贵州磷矿成矿规律研究进展与展望

贵州省磷矿资源丰富,查明资源量居全国第二位。《中国矿产地质志·贵州卷·磷》在全面收集贵州磷矿勘查开发和研究资料及总结贵州5种矿床式地质特征的基础上,分析了贵州磷矿成矿地质背景,认为在拉伸纪晚期(下江时期)及震旦纪—早寒武世大陆地壳离散构造环境下,陆内隆升或断裂隆起控制了磷矿床形成;厘定了早震旦世磷矿和寒武纪晋宁期磷矿成矿时代分别为635580 Ma、541520 Ma。认为早震旦世黔中古陆周边成矿有利环境是初始碳酸盐(磷酸盐)台地之生物滩(礁)和局限台地潮间—潮下带,寒武纪晋宁期磷矿成矿有利环境是局限—半局限台地上相对凹陷的生物滩环境;成矿物质来源主要为陆源,上升洋流仅是物质搬运的动力;总结了磷矿成矿规律,建立了“开阳式”磷矿、“瓮福式”磷矿和“新华式”磷矿区域成矿模式,提出了下步找矿方向,对未来勘查与研究进行了展望。

黔中隆起性质及其构造演化

"黔中隆起"是雏形于晚寒武世郁南运动的东西向平缓隆起,经历了都匀运动水下隆起向陆上隆起的转化发展阶段。通过对比沉积岩相与古地理研究,黔中隆起水陆转换开始于晚奥陶世涧草沟期,即都匀运动发生的时间,鼎盛时期发育在晚奥陶世五峰期至早志留世龙马溪期。广西运动期间,受到来自南部云开地块与桂滇-北越地块的挤压和南东向华夏地块与扬子板块汇聚、碰撞脉动式收缩的远程效应,出现了以黔中背斜、乌当-二比向斜为代表的东西向构造带和以麻江背斜为代表的南北向构造带共存的现象,之后,"黔中隆起"作为独立意义的构造单元消失,与"江南古陆"相连接进入联合发展时期。东吴运动和峨眉山玄武岩的喷发改变了黔中隆起控制东西走向的沉积古地理格架,变为近南北向,黔中隆起与上扬子地区的构造演化彻底融为一体,标志黔中隆起演化的彻底结束。黔中隆起南缘边界的镇远—贵阳断裂中的钾镁煌斑岩单颗粒锆石U-Pb同位素年龄为(261.3±8.0)Ma,很好地指示了黔中隆起作为独立单元发展的最后年限。

黔中隆起下组合古油藏和残余油气藏

通过对黔中隆起及其周缘地区典型古油藏和残余油气藏的石油地质主要特征、埋藏史、热史与成藏条件等进行分析研究,明确了古油藏和残余油气藏的含义,探讨了古油藏和残余油气藏的油气成藏模式和油气成藏规律。进而指出:①该区油气成藏期以加里东期为主,加里东期古隆起是控制油气成藏的首要因素;②抬升剥蚀作用是早期油气藏被改造和破坏的控制因素,燕山—喜山期构造运动是造成该区早期油气全面被破坏的主导因素;③加里东期存在和油气演化有着良好配置关系的古圈闭和储盖组合,从而形成了众多大型加里东期古油气藏;印支—燕山期缺乏与油气演化有着良好配置关系的构造圈闭(古隆起)和储盖组合,使该区晚期成藏条件相对较为不利;④埋藏差异造成该区油气演化程度差异较大,但目前仍存在寻找油气的客观条件。

黔中隆起及邻区分带性变形特征

QZ2006-40地震测线的构造变形样式及其平衡剖面缩短量分析表明,黔中隆起及邻区具有明显的分带性变形特征:自NW至SE依次可以划分为黔西北构造带、黔中构造带、麻江-凯里构造带、雪峰构造带,黔西北构造带的构造变形整体上以隔挡式褶皱及其组合为主,黔中构造带的构造变形样式以平缓的褶皱及其组合为主,麻江-凯里构造带以隔槽式褶皱及其组合为主,雪峰构造带以梵净山群、板溪群和南华系褶皱岩系变形为主。平衡剖面分析结果表明研究区经历了多期复杂的构造活动,不同构造带的缩短率揭示不同时期构造活动在不同带所表现的强度不同。总的来说,寒武纪以来麻江-凯里构造带构造活动最强烈,其次为黔中构造带,黔西北构造带构造活动最弱。整体体现出明显的分带性变形特征。

黔中隆起及周缘基底结构、断裂特征

综合研究认为黔北坳陷、黔西南坳陷基底地层为板溪群,黔中隆起为四堡群,推测黔南坳陷、江南隆起为下江群;黔中隆起及周缘地区断层的重磁特征表现为梯度带,呈线性、串珠状异常,MT电性剖面表现为不同电性层突变相接。断裂控制了基岩结构及两侧构造的样式。

黔中隆起的形成时间及形成机制探讨

黔中隆起经历了水下和陆上两个发育阶段;都匀运动是这一发育转变的成因。问题的焦点是水下隆起的开始时间和都匀运动发生的具体时间。根据沉积相研究,受郁南运动控制,黔中隆起在下奥陶统桐梓组沉积期间已具雏形。对贵阳乌当发现的珊瑚化石Plasmoporella、Heliolites、Amsassia等重新厘定后认为黔中隆起大规模露出水面的时间为晚奥陶世五峰组沉积期结束之时,这也是都匀运动发生的时间。都匀运动本身,受到自南而北方向的滇桂—北越地块的挤压和南东—北西方向的加里东造山运动的挤压,因此在黔中及周缘地区形成了以黔中背斜、乌当—二比向斜为代表的东西向构造和以麻江背斜为代表的南北向构造并存的地质现象。

黔中隆起及其周缘地区下古生界油气勘探前景与方向

黔中隆起位于上扬子板块东南缘,经历了前震旦纪基底形成、早震旦世裂谷、晚震旦世—志留纪被动大陆边缘、泥盆纪—中三叠世陆内裂谷与克拉通盆地和晚三叠世—第三纪陆内盆地5大演化阶段。该区具有较好的成油气地质条件;发育上震旦统陡山沱组泥页岩和下寒武统牛蹄塘组泥页岩两套区域烃源岩及下奥陶统湄潭组和下志留统龙马溪组局部泥页岩烃源岩,具有很强的生烃潜力;发育上震旦统灯影组白云岩、寒武系金顶山组碎屑岩、高台组—娄山关组碳酸盐岩和下奥陶统—下志留统储层;而牛蹄塘组泥岩和娄山关组膏盐白云岩与上二叠统龙潭组含煤泥岩是该区区域性盖层,湄潭组、龙马溪组为局部盖层;该区保存条件复杂,燕山、喜山构造运动对早期油气藏的改造和破坏较大,是该区油气成藏的主要控制因素,也是该区油气勘探的主要风险所在。研究认为该区油气勘探潜力较大,而安顺凹陷、三塘—百兴凹陷和黔西凹陷整体油气保存条件较好,为最有利天然气勘探区带。

黔中隆起及周缘地区下组合含油气流体包裹体研究

应用均一法测温及激光拉曼探针等技术对黔中隆起地区下组合含油气流体包裹体进行了研究，结果表明该区烃类包裹体个体较小，无色，形态不规则，其烃类成分以CH4为主，具明显干气特征，部分包裹体内含CO2，分析认为是碳酸盐（碳酸氢钙）因温度、压力的变化分解所致。均一温度测试结果显示下组合油气包裹体形成时的温度分别位于85～12513、12516513两个温度段，结合该地区埋藏史及古地温史研究，确定本区成藏期分别为早中寒武世一早三叠世及早三叠世一中晚侏罗世。

黔中隆起金沙地区中新生代隆升剥蚀的裂变径迹分析

对贵州金沙地区取样进行了裂变径迹热史模拟,结合地质分析再现了黔中隆起的沉降和隆升剥蚀作用过程。该地区经历了180～70Ma时期的沉降埋藏增温和70Ma之后的剥蚀冷却降温两大阶段。沉降阶段的增温速率为0.909℃/Ma,对应的T3—K的沉积厚度约为4550m。冷却降温曲线分为三段:70～15Ma,样品温度从120℃降低到60℃,冷却速率为1.09℃/Ma;15～5Ma为一个"平台"期,样品温度维持在60℃左右;5Ma至今,样品温度从60℃快速冷却至20℃,冷却速率达8℃/Ma,这与喜马拉雅期云贵高原的整体隆升和晚期快速崛起相对应。计算表明,晚白垩世以来的隆升剥蚀量达2800m左右。

黔中隆起及其周缘地区“下组合”油气地质特征

黔中隆起及其周缘地区包括滇黔北部坳陷、黔中隆起、滇东隆起、黔西南坳陷、黔南坳陷和武陵坳陷等六个一级构造单元。“下组合”包括震旦系、寒武系、奥陶系和志留系,具有丰富的油气资源和较好的油气成藏条件。两套区域性海相烃源岩,包括下寒武统牛蹄塘组碳质页岩和上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组石灰岩和碳质页岩,Ro值普遍在2%以上,主体处于高成熟晚期—过成熟早期。上震旦统陡山沱组发育地区性黑色页岩和碳质灰岩等烃源岩。主力储层包括上震旦统灯影组、中—上寒武统、下奥陶统桐梓组—红花园组及下志留统石牛栏组。区域盖层发育于下寒武统下部和下志留统下部,皆以泥质岩为主。各区块海相“下组合”纵向生储盖组合发育情况有所差异,黔中隆起区和黔南坳陷有两套组合,滇黔北部坳陷则有四套组合。以下寒武统牛蹄塘组为烃源岩、上震旦统灯影组白云岩为储层、下寒武统泥岩为盖层的生储盖组合,是黔中隆起及其周缘地区“下组合”勘探的主要目的层系。

试对贵州贵定平伐泥盆系碎屑岩金刚石信息的思考

本文根据贵定平伐地区水系砂矿金刚石和泥盆系碎屑岩金刚石信息,结合黔东钾镁煌斑岩乃至华北地台金刚石成矿于奥陶纪(末)的时间域,贵州地史演化特征和此时都匀运动的地质构造格架,综合分析认为,仍处海相沉积建造进程中的黔东有一系列(含金刚石)钾镁煌斑岩侵入,作为上扬子地台中相对刚性的黔中隆起块体,应更利于钾镁煌斑岩型甚至金伯利岩型金刚石的成矿,贵定平伐泥盆系碎屑岩金刚石或许就是来源于黔中隆起区原生金刚石矿的剥蚀扩散补给,并因此相伴形成碎屑岩区水系砂矿金刚石及其指示矿物的重砂异常。

“黔中隆起”和贵州晚古生代古地理演化及其对铝土矿的控矿作用

早古生代的区域隆升形成的古地貌和晚古生代海平面变化明显控制了贵州晚古生代古地理与古地貌的演化,“黔中隆起”表现尤为明显。然而对“黔中隆起”的形成时间及演化存在较大争议,限制了对贵州铝土矿的沉积古地理与古地理演化史的认识。通过野外踏勘、资料收集和整理,建立了贵州晚寒武世至二叠纪数个重要地质历史时期的古地理图,对“黔中”隆起的形成时间、演化等进行了再认识,揭示其与贵州铝土矿成矿的耦合关系。寒武纪至早志留世早—中期,“黔中隆起”北缘缺失与之相关的古陆边缘相沉积,黔中地区大规模的隆起时间应以下志留统韩家店组潮坪相沉积的出现作为开始。在“黔中隆起”的显著影响下,黔中和遵义地区经历长期而强烈的风化剥蚀,于早石炭世分别形成喀斯特洼地和漏斗、峡谷地貌,为九架炉组含铝岩系的形成提供了物质条件和成矿场所,并在晚古生代冰盖消长带来的海平面和气候变化的影响下,通过强烈的淋滤作用形成铝土矿。黔北务正道地区经历了长期的风化剥蚀后,在海平面高频变化下形成有利于下二叠统大竹园组铝土矿形成的滨岸湿地环境和洼地地貌。贵州早二叠世的铝土矿与晚古生代冰期具有更明显的耦合关系。

中国南方地区奥陶系热液-岩溶改造型白云岩储层发育机理——以黔中地区下奥陶统为例

以黔中地区下奥陶统为例,通过野外剖面观测、实验分析等工作,揭示了白云岩的热液-岩溶改造特征,并探讨了其发育机理。研究区下奥陶统红花园组和桐梓组以白云岩为主,在白云岩构造裂缝和溶蚀孔洞中见白云石、方解石、沥青的充填,具有典型的斑马纹状构造。充填白云石为粗晶粒状的鞍形白云石,具有弯曲晶面和波状消光的特征,阴极发光呈现较强的红色。充填白云石的碳同位素δ^(13)C在-2.2‰^-0.8‰之间,平均值为-1.47‰,氧同位素δ^(18)O在-12.2‰^-7.6‰之间,平均值为-9.4‰,与围岩白云石相比明显偏轻。充填白云石的稀土元素具有典型的Eu正异常特征,δEu最高达91.9。根据地质演化背景和流体作用类型,奥陶系白云岩储层发育过程为:早奥陶世沉积过程中发生同生/准同生白云石化作用;中晚奥陶世至早志留世,受都匀运动影响,白云岩暴露至地表遭受岩溶作用,形成岩溶孔洞型白云岩储层;中泥盆世遭受构造热液进一步对白云岩进行的溶蚀改造,所形成的溶蚀孔洞为天然气的主要储集空间。

黔中隆起及周缘地区牛蹄塘组含氮页岩气分布特征及有利勘探方向

黔中隆起及周缘地区位于四川盆地以南的复杂构造改造区,广泛发育的下古生界海相牛蹄塘组页岩具有分布面积广、厚度大和有机质类型好等特点,页岩气资源潜力巨大。但是,该区页岩气勘探效果不佳,多口井揭示N2含量高。为揭示四川盆地外牛蹄塘组页岩气高氮低烃的原因,本次研究选取牛蹄塘组高N2含量与低N2含量的页岩样品,对比其地质与地球化学特征,初步分析牛蹄塘组N2的成因,并结合气体组分的区域分布特征,阐明了不同地区页岩气气体组成差异的原因。结果表明,牛蹄塘组页岩解吸气中N2可能来源于有机质高成熟氨化作用或过成熟热解作用。牛蹄塘组早期生成的烃类气受通天断层的影响可能发生了散失,而当等效镜质组反射率大于3.5%时,N2的产率显著增加,N2相对含量也相应增加,导致牛蹄塘组页岩气具有高氮低烃的组成特征。综合研究认为,黔中古隆起金沙、大方一带,雪峰古隆起松桃、岑巩、黄平和麻江一带为复杂构造改造区过成熟牛蹄塘组页岩气有利勘探区域。

黔中隆起的油气勘探壁垒——兼论海相碳酸盐岩烃源岩

黔中隆起在地质构造上属于扬子地块的滇黔隆褶带,南华纪晚期初现雏形,震旦纪—奥陶纪为水下隆起,燕山运动使其整体抬高,喜马拉雅运动时急剧隆升,构造地貌长期相对隆起。地表油苗油样分析结果显示,在红外吸收谱图中缩合芳烃结构及含氧基团吸收明显,有机质热成熟度高,且遭受了氧化蚀变;震旦系以上地层大量暴露,地表水溶蚀下渗深度在黔西南地区可达3000～4000m;作为长期存在的古隆起,经历了多次抬升,直至挽近仍处于严重剥蚀阶段。地腹可能存在酸性岩浆热源使有机质过度热演化、保存条件不佳以及缺少勘探目的层,是黔中隆起油气勘探的三大壁垒。兼谈了碳酸盐岩烃源岩问题,认为形成大油气田的烃源岩主要是泥质岩系,“碳酸盐岩烃源岩”只是从属性的,分布在泥质烃源岩系的边缘或局部范围。

论桐梓上升——志留纪埃隆晚期黔中古陆北扩的证据

黔渝川边区16个县、25个志留系兰多维列统剖面的岩石、生物地层、沉积构造、风化壳及其黏土矿物成分证实,在石牛栏组最上部沉积期间(埃隆晚期),上扬子海域南部海水曾一度退尽并遭受风化剥蚀,使黔中古陆范围明显扩大。埃隆晚期全球海平面处于上升期,而研究区却出现海平面下降、基底隆升并露出海面,笔者将这次地表升隆事件命名为桐梓上升。它的风化剥蚀过程是短暂的(可能不超过0.1Myr),但海底升隆过程漫长(可能超过2Myr)。扬子区在兰多维列世发生的上升事件(宜昌上升、桐梓上升和扬子上升)均受到华南大地构造活动的控制,这些活动深深地影响了扬子海域古地理变迁。相对而言,桐梓上升的范围最窄、规模最小、时限最短,在区域地层对比意义较大。志留纪可能在埃隆晚期之后,上扬子海域海水从黔东北向南,先到达黔中贵阳和黔东南凯里一带,后侵漫到黔东南三都和独山地区。分析表明,志留纪华南大地构造活动并非处于匀变状态下,而具有强弱不等的幕式活动阶段,反映了华南大地构造运动对上扬子海域影响的时间点与强度。