银额盆地石炭系—二叠系阿木山组碳酸盐岩地球化学特征及古海洋环境:以乌力吉陶来剖面为例

为厘定银额盆地石炭系—二叠系阿木山组碳酸盐岩沉积时的古海洋环境,为油气勘探提供理论依据。笔者以乌力吉陶来剖面为例,通过剖面实测及系统采样,采用岩石学与地球化学相结合的方法,探讨阿木山组碳酸盐岩形成时的古海洋环境及油气勘探前景。地球化学特征表明:阿木山组碳酸盐岩陆源元素质量分数均较低,稀土元素特征值、碳氧同位素之间未见明显相关性,受陆源物质、成岩作用及热液作用的影响较弱,所测地球化学数据能有效反映碳酸盐岩形成时的古海洋环境。阿木山组碳酸盐岩沉积于正常海相环境,属温暖或炎热的亚热带气候,古氧相为弱氧化–弱还原环境,古海水温度为13.22~34.60℃,平均值为21.35℃,总体经历了1个大的海侵海退旋回。根据碳酸盐岩的分布及生烃条件,预示阿木山组有较好的油气勘探前景。

银额盆地苏红图坳陷MSD1井二叠系地层厘定及油气地质意义

长久以来,由于银额盆地覆盖区二叠系地层特征认识不清,致使盆地内钻井揭示的油气产层地质时代存在争议。本次研究利用银额盆地苏红图坳陷MSD1井下部井段岩心样品开展了孢粉学、矿物学、锆石年代学等研究工作,结合盆地内钻井、地震测线及地表露头资料开展地层对比,取得了以下认识:(1)苏红图坳陷MSD1井2669.00~2726.00 m井段内发现的Florinites,Vesicaspora,Striatoabieites,Vittatina和Hamiapollenites等孢粉分子,且碎屑岩薄片显微镜下见腕足、海百合、苔藓虫等零散生物碎屑分布,均指示该段地层为上二叠统哈尔苏海组,时代为二叠纪晚期。(2)结合钻井时井深标定及地震层位追踪,明确银额盆地二叠系在盆地覆盖区广泛分布,二叠系地震反射呈现弱反射–空白反射、中–弱振幅、层内连续性差、底界偶见强振幅连续界线的特征,反映二叠系沉积后经历了多期构造改造作用。(3)盆地内多口钻井发现白垩系、二叠系的两套含油气系统,钻井烃源岩地球化学特征显示银额盆地二叠系具有丰富的油气勘探潜力。综合研究认为,银额盆地二叠系原型盆地分布范围广、油气资源潜力丰富,后期构造改造分区性强,局部地区构造破坏严重,MSD1井二叠系古生物地层学、锆石年代学、岩石矿物学及地球物理学地层特征的发现,实现了盆地露头区与覆盖区二叠系特征对比统一,明确了银额盆地二叠系的油气勘探前景。

北祁连西段昌马地区晚奥陶世弧前沉积-构造演化

北祁连早古生代多岛洋盆的古地理格局和构造演化一直存在争议。位于北祁连南、北蛇绿岩之间的昌马地区广泛出露了一套早古生代深水火山-碎屑建造。早期填图工作普遍认为其形成于寒武纪至早奥陶世。本次研究对昌马西部的鹰嘴山和车路沟山南侧剖面开展系统的野外地质调查。并对采集到的浊积岩和火山岩样品开展了锆石LA-ICP-MSU-Pb定年工作。研究结果表明,原填为寒武系a岩组的鹰嘴山剖面所采集的砂岩样品2307NQL-13最年轻的锆石给出了(456±4)Ma的加权平均年龄;车路沟山南侧,原划归为下奥陶统阴沟群的安山岩样品2307NQL-06给出了(450±4)Ma的加权平均年龄,证明研究区大面积存在晚奥陶世沉积地层,现有年代地层方案需要重新审视。砂岩样品中的碎屑锆石以寒武纪—奥陶纪年龄为主,主要源于岩浆弧的剥蚀;32颗新元古代和古元古代碎屑锆石揭示古老基底物质的大量加入,表明晚奥陶世昌马地区沉积了大量来自中祁连的碎屑物质。来自中祁连基底的碎屑物质暗示北祁连洋的南分支已经闭合;碎屑物质形成于俯冲相关构造环境暗示北祁连洋的北分支俯冲仍在继续。本次研究给出的新数据将为昌马地区进一步的地层和沉积演化提供可靠的同位素年代约束,也为探讨北祁连洋早古生代复杂的俯冲、闭合过程提供重要依据。

银额盆地芒罕超克地区阿木山组烃源岩生物标志化合物特征及其意义

常规的烃源岩评价指标是针对钻井岩心样品制定的,对露头样品利用通常的评价参数进行有机质丰度、类型和成熟度等评价,不能有效反应盆地覆盖区烃源岩的真实情况,影响烃源岩生烃潜力的评价。笔者通过对银额盆地芒罕超克剖面石炭系阿木山组烃源岩正构烷烃、异构烷烃、萜烷类、藿烷类和甾烷类等生物标志化合物特征的综合评价,明确芒罕超克剖面阿木山组烃源岩原始沉积时期水体较深,沉积环境是还原–氧化环境,且以还原环境为主,有机质富集属“生产力模式型”;有机质主要来源于藻类和浮游生物等低等水生生物,烃源岩处于成熟-低成熟阶段。芒罕超克地区阿木山组烃源岩生物标志化合物系统研究对客观评价银额盆地阿木山组烃源岩的生烃潜力具有重要的作用。

中亚造山带北山下—中二叠统物源分析及古地理意义

甘蒙北山地区位于中亚造山带中段南端,该区广泛出露的海相二叠系是中亚造山带最年轻的海相沉积之一,是解析古亚洲洋晚期演化的理想载体。然而,北山地区的物源学数据分布不均衡、缺少统计对比,直接限制了学界对古亚洲洋古地理结构的探讨。本文在贯穿北山地区中部至南部的8条剖面中获得了681个碎屑锆石U-Pb年龄和192个Hf同位素数据;在等时地层对比的基础上,统计计算了北山地区已发表的下—中二叠统碎屑锆石数据,重建了区域古地理面貌。早—中二叠世,红石山洋向南俯冲至旱山地块之下,形成了黑鹰山弧和弧后裂谷盆地。该盆地北侧的物源分别来自于旱山地块的前寒武纪基底(926~775 Ma)和奥陶纪—志留纪岩体(485~421 Ma),而南侧的物源主要来自于马鬃山隆起。马鬃山隆起是早古生代红柳河—洗肠井洋闭合的产物,主要由奥陶纪—泥盆纪岩体(470~367 Ma)组成,包括早古生代马鬃山岛弧和双鹰山地块的大部分地区。北山南部发育柳园裂谷盆地,盆地南北两侧的碎屑物质分别主要来自于石炭纪—二叠纪火山岩(322~270 Ma)和马鬃山隆起的早古生代岩体,这两种碎屑物质在盆地中心交汇。本文古地理重建结果表明:红石山洋可代表早—中二叠世古亚洲洋在北山地区的分支,弧后位置发育多个裂谷盆地。

中亚造山带北山南部柳园洋晚古生代两阶段古地理演化

甘蒙北山地区位于中亚造山带中段,其间的柳园洋是古亚洲洋的重要分支之一,关于该洋盆的演化过程存在两阶段裂谷盆地和单阶段长期俯冲两种认识。柳园洋位于北山南部石板山地块和双鹰山地块之间,石板山地块的晚古生代沉积序列和物源变化完整记录了洋盆的古地理演化过程,对于重建区域构造演化有重要意义。此次研究聚焦石板山地块独山地区的上古生界火山-沉积序列,通过砂岩碎屑颗粒组分和碎屑锆石U-Pb-Hf同位素分析,提供柳园洋古地理演化的约束证据。本文数据表明:独山地区下—中泥盆统碎屑锆石年龄为早古生代单峰式分布(~415Ma),来自于柳园洋向南俯冲在石板山地块边缘而形成的岩浆弧;上石炭统—下二叠统样品中出现了明显的中元古代碎屑锆石年龄(~1426Ma),来自于北侧的双鹰山地块和中天山地块,指示洋盆闭合事件;下二叠统碎屑锆石年龄主要为晚石炭世—早二叠世单峰式分布(301~290Ma),来自于裂谷火山活动。此外,本次研究通过对北山南部已发表物源学数据的统计计算,进一步证明并完善了古生代柳园洋两阶段演化模型:中奥陶世—中泥盆世,柳园洋双向俯冲至敦煌-石板山地块和双鹰山地块之下;晚泥盆世,柳园洋闭合,直至石炭纪晚期,敦煌-石板山-双鹰山地块形成了统一的陆缘环境;早—中二叠世,柳园裂谷盆地逐步发育至原洋盆地。

中亚造山带南缘晚石炭世——早二叠世碳酸盐岩台地的建立和消亡

碳酸盐岩台地具有重要的古海洋环境指示意义。中亚造山带南缘在晚石炭世—早二叠世出现大规模分布的碳酸盐岩地层,但这些岩石地层单元缺少精确时代约束和系统对比研究,因而制约了进一步古地理和古环境意义的讨论。此次研究报道了阿拉善地块北缘“阿木山组”实测剖面的地层层序,提供了火山岩夹层的锆石U-Pb同位素年龄,精确约束了碳酸盐岩台地的时代和分布。研究表明:研究区恩格尔乌苏断裂带以北的“阿木山组”应修订为“格根敖包组”,以碎屑岩为主,时代为晚石炭世卡西莫夫期—早二叠世阿瑟尔期(<296.1 Ma)。该断裂带以南的阿木山组的碳酸盐岩台地以连续出露、富含?类化石的灰岩为标志,时代为晚石炭世格舍尔期—早二叠世阿瑟尔期(303.2~295.3 Ma)。笔者根据研究区与甘肃北山、内蒙古中部等地区的高精度地层对比提出,中亚造山带南缘的碳酸盐岩台地是全球晚石炭世海侵和古亚洲洋南缘亚热带气候的产物,早—中二叠世的裂谷作用是这些碳酸盐台地消亡的主要原因。

辽宁抚顺盆地始新世古气候定量研究

利用德国科学家Mosbrugger和Utescher在1997年提出的共存分析法对辽宁抚顺盆地始新世古气候进行定量重建。通过共存分析获得的抚顺盆地始新世古气候参数为：年均温度为14．3～19．8℃（中值为17．05℃），最热月均温为24．1～27．7℃，最冷月均温为2．5～10.9℃，年较差为17．7～22．7℃，年降雨量为803．6～1113．3mm（中值为958．45mm），最大月降雨量为179．4～268．1mm，最小月降雨量为10．2～12．7mm。与现代气候对比发现：始新世时气温较现在（7．8℃）高9．25℃，年降雨量较现在（734．5mm）多约224mm，始新世时属于亚热带季风气候，现今为温带季风气候。

银额盆地石板泉西石炭系白山组碳酸盐岩地球化学特征及其环境意义

对银额盆地石板泉西石炭系白山组碳酸盐岩进行详细的地球化学分析,探讨各特征元素对古环境、古气候的指示意义。地球化学测试结果显示:除样品CH3外,其余样品主量元素中的Al及微量元素中的Ti、Zr、Th等典型陆源特征元素的含量较低,Y/Ho平均值为45.58,反映研究区白山组碳酸盐岩较少受陆源物质输入的影响;δCe与δEu、w(ΣREE)、(La/Sm)_N未见良好的相关性,也不具备Eu正异常,说明研究区白山组碳酸盐岩受成岩作用和热液作用的影响也较为有限。碳酸盐岩中所含微量元素主要为海水自生成因,能够反映原始沉积环境。根据特征元素对古水深、古盐度、古气候、古氧相和古水温进行研究,显示研究区白山组碳酸盐岩段虽然岩性较为单一,但其地球化学特征可以反映早晚的沉积古环境差异。研究区白山组碳酸盐岩总体经历了1个大的海侵海退旋回,沉积于正常海水,气候潮湿,弱氧化—弱还原环境,古水温为8.51~27.10℃,早期水温低,晚期水温升高。

内蒙古西部额济纳旗雅干地区二叠系埋汗哈达组的岩石学特征和沉积环境

通过对额济纳旗雅干地区二叠系埋汗哈达组进行剖面实测、室内薄片鉴定、化石鉴定、X-衍射、微量元素、粘土矿物、重矿物等的分析,研究了埋汗哈达组主要岩性的岩石学特征。在此基础上,根据岩性特征、古生物化石、微量元素含量及其比值、饱和烃气相色谱地球化学参数等研究了埋汗哈达组的沉积环境,综合分析认为雅干地区二叠系埋汗哈达组形成于半咸水的滨海—浅海的还原环境。

内蒙古阿拉善右旗雅干地区二叠系埋汗哈达组硅质岩成因及其沉积环境

通过对内蒙古阿拉善右旗雅干地区好比如、杭乌拉剖面二叠系埋汗哈达组硅质岩岩石学特征、主量元素、稀土元素地球化学研究,探讨了硅质岩的成因及其沉积环境。地球化学测试结果显示:好比如剖面硅质岩SiO_2质量分数为89.83%~94.16%,平均值为92.01%,Al/(Al+Fe+Mn)值为0.49~0.65,平均值为0.56,δCe值为0.87~0.92,平均值为0.89;杭乌拉剖面硅质岩SiO_2质量分数为75.93%~90.14%,平均值为86.70%,Al/(Al+Fe+Mn)值为0.68~0.78,平均值为0.73,δCe值为0.89~0.94,平均值为0.90;在Al-Fe-Mn三角图上,样品全部落入生物成因硅质岩区,指示研究区硅质岩为海水生物沉积成因。好比如剖面硅质岩Al_2O_3/(Al_2O_3+Fe_2O_3)值为0.59~0.78,平均值为0.71,MnO/TiO_2值为0.17~0.88,平均值为0.41,(La/Ce)_N值为1.07~1.25,平均值为1.16,Ce_(anom)值为-0.059^-0.026,平均值为-0.043;杭乌拉剖面硅质岩Al_2O_3/(Al_2O_3+Fe_2O_3)值为0.78~0.86,平均值为0.83,MnO/TiO_2值为0.04~0.40,平均值为0.16,(La/Ce)_N值为1.02~1.15,平均值为1.10,Ce_(anom)值为-0.041^-0.001,平均值为-0.029;在硅质岩沉积环境判别图上,样品落在大陆边缘型硅质岩区域内,指示研究区硅质岩沉积于大陆边缘缺氧的水体环境。综合分析认为研究区早二叠世为大陆边缘滨海—浅海相沉积环境。

内蒙古银额盆地及邻区石炭纪小独山期-二叠纪紫松期物源

应用重矿物资料、砂岩组分分析、沉积法、古水流测量等方法对银额盆地及其邻区石炭纪小独山期—二叠纪紫松期进行物源分析,重矿物组合和砂岩组分分析认为,研究区至少有敦煌-阿拉善-狼山古陆和马鬃山-拐子湖中间隆起带2个物源;沉积法和古水流测量结果显示,研究区北部(蒙古国境内)还存在一个物源,综合分析认为,研究区石炭纪小独山期—二叠纪紫松期存在3个物源,分别为敦煌-阿拉善-狼山古陆、马鬃山-拐子湖中间隆起带和研究区北部物源(蒙古国境内)。

内蒙古西部银额盆地及邻区二叠系隆林阶—冷坞阶层序地层格架

依据露头层序地层学原理,对银额盆地及邻区二叠系隆林阶—冷坞阶露头剖面进行层序界面的识别和层序划分,共划分为2个Ⅲ级层序。在对东西、南北向层序地层对比的基础上,初步建立了研究区的层序地层格架。隆林期—罗甸期全区发生大范围的海侵接受海相沉积,以滨海—浅海陆棚相为主,局部发育碳酸盐岩台地相,盆地边缘发育过渡相沉积,有2个沉积中心,黑鹰山-额济纳旗坳陷带的沉积中心在碧云泉南-芦草井地区,柳园-巴丹吉林坳陷带的沉积中心在卡路山-杭乌拉一带。祥播期-冷坞期继承了前期的沉积格局,只是沉积范围向北西缩小,黑鹰山-额济纳旗坳陷带的沉积中心在芦草井地区,柳园-巴丹吉林坳陷带水体变浅,沉积中心在古硐井地区。

银额盆地巴隆乌拉白垩系巴音戈壁组黑色页岩沉积环境及有机质富集模式

银额盆地早白垩世沉积的巴音戈壁组湖相页岩是一套重要的烃源岩。通过对巴隆乌拉剖面黑色页岩进行地球化学分析,研究其主量、微量和稀土元素特征,以及黑色页岩沉积的古环境及有机质富集模式。结果表明,Sr/Ba值为0.14~0.24,平均值为0.18,B/Ga值为3.89~6.51,平均值为5.03,相当B含量为230.88×10^(-6)~375.99×10^(-6),平均值为294.95×10^(-6),古盐度为11.97‰~15.83‰,平均值为14.70‰;V/(V+Ni)值为0.67~0.84,平均值为0.74,Ce_(anom)值为-0.113~0.018,平均值为-0.055;古气候指数(C)为0.80~1.34,平均值为1.06,化学蚀变指数(CIA)为75~81,平均值为79;古水深为4.16~88.04 m,平均值为33.40 m;P/Ti值为0.10~0.22,平均值为0.15,过剩钡(Ba_(XS))为-46.5×10^(-6)~144.5×10^(-6),平均值为38.85×10^(-6)。综合各参数特征,研究区黑色页岩沉积于温暖、湿润、半咸水、缺氧的还原环境,沉积水体较深,具有低的古生产力条件。有机碳含量与沉积环境间相关性的研究表明,巴音戈壁组黑色页岩有机质富集是古盐度、氧化-还原条件、古气候、古生产力等因素共同作用的结果。研究结果可为银额盆地中生界沉积演化和油气资源评价提供理论支撑。

银额盆地下白垩统巴音戈壁组油页岩特征及古环境

银额盆地下白垩统巴音戈壁组油页岩赋存于巴音戈壁组的二、三段。利用钻井岩心和分析测试资料,对巴音戈壁组油页岩物理特征、品质特征、地球化学特征、有机地球化学特征及分布特征进行了研究,并对油页岩沉积环境、古湖泊生产力、构造和古气候条件进行了分析。研究结果表明:巴音戈壁组油页岩为低含油率、中灰分、低发热量油页岩;并可分为4个油层组,主力油层组形成于高水位体系域时期,成因类型为深湖-半深湖腐殖腐泥型油页岩。油页岩的富集主要受构造发育特征、沉积环境和古气候、古地貌等因素控制。

北山南部二叠纪海相玄武岩地球化学特征及其构造意义

基于北山南部晚古生代构造演化争议较大,本文对该区4条下—中二叠统代表剖面中的玄武岩进行了岩相学、元素地球化学、及全岩Sr- Nd同位素等研究;并对地层中的中酸性火山岩进行了锆石U- Pb定年。获得英安岩与安山岩的锆石U- Pb年龄分别为289. 5±2. 3Ma和267. 8±3. 1Ma,结合已发表年龄数据及古生物资料,明确了火山岩的喷发时代介于早二叠世亚丁斯克期—中二叠世沃德期。该套玄武岩产于海相地层中,主体为拉斑玄武岩系列;氧化物含量变化较大,TiO 2 含量中等(0. 9%~2. 53%);轻重稀土分馏不明显[(La/Yb) N=1. 6~6. 2],且无显著Eu异常(δ Eu为0. 79~1. 19);不同程度亏损Nb、Ta、Ti、P等元素,富集La、Ce、Nd、Zr等元素;ε Nd ( t )值介于1. 4~10. 9,( 87 Sr/ 86 Sr) i 值为0. 703365~0. 707285。玄武岩源区为受俯冲物质改造的软流圈地幔,经不同程度熔融所形成;既与岛弧或陆缘弧所产生的火山岩有所差别,又不同于地幔柱或热点所产生的玄武岩,在各判别图解中,大多投入板内玄武岩(WPB)或洋脊玄武岩(MORB)。结合该区域其他地质资料,推测该套玄武岩的产生与北山南部加厚岩石圈的拆沉作用有关。

甘蒙北山地区下石炭统绿条山组时代修正及其构造意义

甘肃—内蒙古北山地区位于中亚造山带中段,其晚古生代洋盆最终闭合时间倍受关注且久有争议。早石炭世是该区洋陆转换的关键时期之一,下石炭统下部绿条山组与下伏的下、中泥盆统之间的角度不整合被认为是该区构造隆升的主要证据之一。但由于研究程度限制,绿条山组的时代尚有争议,一定程度上制约了该区构造演化的深入分析。北山北部甜水井北与碎石山剖面绿条山组火山岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为296.8±3.5Ma与311.1±3.2Ma,产出晚石炭世巴什基尔期(Bashkirian)菊石Gastrioceras和Branneroceras,时代应修订为晚石炭世—早二叠世早期。研究区下泥盆统—上石炭统沉积充填及生物群落特征表明该区可能在晚石炭世由大陆边缘浅海演化至裂谷盆地,上石炭统与下、中泥盆统之间的角度不整合代表洋陆转化造成的长时间隆升剥蚀。

内蒙古西部北山-银额地区石炭纪-二叠纪层序地层与沉积演化

内蒙古西部北山-银额地区位于华北板块、塔里木板块和哈萨克斯坦板块的交汇带,构造背景复杂,一直是构造研究的热点地区。虽然研究区发育数千米以碎屑岩+火山岩+碳酸盐岩为特征的石炭系-二叠系,但层序地层与沉积演化研究十分薄弱,一定程度上制约了对构造背景的认识。本文通过石炭纪-二叠纪区域地层对比与层序地层研究,分别建立了北山和银额2个地区石炭纪-二叠纪层序地层格架,明确了不同构造单元石炭纪-二叠纪层序地层具有良好的对比关系,为统一构造环境沉积的地质体。通过沉积演化研究,明确了研究区石炭纪-二叠纪具有"两坳一隆"的构造格架,并控制着沉积相的展布,早石炭世晚期北山地区南部接受沉积,之后逐渐伸展,晚石炭世晚期-早二叠世早期盆地沉积范围最大,盆地演化达到鼎盛。早二叠世晚期盆地开始萎缩,晚二叠世海水基本退出研究区,仅银额东北部接受了海相沉积。总之,层序地层及沉积演化研究指示研究区石炭纪-二叠纪为相同构造环境下形成的统一的陆内(板内)裂谷盆地。

甘肃北山地区北部上石炭统火山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其构造意义

北山地区处于华北板块、塔里木板块和哈萨克斯坦板块的交会带,其晚古生代洋陆转化备受关注,但久有争议。该区晚古生代地层学研究不足,制约了对构造演化的深入讨论。通过LA-ICP-MS锆石U-Pb测年获得北山北部黑鹰山地区原定为下石炭统白山组火山岩的年龄分别为308.6Ma±1.0Ma和299.1Ma±2.4Ma,时代为晚石炭世。研究区内白山组时代的修订可以为该区构造演化提供一定的依据。

抚顺盆地始新世计军屯组油页岩贫富矿成矿机制

综合利用野外露头、岩石矿物组合、有机岩石学、元素地球化学等特征分析认为,抚顺盆地油页岩为湖相成因。该组油页岩上、下段含油率差别很大,上段富矿层发育大量结核,下段贫矿层发育大量的大植物化石和动物化石;油页岩段富矿有机质类型为I—II1型,而贫矿为II2型;w(V)/w(V+N i)在油页岩贫矿和富矿段均大于0.60,说明其处于厌氧的沉积环境,但富矿层比值明显大于贫矿层;w(N i)/w(Co)和w(V)/w(N i)在富矿油页岩表现非常稳定,在贫矿过渡为富矿过程中突然增加,并且一直保持到该段结束;油页岩段贫矿中陆源碎屑矿物含量以及Ti、Cu、Li、Rb、Pb、Ga、Cr、Zn等外源元素较富矿富集。研究表明油页岩段富矿为半深湖—深湖沉积,贫矿为浅湖沉积,正是由于两者沉积环境的差异导致了该组油页岩的贫富差距。