北羌塘胜利河地区布曲组优质烃源岩形成环境与有机质富集机制

羌塘盆地是我国陆上新区油气勘探程度最低的中生代海相含油气沉积盆地,其主力烃源岩一直认识不清。本文以胜利河地区中侏罗统布曲组烃源岩为研究对象,开展了有机地球化学和元素地球化学的系统研究,探讨了布曲组烃源岩的形成环境和有机质富集机制,为预测北羌塘坳陷中侏罗统布曲组优质烃源岩的分布提供了理论依据。胜利河地区布曲组烃源岩有机质丰度高,有机质类型为Ⅱ型,处于成熟阶段,综合评价为优质烃源岩。布曲组沉积时期,气候干旱炎热,研究区初级生产力水平较高,属于弱局限盆地,具有浅水、高盐度、贫氧—缺氧的沉积环境。布曲组沉积时期,羌塘盆地发生大规模海侵,研究区邻近中央隆起,陆源输入和热液活动携带大量营养物质磷、铁等进入海洋,导致较高的初级生产力,是北羌塘坳陷布曲组优质烃源岩有机质富集的主控因素。研究区位于北羌塘坳陷的最小含氧带区域,有利于大量浮游生物在此缺氧死亡埋藏保存。通过有机质富集机制的分析,北羌塘坳陷的近岸陆棚斜坡带可能是中侏罗统布曲组优质烃源岩分布的有利区域。

羌塘盆地结构构造与油气勘探方向

羌塘盆地是我国陆域大型中生代海相沉积盆地，富含烃源岩，但结构构造非常复杂。结合野外观测及相关资料对地震反射剖面进行地质构造详细解释，良好地揭示了羌塘盆地结构和深部构造。羌塘盆地逆冲推覆构造延伸存在显著差别，北羌塘凹陷多格错仁逆冲推覆构造、阿木错逆冲推覆构造与南羌塘凹陷肖茶卡一双湖逆冲推覆构造、多玛一其香错逆冲推覆构造仅发育于盆地表层0～3kin深度范围，北羌塘凹陷龙尾错逆冲推覆构造、羌中隆起北缘逆冲推覆构造、南羌塘凹陷赛布错一扎加藏布逆冲推覆构造、拉萨地块北缘色林错逆冲推覆构造系统自地表向深部延伸深度超过6km，羌塘盆地深部还发育中生界底部逆冲系和基底逆冲系，伴有不同规模的褶皱构造。逆冲推覆构造形成活动时代包括晚白垩世、古近纪早期和古近纪晚期，晚白垩世与古近纪早期逆冲推覆构造运动导致构造隆升的裂变径迹年龄分别为87±5～75±4Ma、64±5～46±4Ma。经过多期逆冲推覆构造改造和褶皱变形，羌塘盆地中生界海相沉积地层与烃源岩显著增厚，为新生代晚期二次生烃及油气成藏提供了非常有利的地质构造条件；北羌塘凹陷发育万安湖向斜、半岛湖背斜、东湖向斜、阿木错向斜，南羌塘凹陷发育宁日圈闭、鲁雄错背斜、诺尔玛错圈闭、协德圈闭、崩则错圈闭，羌中隆起下伏侏罗系和三叠系烃源岩，色林错下白垩统下伏古近纪湖相沉积，这些构造部位都是油气勘探的重要靶区。

根据湖相沉积碳氧同位素估算青藏高原古海拔高度

青藏高原湖相沉积碳氧同位素、海拔高度与年均气温存在函数关系。对青藏高原南部14个不同海拔高度的第四纪湖相沉积露头,在剖面不同部位采集了35个湖相沉积样品,结合海拔高度与年均气温的相关分析,建立了湖相沉积碳氧同位素古海拔高度计。再对青藏高原南部、青藏高原北部、东昆仑南部和柴达木盆地不同地点出露的渐新世、中新世早中期、上新世—早更新世湖相沉积地层,分别取样进行碳氧同位素分析,计算不同时期的古年均气温和古海拔高度。结果表明,青藏高原大部分地区中新世早中期整体隆升至海拔约4000m高度,五道梁—东昆仑南部中新世早中期整体隆升至海拔约3500m高度,柴达木盆地中新世早中期隆升至海拔约2500m高度。这些资料对认识青藏高原隆升时代和气候环境演化具有重要意义。

青藏高原腹地中新世早期古大湖的特征及其构造意义

青藏高原腹地五道梁群及相当层位的沉积地层呈缓倾斜或近水平产状,广泛分布于渐新世夷平面之上,厚度300～350m,富含白云质灰岩和泥灰岩,指示了中新世早期长期稳定的古湖泊沉积环境。根据五道梁群湖相沉积的分布范围,认为中新世早期在唐古拉山和昆仑山之间发育五道梁、北麓河、沱沱河、通天河和东温泉等面积5000～15000km2的古湖盆,在唐古拉山与冈底斯-念青唐古拉山之间发育安多、那曲、罗马、班戈、伦坡拉和双湖等面积1500～2000km2的古湖盆。根据ETM遥感和野外观测资料,发现中新世早期主要湖盆之间存在古湖水相互连接的通道,形成规模更大的巨型古湖,包括唐古拉山北侧面积超过10×104km2的青西古大湖和唐古拉山南侧面积超过5×104km2的藏北古大湖。青藏高原腹地中新世早期古大湖的发育时代为23.5～16.0Ma。

青藏高原渐新世晚期隆升的地质证据

国内外学者普遍认为,地壳缩短增厚是青藏高原隆升的主要原因,青藏高原隆升对环境变迁和东亚季风具有重要影响,但对青藏高原隆升时代存在不同认识。通过统计分析青藏高原中段新生代不同时期的地层倾角,表明区域褶皱变形主要发生于古近纪,中新世湖相沉积地层产状平缓,挤压构造变形微弱,说明地壳缩短增厚主要发生于中新世前。湖相沉积地层的孢粉分析结果表明,青藏地区热带亚热带阔叶林植被自始新世中期开始逐步减少,至中新世早期濒临消亡;暗针叶林植被自渐新世早中期开始逐步增加,至中新世早中期达到繁盛程度甚至居主导地位。根据这些地质证据,结合全球气候变化、古气温及年代学资料,综合推断青藏高原渐新世晚期隆升高度达到海拔4000m左右。

羌塘盆地隆鄂尼—昂达尔错古油藏逆冲推覆构造隆升

沿隆鄂尼—昂达尔错古油藏发现大量逆冲推覆构造,如北雷错东西两侧、隆鄂尼西北侧、比洛错东南侧、鲁雄错东西两侧,侏罗系烃源岩及含油白云岩沿低角度缓倾斜断层自北向南逆冲推覆于上白垩统红层之上,昂达尔错西北侧中侏罗统含油碳酸盐岩和碎屑岩自北向南逆冲推覆于三叠系灰黑色碎屑岩之上,形成不同规模的逆冲岩席、逆冲岩片、飞来峰和构造窗。高分辨率二维地震反射剖面显示,隆鄂尼—昂达尔错古油藏深部发育多重逆冲推覆构造;比洛错中侏罗统含油白云岩沿顶部双重推覆构造自北向南运移7-11km和12-15km,分别形成隆鄂尼古油藏和德如日古油藏;下伏三叠系及石炭系—二叠系沿底部双重推覆构造自北向南发生大规模逆冲推覆,前锋被向北逆冲的反向断层切割错断。野外观测表明,隆鄂尼—昂达尔错古油藏与羌中隆起北侧油苗带之间发育大量侏罗系逆冲岩席和飞来峰;深地震反射剖面构造解释进一步揭示,三叠系和侏罗系海相烃源岩经历自北羌塘向南羌塘长距离逆冲推覆构造运动,自北向南逆冲推覆运动导致侏罗系烃源岩及中侏罗统含油白云岩构造隆升,形成昂达尔错、隆鄂尼、德如日等古油藏。隆鄂尼—昂达尔错古油藏逆冲推覆及构造隆升主要发生于晚白垩世—古近纪。

青藏铁路沿线断裂活动的灾害效应

青藏铁路沿线发育大量不同方向、不同性质、不同类型和不同规模的活动断裂。这些活动断裂对地震分布具有显著的控制作用,形成了12条区域性地震构造带。一些重要的活动断裂的平均运动速度达4～15mm/a,能够孕育6～7级以上的强烈地震,导致严重的地震灾害。在青藏高原北部常年冻土区,断裂活动不仅导致路基变形、路面破裂和工程破坏,还诱发不均匀冻胀、构造裂缝和移动冰丘等地质灾害,对青藏铁路、青藏公路和输油管道等线路的工程安全产生不良影响。断裂蠕滑运动与地下水活动、不均匀冻胀的耦合效应使青藏公路安多段路基松动和路面强烈变形,对青藏铁路的工程安全造成潜在威胁。

西藏当雄地区构造地貌及形成演化过程

西藏当雄地区在区域性挤压缩短期后发育 2种典型层状地貌面 ,即山顶面与盆地面 ,不同地块具有不同特点与不同高度的山顶面。山顶面形态与分区性、分段性明显受早期逆冲推覆构造与晚期断裂所控制 ,山顶面梯级带对应于区域张性 张扭性断裂与盆 山构造 地貌边界。原始山顶面或高原主夷平面主要形成于 15～ 8Ma ,念青唐古拉山脉开始快速隆升与两侧地块初始断陷时代为 8～ 4Ma ,羊八井 当雄 谷露盆地快速裂陷事件发生于 2～ 1.5Ma ,区域NW向走滑断裂与现今河流峡谷主要形成于 1.4Ma以来。当雄及邻区层状地貌面的形成。

燕山山脉隆升过程的热年代学分析

本文应用热年代学方法,测定侵入体的热历史,进而分析燕山山脉的隆升过程。研究结果表明,燕山造山带的隆升过程在时空上具有明显非均匀性。燕山中段南部的盘山岩体约于226.48Ma侵位,在96～35Ma期间以3.45℃/Ma的速度冷却,对应于0.115mm/a的快速隆升过程;燕山中段北部的雾灵山岩体约于132Ma侵位,在86～45Ma期间以5.61℃/Ma的速度冷却,对应于0.186mm/a的快速隆升过程;燕山西段的云蒙山岩体约于143Ma侵位,在106～103.95Ma与20～0.0Ma期间分别以31.80℃/Ma、4.45℃/Ma的速度冷却,对应于1.06mm/a、0.15mm/a的快速隆升过程。燕山西段四合堂花岗片麻岩黑云母约于144.46Ma开始启动K-Ar法记年系统,在13Ma以来以7.69℃/Ma的速度冷却,对应于0.256mm/a的快速隆升过程。燕山西南缘的八达岭岩体于129Ma之前侵位,在6Ma以来以16.67℃/Ma的速度快速冷却,对应于0.556mm/a的快速隆升过程。据此笔者认为,燕山中段的快速隆升早于燕山西段,燕山西南缘隆升最晚。

青藏高原晚新生代孢粉组合与古环境演化

对取自沱沱河盆地、通天河盆地、那曲盆地、东温泉盆地、乌郁盆地的新近纪湖相沉积与取自巴斯错、错鄂、纳木错的晚第四纪湖相沉积,进行孢粉分析;结合西宁—民和盆地、伦坡拉盆地、南木林盆地、渭河盆地的孢粉资料,分析青藏及邻区新生代晚期古植被和古环境的演化过程。发现渐新世晚期—中新世早期青藏与周边邻区的古环境发生了显著分异,导致青藏地区热带亚热带植物濒临消亡,与全球温暖气候条件和青藏地区古纬度环境不符,是青藏高原隆升的重要标志。中新世早期—第四纪晚期,青藏高原落叶阔叶林和针叶林呈现总体减少趋势和准周期性波动,与全球气候变化呈良好对应关系。第四纪晚期草本植物含量逐步增高,出现蒿—松—桦为主,针叶林、落叶阔叶林、灌木、草本植物混生的植被景观。

青藏高原羌塘盆地南部古近纪逆冲推覆构造系统

西藏羌塘地块南部古近纪发育肖茶卡-双湖逆冲推覆构造、多玛-其香错逆冲推覆构造、赛布错-扎加藏布逆冲推覆构造,构成古近纪大型逆冲推覆构造系统。沿逆冲推覆构造的前锋断层,二叠系白云岩与大理岩化灰岩、三叠系砂岩与页岩、侏罗系碎屑岩与碳酸盐岩和三叠纪—侏罗纪蛇绿岩自北向南逆冲推覆于古近纪红色砂砾岩之上,形成规模不等的构造岩片与飞来峰。羌塘盆地南部主要的逆冲断层和下伏的褶皱红层被中新世湖相沉积地层角度不整合覆盖,表明逆冲推覆构造运动自中新世以来基本停止活动。羌塘盆地南部古近纪逆冲推覆构造运动在近南北方向产生的最小位移为90km,指示新生代早期上地壳缩短率约为47%。古近纪逆冲推覆构造对羌塘盆地油气资源具有重要影响。

青藏高原北部中新统五道梁群湖相沉积碳氧同位素变化及古气候旋回

通过对中新统五道梁群湖相沉积进行全岩心钻探和碳氧同位素测试,获得青藏高原北部中新世早期古环境变化和古气候旋回的重要地质记录。五道梁群约150m湖相沉积以灰岩、白云质灰岩与泥灰岩为主,仅在深度50.0～51.0m出现湖相沉积间断,上下均为连续湖相沉积。深度140～145m湖相沉积碳氧同位素剧烈变化,碳同位素(δ13C/‰)出现2次最低峰值,氧同位素(δ18O/‰)出现2次最高峰值;深度140.7m湖相沉积碳同位素(δ13C/‰)和氧同位素(δ18O/‰)同时出现极低值,对应于渐新世/中新世界线深海沉积记录的Mi-1全球古气候事件。深度140.7～14.2m湖相沉积碳氧同位素记录了Mi-1期后7次1.2Ma天文周期的古气候旋回,深度62.6～69.86m湖相沉积碳氧同位素记录了9次周期约17.4ka的古气候旋回。根据湖相沉积碳氧同位素记录的古气候旋回,推断青藏高原北部五道梁盆地中新世早期古大湖发育时期为(24.1±0.6)Ma～(14.5±0.5)Ma,年均气温变化范围为19～21℃,平均约20.0℃。

青藏高原腹地典型盆-山构造形成时代

青藏高原腹地发育NE向、NW向与SN向不同方向的盆 山构造系统。应用热年代学与ESR测年方法 ,测定青藏高原腹地典型盆 山构造 地貌的形成时期。结果表明 ,羌塘地块南部NE向双湖 和平盆 山构造的形成时期为 0～ 5Ma ,拉萨地块中部NE向羊八井 当雄盆 山构造裂陷开始时代为 6 .8～ 8Ma,而拉萨地块中部NW向格仁错—申扎盆 山构造的形成时期为 0～ 6 .5Ma。青藏高原腹地典型盆 山构造 地貌初始形成时代相近 ,约为 5～ 8Ma ,对应于区域构造环境自近SN向挤压缩短向近EW向伸展裂陷的转变时代。

念青唐古拉花岗岩热演化历史和山脉隆升过程的热年代学分析

念青唐古拉山是青藏高原内部的重要山脉,主体由黑云母二长花岗岩组成,岩体内部发育不同类型的变质岩包体如Lgn、Ygn片麻岩和元古代(Pt)变质岩,岩体东西两侧发育伸展型韧性剪切带。对念青唐古拉黑云母二长花岗岩进行矿物对热年代学分析,良好地揭示了岩浆热演化历史和山脉隆升过程。通过单颗粒锆石离子探针测年,发现65.0～55.0Ma发生早期岩浆侵位事件,形成Lgn、Ygn花岗片麻岩包体;在18.3～11.1Ma期间,在约11km深度的Lgn、Ygn下方发生大规模岩浆侵位和结晶成岩事件,形成念青唐古拉黑云母二长花岗岩(NG)。在11.1～9.3Ma期间,念青唐古拉花岗岩发生快速冷却和隆升过程,平均降温速度约222.2°C/Ma,对应的平均差异隆升速率为5.56mm/a;在9.3～8.6Ma期间,念青唐古拉花岗岩继续发生差异隆升和快速降温,平均降温速率为142.8°C/Ma,对应的差异隆升速率为3.57mm/a;在8.0～5.0Ma期间,念青唐古拉山区发生伸展型韧性剪切变形,导致念青唐古拉花岗岩快速隆升,平均差异隆升速率为3.50mm/a;在5.0～3.7Ma期间,念青唐古拉花岗岩继续发生构造隆升,平均降温速率约92.3°C/Ma,对应的平均差异隆升速率为2.31mm/a。自3.7Ma以来念青唐古拉花岗岩平均降温速度达27.0°C/Ma,平均抬升速度达0.68mm/a。念青唐古拉岩浆集聚、NG花岗岩侵位与INDEPTHII地震深反射亮点揭示的地壳局部熔融存在动力学成因联系,导致上地壳伸展构造变形、NG花岗岩缓慢冷却和念青唐古拉山脉快速隆升。

昆仑山南部西大滩盆北花岗岩的年龄与热历史

对南昆仑缝合带中段西大滩盆北花岗岩,应用不同的年代学方法,测定岩浆结晶时代和构造热事件年龄,分析构造地貌演化过程。应用离子探针方法,测出西大滩盆北花岗岩的锆石U-Pb同位素年龄为196.4- 212.1 Ma,平均年龄204.1±2.6 Ma,代表岩浆侵位结晶时代。西大滩盆北花岗岩的黑云母K-Ar和Ar-Ar同位素年龄为134.47-145.3 Ma,指示晚期韧性剪切变形时代。应用矿物对热年代学方法,揭示出204.1-134.47 Ma、57. 67-26.0 Ma、26 Ma以来3期构造热事件,降温速率分别为6.46℃/Ma、4.91℃/Ma、3.84℃/Ma,对应的隆升速率分别为0.21 mm/a、0.16 mm/a、0.13 mm/a;说明134.47-57.67 Ma为缓慢降温和剥蚀夷平时期,对应的降温速率为0.64℃/Ma、差异隆升速率为0.02 mm/a。结合磷灰石裂变径迹测年和风火山群、五道梁群挤压缩短时代、区域伸展走滑起始年龄资料,推断昆仑山南部新生代山脉快速隆升发生于渐新世-中新世早期,估算隆升速率达0.26 mm/a。

青藏高原中段活动断层运动速度及驱动机理

在大比例尺活动断层勘测调查基础上,通过测定典型断层位移和活动时代,计算重要活动断层运动速度,分析青藏高原中段地壳水平运动规律。发现青藏高原中段晚更新世—全新世发育大量NW—NWW—近EW向活动断裂,其中昆仑山活动断裂、可可西里南缘活动断裂、通天河活动断裂、崩错活动断裂、念青唐古拉山东麓活动断裂和雅鲁藏布江活动断裂水平运动速度达6～10mm/a,风火山活动断裂、乌丽活动断裂和雁石坪活动断裂水平运动速度达3～4mm/a ,唐古拉山活动断裂与格仁错活动断裂水平运动速度约2mm/a。自晚更新世以来,青藏高原中段存在显著的地壳东向运动,相对于柴达木地块的地壳东向运动速度自南北两侧向中部逐步增大,至唐古拉山地区达最大值约4 0mm/a。青藏高原中段断裂活动、地壳运动与近SN向构造挤压及地壳内部东向水平剪切存在动力学成因联系。

羌塘地块南部晚白垩世火山岩离子探针测年及其对红层时代的约束

羌塘地块南部广泛出露陆相红层,1:25万区域地质调查将大部分红层划归为中新统康托组,但缺乏可靠的年代学依据。野外观测发现火山岩与红层之间存在喷发不整合接触关系,室内从火山岩选出很多岩浆锆石;应用离子探针U-Pb同位素测年方法精确测定岩浆锆石年龄,能够为研究火山喷发期次和红层形成时代提供重要依据。对羌塘地块南部红层内部粗面安山岩夹层—比洛错火山岩和扎加藏布北侧红层上覆安山岩,挑选岩浆锆石进行高精度的离子探针U-Pb同位素测年,发现比洛错粗面安山岩锆石206Pb/238U同位素年龄为(83.3±1.3)Ma,扎加藏布北侧安山岩锆石206Pb/238U同位素年龄为(75.65±0.82)Ma。这些年龄良好地揭示了晚白垩世不同期次的火山喷发时代,同时为红层形成时代和红层盆地演化提供了重要的年代学约束。根据比洛错和扎加藏布北侧火山岩的锆石U-Pb同位素测年资料,将羌塘盆地南部红层时代归属上白垩统阿布山组,这对分析羌塘地块南部油气地质构造保存条件和构造地貌演化具有重要意义。

当雄县幅地质调查新成果及主要进展

发现青藏高原内部最古老的年龄记录,测出土那片麻岩岩浆锆石U-Pb年龄为1766Ma,玛尔穷片麻岩岩浆锆石U-Pb年龄为727～772Ma。在乌鲁龙来姑组剖面底部新发现一批腕足类化石,在麦隆岗组中新发现一批牙形石,在设兴组上部地层中发现始新世—渐新世孢粉组合。发现纳木错逆冲推覆构造与旁多逆冲推覆构造,厘定了拉萨地块北部大型逆冲推覆构造系统,查明纳木错逆冲推覆构造经历191～144Ma、109Ma和44Ma三期构造变形事件,旁多逆冲推覆构造形成时代为始新世晚期—渐新世。发现念青唐古拉地区出露面积达1500km2的巨型中新世花岗岩侵入体,岩浆单颗粒锆石U-Pb年龄为18.3～11.1Ma。新建晚第四纪湖相岩石地层单位——纳木错群,重新划分念青唐古拉山地区第四纪冰期,新建第四纪地层系统及时代框架。

东昆仑南部晚新生代逆冲推覆构造系统

通过对东大滩—东温泉地区的路线地质观测与构造填图,在东昆仑南部发现晚新生代大型逆冲推覆构造系统。沿低角度逆冲断层,早二叠世大理岩和早三叠世砂板岩自北向南逆冲推覆于古新统—始新统风火山群紫红色砾岩和渐新世砖红色砂砾岩之上,形成大量不同规模的飞来峰;沿主逆冲断层发育厚层断层角砾岩与断层泥,局部形成碳酸盐质糜棱岩。东昆仑南部逆冲推覆构造的发育时代为渐新世晚期—中新世早期,主要形成、活动时期为26～13.5Ma;估算最小逆冲推覆距离为30～35km,最小逆冲推覆运动速率为2.4～2.8mm/a。东昆仑南部晚新生代逆冲推覆构造运动与现今山脉快速隆升存在着动力学成因联系。

拉萨地块北部逆冲推覆构造系统

拉萨地块北部发育大型逆冲推覆构造系统(NLT),由前锋纳木错构造带、根部安多—伦坡拉构造带和底部滑脱构造带所构成。前锋纳木错构造带总体呈WNW向展布,由20多条向北倾斜的逆掩断层、宽阔的韧性剪切带、4条蛇绿岩片带与大量不同类型的构造岩片所组成。根部安多—伦坡拉构造带位于班公—怒江缝合带中段,由3条WNW向一近EW向逆冲断裂带、宽阔的蛇绿混杂岩岩片与已发生褶皱的古近纪盆地所组成。底部为中上地壳滑脱带,对应于15～30km深处的高导层,主要由蛇绿岩和构造岩组成。NLT推覆距离达120～150km,主要形成时代为古近纪晚期—新近纪早期。