青藏高原羌塘地区晚三叠世构造-古地理研究

羌塘地区晚三叠世构造-古地理面貌总体呈多岛海格局,自北向南可分出3个次级构造-古地理单元:北羌塘弧后前陆盆地、龙木错-双湖残留盆地、南羌塘边缘海。北羌塘前陆盆地又分出5个古地理单元:以复理石沉积为特征的藏夏河-明境湖半深海;以细碎屑岩沉积为特征的唐古拉浅海陆棚;以碳酸盐沉积为特征的菊花山台地;以含煤碎屑岩系沉积为特征的土门格拉-双湖滨岸-三角洲和以酸性火山岩-火山碎屑岩喷发为特征的那底岗日-各拉丹东火山岛弧。盆地基底显示为南浅北深的箕状格局;盆地充填物为南薄北厚的楔形沉积体;盆地具有双物源、沉降中心和沉积中心不一致等特征,表明北羌塘盆地具有前陆盆地构造-沉积特征。南羌塘边缘海自北向南可分出3个古地理单元:以基性火山岩、碳酸盐岩和砂泥质碎屑岩为特征的肖茶卡浅海;以碳酸盐岩为特征的日干配错台地;以泥页岩夹粉砂岩、泥质灰岩为特征的南羌塘南缘半深海。南羌塘盆地基底显示为南、北低,中部高的丘状格局,盆地充填物为南薄北厚的楔形沉积体;盆地物源来自北部的中央隆起和那底岗日岛弧、盆地沉降中心在北部,而沉积中心在南部等特征,表明南羌塘盆地具有边缘海构造-沉积特征。羌塘地区晚三叠世构造-古地理研究对恢复南、北羌塘原型盆地的构造属性具有重要意义。

青藏高原晚三叠世构造-古地理综述

遵循刘宝珺院士提出的"构造控盆、盆地控相"指导思想,在系统厘定地层格架和构造单元划分基础上,确定青藏高原巨型造山带晚三叠世构造-古地理从北往南依次发育:羌塘-三江多岛海、班公湖-双湖-怒江洋、冈底斯-喜马拉雅多岛海和若干次级构造-古地理单元。班公湖-双湖-怒江洋是分隔冈瓦纳大陆和欧亚大陆的特提斯大洋,南羌塘地块是漂浮在特提斯大洋中的块体。本次重点对北羌塘前陆盆地和北喜马拉雅被动大陆边缘盆地的沉积相带展布和古地理进行了研究。造成两个盆地沉积序列及古气候差别的主要因素是构造地质事件。构造事件决定了盆地性质,盆地性质又控制了沉积相带的空间展布。北喜马拉雅盆地位于冈瓦纳构造域,晚三叠世盆地基底南浅北深,继承了古生代构造离散型被动大陆边缘沉积,印支造山作用不发育;北羌塘盆地位于泛华夏构造域,晚三叠世发育印支挤压造山作用及其前陆盆地沉积记录。盆地分析研究表明,北羌塘南部江爱达日那和热觉茶卡等地下三叠统康鲁组底部均发现灰紫色中厚层复成分砾岩、含砾粗砂岩、细砂岩组成向上变细的海侵型地层结构,沉积相为滨岸三角洲;上三叠统土门格拉群沉积相为含煤盆地边缘三角洲。从沉积相展布型式和北东向古水流方向分析,三叠纪北羌塘沉积盆地的物源主要来自羌塘中部双湖造山剥蚀区或"中央隆起带"。

塔里木盆地新元古代构造古地理及深层有利烃源岩发育区预测

塔里木盆地新元古代构造-沉积发育对于了解克拉通初始发育及超深层油气勘探至关重要,因其埋深大,资料稀少,在盆地深埋区的研究极为困难,资料也存在一定的多解性。通过采用盆-山结合、地质-地球物理多种方法联合研究发现,新元古代塔里木盆地至少经历了3期构造旋回,形成3个沉积超层序和7~9个层序。盆地与盆缘新元古代沉积相带分布受断陷控制而变化差异较大,发育有陆棚相、冰川相、盆地相、碳酸盐岩台地相、潮坪相、扇三角洲相、滨浅海相和冲积扇-河流相等不同的沉积相,还发育有火成岩相。对南华纪—早寒武世之间主要的不整合结构构造及空间分布研究表明,盆缘及盆地内深埋区构造-沉积格架反映了伸展环境下的不整合结构构造特征,主要类型包括单斜低角度不整合、渐进角度不整合、断控角度不整合和平行不整合,它们进一步揭示了不同部位的构造作用过程。根据层序地层特征、新元古代断裂活动、不整合三元结构构造、震旦系及南华系地震地层学特征及波阻抗属性特征综合分析,重建了塔里木盆地深埋区震旦系、寒武系沉积前的构造古地理,各沉积相带的分布与南华纪晚期、震旦纪晚期断陷分布、沉降中心的分布和构造变形差异等有关。与Rodinia超大陆外向生长与裂解、Gondwana拼合响应,塔里木新元古代构造古地理演化经历了3个旋回:第一旋回为盆地内深裂陷启动期(900~760 Ma),第二旋回为深裂陷发育期(ca.750~630 Ma),第三旋回为裂陷快速扩张期及衰退期(630~520 Ma),3个旋回分别与塔里木陆块周缘新元古代早期俯冲相关的弧后伸展、中期裂谷盆地和晚期被动大陆边缘等大地构造环境转换相关。广盆存在的寒武系与震旦系或前震旦系不整合,揭示了震旦纪、寒武纪之交是塔里木地块由多个裂谷-断陷盆地向统一克拉通盆地的重要转换期。本研究形成了结构-多属性构造古地理重建恢复深埋区古构造、古地理的重要方法;根据相控条件预测了盆地内下寒武统及南华系有利烃源岩的发育区,对深层油气资源潜力评价有重要的意义。

塔里木盆地寒武系盐下构造-岩相古地理、规模源储分布与勘探区带评价

针对塔里木盆地寒武系盐下领域(上震旦统—中寒武统)源储分布不清的问题,利用最新采集/拼接处理的50余条地震大测线、三维地震数据体、22口钻井与周缘剖面等资料,开展以组为单元的构造-岩相古地理研究,落实规模性源储分布,评价有利勘探区带。结果表明:①该盆地经历了缓坡→深水富泥质缓坡→缓坡→弱镶边-强镶边台地演化序列,台内分异受前寒武系古裂陷控制;②罗南—玉北古裂陷控制下寒武统玉尔吐斯组烃源岩分布,与北部坳陷共同构成主力烃源岩区;③发育上震旦统奇格布拉克组、下寒武统肖尔布拉克组和吾松格尔组3套规模性储集层,古丘滩、早期白云石化及多级不整合控制储集层的发育;④评价出塔中北斜坡、麦盖提上斜坡、柯坪—温宿周缘及塔北南斜坡等4个有利区带,塔中北斜坡为勘探突破最现实领域,塔北南斜坡是探索上震旦统大型风化壳白云岩的最佳领域,麦盖提斜坡及柯坪—温宿周缘勘探潜力得到明显提升,值得加快探索。

塔里木盆地下寒武统肖尔布拉克组构造-岩相古地理特征

为了查明塔里木盆地下寒武统肖尔布拉克组构造-沉积响应特征与演化规律,为该区深层油气勘探寻找新的接替区,以海相碳酸盐岩层序地层学和储层沉积学理论体系为指导,在岩心、薄片、测录井以及地震等资料的基础上,结合构造古地貌特征,明确下寒武统肖尔布拉克组主要发育局限-半蒸发台地、开阔台地、台地边缘与斜坡-盆地相,又可划分为多个亚相和微相,沉积相的分布具有典型的分带性和继承性。基于横跨盆地的二维地震测线精细解释,确定了塔里木盆地寒武系主要沉积相类型的地震相响应特征,识别出了6种地震相(Seismic Facies)类型,分别为台内(丘)滩(SF1)、台内洼地(SF2)、丘(滩)间海(SF3)、膏盐湖(SF4)、台地边缘(SF5)和斜坡-盆地(SF6),进而圈定了各相带的平面沉积相边界,揭示了各相带发育分布与古构造和古地貌的联系。根据肖尔布拉克组厚度分布,明确了盆地南部存在东西走向的古隆起区,东部和中部存在两个洼陷区;盆地西南部存在一级阶地,以宽缓的一级坡折向中部低洼区过渡;盆地中部存在窄陡的二级坡折,向东快速过渡为深洼区。再结合地震解释成果、野外露头、取心井观察和室内镜下岩石薄片鉴定等资料,编制下寒武统肖尔布拉克组岩相古地理图,为塔里木盆地下寒武统肖尔布拉克组深层碳酸盐岩油气勘探提供了有利证据。

塔北地区寒武纪深层白云岩构造-岩相古地理特征及勘探方向

由于塔北地区寒武系深层白云岩资料点少,有效恢复岩相古地理成为制约寒武系深层白云岩勘探领域优选的关键地质要素之一。利用有限的14口钻井和4个野外露头地质资料点以及地震资料,探讨了塔北地区寒武纪深层白云岩岩相古地理特征,精细刻画了台地类型及台缘特征,并尝试刻画台内沉积分异。塔北地区寒武纪总体发育轮南断控陡坡型台缘和北部沉积缓坡型台缘2种类型的台缘,台内滩、膏云坪、膏盐湖及台内洼地等沉积单元分异明显。台缘特征及台内沉积分异控制了储盖组合的配置,由此得出长期继承性隆起上的寒武系台缘礁滩、礁后滩白云岩与蒸发盐湖相膏盐岩和蒸发潮坪相膏泥质白云岩形成的优质储盖组合为有利的勘探方向。塔北地区寒武系具有2个现实的有利勘探区带:轮南陡坡型台缘带和北部缓坡型台缘带,其中,轮南台缘带后侧、泻湖靠海一侧的礁后滩储层上覆致密碳酸盐岩盖层;北部台缘带藻丘及滩体复合型白云岩储层上覆中、下寒武统泥晶白云岩、膏质白云岩及含泥白云岩等致密盖层。北部缓坡型台缘带储盖组合要优于轮南陡坡型台缘带,勘探前景更为乐观。

川滇黔桂地区志留纪构造-岩相古地理

晚奥陶世与早志留世之间的都匀运动 ,使滇中古隆起与黔中古隆起成为一个整体隆起带(习惯上称黔中古陆 ) ,把滇东南 黔南地区与滇东北 黔北 川南地区分隔为南、北两个不同的构造沉积域。南侧的曲靖一带出露下、中寒武统 ,其上分别与中、上志留统和下泥盆统呈假整合 ,其间缺失奥陶纪和早志留世的沉积物。北侧的禄劝—武定一带 ,下古生界的沉积序列与之相反 ,有完整的奥陶纪沉积组合 ,上与泥盆系假整合 ,其间无志留纪的沉积。这表明黔中古隆起两侧的沉积域各为独立的系统。中、晚志留世 ,黔中古隆起南侧应归属于上扬子与滇黔桂地块前陆挠曲盆地的一部分 ,由曲靖向北东经赫章的哑都到贵阳南转向湘西 ,向南则与云南的绿春海相连 ,黔中古隆起北侧的沉积域则为上扬子前陆 (川南 黔北 )盆地的边缘相。

滇黔桂地区晚震旦世陡山沱期构造-层序岩相古地理

层序地层是在一个等时地质年代格架内从三维空间上认识一个有成因联系的沉积组合体 ,层序内部沉积地质体的性质、叠置关系和沉积相演变与海平面升降周期变化有对应关系。对滇黔桂地区晚震旦世陡山沱期层序地层研究 ,笔者在上扬子浅海区对晋宁王家湾上震旦统剖面进行实测 ,拟建立浅海区基干层序剖面 ,并把陡山沱组划分为一个 2级层序和四个 3级层序 ;在深海区对广西灵川西岭剖面进行实测 ,拟建立深海地区的基干层序剖面。然后在研究区进行辅助对比剖面的观测 ,以编制该区二级层序海侵体系域和高水位体系域的构造 层序岩相古地理图。通过这些研究 ,使人们从另一个角度去揭示和认识该区在陡山沱期的构造运动、沉积物组合特征与海平面变化的关系 ,从而更进一步弄清该区的时空演化特征。

新疆古生代构造-生物古地理

通过6幅图表达了新疆古生代板块的构造-生物古地理区系。早古生代，包括劳伦、波罗的、西伯利亚和哈萨克斯坦4陆块的亚帕特斯古陆(Iapetusa)群，与由其余陆块构成的冈瓦纳古陆群隔原特提斯洋相对峙。石炭─二叠纪，欧美、安加拉、太平洋和冈瓦纳4古陆共存并立。西伯利亚和哈萨克斯坦板块经历了早古生代亚伯特斯古陆、晚古生代安加拉古陆和早二叠世晚期以来欧亚大陆3个发展阶段。塔里木、中朝、华南-东南亚板块经历了早古生代冈瓦纳古陆、晚古生代太平洋古陆和早二叠世晚期以来欧亚大陆3个发展阶段。指出在中晚寒武世和晚奥陶世哈萨克斯坦板块靠近塔里木、中朝和华南-东南亚板块；在早古生代其余时期它接近西伯利亚板块。伊犁和托克逊─雅满苏地体是在中泥盆世之前裂解自塔里木板块，尔后在早二叠世晚期接近安加拉古陆。塔里木板块北东缘北山地区在早二叠世早期首先靠近安加拉古陆。塔里木与西伯利亚─哈萨克斯坦板块之间缝合时代大抵上和土耳其-中伊朗-冈底斯与华南-东南亚板块之间缝合时代一致。缝合事件发生在早二叠世早期，而相应的构造运动出现在早晚二叠世之交。

扬子克拉通埃迪卡拉系陡山沱组构造-岩相古地理恢复及油气意义

近年来,随着扬子克拉通埃迪卡拉系陡山沱组页岩气勘探获得重大突破,深入和细化陡山沱期构造-岩相古地理就显得迫在眉睫。基于大量野外露头和最新钻井资料,结合前人研究成果,作者对陡山沱期构造-岩相古地理进行了分析、研究和图件编制。研究认为:扬子克拉通埃迪卡拉纪陡山沱期,受控处于罗迪尼亚超大陆西北边缘的古地理位置和超大陆大规模裂解之后的热沉降作用初期的成盆构造环境,其古地理特征总体呈现出西高东低、北高南低,四古陆剥蚀区(汉南、康滇、牛首山和江南古陆)、三台地区(上扬子、中下扬子和浙北台地)与四盆地区(扬子东南缘与北缘坳陷、万源-达州和湘鄂西内裂陷)相间的沉积面貌和格局。其中,台地区以局限-开阔台地,盆地区以台缘斜坡、陆棚和半深海等为主要优势相。4个古陆是扬子陡山沱组主要的碎屑物源区,下伏裂谷盆地构造和陡山沱期发育的同沉积断裂,共同控制了埃迪卡拉系陡山沱组构造-沉积特征。提出陕南、川东北、鄂西和湘黔渝临区是最有利的陡山沱组烃源岩分布区,其次是浙北-皖南地区。有利烃源岩分布区及其邻区是扬子深层-超深层常规天然气或页岩气勘探值得高度关注的区域。

志留纪昆仑山地区构造古地理环境及其成矿意义

青藏高原北部基础地质调查与研究工作中,在昆仑山地区测得志留纪(S),奥陶纪—志留纪(O-S)剖面39条,剖面厚度从169m到8260m不等,地层的上下接触关系多为断层和角度不整合。从沉积环境、物质组成等方面,反映出昆仑地区从西向东古地理环境为滨浅海-深海-滨浅海-深海的分布特征。西昆仑温泉沟群(S1W)在英吉莎县西,以砂岩、板岩为主,沉积环境为浅海陆棚;在麻扎一带,主要为砂岩、粉砂岩、板岩及硅质岩等,麻扎附近的石英片岩、砂板岩及灰岩中,含拉斑玄武岩,为活动大陆边缘环境下,深海相(俯冲带海沟沉积环境,麻扎一带),斜坡相浊积岩沉积(麻扎东、西一带),在麻扎一带叠复厚度8260m,向北西、南东方向变薄;东昆仑在木孜塔格峰北,该群为一套深海-半深海复理石沉积,由灰色、浅灰色浅变质各种岩屑砂岩、粉砂岩、泥岩组成。中晚志留世达坂沟群(S2-3D)在西昆仑为半深海到滨浅海沉积环境,在东昆仑沉积一套碳酸盐岩夹碎屑岩地层,以浅海环境为主。在若羌南的白干湖组(S1b)发育深海浮游生物——笔石,为深海相浊积岩,从下到上浊积扇向海推进,水体逐渐变深,属拉张环境下的深海弧后盆地沉积环境。在格尔木西南志留系赛什腾组(Ss)自下而上由大陆斜坡至陆隆和深海沉积到浅海的沉积环境演化,具有非扇大陆斜坡沉积类型,以远源浊积岩、半远洋沉积为特征,代表古海盆收缩到残留海盆阶段的沉积。布咯达坂峰东,加里东晚期(S3)同碰撞型二长花岗岩体锆石的LA-ICP-MSU-Pb年龄(421±3)Ma、(423±16)Ma。在格尔木东南的纳赤台群(OSN)超镁铁岩-辉绿岩墙-玄武岩-深水硅质岩构成早古生代的洋壳组合,具有蛇绿岩套特征。基性变玄武岩显示为洋中脊或洋岛环境。硅质岩的地球化学指标也显示为洋中脊或大洋盆地的远洋深水环境,超镁铁岩是古洋壳残片的地幔岩部分,变碎屑岩属大陆斜坡相沉积,碳酸盐岩具近岸沉积特点。格尔木东南纳赤台群大洋中脊拉斑玄武岩(MORB)型,锆石SHRIMP206Pb/238U年龄的加权平均值为(419±5)Ma,为S4。总体上,志留纪昆仑地区应是加里东运动之后在逐渐消失的残留洋,表现出复杂的多岛洋盆体系。这一构造古地理环境的确定,为该地区已经发现的矿床形成机制的研究和下一步的找矿工作提供了重要的依据。

一张相图引发的奇迹——论活动论构造—古地理

构造-古地理在地学基础研究与能源矿产勘查中具有重要的指导意义,国内外学者与勘探家进行了长期卓有成效的探索。本文以四川盆地东北部二叠、三叠系礁滩天然气勘探为例,探讨了沉积相图在油气勘探发现中的重要作用,以及活动论思想在相图编制中的指导意义。结果表明,40余年对四川盆地晚二叠世-早三叠世沉积相的研究,引发了长兴组生物礁、飞仙关组鲕滩天然气勘探的突破与普光、龙岗、元坝等大气田的持续发现,相图的创新与发展带来了油气田大发现的奇迹;将盆地与周缘造山带相结合,探索晚二叠世-早三叠世的原型盆地,表明四川盆地内部及周缘在该时期内构造-古地理环境发生了巨大变迁,台地边缘是礁、滩发育的有利场所,台地内凹陷则是烃源岩分布的有利地区;对沉积盆地的复位与复原有助于矿产资源的预测。新一轮活动论"构造-古地理"研究将基于海量地质调查与油、气、煤勘探等资料,大数据时代下的活动论古地理重建必将带来地学的进步与资源勘查的系列发现。

中国海相含油气盆地构造-岩相古地理特征

构造-岩相古地理是生-储-盖及成藏组合评价的基础,在油气勘探研究中占有十分重要的地位,然而,限于资料和认识程度,我国主要海相含油气盆地已有的相图难以满足深层海相碳酸盐岩快速勘探的需求。应用新的钻井和地震资料,结合岩相识别技术,开展了塔里木盆地、四川盆地和鄂尔多斯盆地海相碳酸盐岩构造-岩相古地理研究,取得以下成果认识:①我国小克拉通海相碳酸盐台地构造-古地理具有隆坳相间、隆控储、坳控源的特点;②构造-岩相古地理具有"多台缘、多滩带和多台盆"的特点;③构造-岩相古地理对早期白云石化的发生和岩溶作用的范围及改造程度具有重要影响,从而控制储层分布;④建立了"多台缘"镶边台地模式并改进"双滩"缓坡沉积模式,揭示我国海相碳酸盐台地内部具备多种有利成藏组合。研究成果深化了我国小克拉通碳酸盐台地构造-岩相古地理共性特点的认识,为深层海相碳酸盐岩油气勘探提供了理论支撑。

论鄂尔多斯盆地中央古隆起对石炭-二叠纪聚煤作用的控制

鄂尔多斯盆地中央古隆起自中元古代起即已存在,早古生代演化为庆阳古隆起和其北部的前鄂托克旗-靖边鞍部隆起联合而成的"L"形隆起,晚古生代在华北板块北缘持续隆升的构造背景下,来自于东西两侧的华北海与祁连海相向向中央古隆起区超覆,海水与古隆起交界处形成的滨海相及海陆交互相平行于古隆起分布,形成了鄂尔多斯盆地厚煤带沿中央古隆起东西两侧及北侧、富煤带位于东北部的整体煤分布格局,其中以晚石炭世太1顶部的11煤、早二叠世早期全煤和早二叠世晚期山西组底部的5煤为主。11煤分布于盆地东经109°以东的北部区域、太2段随最大海进的到来全煤层推进至东经109°~107°、山西组海退时随海水撤出煤层退至全盆地除东径107°~109°、北纬38°以南地区外的所有区域。晚石炭世-早二叠世煤分布受中央古隆起的控制作用明显,但随时间推进控制在逐步减小。

中亚造山带南带晚古生代演化:兼论中蒙交界区中—晚二叠世残留海盆的形成

古亚洲洋南支为复杂的多岛洋,可分为西、中、东3段,其演化具有共同点,如既向北消减又向南消减和晚古生代发生多期的消减,也有沟弧盆系发育特征和时代上的差异,反映了可能存在近北北东向的剪切转换带。二叠纪北东东—东西向的洋盆、北西向的剪切带和北北东向的额尔德尼达来海槽构成"三叉构造",后者是西部隆起区与东部残留海盆区之间的分界。中段的中戈壁地区的洋壳向北消减,洋消失后在弧前地区形成温都尔希雷特残留海盆。中段的南戈壁地区的洋壳向南消减,形成洋内弧(佐伦弧)和大陆边缘弧(雅干—索果淖弧),洋消失后在在弧后地区分别出现南戈壁和拐子湖残留海盆;晚二叠世两地持续发育海盆,前者形成具巨大经济价值的海相煤田。南戈壁海盆一度东延连接内蒙东部(东段洋壳消失后残留)的哲斯海盆和吴家屯海盆,现东延被东曼达洛包岩浆弧所截。晚二叠世内蒙东部的哲斯海盆闭合,吴家屯海盆退化为2个陆相盆地。蒙古西南部在昌德曼地区形成2条窄长的槽地接受晚二叠世的海侵,堆积相应的煤层。