川西南地区五峰—龙马溪组黑色页岩古气候及物源特征:来自新地2井地球化学记录

晚奥陶世-早志留世之交是地球历史时期中的关键时段,该时段伴有全球生物大灭绝、冈瓦纳冰川以及火山事件。晚奥陶世末期的冰川事件历时相对较短,在中国尚未找到冰川存在的直接证据。为了更好地研究奥陶-志留纪交替时期是否存在古气候的变化,选取了川西南地区新地2井岩心中新鲜的上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组泥页岩样品,通过其主量、微量及稀土元素特征分析,采用多种化学风化指数判定源区风化作用强度及古气候条件。新地2井五峰-龙马溪组所有岩石样品成分变异指数(ICV)均大于1,表明源岩成分成熟度低,属构造活动时期的首次沉积。稀土元素表现为轻稀土富集、重稀土平坦并伴有明显的负Eu异常,配分模式与花岗岩相似,表明源岩以亲花岗岩、长英质为主;A-CN-K图解、主量元素Al2O3/TiO2值、微量元素Cr/Zr值和Th/Sc值也体现长英质成分为主的物源特征。化学蚀变指数(CIA)、化学风化指数(CIW)和斜长石蚀变指数(PIA)等多种化学风化作用指标均指示,晚奥陶世-早志留世古风化作用强度经历中等-低等-中等、古气候温暖湿润-寒冷干燥-温暖湿润的变化过程。CIA指数的低值指示的五峰组顶部(平均值64. 14)、观音桥组(平均值61. 7)和龙马溪组底部(平均值64. 61)即赫南特期存在短暂的寒冷气候,间接证实了冈瓦纳冰川作用在中国华南地区存在相应的地球化学记录。

中扬子地区南华纪早期碎屑锆石U-Pb年龄及其对物源特征和古地理格局的约束

南华纪早期中扬子地区以鄂中古陆为主体,在其周缘发育以莲沱组为代表、以河流相为主的沉积。本文通过对湖北通山、长阳以及湖南杨家坪3个地区代表性剖面的莲沱组及相应层位碎屑锆石年龄谱的研究,结合研究区已发表的相关成果,对中扬子地区不同地理位置南华纪早期物源特征及其对古地理格局的约束进行探讨。根据研究区碎屑锆石年龄谱~810Ma、~860Ma、~2000Ma及~2500Ma的年龄峰值,认为其物源为典型的亲扬子型,主要物源区为鄂中古陆的隆起剥蚀区;>3000Ma的崆岭杂岩物源只分布于宜昌莲沱、长阳以及随州大洪山地区,在该线南东方向应存在一个地势较低的区域。

贵州威宁窑上组沉积物物源特征及沉积控制因素分析

根据威宁草海第四纪窑上组沉积物主量元素和REE特征,探讨沉积物物源特征、气候演变情况、沉积物堆积控制因素。结果表明：Al、Mg、Ca、K、Na和Ti的含量变化在剖面上一致,它们的相关系数很高（0.522~0.985）。Fe含量和Mn含量呈正相关形式,与Al、Mg、Ca、K、Na和Ti呈负相关。Fe2O3含量在土黄色粘土的铁质层很高（42.86%~50.57%）。样品中REE球粒陨石标准化配分模式与贵州土壤、贵州碳酸盐岩风化壳配分模式很相似,与峨眉山玄武岩配分模式不一致,但其含量略低于贵州碳酸盐岩风化壳的含量;沉积物主要来源于碳酸盐岩,且碳酸盐岩强烈风化成土作用使REE超常富集,在剖面上呈现高ΣREE（平均219.38μg/g）。通过Mg/Ca、MgO/Al2O3、（CaO＋K2O＋Na2O）/Al2O3、（Fe2O3＋Al2O3）/（MgO＋CaO）、（K＋Na＋Ca＋Mg）/（Fe＋Mn）、（Al＋Fe＋Mn）/（K＋Ca＋Mg）和（MgO＋Na2O＋CaO）/Al2O3等气候指标研究,表明在草海窑上期为湖泊沉积时期,气候经历了由温暖湿润向冷干的转变。同时,认为物源性质、构造运动、气候等共同控制该区沉积物形成。

晚第四纪钱塘江下切河谷充填物物源特征

对晚第四纪钱塘江下切河谷内SE2孔沉积物重矿物和稀土—微量元素进行系统分析,并与邻区长江沉积物相应特征进行对比。结果显示:(1)晚第四纪钱塘江下切河谷充填物中河床(U5)、河漫滩(U4)和古河口湾(U3)沉积物的重矿物组合为赤褐铁矿—磁铁矿—锆石—白钛石—锐钛矿;微量元素中的铁族元素、大离子亲石元素和高场强元素与平均大陆上地壳(UCC)相近,且大离子亲石元素和大部分高场强元素与北美页岩(NASC)相近,在Th/Co-Cr/Th投点图中靠近钱塘江物源区,远离现代长江沉积物投点区;稀土元素球粒陨石和NASC标准化曲线与钱塘江沉积物特征相似,不同于现代长江沉积物。(2)近岸浅海(U2)和现代河口湾(U1)沉积物的重矿物组合为绿帘石—辉石—角闪石—石榴石—榍石—金红石—电气石;微量元素具有与UCC较为相近或富集的铁族元素,大离子亲石元素和高场强元素相对亏损,且与NASC相比,铁族和高场强元素明显亏损,大离子亲石元素亏损较弱,在Th/Co-Cr/Th投点图中主要落于长江和钱塘江来源沉积物之间;稀土元素在球粒陨石和NASC标准化曲线中,配分模式与现代长江沉积物极为相似。(3)U5、U4和U3单元具有与U1和U2单元不同的沉积物来源:前者母岩主要为长英质中酸性火成岩,为古钱塘江提供;而后者沉积物主要来源于中基性物源区,由长江提供,同时上游钱塘江也提供了部分沉积物。可见,长江沉积物自近岸浅海沉积时期开始大量进入到钱塘江下切河谷内,为钱塘江下切河谷的沉积环境演化提供了重要物质基础。

伊犁地块北缘别珍套山中泥盆统汗吉尕组物源特征及其地质意义

天山造山带位于中亚造山带西南缘,是探索中亚造山带增生造山过程的重要窗口。西北天山是伊犁地块与准噶尔地块的结合部位,保存了两者之间构造演化的重要地质信息。出露于伊犁地块北缘别珍套山的泥盆系是记录西北天山晚古生代早期构造演化过程的重要载体。基于此,对中泥盆统汗吉尕组砂岩进行岩相学和LA-ICP-MS碎屑锆石U-Pb定年与微量元素研究。结果表明:碎屑锆石U-Pb年龄介于500~370 Ma,并可以分为两期,主峰年龄为386 Ma,次峰年龄为490 Ma,结合岩相学和锆石微量元素特征,汗吉尕组砂岩的物源主要为晚古生代早期中酸性岩浆岩和早古生代早—中期中基性岩浆岩。综合分析认为,汗吉尕组于中泥盆世晚期沉积于弧前盆地沉积构造环境,物源主要为伊犁地块北缘的古生代岩浆弧,暗示伊犁地块北缘在晚古生代早期受准噶尔洋向南俯冲作用影响,为活动大陆边缘。

桂中地区下石炭统寺门组物源特征与岩相古地理分析

在主力勘探领域未明确的背景下,探讨桂中地区下石炭统寺门组砂岩储层物源特征,结合野外剖面和钻井薄片、砂地比和砂砾岩厚度分布、重矿物组合、古流向、地震相等资料,研究桂中地区下石炭统寺门组物源体系及沉积相展布规律。结果表明:桂中地区寺门组可分为3个物源组合区,Ⅰ区主要位于桂中西北部的南丹、环江地区;Ⅱ区主要位于桂中东部柳城、鹿寨地区;Ⅲ区为Ⅰ、Ⅱ区的混源区。母岩主要来源于北部雪峰古陆与东部云开古陆,靠近古陆发育三角洲相沉积,前缘受古地貌、潮汐及波浪影响,形成砂坝或滩。该结果为桂中地区油气勘探评价提供指导。

歧南次凹及其邻区古近系物源特征分析

物源分析是盆地分析的重要内容之一。歧南次凹及其邻区古近系沙河街组三段(Es3)、二段(Es2)沉积时期发育两大物源体系,即盆外的南部埕宁隆起物源,盆内的西部羊三木凸起物源。根据岩石学特征、重矿物组合、砂体分布体系和沟谷体系的分析研究成果,对研究区的物源口进行分解研究,Es3沉积时期细分为4个子物源口,Es2沉积时期细分为6个子物源口。近东西向的层拉平地震剖面显示,4条近南北向展布的沟谷对应发育4大物源通道,沟谷中砂岩发育,砂地比高。该研究成果为该区的古地理重建和有利砂体预测提供了最重要的依据和保障。

康定市子耳沟泥石流的物源特征与危险区划

泥石流的物源特征是重要的影响因子,对单沟的危险区划至关重要。通过对康定市子耳沟流域内的泥石流物源成因、分布及稳定性的详细测绘,计算了泥石流沟的松散物源总量;通过调查访问确定了历史泥石流的淤埋范围,泥深及运移路径。以上述资料为基础,通过对不同降雨概率下清水流量的计算,分析了在不同频率下,可能发生泥石流的规模及危害范围。结果表明:20年一遇的泥石流峰值流量为65.31m^3/s,沟口泥深2m;100年一遇的泥石流峰值流量为207.47m^3/s,沟口泥深4m;后者的淤埋范围约为前者的20倍。通过对此类山区城镇泥石流的规模频率分析,为类似区域内的城市建设和防灾减灾提供科学依据。

安县高川河流域泥石流物源特征及其活动量预测

汶川地震后,地震灾区次生地质灾害十分活跃,尤其是泥石流灾害,呈现出爆发频繁、规模巨大、影响周期长等特点,究其缘由,主要与地震产生的大量物源有关。以绵阳市安县高川河流域8条主要泥石流沟为例,通过现场实际调查,结合遥感影像,统计了研究区内泥石流物源情况,得到了各泥石流沟的物源总量及动储量。从统计结果看,研究区内各泥石流沟物源均较为丰富,具备再次发生大规模泥石流的条件;研究区泥石流物源主要来自于地震崩滑体,通过对崩滑物源的统计分析,发现其分布表现出明显的高程效应、坡度效应、坡体结构效应以及上下盘效应。并在此基础上,基于灰色理论,建立了研究区泥石流活动物源量的GM(1,5)预测模型,通过残差验证,证明了该模型具有较高可信度。

川西坳陷南段中侏罗统沙溪庙组多物源特征探讨

川西坳陷南部地区沙溪庙组天然气资源丰富,是侏罗系主要的勘探开发层系,目前已获得平落坝、白马庙等多个气藏,但对物源的研究成果相对较少。在前人研究基础上,通过野外露头观测、岩心描述和薄片鉴定,结合测井资料,从沉积物平面变化、碎屑岩的碎屑组分、岩屑类型、重矿物组合及古水流等方面对物源进行了探讨。研究表明,川西坳陷南段沙溪庙组沉积时期存在龙门山南段和中段两大物源体:龙门山南段物源为短轴物源,存在大邑及芦山两个物源供给区,主要影响大邑—荥经地区,砂岩呈现出"富岩屑、贫长石"的特征,岩屑以"沉积岩屑+碳酸盐岩屑"为主;而郫县—新津地区和龙泉驿—眉山一带主要受龙门山中段长轴物源体影响,砂岩呈现出"贫岩屑、富长石"的特征,岩屑为"火成岩屑+变质岩屑+碳酸盐岩屑"组合;邛崃—丹棱地区则受两个物源体的共同影响。

九寨沟震区泥石流物源特征研究

基于九寨沟震区泥石流相关资料及现场调查,分析得出震区泥石流物源类型主要有崩滑型物源、沟道冲刷型物源、坡面侵蚀型物源,根据九寨沟震区泥石流物源启动与补给方式建立震后九寨沟震区泥石流物源启动模式。选取震区29处泥石流为样本,对九寨沟震区泥石流动储量及物源总量进行相关性统计分析,得出九寨沟震区泥石流动储量及物源总量比例关系统计方法。

矿渣型泥石流形成条件分析及主要物源特征研究:以栾川县康山金矿区为例

栾川县曾多次暴发山洪、泥石流灾害,矿渣型泥石流隐患发育十分典型,矿渣型泥石流与自然泥石流最大的差异在于物源不同。以栾川县康山金矿区为研究对象,通过对地形地貌、气象水文和泥石流物源进行调查研究,总结分析了区内矿渣型泥石流形成条件,泥石流主要物源来自废石弃渣(包括废石渣场和尾矿库),其次是残坡积物、以往泥石流堆积物和沟道内人造耕地。通过实地调查、室内试验和原位试验,对区内废石弃渣、尾矿砂、残坡积土等主要泥石流物源的宏观特征、颗粒级配、渗透特性进行研究,研究结果表明:废石渣场属于砾类土,其不均匀系数C_(u)=35.87,曲率系数C_(c)=1.5,具有明显的颗粒粒径分层规律,级配良好;研究区废石渣场d≥2 mm的颗粒平均含量为76.68%,属于狭义泥石流类型;废石渣场的渗透系数平均值为0.069600 cm/s,是自然泥石流渗透系数(0.021800 cm/s)的3.2倍,是残坡积土渗透系数(0.017320 cm/s)的4倍,是尾矿砂渗透系数(0.001869 cm/s)的37倍;不同泥石流物源的渗透系数与其粗颗粒含量呈正相关关系。

潜江凹陷潜江组物源特征和沉积体系

潜江凹陷潜江组是含盐系地层,其物源特征和沉积体系演化对于该区勘探具有重要指导意义,但针对油层组的研究较薄弱。重矿物、碎屑锆石年代和沉积相进行物源和沉积体系研究认为:物源母岩以变质岩为主,次为岩浆岩,少量来自沉积岩。碎屑锆石年代指示物源来于元古代、早古生代和中生代时期的母岩。ZTR指数从荆门凹陷-永隆河隆起一带向潜江凹陷中部增大;南部存在较为稳定的物源,中部和北部的物源存在迁移的特征。各期均发育三个沉积体系,分别是西部三角洲沉积体系、东部盐湖沉积体系和淡水-半咸水湖沉积体系,其演化主要表现为三角洲体系与盐湖沉积体系的进与退之间的耦合。三角洲体系扩大时为淡化期,水下分支河道前端易受湖浪改造形成席状砂;三角洲体系扩大时萎缩时为咸化期,水下分支河道前端易形成河口坝以及远砂坝沉积。

藏东南嘎龙曲冰川泥石流的物源特征及其对扎墨公路的影响

在全球气候变暖的大背景下,冰川消融加剧,冰舌后退,冰川泥石流加剧。扎墨公路是目前通往西藏墨脱的唯一公路,公路必经的嘎龙曲发育藏东南地区典型的海洋性冰川泥石流,针对嘎龙曲冰川泥石流的物源特征,经现场调查得出,嘎龙曲冰川泥石流物源类型有冰碛物物源、崩塌型物源以及沟道堆积型物源三类,总结分析了三种物源类型的分布特征和启动模式。通过建立物源计算模型,定量计算嘎龙曲沟域内可参与泥石流活动的松散固体物源动储量为366.28×10~4m^3,其中冰碛物物源为主要的动储量物源,物源补给特征在藏东南海洋性冰川发育区域具有一定代表性。嘎龙曲沟域内水动力分布的不均一特性决定了物源启动参与泥石流活动的不均一性,随着全球气候变暖影响下水动力条件的增强,嘎龙曲冰川泥石流对扎墨公路的危害会愈加严重。

基于物源特征的白龙江流域泥石流易发性评价

白龙江流域是泥石流地质灾害的易发区和高发区,历史上曾发生过多次泥石流灾害。为探讨物源对泥石流的影响,对流域内泥石流物源数量、类型、分布进行了详细地调查分析,进而研究了物源转化泥石流的方式,得出以下认识:①白龙江流域泥石流物源分为重力侵蚀堆积型、坡面侵蚀汇集型、沟道侵蚀堆积型和弃渣侵蚀堆积型,其中物源量最多的为重力侵蚀堆积型,分布面积最广的是坡面侵蚀汇集型;②泥石流的物源多分布于坡度在15°~45°范围内的斜坡上,1000~2500 m的高程范围内,距离断裂500 m范围内,且物源量与植被覆盖率呈较好的负相关性;③流域内物源转化为泥石流的方式主要有崩落冲刷拉槽型、集中堵塞溃决型、沟道揭底铲刮型、坡面径流侵蚀溜滑型。最后,采用确定性模型与灰色关联组合方法,筛选出物源敏感性、坡面侵蚀程度、沟床比降、沟壑密度四个因子,运用层次分析(AHP)模型对区域动态孕灾环境进行泥石流易发性评价,得出高易发区位于白龙江干流左岸物源分布密集区。因评价过程综合了泥石流物源发育及分布特征,尤其考虑了研究区受强烈地震扰动这一因素,故取得了较好的结果,不仅能反映区内发生泥石流可能性的大小,为客观地对该区域进行快速泥石流风险评价提供基础数据,还能为相关部门进行防灾减灾、监测预警提供科学依据。

准南西段侏罗系—白垩系物源特征及沉积背景

准噶尔盆地南缘西段侏罗系—白垩系储层油气勘探潜力巨大,但目前有关其物源条件及沉积背景认识极为有限,严重制约了后续储层的有效预测和勘探。据此,通过对侏罗系—白垩系储层碎屑矿物及砾石成分特征、重矿物类型及组合特征、古水流特征、地层岩性比例特征等进行深入对比分析,并在此基础上结合区域构造演化对各地层沉积物源体系及其演化进行详细探讨。研究结果表明:侏罗系—白垩系储层物源主体受控于北部和南部再循环沉积岩系山体,但仍受北部扎伊尔山和南部中天山结晶变质岩系山体源区的影响,其影响程度自早侏罗世到早白垩世逐渐降低。下组合沉积期南部、北部物源同时存在,且研究区存在混源特征,但不存在统一且稳定的沉积中心。早侏罗世沉积物源背景相对稳定,原始沉积边界距现今最远;自中侏罗世开始受控于车莫古隆起演化影响,北部物源得以加强,同时地层发育不均衡并存在剥蚀现象;自晚侏罗世开始直至早白垩世,周缘沉积岩系山体隆升范围和幅度不断加大,并阻隔结晶变质岩系山体供源路径,沉积边界也随之逐渐萎缩,但这一时期北部物源可为优势物源,且研究区整体处于“填平补齐”状态,即齐古组沉积期可存在沟谷—残丘地貌特征,而下白垩统清水河组沉积前研究区整体呈准平原化状态。

西湖凹陷平湖构造带物源特征分析

近年来,针对东海陆架盆地西湖凹陷平湖构造带的油气勘探过程,发现其具有不同的物源发育特征并控制砂体的发育及储层物性条件,但目前尚未有研究者针对这种差异特征开展研究。此文通过重矿物组合特征、镜下观察以及岩性、物性统计等技术手段对平湖构造带平湖组与花港组砂体物源特征进行分析,结果表明平湖构造带平湖组南北重矿物组合差异较大,而花港组差异相对较小。结合斜坡带古构造发育特征的进一步研究表明,处于断陷发育期的平湖组砂体受控于古隆起基岩的岩石组成不同,导致其南北出现较大差异,而处于坳陷发育期的花港组砂体的物源分布差异相对较小。

鄂西咸丰地区五峰组—龙马溪组黑色页岩古气候及物源特征分析

晚奥陶世—早志留世之交是地球历史时期中的关键时段,该时段伴有全球生物大灭绝、冈瓦纳冰川以及火山事件。晚奥陶世末期的冰川事件历时相对较短,在中国尚未找到冰川存在的直接证据。为了更好地研究奥陶纪—志留纪交替时期是否存在古气候的变化,选取了鄂西咸丰地区鄂咸页1井岩心中新鲜的五峰组—龙马溪组泥页岩样品,通过其主量、微量元素特征分析,采用多种化学风化指数判定源区风化作用强度及古气候条件。鄂咸页1井五峰组—龙马溪组岩石样品成分变异指数(ICV)均大于1,表明源岩成分成熟度低,属构造活动时期的首次沉积。A-CN-K图解、主量元素Al_(2)O_(3)/TiO_(2)值也体现以长英质成分为主的物源特征。化学蚀变指数(CIA)、化学风化指数(CIW)和斜长石蚀变指数(PIA)等多种化学风化作用指标均指示:晚奥陶世—早志留世古风化作用强度经历中等—低等—中等、古气候温暖湿润—寒冷干燥—温暖湿润的变化过程。CIA指数的低值指示的五峰组下段(CIA平均值65.45)—五峰组顶部(CIA平均值61.93)—观音桥组(CIA平均值57.89)—龙马溪组底部(CIA平均值58.86)—龙马溪组上段(CIA平均值66.09),即赫南特期存在短暂的寒冷气候,间接证实了冈瓦纳冰川作用在中国华南地区存在相应的地球化学记录。

鄂尔多斯盆地东南部韩城地区延长组碎屑锆石U-Pb年代学特征及物源指示意义

围绕鄂尔多斯盆地东南部中晚三叠世延长组物源演化,以盆地东南部韩城薛峰川地区延长组剖面为研究对象,运用碎屑锆石U-Pb年代学探讨了韩城地区延长期的物源特征。结果表明,韩城薛峰川地区延长组自下而上不同层段碎屑锆石U-Pb年龄谱峰特征基本一致,峰值段主要集中在晚古生代晚期(250~263 Ma)、古元古宙晚期(1 689~1 774 Ma, 1 867~1 885 Ma)和古元古宙早期(2 490~2 560 Ma),太古宙年龄仅零星分布,而中新元古宙和早古生代年龄均缺失。综合物源对比认为,韩城地区延长期盆地物源主要来自于其东北部的华北克拉通内部及阴山造山带地区,而华北板块南缘及秦岭地区的南部物源特征不明显。这种物源特征与盆地西南部延长期物源复杂多变的特点形成了鲜明对比,表明鄂尔多斯盆地东南部延长期具有稳定的东北物源特征,推测其南地区在延长期仍存在分隔南部物源的深湖相沉积,该认识对探讨延长期湖盆演化具有重要意义。

中晚全新世共和盆地粒度端元指示的物源特征及环境意义

共和盆地沉积物堆积过程较好的记录了亚洲季风和西风环流的变化信息,对揭示物源特征以及环境演变过程具有重要价值。文中选取共和盆地厚度为280cm的典型风成砂-古土壤剖面,对其粒度数据进行参数化端元分解,分析了沉积物搬运动力、搬运方式以及环境信息。得出以下结论:1)马四剖面的沉积物粒度组分可分解为3个端元:EM1代表高空气流搬运的远源粉尘物质,可间接作为夏季风的替代指标;EM2指示的是经短距离悬移或跃移搬运的近源粉尘,EM3为近源粗粒物质,共同指示区域冬季风的强弱变化。2)中晚全新世共和盆地的环境演化过程可划分为4个阶段:近8.0~4.78ka BP的气候温暖湿润、风沙活动较弱期,4.78~2.90ka BP的气候较为冷干、风沙活动频繁期,2.90~0.67ka BP的气候相对温湿期和0.67ka BP至今的气候冷干、风沙活动加剧期。