大陆裂谷沉积作用的源-汇分析:阿根廷科迪勒拉前山三叠纪库约盆地

阿根廷西部三叠纪张性库约盆地(Cuyo Basin)最北部的露头揭示,其底部为粗砾岩,上覆地层为向上变薄并变细的硅质碎屑红层段,夹凝灰岩和富含微生物的碳酸盐岩(Cerro Puntudo组),红层之上不整合覆盖了另夕套粗砾岩(El Relincho组),以往人们把它们解释为两次裂谷事件的产物。对岩相组合、叠置样式、古流向和物源区开展了综合分析,其目的是采用源-汇分析方法来研究裂谷沉积作用。除了传统的陆相盆地控制因素之外(例如沉积作用、构造作用和气候条件),本次还考虑了可能的水系样式(drainage pattern)演变,以便区分孤立的与完整统一的沉积中心发育阶段。U-Pb锆石分析资料为我们的分析提供了佐证,并揭示Cerro Puntudo组中凝灰岩夹层的物源是火山岩基底,年龄为256.8 ± 3.5Ma(二叠纪/乐平期),其沉积作用的年龄为249.8 ± 2.5Ma(早三叠世),这是对前人确定的这个地层单元顶面年龄243.8 ± 1.9 Ma(中三叠世)的补充。根据地层叠置样式解释出了三个演化阶段。第一个阶段以厚层块状富含漂砾-火山物质的砾岩为代表,这是冲积扇沉积的典型特征,说明边界断层发生了强烈的构造活动(第一次裂谷事件)。这些特征说明,地表坡度陡且可利用空间大,它们控制了重力流和碎屑流沉积的可容纳空间和沉积物的分散。古流向为东,说明大致南北向的正断层位于西面,而沉积物供应来自近源的火山岩物源区。第二个阶段以明显向上变细且变薄的岩相为代表,其中包括河流相和沼泽相(具有成土特征的叠层石)沉积,说明过渡到了构造静止期。这些岩相组合是在沉积速率较低、构造起伏不大且可容纳空间较小的背景下发育的。第三个阶段以El Relincho组浅绿色磨圆度高的粗粒复成分砾岩为代表,这套砾岩不整合削截CerroPuntudo组。这些砾岩被解释为常年辫状河流系统的产物(古流向为西北),说明水系重新组合,这主要是气候变化和构造再活化的结果,前人称之为第二次裂谷事件。气候变化影响了沉积物的输送,并导致沉积中心在区域上连通并发生溢流。在这个最后阶段,根据物源分析结果推断源自科迪勒拉前山(东南面)不同物源区的沉积物沿着西北向的河流轴线搬运,说明沉积中心是开放而且连通的。本次研究给出了库约盆地北部新的地层对比结果,并认为在第一次裂谷事件过程中,半干旱气候盛行,发育了互不联通的孤立沉积中心(第一个和第二个阶段),而在不整合面之上出现了第二次裂谷事件(第三个阶段),沉积中心相互连通。根据我们的源-汇分析结果,这样的古地理变化导致库约盆地一线原本分开的半地堑出现溢流并横向连通。而构造再活化可以更好地解释新一轮的砾岩沉积,气候向更潮湿的条件转变导致以往分开的沉积中心通过轴向水系连接在了一起。

阿联酋阿布扎比海域油田巴列姆阶非均质层状白云岩的地球化学、岩石学和岩石物理分析

阿联酋阿布扎比海域巴列姆(Barremian)阶碳酸盐岩中发育一套层状白云岩。虽然其平均厚度只有1.1m,但在所研究的油田内,它却是一个重要的钻探目的层,其孔隙度-渗透率分布具有非均质性。基于取自这个油田的81块岩心样品的地球化学、岩石学和岩石物理学分析结果,我们探讨了这套白云岩的成因及其发育。这套白云岩的δ^13C同位素值比较高(>5‰),而且其^87Sr/^86Sr比值大都分布在巴列姆期海水的铿同位素比值范围之内。根据该白云岩的薄层状几何形态及其地球化学特征判断,其白云石化作用发生的时间比较早,位置紧邻海底之下,其驱动力是浅水台地之上海水中Mg^2+的扩散作用。白云石化作用程度的横向变化似乎受控于其母岩的渗透率。泥粒灰岩(packstone )(较高渗透率)母岩中白云石化作用的程度要高于粒泥灰岩(wackestone)(较低渗透率)母岩,这导致了泥粒灰岩渗透率因细粒基质被较粗的白云石晶体交代而得到更大程度的改善。随后,在石油运移过程中发生了晚期埋藏白云石胶结作用,这种胶结作用优先影响到了渗透率较高的早期白云岩,而且从平面上看,这种胶结作用的程度在油田翼部更高,因为这里石油充注的时间比较晚。在石油侵位之后,由白云石到白云石的重结晶作用(Dolomite-to-dolomite recrystallization )占据主导地位。在现今的埋藏温度条件下(>100℃),这种重结晶作用仍在持续进行,使δ^18O同位素值被彻底重置(resetting ),并且改变了白云石中的Fe和Mn元素含量,但并未对油柱中地层的岩石学和岩石物理特征产生明显影响。