ueno, 2003; Ueno, 2006; Ueno et al., 2015.

作者贡献声明

Khiri Abubakr Khalf：概念提出、初稿撰写、研究设计、方法论制定。Teoh Ying Jia：指导、审稿与编辑、验证。Nordiana Mohd Muztaza：指导、资源协调。Nur Azwin Ismail：验证、资源支持。Abdulrahman Idris Augie：Abdulrasheed Adamu Hassan：Sirajo Abubakar：验证。Sadiq Bukar Musty：

利益冲突声明

作者声明本文的发表不存在任何利益冲突，包括可能的财务、个人或职业关系，这些关系可能影响研究结果。所有作者均以透明和诚信的态度参与了研究过程，确保工作符合学术规范。

局限性及未来工作建议

本研究存在一些限制因素，影响了研究结果：露头数量有限，且由于森林茂密难以到达；人类活动改变了自然环境，破坏了地层的连续性；此外，多数露头为垂直暴露，崎岖的地形阻碍了地球物理设备的安装和准确测量数据的获取，从而影响了研究结果的可靠性。