鄂尔多斯盆地下古生界构造-沉积演化、古地理重建及有利成藏区带划分

鄂尔多斯盆地下古生界是重要的天然气勘探层位,相继发现了奥陶系顶部风化壳、古隆起周缘中组合和马家沟组盐下等多套含气层系,证明了盆地下古生界具有良好的勘探开发潜力,也揭示出深化古地理重建工作的急迫性。在分析鄂尔多斯盆地构造-沉积演化过程的基础上,对早古生代重点时期的古地理进行了重建,进而提出了成藏区带划分的新思路。研究表明,鄂尔多斯盆地经历了太古宙—元古宙裂陷沉积、寒武纪—奥陶纪沉积-剥蚀、石炭纪—三叠纪拗陷稳定沉积、侏罗纪—白垩纪挤压成藏和晚白垩纪—现今调整定型等5大阶段。盆地下古生界古地理格局经历了早-中寒武世的古陆消减、沉积增长、边缘裂陷阶段和早奥陶世的隆-坳相间阶段,并控制了优质成藏区带的分布。结合近期勘探研究进展,依据源-储组合和空间分布,划分出了基于主控因素的4类成藏区带:潮缘滩白云岩成藏区、奥陶系盐下台内丘滩成藏区、西部双滩带白云岩和页岩成藏区以及岩溶-滩相白云岩成藏区。不同区带显示出了不同的成藏条件和主控因素,需要选择针对性的勘探策略。

晚三叠世松潘甘孜和川西前陆盆地的物源对比:构造演化和古地理变迁的线索

为了研究龙门山褶皱冲断带两侧的松潘甘孜和川西前陆盆地在大地构造和沉积学方面存在的联系，笔者等分别在松潘甘孜东缘马尔康－理县地区和川西前陆盆地都江堰地区进行了采样和碎屑锆石的LA—ICPMSU—Pb定年工作。269颗锆石的定年结果显示，中－晚三叠世拉丁期－诺利期松潘甘孜复理石盆地东缘沉积地层中的碎屑锆石年龄主要集中在250～280Ma、1800～1900Ma和2400～2500Ma、200～245Ma、400～450Ma，对应的物源主要为东昆仑岛弧、华北陆块基底、义敦岛弧以及北秦岭。与之相比，川西前陆盆地诺利期－瑞替期的须家河组地层中的碎屑锆石年龄大致主要集中在1800～1900Ma和2400～2500Ma、720～850Ma、950～1200Ma、400～450Ma。该统计结果总体上继承了松潘甘孜数据体的特征，揭示出须家河组物源来自西部——松潘甘孜褶皱带的再旋回沉积和龙门山前陆冲断带。

鄂尔多斯地区奥陶纪构造古地理演化与沉积充填特征

鄂尔多斯地区在奥陶纪处于华北克拉通板块的西南边缘地区。由于受秦岭—祁连—贺兰三叉裂谷系开裂—聚合作用的影响,奥陶纪鄂尔多斯地区与华北克拉通已开始出现明显构造与沉积作用的分异,突出表现为奥陶纪沉积期鄂尔多斯东部大规模膏盐岩沉积层的发育。古构造分析表明鄂尔多斯地区奥陶纪总体呈现为“三隆—两坳—一古陆”的古构造分布格局;奥陶纪经历了冶里—亮甲山期的早期边部海侵、马家沟期振荡性的整体沉降海侵以及平凉—背锅山期的西南边缘快速沉陷的古地理演化过程,表现出较强的阶段性演化特征。鄂尔多斯地区奥陶纪整体的沉积充填作用具有以下重要特征:一是受中央古隆起控制、东西向沉积分异明显;二是随时代演进,早中期以内源沉积为主,晚期则以混源或陆源碎屑沉积为主;三是西南边缘沉积巨厚,是奥陶纪最为活跃的构造沉降区。

塔里木盆地及邻区寒武纪——三叠纪构造古地理格局的初步重建

塔里木陆块寒武纪——三叠纪主要经历了从东冈瓦纳大陆西北缘裂解、到向劳亚大陆聚合的演化过程,北部长期为被动大陆边缘环境,南部主要为裂谷、持续裂解以及漂移过程中陆块地体增生拼合,主要为弧后前陆盆地或隆起。塔里木盆地一级层序地层、区域不整合事件、次级构造单元的构造演化等,与板块边界上构造活动及其板块运动轨迹的变化具有明显的一致性,板块边界上的挤压造山活动,造成盆地隆升以及盆地岩相古地理格局的剧烈变化。引发塔里木盆地早二叠世大火成岩省的地幔柱活动,垂向上也造成石炭系穹隆状剥蚀抬升。塔里木叠合盆地的形成是小陆块上不同时期不同盆地类型复合的产物,而在世界其他大板块上,它们在横向上可能处于不同位置,不会发生垂向叠合,而以不同时代的不同盆地出现。塔里木陆块较全球典型克拉通盆地规模小,在与周边陆块碰撞汇聚时受改造强烈,构造变形程度大并由陆块边缘向陆块内扩展,南、北两侧陆块边界上的强烈构造作用易于对整个盆地产生强烈影响,发育挤压期盆地隆起和前陆盆地等。

龙门山泥盆纪沉积盆地的古地理和古构造重建

位于扬子地块西缘的龙门山区,是著名的中生代冲断带,其中泥盆系发育,沉积类型多样,厚度巨大,既包括未经变质的稳定型,也包括浅变质的过渡型和活动型地层。根据推覆构造特点和不同类型泥盆系之间的关系,确认前山带、中山带和后山带,分别包含了泥盆纪沉积的边缘带、过渡带和活动带的地层纪录。泥盆纪的沉积盆地则是一个NE向不对称的裂谷盆地,它的东南边缘,早期由于同生断裂的影响造成宽阔而复杂的古地理面貌和岩相、厚度变化。晚期由于海平面上升,沉积区扩大,边缘带成为宽阔平坦的碳酸盐台地,北段仍保留平行岸线的深水槽地,盆地西侧为较深水的浊积岩分布区,而后过渡为边缘浅水区。本区泥盆系的层序地层结构特点,是由多级不对称层序组成,沉降曲线则由两个下凹的曲线组成阶梯状。这些特点说明,该盆地具有伸展成因的裂谷性质,盆地的形成可能与沿着有根的叠瓦式低角度剪切断裂系发育的地壳伸展作用有关。

吉黑造山带古生代构造古地理演化

吉黑造山带夹持于华北板块和西伯利亚板块之间。对该区域古生代构造古地理演化规律的研究，是恢复板块间碰撞拼合及古亚洲洋发展演化历史的关键。在早古生代期间，华北板块与西伯利亚板块间通过古亚洲洋板块相接。在古亚洲洋板块上散布着一些中间地块。志留纪末期，中间地块间相互拼合碰撞形成中间地块群，同时，古亚洲洋板块持续向华北板块俯冲消亡，使中间地块与华北板块基本拼合，古亚洲洋在该区域内闭合。晚古生代该区域为大陆内裂陷槽环境，至二叠纪末，发生陆 陆碰撞对接。

四川盆地及邻区寒武纪古地理与构造—沉积环境演化

四川盆地寒武纪台地滩相储集体是一套重要的油气勘探目的层,准确预测其发育部位、储集性能与分布规律是其油气勘探的重要基础,其中,寒武纪不同地质历史时期古地理与构造—沉积环境的研究是储集体预测的关键。根据野外实测剖面、钻井和测井分析、地震资料,应用活动论构造—古地理思想,在沉积地质条件、区域连井地层剖面,地层厚度与沉积相等分析的基础上,综合编制了寒武纪各个时期的构造—沉积环境图件,反映了四川盆地寒武纪的古地理特征及盆地演化。四川盆地寒武纪整体呈现西高东低、北高南低的古地理格局,西部发育潮坪和滨岸等碎屑岩沉积相,中东部发育缓坡相、台地相及台地边缘浅滩相等。沉积相在时空上的响应为由早寒武世梅树村期局限台地→筇竹寺期碎屑岩台地和深水盆地→早寒武世沧浪铺期滨岸—混积台地→早寒武世龙王庙期碳酸盐岩缓坡→中寒武世陡坡寺期蒸发局限镶边台地→中晚寒武世洗象池期成熟镶边台地的演化过程。其中,筇竹寺期为巨厚的烃源岩生成期;龙王庙期和洗象池期,为碳酸盐岩储集层发育的有利时期;龙王庙期及陡坡寺期发育的蒸发岩可形成良好的盖层。

鄂尔多斯盆地早古生代庆阳和乌审旗古隆起构造演化及其对寒武系岩相古地理的控制

鄂尔多斯盆地早古生代南、北两个古隆起的构造演化过程认识尚不明确,制约了油气勘探及盆地沉积充填演化过程的研究。基于最新钻井、野外剖面及地震资料,采用地震反射接触关系和滨岸相识别等手段,对庆阳古隆起和乌审旗古隆起进行约束与刻画,认为其总体经历了寒武纪的古隆起逐渐淹没阶段、寒武纪—奥陶纪的抬升剥蚀阶段、早奥陶世冶里组-亮甲山组沉积期之后的庆阳古隆起稳定-乌审旗古隆起快速沉降阶段、晚加里东期的挤压剥蚀和古隆起范围定型阶段、石炭纪—二叠纪的古隆起消亡阶段及二叠纪之后的构造掀斜定型阶段等6个主要阶段,南、北两个古隆起具有早期发育特征相近、后期南部隆升-北部沉降的演化差异。两个古隆起形成隆-凹相间的古构造格局,对寒武系沉积储层控制明显。古隆起总体呈东缓-西陡的古地貌特征,古隆起东侧相对于西侧更有利于大面积白云岩储层的发育。庆阳古隆起和乌审旗古隆起在寒武纪的演化过程中对岩相古地理格局的控制具有差异性,总体上前者控制地貌隆-凹格局及沉积更为持续。寒武纪晚期的怀远构造运动导致鄂尔多斯盆地抬升剥蚀,致使寒武系顶部岩溶作用普遍发育。

中国南方早古生代古地理轮廓及构造演化

中国南方下古生代古地理格局及构造演化程式,与中国北方地块、扬子地块、华南地体群及华夏地块相互之间的运动、碰撞密切相关。早古生代的加里东构造运动是上述地块、地体相互作用的结果,它对于中国南方沉积盆地的形成和发展有着重要的意义。 作为中国南方早古生代演化基础的前震旦纪主要经历了两个阶段:(1)晚太古代到中元古代的陆核和绿岩带的拼接阶段。1700Ma前的克拉通化形成扬子地块的雏形。(2)中、晚元古代发生的江南地体群和华南地体群向北与扬子地块相拼接,导致了四堡、晋宁运动。

中国南方大陆加里东晚期构造—古地理演化

通过对中国南方在加里东晚期(O3—S)5个时期的构造—古地理展布与演化特征分析,认为华夏陆块与扬子陆块东南缘的碰撞开始于晚奥陶世,且碰撞作用由东南向北西逐步推进,在湘赣地区发育了前陆盆地的巨厚砂岩、泥质岩沉积,江南—雪峰带和黔中地区为前陆隆起带,它们控制了扬子克拉通内盆地的沉积演化;受陆块碰撞影响,扬子克拉通东南缘由深海页岩沉积盆地向滨浅海粗碎屑岩沉积盆地转变,扬子克拉通内部则由浅海碳酸盐岩台地转化为以泥页岩沉积为主的滞流深水台内凹陷,且凹陷逐步向前陆隆起跟前迁移,以滨岸相和三角洲相的粗碎屑岩沉积为主。而川滇西部在志留纪表现为区域拉张和海侵沉积背景,具有与华南地区完全不同的构造—古地理演化格局。

构造古地理重建与动力地形

构造古地理是研究地质历史时期的构造过程和自然地理演化的科学。大数据时代的计算能力和效率的迅速提高及地球动力学模拟技术的发展,要求古地理研究应建立在全球板块构造背景下,重建"深时"、原位、原型的活动古地理。本文在综合分析国际、国内关于GPlates和CitcomS的地球动力学模拟软件平台的研究成果基础上,系统阐述了板块构造-古地理重建思路、内容和方法,残余地形(动力地形)的分离技术、动力地形与板块俯冲、深部地幔流动的动力成因关系;介绍了利用地表动力地形等古地理资料进行约束,揭示板块运动过程、地幔动力学过程研究思路、方法;提出了古地理重建和地球动力学研究中应遵循的"定时、定位、定向和定型"的原则。将全球板块构造-古地理模型(GPlates)与基于物理特性的地幔和岩石圈有限元模型(CitcomS)相结合,将动力地形与地幔活动过程研究相结合,对揭示4-D地球动力学具有重要理论意义。

南天山洋古地理及构造演化:西南天山放射虫硅质岩与地层记录的再认识

泥盆纪—石炭纪放射虫硅质岩在西南天山广泛分布,从东部的独库公路沿线到西部的阿合奇中—吉边境构成一条深水沉积带。独库公路沿线已发现中泥盆世晚期至早石炭世维宪早期的放射虫硅质岩,可用"库勒湖组"统称。从志留系顶统科克铁克达坂组经下泥盆统阿尔腾柯斯组到库勒湖组的生物地层和沉积相研究表明了南天山洋从浅海到深水洋盆的演化过程。南天山洋是塔里木北缘浅海陆架裂解产生的小洋盆。构造古地理和生物古地理研究表明,南天山洋是古特提斯的分支洋盆,不属古亚洲洋范围。塔里木以南的古特提斯分支洋盆,在早石炭世及之后的继续扩张,使塔里木北移,导致南天山洋和准噶尔—北天山区的古亚洲洋在早石炭世晚期和晚石炭世相继消亡。

造山带古地理学——在盆地构造古地理重建中的若干思考

造山带古地理学在盆地构造古地理重建中若干思考的核心,是以活动论的构造观指导盆地分析。本文强调以发展的、动态演化的思路来研究盆地。现存的一个盆地,可能只是地史期间大盆地的残余(或残留)部分;或是原来彼此分开和独立的几个盆地内的沉积记录组成的沉积物拼盘。一个盆地内现存的次级构造单元可能由年轻的造山运动形成;另一种可能性则是原来的次级单元已被后来的构造-热事件模糊或遮蔽了。在盆地的建造过程中,隆起(包括次级隆起)的时起时伏十分常见;相应地,盆地间的时分时合也十分常见。在泛大陆旋回与大盆地发育间有着内在联系,即大盆地发育受邻侧的洋盆演化和造山过程制约,故“盆”“山”间的耦合分析是正确认识盆地动态演化的钥匙。体现在构造古地理重建中,造山带古地理学倡导原地的古地理重建与非原地的古地理重建相结合且以后者为主。非原地的古地理重建可通过定量的(如基于古地磁资料的重建)和定性的两条途径实现。文章讨论了定性重建中的5个要点1)时间上,要结合“反序”的研究,2)空间上,要结合“反转构造”的研究,3)强调构造复位在古地理重建中的意义,4)盆地建造阶段中的改造事件所起的承前启后作用,5)盆地动力学与造山动力学的结合研究。

中国西北盆山地区中—新生代古地理及地壳构造演化

中国西北地区的盆山地形和该地区地壳结构具有明显的一致性 ,反映了现代盆山构造的一个重要特征。文中讨论了中国西北盆山区在中—新生代不同时期的古地理面貌和它们的发展演化过程。本区在中—新生代不同时期具有不同的古地理面貌 ,而且随着地壳上地幔的构造演化而不断发展 ,盆山构造的形成受到了地壳活动和演化的控制。一般来说 ,中国西北的主要山系是古生代或早中生代的造山带 ,但它们形成现在这样巨大的山系主要发生在晚新生代。如天山山脉的构造演化 ,三叠纪天山曾经一度隆起成山 ,两侧的准噶尔和塔里木盆地中堆积了巨厚的磨拉石 ;侏罗纪时由于剥蚀夷平成为一个准平原 ,形成了广泛分布且可以对比的含煤岩系 ;从白垩纪到早新生代 ,它再度隆升 ,直至第四纪时形成雄伟的高大山系 ,两侧形成相应的大型沉积盆地。其他一些山脉 ,如祁连山和昆仑山 ,也具有类似的发展演化过程。最后 ,控制这一过程的根本原因则是地壳、甚至整个岩石圈的构造发展演化。

造山带古地理学——重建区域构造古地理的若干思考

以活动论构造观为指导,尽可能客观地复原地史期间海陆面貌和盆山格局的关键是在给定时间约束之后,于研究区现存的地质记录中发现业已消失了的和后期才出现的构造古地理单元。文章基于大量实例论述了可能导致构造古地理单元消失和后期出现的各种情况,如大陆地块的解体、沉没、俯冲、剥蚀、冲断—推(滑)覆作用、走滑作用、碎裂和被卷入年轻造山带等,特别提出东亚大陆边缘地区自侏罗纪末开始的移置地体拼贴增生是该区的一大特点。构造古地理单元消失和后期出现的发生大都与巨型断裂带(尤其是作为构造边界的巨型断裂带)发育有关。陆内阶段的断裂带活动对盆山格局的变化、盆地发育、沉积演化及其关键地质事件有明显的控制作用,还应注意断裂带解体阶段出现的新生构造对古地理重建的制约。简言之,造山带古地理学的发展是推动构造古地理学前进的关键之一,在恢复古特提斯多岛洋的构造古地理面貌、重建全球古大陆演化尤其是造山带和经受造山运动改造地区的古大陆演化,有着积极的不可或缺的作用。

中国晚前寒武纪构造、古地理与沉积演化

本文主要对中国自中元古代末晋宁造山运动(1100—880Ma)后震旦纪时期呈现的古构造格局及构造单元,并就各单元特别是扬子地台、东南地槽、及塔里木-华北地台范围的构造-古地理、沉积特征及其演化过程,进行讨论和概括。

中国南方东部三叠纪古地理演化及其构造控制

中国南方东部的大地构造背景控制着古地理演化特征，不同构造单元内沉积盆地的性质存在着显著差别。早三叠世的中下扬子混积盆地属克拉通边缘盆地，而上饶和明溪碎屑岩盆地则为大陆边缘断陷盆地。在整个三叠纪，区域性大断裂对沉积相的分布具有显著的控制作用。绍兴—宜春断裂作为构造分区的界限，控制了其两侧古地理的发展。古地理演化是构造运动的直观响应，中国南方三叠纪的地壳抬升、台地浅滩化。

西藏羌塘盆地东部中生代构造古地理特征及演化

在大量的区域地质调研和野外露头观测资料基础上,详细研究了西藏羌塘盆地东部中生代不同构造单元的沉积充填序列、地层发育特征与接触关系、构造界面性质、沉积体系配置和沉积相分布等,阐述了盆地沉积与周缘构造带演化之间的耦合关系,重建了研究区中生代不同时期的构造古地理面貌。研究表明,羌塘盆地是一个大型叠复式盆地,盆地东部中生代有海相、海陆过渡相和陆相3个沉积体系组、9个沉积体系和多个沉积(亚)相。盆地内部包括南羌塘坳陷、北羌塘坳陷、唐古拉山隆起带,以及不同时期的次级凸起与断凹等构造单元。其中,多玛断凹是以前石炭纪构造片岩为基底的侏罗纪—早白垩世早期被动大陆边缘陆表海盆地,早白垩世晚期转换为前陆盆地,晚白垩世以来与索县—左贡断凹联合为一体,在陆内造山过程中经历了压陷型盆地充填演化阶段。索县—左贡断凹是在晚三叠世班公湖—怒江沟-弧-盆体系基础上发展起来的前陆盆地。北羌塘坳陷是以华力西期开心岭—杂多隆起带为基底,经过晚三叠世昌都前陆盆地沉积、早侏罗世断陷盆地火山—沉积作用之后,于中侏罗世与索县—左贡断凹联合为一体,形成北羌塘—昌都巨型坳陷型盆地。白垩纪北羌塘陆块和昌都陆块处于隆升剥蚀状态。

塔里木盆地构造—古地理演化

构造—古地理演化对盆地分析与油气资源评价具有重要意义,通过古构造恢复结合区域地质背景,综合分析塔里木盆地构造—古地理演化过程。塔里木盆地经历克拉通基底形成阶段、南华—震旦纪强伸展—挤压阶段、寒武—奥陶纪弱伸展—强挤压阶段、志留—白垩纪振荡升降变迁阶段、新生代弱伸展—强挤压阶段等5大构造演化阶段。塔里木盆地南华—震旦纪发育北东向陆内窄深裂谷系统,不同于显生宙;寒武纪—早奥陶世发育“两台一盆”的“东西分块”的大型克拉通内碳酸盐岩台地,中-晚奥陶世碳酸盐岩台地快速演变为“南北分带”;志留—泥盆纪形成克拉通内坳陷海相碎屑岩沉积体系;石炭—二叠纪发育克拉通内碎屑岩夹碳酸盐岩的浅海—海陆过渡相沉积;中生代发育一系列分隔的快速变迁的陆内坳陷碎屑岩沉积;新生代发育前陆盆地陆相磨拉石沉积,形成复杂的叠合盆地。受控原—新特提斯洋与南天山洋的开启—闭合,以及新生代印度板块挤压的远程效应,塔里木盆地构造—古地理具有多期性、多样性、迁移性与强烈的改造性,不同于典型的克拉通盆地。

鄂尔多斯盆地构造演化及古地理特征研究进展

鄂尔多斯盆地是华北板块西部典型的克拉通边缘叠合盆地,其发展演化除与华北板块一脉相承外,还受盆地周缘古海槽多期开、合演化的控制与影响,具有其自身的独特性与复杂性。近期研究表明,盆地发展演化至今,主要经历8个阶段:①太古代—早元古代盆地结晶基底形成阶段;②中元古代早期—中期大陆裂解阶段,主要发育陆缘裂谷和陆内拗拉槽;③中元古代晚期—晚元古代早期大陆汇聚阶段,盆地抬升缺失沉积;④晚元古代中期—早古生代中奥陶世盆地边缘裂陷与陆内坳陷阶段,主要发育海相碳酸盐岩台地沉积;⑤早古生代晚奥陶世—晚古生代早石炭世盆地周缘碰撞造山阶段,盆地抬升剥蚀;⑥晚古生代晚石炭世—二叠纪末盆地周缘裂解阶段,主要发育海陆交互相沉积;⑦中生代陆内坳陷阶段,盆地边缘隆起并整体掀斜,主要发育河流相、三角洲相及湖泊相沉积;⑧新生代盆地周缘断陷阶段。其中中元古代古构造格局对盆地后期构造断裂展布、沉积演化、地质流体运移及聚集产生了重要影响。