始新世中期安宁河断裂冲断变形特征及其构造意义:来自断层泥自生伊利石K-Ar定年的证据

青藏高原及其周缘褶皱-冲断带变形方式和时限是验证高原形成众多大陆岩石圈变形动力学端员模型的关键。近年发展起来的断层泥自生伊利石K-Ar定年技术为精确限定褶皱-冲断带变形时限提供了有效手段。鲜水河—安宁河—小江断裂系作为伴随印度-欧亚板块碰撞造山和高原物质侧向挤出过程形成的大型左旋走滑断裂系,其变形过程可为解译印度-欧亚板块碰撞远程应力向东传递方式提供关键证据。本文选取安宁河断裂冕宁—西昌段作为研究对象,在详细构造解析以明确其构造运动学特征的基础上,开展了断层泥自生伊利石K-Ar定年研究,以期精确限定安宁河断裂脆性变形的时间。构造解析表明安宁河断裂在近EW向挤压作用下经历了冲断变形,断层带发育碎斑岩和断层泥,指示为脆性变形。安宁河断裂不同粒级断层泥样品的黏土矿物学和伊利石K-Ar定年分析揭示,随着样品粒级减小,高温2M1型伊利石含量相对低温1M/1Md型伊利石含量逐渐减少,其K-Ar年龄总体呈变年轻趋势,表明不同粒级伊利石K-Ar年龄是由碎屑2M1型和自生1M/1Md型两个多型端员组成的混合年龄。伊利石年龄分析获得自生1M/1Md型伊利石的年龄为(42.6±9.4)Ma,表明安宁河断裂经历了始新世中期的冲断变形。结合前人构造变形、沉积学、低温热年代学和古地磁等研究,我们认为始新世中期青藏高原腹地及其周缘褶皱-冲断带发生准同期的构造挤压变形,其动力学机制可能与印度-欧亚板块硬碰撞以及青藏高原地块的陆内俯冲所导致的先存构造带活化有关。始新世中期安宁河断裂发生冲断变形直接证明印度-欧亚板块碰撞初期的远程应力已传递至青藏高原东南缘地区。

致密砂岩碳酸盐矿物SEM-CL和EPMA矿物学表征及其成岩意义——以川西坳陷须家河组为例

扫描电镜—阴极发光(SEM-CL)可通过同时分析矿物的微观结构和阴极发光特性来反映成岩机制及流体来源,但碳酸盐矿物在SEM-CL下的发光特性及其影响因素尚不明确。应用光学显微镜阴极发光(OM-CL)、电子探针(EPMA)和SEM-CL等技术手段,以川西坳陷须家河组致密砂岩中碳酸盐矿物为研究对象,分析碳酸盐矿物在OM-CL和SEM-CL下发光特性的差异,评估影响碳酸盐矿物SEM-CL发光特性的因素,探讨砂岩中方解石胶结物的成岩意义。结果表明,相比OM-CL,SEM-CL在区分碳酸盐岩屑和碳酸盐胶结物方面具有更高的灵敏度。当Mn/Fe值低于0.1或Mn/Fe值介于0.1~0.5且Fe含量低于0.1%时,碳酸盐矿物具有中低强度的SEM-CL发光强度;当Mn/Fe值高于0.5且Fe含量高于0.1%时,碳酸盐矿物在SEM-CL照射下几乎不发光。Mn/Fe值和Fe含量是影响SEM-CL照射下碳酸盐矿物发光强度的主要因素。阴极发光分析和EPMA元素组成面扫描分析表明,方解石胶结物的元素分布是均质的,形成于同一成岩世代,晚于长石等矿物的溶解。岩屑砂岩和岩屑石英砂岩的方解石胶结物具有相同的来源,表现为高Mn/Fe特征;钙屑砂岩的方解石胶结物具低Mn高Fe特征,成分组成与白云石岩屑相似,推测流体可能受到白云石岩屑溶解的影响。

四川盆地水热型地热资源构造成因模式

地处青藏高原东缘的四川盆地是一个群山环绕的叠合型沉积盆地,蕴含着丰富的地热资源。四川盆地具有突变型和渐变型两类盆山结构,二者的构造样式存在明显差异,对盆地及周缘的水热型地热资源分布具有明显的控制作用。通过解析盆地及周缘地质构造,明确了盆地不同构造单元的构造样式;详细对比分析已有的地热勘查案例的异同性,提出了褶皱型、单斜型和褶皱—断裂复合型等3大类水热型地热资源的构造成因模式;认为四川盆地形成与演化过程中,构造运动与水热型地热资源的形成密切相关,主要表现在:1)频繁不均匀升降运动导致构造—沉积格局分异,控制着地热储盖层岩性、组合及区域展布;2)构造抬升形成的不整合面和古岩溶作用极大改善了地热储层的孔渗物性和流体输导能力,形成了优质的碳酸盐岩孔洞型热储;3)断裂可能是地下热水的补给通道和输导系统,亦或是阻隔屏障,取决于断裂类型和断层两盘岩性配置关系;4)地下热水易于沿具走滑分量断层和张性断层进行补给和输导。

川中—川西北加里东期古隆起对比研究

四川盆地加里东期经历了桐湾、郁南、都匀、广西等多期次构造运动,于盆地中西部和西北部分别形成了川中古隆起和川西北古隆起。重建加里东期川中古隆起和川西北古隆起形成演化过程及其关联性可以为四川盆地中西部和西北部深层海相层系下一步油气勘探部署提供新思路。本文通过对四川盆地已有钻井和地震资料的分析,开展了不同构造区的震旦系—早古生代地层对比分析,识别出四川盆地加里东期古隆起各套地层尖灭点分布范围、不整合削截点和上超点。利用地震、连井剖面相结合的方法,重塑了川中和川西北地区古隆起的形成演化过程。综合研究认为,加里东期古隆起的构造形态在晚奥陶世—早志留世初步形成,在晚志留世广西运动中经历了细微调整,古隆起在早志留世达到最大展布范围,于二叠纪沉积前定型,郁南运动和都匀运动对加里东期古隆起的变形起着重要作用;二者总体经历了“隆-凹”分异阶段(Z—∈_(1)m)、隆起定型阶段(∈_(1)q—S_(1))、联合隆升阶段(S_(2)—C)、稳定埋藏阶段(P—T_(2))等4个阶段。

川南长宁地区构造变形特征及演化过程

通过对川南长宁区块进行详细的三维地震解释以及对五峰组-龙马溪组底界地震构造解析,明确其构造样式,探讨其演化过程,为长宁区块页岩气构造保存的研究提供参考。长宁区块构造受双滑脱层控制,主滑脱层是基底薄弱层和中寒武统膏岩层,次滑脱层为筇竹寺组泥页岩,属厚皮构造;区块内挤压冲断构造较挤压褶皱更为强烈,冲断构造主要为逆冲断层、背冲断层、叠瓦状以及滑脱断层。燕山期以来,长宁地区至少经历了四期五幕构造变形,第一期为NW-SE向和SW-NE向联合挤压递进扩展,形成长宁背斜NW向主体构造;第二期为近S-N向挤压,可能与大娄山褶皱带向北递进扩展有关,形成近E-W向构造(长垣坝构造带、纳溪构造带等);第三期为SW-NE向挤压,与印度板块持续向北推进有关,长宁背斜NW-NWW向构造得到进一步加强;第四期为NW-SE向和近E-W向挤压,可能与始新世太平洋板块向西俯冲和青藏高原向东扩展有关,同时受南川-遵义断裂和华蓥山断裂控制,形成NE向以及N-S向构造,叠加于早期构造之上。

川西-龙门山盆山系统走向差异演化的变形、隆升和沉积记录及关键构造变革期讨论

综合利用露头构造解析、地震剖面解释、锆石和磷灰石裂变径迹年龄和沉降-沉积等资料,对川西-龙门山盆山系统沿走向的构造变形、差异隆升-剥蚀和沉积记录进行系统梳理,探讨龙门山冲断带和川西前陆盆地系统的走向差异演化特征及其关键构造变革期。受控于本身的地质结构差异及周缘多个构造带的多期交互作用,龙门山冲断带和川西前陆盆地在构造、隆升和沉积等方面都表现出明显的走向差异。龙门山冲断带自北向南总体上具有韧性减弱、脆性增强、构造定型时间变新的趋势,龙门山北段和盆地北部定型于燕山期,而龙门山中、南段和盆地南部定型于喜马拉雅期。中生代期间,龙门山北段隆升较快;而新生代期间,龙门山中、南段隆升较快。川西前陆盆地同样表现出南北差异隆升的特点,北部隆升较早,大约在45 Ma B.P.;而南部隆升较晚,在20~25 Ma B.P.。川西(北)前陆盆地的沉降中心经历了4次明显的迁移,即从晚三叠世的龙门山中段前缘向东北迁移,中侏罗世到大巴山-米仓山前缘,晚侏罗世-早白垩世向西迁移至米仓山-龙门山北段前缘,于晚白垩世-新生代期间再次向南迁移到龙门山中-南段前缘。龙门山冲断带和川西前陆盆地的走向差异演化表现为印支期向南递进扩展、燕山早-中期南北分异和燕山晚期-喜马拉雅期北隆南降。龙门山冲断带和川西前陆盆地经历了晚三叠世、中侏罗世、早白垩世和古近纪4个关键构造变革期。晚三叠世构造变革期包括龙门山水下隆起和海相前陆盆地(马鞍塘组上部至小塘子组)、龙门山局部隆升和海陆过渡相前陆盆地(须家河组第二至第三段)以及龙门山全面隆升和陆相前陆盆地(须家河组第四至第五段)三大阶段,主要受控于扬子构造域并受秦岭构造域的强烈影响。中侏罗世构造变革表现为扬子构造域向秦岭构造域的转变;早白垩世构造变革表现为秦岭构造域向青藏高原构造域的转变;古近纪构造变革表现为川西前陆盆地由沉积向剥蚀状态的转变。

四川西昌盆地白垩纪恐龙足迹群的新发现

四川西昌盆地白垩系小坝组尚未发现骨骼化石记录,其白垩系恐龙动物群的信息全赖于足迹化石。2017年,在喜德县洛甘发现小坝组迄今最大型的恐龙足迹群。该足迹点保存了大量的兽脚类足迹。足迹保存条件较差,但具备了基本的形态学特征。总体来看,兽脚类足迹具有尺寸较小(8~13cm),中等中趾前凹(0.5~0.6)和第Ⅱ趾和第Ⅳ趾间较宽趾间角(70°~100°)的特征;少量足迹保存了跖骨垫。初步分析认为,洛甘兽脚类足迹与四川盆地夹关组的兽脚类足迹Eubrontes和Grallator形态类型相似,为两地在白垩纪中期具有类似的恐龙动物群的观点提供了新的证据。该发现对于西昌盆地的古气候、古地理和地层对比都具有重要的意义,足迹详细分类还有待进一步研究。

安宁河断裂带新生代构造变形与磁组构特征

安宁河断裂带作为青藏高原东边界鲜水河—小江断裂带的重要组成部分,是认识高原隆升和侧向生长的理想对象。为了进一步厘清安宁河断裂带新生代以来的构造变形,本文对该断裂带中段进行了详细的野外地质调查和磁组构研究,厘定了安宁河断裂带新生代构造变形特征和序列,主要获得以下认识:(1)构造解析表明,安宁河断裂带存在三期构造变形。据切割关系判断,第一期变形最大主应力方向为NE–SW向,造成局部断层的逆冲和右旋走滑运动。第二期变形最大主应力方向为E–W向,形成走向近N–S的劈理带。第三期变形最大主应力方向为NW–SE向,以断层的逆冲活动为主。(2)岩石磁学结果表明,上三叠统白果湾组主要载磁矿物为顺磁性的硅酸盐矿物。安宁河断裂带磁面理较磁线理发育,磁化率椭球体以扁圆型为主,表明安宁河断裂带以挤压、剪切变形为主。最小磁化率主轴方位表明安宁河断裂带曾受NW–SE向和E–W向主压应力控制。构造变形与磁组构对比研究表明,多期脆性变形下,磁组构对应变的记录具有差异性。在脆性变形地区开展磁组构研究,应建立在构造解析基础之上。(3)结合区域构造演化、地层不整合关系以及年代学研究,本文推测早期NE–SW向挤压可能与印亚板块初始碰撞相关。NE–SW向应力场控制下,安宁河断裂重新激活。E–W向应力可能主要响应青藏高原的向东生长,可能主要发生在渐新世到早中新世。NW–SE向应力可能主要响应青藏高原的南东向生长,即川滇地块的侧向挤出。在此期间,鲜水河断裂、安宁河断裂和小江断裂自北向南以走滑形式贯通。

磁化率各向异性与剪切带

岩石组构记录了地壳形成与演化的关键信息,提取这些信息对分析和恢复地球动力学过程具有重要意义。磁化率各向异性(AMS)是一种重要的岩石组构方法,可以有效地揭示岩石的应变特征,分析其地球动力学过程,是研究构造变形性质以及应力作用方式的有效手段。本文在梳理AMS的研究历史、主要成果和最新进展的基础上,系统阐述了AMS的基本原理以及在剪切带的应用:①岩石组构具有复杂性,AMS作为一种间接组构手段受控于矿物的物理特性、含量以及变形变质等多方面因素;②AMS可以提供剪切带的运动学以及不同部位应变状态的信息;③对于剪切带,AMS主要受控于磁性矿物(矿物成分和粒度的变化导致全岩磁化率各向异性的变化)、构造变形强度(决定磁线理发展的重要因素)以及流体的作用(流体导致磁性矿物的类型与定向性的变化)。

西昌盆地南部地区志留系龙马溪组页岩气保存条件的评价

为了查明西昌盆地南部志留系龙马溪组页岩气保存优选区,针对研究区构造变形等特征,对研究区进行构造分区,得出研究区受到强烈的挤压-走滑构造变形和大幅度的隆升剥蚀等构造强改造作用,具有强变形、强隆升、强剥蚀等构造特征,后期构造改造和变形为制约页岩气保存的关键因素。以志留系龙马溪组页岩为研究对象,从物质基础、构造演化等方面对页岩气保存条件进行研究,得出米市盆地轿顶山向斜地区和布拖—火烈宽缓褶断带变形较弱,褶皱表现为宽缓-开阔的样式,剥蚀厚度主要小于3000 m,具有良好的保存条件,并初步建立了页岩气保存条件的综合评价指数体系,为西昌盆地的页岩气勘探开发提供支撑。

班公湖-怒江缝合带西段改则地区木嘎岗日群物源特征和形成环境

中生代木嘎岗日群作为班公湖-怒江缝合带的标志性构造-地层单元,其形成环境与班公湖-怒江中特提斯洋的消亡过程密切相关;但由于后期遭受强烈的构造剪切,对其原始沉积环境和构造属性的认识分歧较大。本文针对班公湖-怒江缝合带西段改则地区的木嘎岗日群,通过野外地质调查、砂岩薄片分析和碎屑组分统计,对其基本组成和碎屑物质来源进行分析,进而探讨其形成环境。木嘎岗日群主要由基质和岩块两部分构成,其中基质为一套深海复理石沉积,岩块主要为中基性火山岩岩块、大理岩化灰岩岩块以及由二者砾石构成的砾岩岩块。基质与岩块通常为构造接触,局部亦可见沉积接触关系。基质砂岩主要为岩屑石英砂岩类和岩屑长石砂岩类。岩屑石英砂岩类的碎屑组分以石英为主,磨圆度中等或中等偏差,分选性差,杂基的体积分数为2%~15%,表明其成分成熟度较高,结构成熟度较低;岩屑长石砂岩类的碎屑组分以长石和岩浆岩碎屑为主,分选性中等,磨圆度差,杂基的体积分数约10%,表明其成分成熟度中等,结构成熟度较低。碎屑组分Dickinson三角图解显示岩屑石英砂岩类在Qm-F-Lt图中主要落入再旋回造山带物源区,在Qp-Lv-Lsm图中主要落入碰撞缝合线及褶皱-逆冲带物源区,少量位于混合造山带物源区;岩屑长石砂岩类在Qm-F-Lt图中主要落入过渡弧物源区,在Qp-Lv-Lsm图中主要落入火山弧造山带物源区,少量位于混合造山带物源区。砂岩成分、结构和物源区构造背景判别一致表明,研究区木嘎岗日群基质砂岩的碎屑物质具有双物源供给的特点:岩屑石英砂岩类主要来自羌塘地体,岩屑长石砂岩类主要来自洋岛。综合前人研究结果,认为研究区木嘎岗日群是一套总体无序、局部有序且遭受强烈剪切变形的沉积混杂岩,形成于海沟外侧的大洋盆地。

地幔柱假说与峨眉山地幔柱研究进展

地幔柱假说的真实性一直是国内外学者研究的热点问题之一。本文阐述了地幔柱假说的提出与发展。近年来,国内外学者对地幔柱问题进行假设、量化,通过模拟的方法验证了地幔柱假说的可行性,采用深部探测的方法对地幔柱模型不断地完善。峨眉山地幔柱是我国研究程度较高的地幔柱,通过峨眉山玄武岩的研究间接地阐明地幔柱与各类地质作用的关系,结合地球物理方法与地质学、地球化学方法,进一步地研究地幔柱问题,也是探明深部矿产资源的新途径。

龙门山构造带北段山前带松木咀区域构造解析

青藏高原东缘的龙门山构造带是连接青藏高原与四川盆地的陆内挤压造山带,带内地质构造复杂,断裂及地震活动强烈,恢复龙门山构造带形成与演化过程对理解青藏高原东缘隆升和生长过程及其动力学机制具有重要意义。通过对龙门山北段松木咀“飞来峰”开展野外地质调查和地震剖面精细解译,揭露研究区地腹构造特征,恢复松木咀地区逆冲推覆构造演化过程。研究结果表明松木咀“飞来峰”系松木咀断层围限的古生界地层,其地层单元源于天井山古隆起南缘的原地系统,并非外来地层单元。松木咀地区的地表及地腹特征表明松木咀断层为一组独立的同倾向断层,不符合龙门山北段滑覆型飞来峰特征。据此将研究区松木咀构造界定为“楔状冲断体”,并提出“褶皱破裂-背冲冲断-挤压递进变形”的构造成因模式,这一模式合理解释了松木咀构造的独特性。松木咀楔状冲断体系龙门山造山带前锋部位准原地系统形成与演化的产物,属造山带中的楔形挤出构造,体现出构造层次转换与递进变形效应引起的构造变形作用,对造山带形成及演化的贡献不容忽视。