准噶尔盆地东部构造抬升剥蚀对铀成矿的控制

构造与成矿具有密切的动态耦合关系,长期研究发现目标层形成和之后的构造抬升剥蚀事件对砂岩型铀矿的形成和定位具有明显控制作用。为了详细地、较为合理地刻画不同类型、不同层位铀矿形成的机理和过程,实现理论模式向找矿模型的转化,建立一种可便于操作的远景预测新方法和新途径,以准噶尔盆地东部卡拉麦里山周缘铀矿床(点)为研究对象,采用盆地构造格架划分、埋藏与剥蚀史研究和蚀源区磷灰石裂变径迹模拟的方法,开展了系列研究工作。研究发现卡拉麦里山周缘不同类型的铀矿床(点)是其抬升剥蚀演化这同一成矿系统作用下的不同产物。盆地沉降曲线和蚀源区磷灰石裂变径迹模拟显示准噶尔盆地东部在中晚侏罗世以来经历了160~140、90~70和约20 Ma以来的3次快速隆升剥蚀阶段,这些构造事件均诱发了明显的铀成矿作用,其构造抬升剥蚀的强度控制了铀成矿的规模,其期次严格地控制了铀成矿的期次。在铀成矿过程中构造发展演化起到了主导作用,规模铀成矿主要发育在有完整成矿系统的构造斜坡带上,如喀木斯特进积式(剥蚀)多期次同向叠加和北三台退积式远源铀成矿模式往往能形成大型矿床;构造形态复杂多变的区段一般不会发育规模铀成矿,如卡拉麦里山南缘山前地区。上述区域构造抬升、铀成矿序列和控矿组合等规律的总结,为该区铀成矿远景预测提供了科学依据,可推广应用到其他盆地砂岩型铀矿找矿当中。

准噶尔盆地南缘构造抬升剥蚀不均一性对砂岩型铀矿的制约

准噶尔盆地南缘与伊犁和吐哈典型产铀盆地成矿地质背景相似,然而,至今未发现铀矿床。现存铀矿(化)点主要受控于构造形态和抬升剥蚀程度,本文主要通过恢复准噶尔盆地南缘构造抬升剥蚀量,探讨构造抬升剥蚀不均一性对砂岩型铀成矿的制约,指出有利构造保矿的适宜地段。采用镜质体反射率(Ro)反演技术,结合目的层成岩作用研究,估算出四棵树和硫磺沟地区剥蚀量分别为2880~3680 m和2400~3680 m,相对较小。分析抬升剥蚀不均一性的形成机制发现,两个地区发育走滑断层主导的传递带致使抬升剥蚀量相对较小,主要表现为地层的逆冲缩量相对较小和发育不同的构造调节方式(盆山耦合方式)。四棵树地区主要发育逆掩冲断型盆山耦合方式,对后期铀成矿不利;硫磺沟地区发育冲隆-掀斜型盆山耦合方式,对铀成矿的保存较为有利。地表露头和深部钻孔均显示硫磺沟地区存在层间氧化带及其铀矿体的可能,是寻找剥蚀残留"古矿"的优选地段。

鄂尔多斯盆地西南部三叠纪末抬升剥蚀事件及热年代学记录

三叠纪末期大型鄂尔多斯盆地遭受了中生代成盆以来首次较大规模的抬升剥蚀,显著改造了中晚三叠世延长期盆地面貌,并控制了侏罗纪早期沉积格局和油藏分布,对盆地演化及矿产资源分布产生了重要影响。本文利用地质及大量钻井资料揭示了该期构造事件对盆地的剥蚀改造特征,盆地及周邻地区磷灰石裂变径迹年代学记录并约束了此次构造抬升的时限与过程;综合周邻区域构造研究成果,探讨了其发育的动力学背景。结果表明,鄂尔多斯盆地三叠纪末期的剥蚀具西南强、东北弱的特点,西南部大范围内延长组地层残缺不全,剥蚀量最大可达1000余米;前侏罗纪沉积古地貌总体呈西南高、北东低的特点;其抬升时间始于205~190Ma,西南部稍早于盆地腹部,抬升速率大于1℃/Myr,可持续至中侏罗世(约160Ma)。该期抬升剥蚀事件范围可涉及至盆地西南缘更广阔的区域,与同期秦岭造山带内出现的快速抬升冷却事件具有较好的时空耦合关系,是对秦岭造山带区域构造环境转变的响应和纪录。该研究丰富和发展了三叠纪末期构造事件在华北克拉通的影响,对该区油气、煤炭资源的进一步勘探和评价提供了新的思路,具有一定的现实意义。

青藏高原东缘峨眉山新生代加速抬升剥蚀作用

本文通过峨眉山基底卷入构造带低温热年代学(磷灰石和锆石裂变径迹、锆石(U-Th)/He)研究,结合典型构造-热结构特征诠释峨眉山晚中-新生代冲断扩展变形与热年代学耦合性.峨眉山磷灰石裂变径迹(AFT)和锆石(U-Th)/He(ZHe)年龄值分别为4~30Ma和16~118Ma.ZHe年龄与海拔高程关系揭示出ZHe系统抬升剥蚀残存的部分滞留带(PRZ).低温热年代学年龄与峨眉山构造分带性具有明显相关性特征:万年寺逆断层上盘基底卷入构造带AFT年龄普遍小于10Ma,万年寺逆断层下盘扩展变形带AFT年龄普遍大于10 Ma;且空间上AFT年龄与断裂带具有明显相关性,它揭示出峨眉山扩展变形带中新世晚期以来断层冲断缩短构造活动.低温热年代学热史模拟揭示峨眉山构造带晚白垩世以来的多阶段性加速抬升剥蚀过程,基底卷入构造带岩石隆升幅度大约达到7~8km,渐新世以来抬升剥蚀速率达0.2~0.4mm·a-1,其新生代多阶段性构造隆升动力学与青藏高原多板块间碰撞过程及其始新世大规模物质东向扩展过程密切相关.

沉积盆地后期抬升剥蚀及对油气成藏的影响

沉积盆地后期改造过程中抬升遭受剥蚀的现象十分普遍,主要影响包括地层压力的异常变化及重新分布、岩层孔隙度和渗透率的变化、地层温度的改变等,进而对烃源岩的生烃、排烃通道的分布及生、排效率以及储层的储集性能产生影响。研究表明,沉积盆地抬升剥蚀期多为油气富集的主要时期,遭受剥蚀量较大的地区多与油气的分布地区有一定相关性。构造抬升的地层在风化、剥蚀和淋滤作用下影响储集层的储集性能,对油气的运移和聚集成藏产生了重要影响。

湘东北隆起区前中生代抬升剥蚀过程的地层记录

湘东北地区为一主要出露新元古界冷家溪群的构造隆起带,其前中生代的抬升剥蚀过程模糊不清且尚未得到研究。本文通过新元古代的冷家溪群—上古生界地层序列、地层发育和缺失情况及其反映的不整合特征,尝试性重塑了湘东北前中生代抬升剥蚀过程,形成以下主要认识:湘东北地区自北往南可划分为临湘、岳阳、金井、长沙、醴陵等5个特征有别的抬升-剥蚀区,造成抬升-剥蚀的构造事件包括冷家溪期末的武陵运动、板溪期末的雪峰运动和早古生代后期的加里东运动,其中加里东运动包括奥陶纪末的北流运动和志留纪中后期的广西运动;武陵运动自北而南在各抬升-剥蚀区造成的抬升剥蚀量分别为>0~5200、800~6900、600~3200、500~3200、500~8000 m;雪峰运动造成的抬升剥蚀量在临湘抬升-剥蚀区不明,在岳阳抬升-剥蚀区约300~800 m,在金井抬升-剥蚀区约1800 m,在长沙和醴陵抬升-剥蚀区不明显;加里东运动自北而南在各抬升-剥蚀区造成的抬升剥蚀量分别约为500、3300~>4400、2400~7900、300~7100、3100~9300 m。上述抬升剥蚀过程为武陵、雪峰和加里东等构造运动特征提供了一定约束。

秦岭-大别-苏鲁造山带白垩纪以来的抬升冷却史——低温年代学数据约束

总计100个新的磷灰石裂变径迹数据提供了从整体上探讨晚中生代以来抬升冷却史的年代学数据。这些切过东秦岭至黄陵背斜、穿过桐柏至扬子前陆冲断带以及大别和苏鲁超高压变质岩带,南秦岭的裂变径迹年龄与扬子内的黄陵背斜相似,而北秦岭则与桐柏-大别-苏鲁相当。从北秦岭到大别,裂变径迹年龄趋于减小,但过郯庐断裂到苏鲁则略有增加。与我国西部造山带裂变径迹年龄格局相较,桐柏-大别-苏鲁带与西部各造山带显然不是处于同一挤压变形体制下。相对于超高压岩石早期快速的阶段性抬升,即岩浆活动期(～120Ma)后的抬升要和缓得多;相对于其它地质单元,扬子前陆冲断带、黄陵背斜和南秦岭在岩浆活动期后即抬升冷却到了磷灰石裂变径迹封闭温度(～110℃)对应的深度。基于裂变径迹数据和相关Ar/Ar 和 K-Ar 数据进行的冷却史模拟结果显示:全区均表现为相似的三阶段冷却过程:(1)白垩纪早期开始快速抬升至磷灰石裂变径迹退火带的冷却阶段;(2)随后的处于部分退火带的缓慢冷却阶段;(3)上新世以来的加速抬升过程。现今的磷灰石裂变径迹年龄格局基本上受控于白垩纪的快速抬升冷却事件,但最后为晚期活动断裂所定格。

地层抬升引发的天然气膨胀及其聚集效应——以鄂尔多斯盆地苏里格气田为例

应用大量地球化学、流体包裹体和生产动态等资料,对鄂尔多斯盆地苏里格气田晚白垩世以来大幅度抬升引发的天然气膨胀及其聚集效应进行研究。结果表明,晚白垩世以来,盆地显著抬升引发的天然气膨胀作用是苏里格气田致密砂岩气后期调整和二次充注的重要动力。抬升引起烃源岩中滞留的天然气体积膨胀导致天然气再次排出并运移充注到储集层,从而形成二次聚集效应,致密储集层中天然气的膨胀则引起含气饱和度、含气面积及气柱高度增加,进一步提高了储集层含气性,形成规模天然气聚集调整事件。整体上,苏里格气田经历早白垩世末前埋藏和晚白垩世以来抬升两期天然气聚集过程,埋藏阶段天然气主要受生烃超压驱动运移并聚集,抬升阶段则为天然气体积膨胀产生的膨胀力驱动的储集层内部调整和二次充注聚集。总体上,气田东部抬升阶段的天然气调整及二次充注聚集效应大于西部,有利于形成富气区。

沉积盆地地层剥蚀厚度恢复方法及进展

地层剥蚀厚度的准确恢复对正确重建沉积盆地原始沉积—构造演化史、热史及油气生、排、运、聚史和定量评价油气资源潜力至关重要。在科学界定剥蚀厚度的含义和分析影响地层剥蚀厚度因素的基础上,提出了沉积盆地中恢复地层剥蚀厚度方法新的分类方案,将现有恢复方法划归为地质分析对比法、地热指标法、测井技术法、沉积速率法及其他方法等五大类,并选择4种常用方法对比分析了其基本原理、优缺点和适用条件。认为在实际工作中,应在充分了解各种方法的特点和正确认识区域地质背景的前提下,选用合适的恢复方法,并辅之以其他方法手段,综合、定量地恢复地层剥蚀量。

中、上扬子白垩纪以来的剥蚀过程及构造意义——低温年代学数据约束

通过对磷灰石裂变径迹(AFT)数据系统的对比,本文从整体上分析了中、上扬子区块各地质单元在晚中生代、新生带抬升冷却特征,并初步构建了区域上中-新生代构造活动与内陆变形的时空关系.它们的构造活动在空间上具有分区性和连续性特征,在时间上具有幕式性特征.空间上的分区性与连续性主要表现在各地质单元隆升特征的差异性,即中扬子北缘江汉盆地、黄陵隆起最早开始冷却到大巴山逆冲带、米仓山-汉南隆起晚侏罗世自北(东)向南(西)的隆升与江南-雪峰山隆起、湘鄂西褶皱带、川东褶皱带及川东北地区自南东向北西依次递进逆冲褶皱变形的差异;构造活动时间上的幕式特征主要表现在阶段性的快速冷却及其相间的缓慢冷却过程.中、上扬子北缘大巴山逆冲带、米仓山-汉南隆起磷灰石裂变径迹年龄从北(东)向南(西)逐渐变小,它们在晚中生代、新生代处于秦岭-大别造山带向扬子地块逆冲挤压变形的动力学背景;而湘鄂西褶皱带、川东褶皱带及川东北地区磷灰石裂变径迹年龄自南东向北西方向减小的趋势主要受控于太平洋板块的俯冲挤压效应.中、上扬子喜山晚期的快速冷却主要是青藏高原隆升及其向东与南东方向构造逃逸挤压作用及亚洲季风等气候变化的响应.磷灰石裂变径迹的系统分析为中、上扬子递进扩展构造变形提供了年代学约束.

宁芜、庐枞盆地玢岩铁矿成矿深度及成矿后抬升、剥蚀情况:来自磷灰石裂变径迹的证据

矿床形成深度及成矿后的变化与保存是目前深部找矿亟待解决的关键问题.选取4个成矿年龄均为130Ma左右的典型玢岩铁矿,分别为宁芜盆地中矿体已经出露地表并经受过剥蚀的东山铁矿和矿体埋藏距地表40m以下的梅山铁矿,庐枞盆地中矿体埋藏距地表400m以下的罗河铁矿和矿体埋藏距地表600m以下的泥河铁矿,采用双重定年技术对这4个矿床主成矿阶段矿石矿物组合中的磷灰石进行了裂变径迹研究.结果显示:(1)东山铁矿AFT合并年龄为106.3±5.4Ma,梅山铁矿为94.2±4.0Ma,罗河铁矿为81.3±4.0Ma,泥河铁矿为79.1±3.3Ma,且AFT年龄和围限径迹长度随样品埋藏深度减小而增大,分别更接近成矿年龄和原始径迹长度,显示4个矿床成矿后差异抬升剥蚀作用导致磷灰石样品通过部分退火带时的冷却速率存在差别;(2)热史模拟反映这4个矿床成矿后均经历了早期短暂快速冷却和后期长期缓慢冷却2个阶段,两阶段之间的拐点温度接近,对应深度为1.7～1.8km,结合其他证据证明宁芜、庐枞盆地玢岩铁矿成矿深度均为2km左右.说明这4个矿床现今埋藏深度的差异主要是由于成矿后的抬升、剥蚀作用导致.(3)自110Ma以来宁芜盆地的整体抬升剥蚀幅度大于庐枞盆地,导致宁芜盆地大部分玢岩铁矿矿体接近或暴露地表.2个盆地早期抬升剥蚀作用与区域性黄桥事件同步.

湘鄂西地区下古生界页岩气保存条件

湘鄂西地区泥页岩具有发育层位多、分布面积广、沉积厚度大和热演化程度高等特点,具备形成页岩气的物质基础,但保存条件成为制约其富集成藏的关键。以湘鄂西地区下古生界下寒武统和上奥陶统—下志留统2套页岩层系为研究对象,从地层抬升剥蚀强度、断层和裂缝组合、盖层发育特征、流体封闭性4个方面分析了页岩气的保存条件。结果表明,复向斜地区受构造活动改造弱,黑色页岩埋深较大,盖层分布连续,断裂不发育,流体封闭性强;而复背斜地区受构造活动改造强,盖层不完整或缺失,黑色页岩埋藏浅,甚至暴露地表,断裂发育,流体封闭性弱。利川复向斜南部、花果坪复向斜中北部和桑植—石门复向斜中部的页岩气保存条件较好,可作为下一步勘探的有利目标区。

反演南方海相层系热史动态演化的新温标——磷灰石、锆石(U-Th)/He年龄和封闭温度

对川东北普光一毛坝地区和通江地区的11个岩心和露头样品进行锆石、磷灰石（u—Th）／He定年分析，初步建立了He年龄一深度／温度动态演化模式，该地区磷灰石He封闭温度为85℃。川东北钻井岩心和剖面样品经历相同的热演化历程。该地区第三纪至第四纪为冷却抬升剥蚀主要时期，剥蚀速率约为74．8～172．5m／Ma，剥蚀厚度大约为2800～3000m，地温逐渐降低到磷灰石He封闭温度，直至达到现今温度，与青藏高原隆升引发的新构造运动在四川盆地的响应有关。普光5井等3200m以上中生界样品未经历过锆石He封闭温度，可能只有3200m以下的样品经历锆石He封闭温度，但所有样品都经历了磷灰石He封闭温度。根据锆石（U—Th）／He年龄大致推算出，川东北地区可能在晚侏罗世开始抬升，在晚侏罗世一早白垩世期间普光一毛坝地区和通江地区都处于缓慢抬升剥蚀阶段，只是普光一毛坝地区抬升剥蚀开始时间要早于通江地区。磷灰石和锆石He封闭温度和年龄揭示了该区动态热演化历史。该区在178．0Ma之前古地温大于170～1900C，随后地层继续抬升，古地温下降；在40．5～178．0Ma时，古地温为85—170℃；在0～40．5Ma时，现今地温小于85℃。

砂体回弹在大庆油田形成过程中的贡献

针对含油气盆地目的层之上普遍存在剥蚀卸载的问题,以卸载时下伏饱和介质必然发生回弹为理论基础,探讨了剥蚀卸载过程中的砂体回弹对大庆油田形成的相对贡献。岩心回弹物理模拟实验表明,大庆油田青山口组储层的砂岩回弹应变最大可达1.143%,并与有效上覆压力存在着指数关系,影响应变的主要因素是轴向应力和砂岩的粒度。在大庆油田目的层之上两次重要的剥蚀卸载事件中,砂体回弹所泵吸的油气资源量为(0.8984～2.6952)×108t,占大庆油田总资源量的1.45%～4.35%,因而认为砂体回弹可能是大庆油田成藏的机理之一。

辽东五龙与青城子矿集区成矿和保存条件对比及其深部找矿意义

位于辽东地区的青城子与五龙矿集区尽管成矿大地构造背景相似,但其成矿时代、赋矿围岩及控矿构造却有明显的差别。根据对青城子矿集区金-多金属矿床及五龙矿集区五龙金矿床和四道沟金矿床成矿大地构造背景、赋矿围岩、岩浆活动时代及产状、控矿及容矿构造、成矿时代和剥蚀程度新数据及已有资料的综合分析,认为青城子矿集区金-多金属矿床及五龙矿集区五龙金矿床和四道沟金矿床的成矿差异主要与晚三叠世以来剥蚀程度不同有关,在此基础上提出了辽东地区"三层楼"成矿找矿模式。该"三层楼"模式底部为赋存于中侏罗世深成变形花岗岩体内陡倾断裂带中的"五龙式"石英脉型金矿床(早白垩世成矿),中部为赋存于辽河群下部变质碎屑岩内层间断裂带中的"四道沟式"蚀变岩型及石英脉型金矿床(早白垩世成矿),而上部为赋存于盖县组碎屑岩及大石桥组大理岩硅-钙面附近层间断裂带(部分为切层断裂带)的"白云式"石英脉型及蚀变岩型金-多金属矿床(三叠纪成矿为主,但有晚侏罗世及早白垩世成矿的叠加)。未来辽东深部找矿中要注意青城子金-多金属矿集区深部存在"四道沟式"及"五龙式"金矿床的可能,以及在五龙矿集区四道沟金矿深部存在"五龙式"金矿床的可能性。特别是在剥蚀程度相对较浅的青城子矿集区可能存在有较好的深部找矿潜力,在未来研究工作中需要加以重视。

渤海湾盆地潜山油气藏保存条件探讨

渤海湾盆地潜山油气藏的保存条件至关重要,探讨保存条件对潜山油气勘探具有重要意义。基于大量统计资料,结合潜山油气成藏条件分析,探讨渤海湾盆地盖层、抬升剥蚀作用和断裂作用对潜山油气保存及富集的影响。结果表明:渤海湾盆地不同层系潜山油气相态及来源不尽相同,前古生界、下古生界和中生界以油藏为主,为它源型油气藏,而上古生界以气藏为主,主要为自源型油气藏;研究区共发育5套区域盖层,石炭—二叠系盖层对天然气封盖能力强,新近系泥岩仅能作为油藏的盖层;不同时期形成的潜山油气藏的保存条件存在差异,早期形成的潜山油气藏因后期构造作用遭到破坏,大多数潜山油气藏主要为古近纪末和新近纪—第四纪形成;断盖配置及断层封闭性控制潜山油气藏的保存,可划分为A型、B型和C型3类断盖组合样式,其中C型断盖组合样式最有利于潜山油气的富集与保存。

泌阳凹陷流体势特征及油气运聚单元划分

探讨泌阳凹陷流体势特征,从油气运移动力角度分析泌阳凹陷油气富集分布规律及原因,为进一步油气勘探开发提供依据。以该凹陷主要成藏时期的构造活动演化为基础,结合与之对应时期的构造格局,计算出古近系廖庄组沉积末期剥蚀前后及现今流体势,明确了不同时期流体势场表现出的油气运聚特征。结果表明古今流体势场表现出一定的继承性和一致性,总体上表现为由东南部凹陷中心向西北斜坡逐渐降低的扇形分布规律,在此基础上将泌阳凹陷划分为2个油气运聚区7个油气运聚单元。上述流体势特征有利于油气长期运移聚集形成储量规模较大的油气藏,是泌阳凹陷油气富集的主要原因。

宁武盆地中-新生代构造演化的裂变径迹证据

为深入研究宁武盆地中-新生代的构造演化及煤层气资源的赋存条件,采集样品进行裂变径迹测试。锆石裂变径迹年龄为156~139 Ma,磷灰石裂变径迹年龄为97~47 Ma。宁武盆地中-新生代的构造演化历史可分为3个阶段。晚侏罗世(156 Ma),盆地两翼的岩体开始缓慢隆升,核部坳陷沉积,到早白垩世晚期(100 Ma),宁武盆地古地温达到最高,烃源岩达到了生气高峰期。白垩世晚期-古新世(79~59 Ma),快速抬升剥蚀。之后,虽有短暂埋藏,但总体处于隆升状态。渐新世晚期(40~30 Ma)以来快速抬升到现今位置。宁武盆地抬升剥蚀具有空间上的不均衡性。北东部抬升剥蚀早于南部,周缘岩体隆升剥蚀速率大于核部。宁武盆地是在中生代山西地块上形成一系列雁行状排列的复背斜和复向斜的构造背景下,新生代受印度洋板块挤压欧亚大陆,两翼山体强烈抬升推挤作用形成,属于华北克拉通区域构造事件的响应。

柴达木盆地西部新生界水平裂缝及其构造意义

裂缝可以为地壳的构造演化提供重要信息。根据野外观测数据、岩心资料以及薄片观察,柴达木盆地西部新生界中发育大量的水平裂缝。这些水平裂缝主要在泥质岩中发育,具有粗糙的裂缝面,为张开缝且均被石膏充填。裂缝的形态以弧形为主,少量表现为直线形。相邻的弧形裂缝具有强烈的相互作用,并且在端部形成T形交叉。裂缝开度主要分布于1~10 mm,最大可达30 mm,裂缝的规模与密度均随地层剥蚀厚度减小和埋深增加而减小,水平裂缝在平面上仅分布于地层剥蚀严重的背斜核部区域。以上证据表明这些裂缝与地层快速抬升剥蚀过程中由于残余应力形成的垂向拉伸有关。这些水平裂缝均切割早期垂直构造裂缝说明其形成于构造挤压之后。根据裂缝充填物电子自旋共振(ESR)测年结果,水平裂缝主要分两期形成,第一期在1.8 Ma左右,第二期在0.3 Ma左右。晚期水平裂缝的规模和密度远大于早期裂缝。根据裂缝参数理论计算得到的裂缝形成时的驱动应力大小,可以推断晚期地层抬升剥蚀量大约是早期地层抬升剥蚀量的2~3倍。水平裂缝的证据表明,柴达木盆地西部地区第四纪以来经历了脉冲式的构造挤压抬升与剥蚀,且构造活动具有增强的趋势,反映了整个青藏高原第四纪以来逐渐增强的幕式构造活动。