鄂尔多斯盆地马家沟组底部不整合面构造-沉积响应及其成因演化

许多大型油气藏的发现都与不整合面密切相关。在鄂尔多斯盆地马家沟组底部发育有一个不整合面,许多学者称之为“怀远运动”不整合面。该不整合面对于马家沟组底部油气的勘探开发有着重要的理论意义。基于野外剖面、钻井岩心的观察取样,结合显微薄片、测井和地球化学分析,对该不整合面的识别标志、平面分布和成因演化进行讨论。研究表明:该不整合面上下岩性发生了明显突变,不整合面之上为马家沟组含角砾白云岩、白云质石英砂岩或泥质白云岩,不整合面之下为亮甲山组含燧石条、结核的白云岩,或寒武系顶部含溶孔粉-细晶白云岩,多为平行不整合。盆地内地层的缺失程度反映了构造运动的强弱,整体来看怀远运动在盆地呈南强北弱,西强东弱的特征。不整合面的演化可以分为三个阶段,雏形期:张夏组和三山子组沉积期盆地中部隆起,隔绝东西海域,奠定了不整合面的雏形;生长期:冶里—亮甲山组沉积期盆地大部分区域隆起,下伏地层暴露剥蚀,不整合面基本形成;消亡期:马家沟组沉积期海平面上升,海相沉积物覆盖于不整合面之上,形成了不同地层接触的不整合面。不整合面形成的原因主要有两方面,一是早古生代盆地南部受到了秦岭洋板块的俯冲,导致盆地南部抬升遭受剥蚀;二是该时期发生了规模较大的全球海平面下降事件,导致了海水逐渐退出盆地。

新疆博格达山北缘二叠纪中—晚期构造运动的沉积响应

博格达山北缘是准噶尔盆地与天山造山带之间的关键部位,是研究盆山关系的重点区域。博格达山北缘二叠纪中、晚期的构造演化与沉积时空演变关系存在较大争议。本研究通过野外实地勘测、镜下岩石薄片鉴定、粒度分析实验和地震资料解析等方法,针对博格达山北缘东、西部两条剖面—大龙口剖面和井井子沟剖面开展研究,分析其沉积类型和演变过程,解析盆山构造变形和发育特征,探讨构造运动的沉积响应。研究结果表明:瓜德鲁普统乌拉泊组为湖成三角洲相,井井子沟组至红雁池组为湖泊相,乐平统泉子街组为冲积扇—河流相沉积,梧桐沟组和锅底坑组为滨浅湖—三角洲相沉积;研究区可分为两个主要构造层,下构造层以伸展断陷为主要结构,上构造层以前陆冲断为主要构造变形;多期构造活动控制瓜德鲁普统、乐平统沉积演化过程,在挤压构造背景下,瓜德鲁普统的湖泊相转变为乐平统冲积扇—河流相沉积,晚期构造活动趋于稳定,区域进入准平原化作用阶段。

新特提斯洋打开于晚三叠世?——印度大陆北缘沉积响应

新特提斯洋是中生代位于北方欧亚大陆和南方冈瓦纳大陆之间的古大洋,它在青藏高原南部地区于新生代早期因印度-欧亚大陆碰撞而消亡,其遗迹为现今的印度河-雅鲁藏布缝合带。新特提斯洋打开以拉萨地块从冈瓦纳大陆的裂离为标志。准确约束新特提斯洋的开启时间是重建冈瓦纳大陆裂解过程和特提斯洋演化历史的关键,但目前学术界对于新特提斯洋的开启时间还存在很大争议,不同学科方法的认识从早二叠世到晚三叠世不等。本文对新特提斯洋南侧印度被动大陆边缘二叠纪—三叠纪沉积地层进行了系统的梳理,研究发现在早二叠世冰期结束之后,印度大陆北缘长期表现为稳定的沉积环境,显著的沉积环境变化仅发生在晚三叠世。晚三叠世的沉积环境变化伴随着沉积和沉降速率增加、沉积物源变化、双峰式火山活动以及古地理格局的重大改变。研究认为,晚三叠世印度大陆北缘沉积作用变化所记录的区域伸展作用很可能代表了新特提斯洋的开启。

准噶尔盆地西北缘前陆冲断带二叠纪逆冲断裂活动的沉积响应

笔者从 16 0口单井剖面、15条联井剖面及 5个层位平面渐次展开了准噶尔西北缘前陆冲断带二叠纪逆冲断裂活动的沉积响应研究。各种成因扇体 (冲积扇、水下扇、扇三角洲 )在佳木河组和上乌尔禾组地层中最为发育 ,其沉积分布严格受不同时期活动的同生断裂控制。由早二叠世佳木河期至晚二叠世上乌尔禾期 ,扇体在克拉玛依—夏子街地区叠置程度较好 ,由盆缘向盆内迁移、推进明显 ;在车排子—中拐地区叠置程度相对较差 ,局部略呈向盆缘老山收缩、后退趋势 ,表明红山嘴 -车排子断裂带与克拉玛依 -百口泉断阶带、乌尔禾 -夏子街断褶带逆冲活动的强度及地域迁移性有明显差异。二叠纪总体为一由弱到强的前展式推覆冲断及渐进式扇体迁移模式 ,即随同生控扇断裂由老山向盆缘的前展式推覆活动 ,相应地 ,各构造带扇体逐渐由盆缘向盆地方向发育、推进 ,扇体面积不断扩大 ,显示出明显的渐进式迁移的沉积响应 ,两者形成良好的耦合性。进而引入“活动性指数”的概念与方法 ,对前陆冲断带同生断裂的冲断活动强度进行了定量化统计分析 ,据二叠纪冲断推覆事件的地层、沉积标识 ,识别出 3个逆冲推覆幕、7个逆冲推覆事件 ,划分出 P1 j— P1 f、P2 x— P2 w、P3w三套构造层序 ,并指出在 P1 f、P2 x及P2 + 3w各时期 ,由红山嘴 -车?

塔里木板块早—中二叠世玄武质岩浆作用的沉积响应

塔里木板块内部发育了大量由早—中二叠世板内岩浆作用所形成的、以玄武岩类为主的基性岩浆岩,包括玄武岩、辉绿岩、玄武安山岩等,残余分布面积约20万km2。而二叠纪时期是塔里木板块演化过程中一个非常重要的转折时期,从早二叠世晚期开始塔里木板块结束了海相沉积,进入了陆相沉积阶段。通过对塔里木板块的岩浆作用特征和石炭纪—二叠纪沉积相的分析,笔者讨论了这一大规模的岩浆作用对板块晚石炭世—二叠纪的沉积作用所起的控制作用,提出了塔里木板块早—中二叠世巨量玄武质岩浆作用的沉积响应过程模式。

华南地区加里东期前陆盆地演化过程中的沉积响应

华南地区从震旦纪至早古生界经历了从洋盆的形成、关闭 ,直至转换成前陆盆地的过程。被动大陆边缘阶段 ,在扬子陆块的东南边缘构成了 2次从碎屑岩陆架到碳酸盐台地的沉积序列 ,一次为震旦纪 ;另一次为寒武纪至早奥陶世。从中奥陶世至志留纪末 ,华南洋关闭 ,形成前陆盆地系统。它由前陆推覆体、前陆前渊、前陆隆起和隆后盆地 4部分组成。前陆推覆体细分为根带、中带、前锋带。随着推覆体的上叠式的逆冲 ,形成外前渊盆地 (钦防一带 )和内前渊盆地 (湘西、黔东南 )。当前陆推覆体向克拉通推进时 ,前陆隆起也逐渐向后退。此带表现出一个海平面相对上升的过程 ,形成碳酸盐缓坡。随着推覆体进一步逆冲 ,前陆隆起继续隆升 ,且露出水面 ,使其后的隆后盆地转变为半局限环境。晚志留世末 ,前陆盆地回返 ,海水从东向西逐渐退出扬子大陆。

滇西高原的隆升与莺歌海盆地的沉积响应

滇西高原的隆升引起莺歌海盆地的沉积速率、沉积通量的陡增、层序界面间的不整合 ,高原内部盆地沉积速率增加、充填序列改变、间歇性隆升剥蚀。根据这些响应标志重塑了滇西高原的隆升历史 :(1 ) 2 3～ 1 9Ma的初始隆升 ;(2 ) 1 6 .2～ 1 1Ma的快速隆升 ;(3) 1 1～ 5 .3Ma的剥蚀夷平 ;(4) 5 .3～ 1 .6Ma的急剧隆升 ,滇西高原基本定型 ;(5)1 .6～ 0Ma的剥蚀

准噶尔西北缘前陆冲断带三叠纪—侏罗纪逆冲断裂活动的沉积响应

笔者从冲断活动的产物———各种成因扇体(冲积扇、水下扇、扇三角洲)出发,由160口单井剖面、15条联井剖面、8个层位平面渐次展开了准噶尔西北缘前陆冲断带三叠—侏罗纪逆冲断裂活动的沉积响应研究。三叠纪扇体在乌尔禾—夏子街地区发育叠置程度最好,T1b到T3b,其由盆内向盆缘老山方向退缩迁移明显,并具T1b到T2k1由盆缘向盆内、T2k2到T3b由盆内向盆缘迁移的2个进退波动变化。侏罗纪扇体在八道湾组最为发育,总体叠置关系较差,J1b到J2t,均呈由盆内向盆缘老山退缩沉积的退覆式迁移特征。三叠纪到侏罗纪,总体为由强到弱的退覆式冲断活动及扇体迁移模式,即随主要同生控扇断裂分布由盆缘向老山方向退缩迁移,冲断活动强度由盆缘向盆地方向逐渐减弱直至停息;相应地,各期扇体平面上分布规模渐小,总体呈由盆内向盆缘老山退缩迁移的沉积响应,两者耦合性良好。各类扇体的沉积分布受不同时期同生断裂活动的严格控制,其时空叠置及迁移规律的差异是红山嘴—车排子、克拉玛依—百口泉及乌尔禾—夏子街各构造带冲断作用地域性及作用强度差异性的沉积响应。进而引入“活动性指数”的概念与方法,对前陆冲断带同生断裂的冲断活动强度进行了定量化统计分析,并根据冲断推覆事件的地层、沉积标识划分出T1b-T3b、J1b-J2x、J2t三套构造层序,识别出三叠—侏罗纪的3个逆冲推覆幕、6次逆冲推覆事件。

燕山—阴山地区晚侏罗世强烈推覆—隆升事件及沉积响应

燕山—阴山地区于晚侏罗世发育了大于1200km的EW向狭长坳陷带,主要堆积了具有红层性质的巨厚粗碎屑沉积物,反映出该地区在晚侏罗世曾发生过强烈的推覆—隆升构造事件。这一事件是在自北向南的挤压构造背景下产生的,与北部的蒙古—鄂霍茨克海盆关闭和碰撞造山活动有着密切的联系。燕山—阴山大型EW向推覆构造带的存在,揭示出特提斯动力学体系或古亚洲洋构造域对该地区的影响一直延续到晚侏罗世。

郯庐断裂带张八岭隆起段走滑运动与合肥盆地的沉积响应

安徽北部的郯庐断裂带位于东侧的张八岭隆起与西侧的合肥盆地之间。断裂带内走滑糜棱岩、超糜棱岩及伴生岩浆岩的同位素测年 ,表明其走滑时间为早白垩世。一系列构造、沉积学的研究反映 ,郯庐断裂带在早白垩世的走滑运动 ,使合肥盆地东侧出现了北北东向延伸的张八岭走滑隆起 ,成为合肥盆地的沉积物源区。盆地东部相应出现了由下白垩统朱巷组充填、北北东向的大桥—肥东凹陷。该凹陷属于走滑挠曲盆地 ,其出现于张八岭走滑隆起西侧的走滑挠曲拗陷之中。

峨眉山地幔柱上升的沉积响应及其地质意义

研究表明西南地区峨眉山玄武岩下伏茅口组的部分缺失是峨眉山地幔柱的快速上升及其所形成的地壳穹状隆起造成的。对该地区中、晚二叠世沉积记录的研究也支持上述结论。通过野外实地地质考察和室内综合研究发现,西南地区峨眉山玄武岩之下零星发育一套碎屑岩系,其主要分布在穹状隆起的边缘。在隆起西缘盐源平川一带,为一岩性以砾岩、砂岩为主的低位水下扇;在隆起的东北缘普格、巧家、武定一带,峨眉山玄武岩之下发育一层砾石,主要为茅口组灰岩的灰岩质砾岩;昆明西山地区的灰岩质砾岩中灰岩砾石的磨圆较好,可能代表古河谷沉积。在茅口组顶部古剥蚀面上还零星可见一层厚几米至十几米残积相碎屑岩或底砾岩。上述碎屑岩系的厘定及对其空间分布和沉积环境的研究表明,上扬子西缘峨眉山玄武岩喷发前地壳发生快速穹状抬升,碎屑岩是峨眉山地幔柱上升造成的沉积响应;地幔柱的上升还造成上扬子中、晚二叠世区域岩相古地理的突变和隆起区古喀斯特的形成。这些为峨眉山大火成岩省地幔柱形成机制提供了进一步佐证,同时深化了对晚古生代上扬子西缘构造的认识。

北祁连—河西走廊志留纪和泥盆纪古地理及其对同造山过程的沉积响应

北祁连—河西走廊志留系包括下志留统鹿角沟砾岩和肮脏沟组、中志留统泉脑沟山组和上志留统旱峡组 ,泥盆系包括中、下泥盆统老君山组和上泥盆统沙流水组。鹿角沟砾岩为水下冲积扇沉积 ,断续分布于北祁连西段。肮脏沟组在北祁连—河西走廊分布广泛 ,主要为半深海碎屑复理石沉积。泉脑沟山组和旱峡组分布于北祁连—河西走廊西段 ,前者以浅海相砂泥岩和泥灰岩为主 ,后者以滨海潮坪—浅海碎屑岩沉积为主。老君山组分布于古祁连山山前和山间盆地 ,为粗碎屑磨拉石沉积。沙流水组分布于河西走廊东段 ,为湖相沉积。区域古地理分析表明 ,北祁连—河西走廊志留纪和泥盆纪的古地理主要受北祁连加里东—早海西期不规则造山作用控制。鹿角沟砾岩标志着弧—陆碰撞最早发生于早志留世早期。早志留世北祁连—河西走廊由弧后残余盆地向前陆盆地转化。中、晚志留世北祁连东段剧烈造山并与阿拉善古陆连接 ,前陆盆地限于北祁连—河西走廊西段。志留纪末期为北祁连的主造山期 ,泥盆纪形成高峻的古祁连山。早、中泥盆世形成山前和山间盆地的粗碎屑磨拉石沉积。晚泥盆世造山带西段造山作用剧烈 ,形成剥蚀区。东段造山作用微弱 ,山地被剥蚀 。

峨眉山地幔柱沉积-构造演化及沉积响应

中、晚二叠世上扬子区发生了一次规模巨大的峨眉山地幔柱事件,该事件的火山产物为峨眉山玄武岩。峨眉山地幔柱事件的沉积与构造演化、火山活动过程中的沉积特征及沉积响应等研究表明,峨眉山地幔柱经历了岩浆深部活动、火山穹窿形成、火山喷发及地壳下沉等多个阶段。地幔柱除造成火山喷发外,还引发了很多与之相关的重要事件,如火山穹窿形成、地震、海啸及热液活动等,造成的沉积响应有沉积物同生滑动、热液沉积及风暴沉积等。其中,茅口组疙瘩状团块灰岩及其相关特征是沉积物同生滑动的结果,茅口组—长兴组中的燧石是岩浆分异的热液沉积,茅口组地层中的泥质及其中粗碎屑为风暴沉积。茅口组及吴家坪组杂乱沉积与地震活动有关,或许可以称之为"震积岩"。

鄂尔多斯盆地早期构造演化与沉积响应——以姬塬地区长8～长6油层组为例

通过对姬塬地区晚三叠世延长组的长8～长6油层组岩石组分特征、沉积相特征、震积岩及凝灰岩发育规律的分析,探讨了鄂尔多斯盆地早期构造演化与沉积响应过程。研究表明,秦岭隆升时间大致在长8沉积早期,而六盘山的隆升则是稍晚的长7沉积期,长8～长6沉积期可视为中生代鄂尔多斯盆地的早期成形阶段。姬塬地区长8沉积期构造相对稳定,砂岩中不含碳酸盐岩岩屑,无震积岩发育,主要发育浅水三角洲沉积;长7沉积期盆地西南缘的挤压导致了湖盆强烈坳陷,砂岩中开始出现碳酸盐岩岩屑,大量发育的震积岩与频繁出现的凝灰岩共生,研究区以发育水下扇的半深湖为特征;长6沉积期火山活动减弱,但盆地西部断裂带的构造活动仍较强烈,地层中常有震积岩出现,沉积环境以湖泊三角洲为主。由姬塬地区长8～长6沉积期古地理演化,证明以长7沉积期为界,之前鄂尔多斯盆地的演化主要受南缘构造活动控制,自长7沉积期开始同时受盆地南缘和西缘构造活动影响,但以西缘的构造活动控制更强烈。

伊犁盆地南缘隆升剥蚀及其盆地南部的沉积响应——利用磷灰石裂变径迹分析

分析了伊犁盆地南缘蚀源区14件磷灰石样品,其中南缘中西部10件,东部4件。磷灰石裂变径迹表观年龄及其与高程的关系、单颗粒年龄、封闭径迹分布特征表明,伊犁盆地南缘样品均遭受了不同程度的退火,但没有发生明显的区域性热事件。通过封闭径迹正演热史模拟得出,伊犁盆地南缘中新生代构造演化经历了三叠纪—侏罗纪晚期快速隆升,白垩纪—古近纪相对稳定和新构造快速隆升三个阶段。东西两段略有不同,西段隆升时间较早,样品所在地在早三叠世就开始强烈隆升,说明当时该处离原型盆地边界较近,而东段此时样品所在位置还可能接受沉积,直至中侏罗世末期才开始隆升剥蚀。侏罗纪原型盆地南部边界至少跨过大板煤矿,因为在该处出露中侏罗世西山窑组残留地层。相应的稳定阶段东段要滞后一些,稳定时间相对较短,西段该时段长达100Ma,而东段多在50～60Ma。新构造运动强烈活动的时间东段相对较早,局部地段在38Ma就开始隆升。盆地南缘沉积相带的发育特征和新近纪(或第四纪)内给出的电子自旋共振年龄(ESR)均说明,沉积对构造具明显的响应,盆缘快速隆升阶段其盆地内相应的沉积物较粗,相对稳定阶段对应的沉积较细或缺失。

鄂尔多斯盆地中南部晚三叠世延长期区域构造环境转变的沉积响应

以大量砂岩碎屑矿物定量鉴定资料为基础,通过对砂岩碎屑组分特征及其变化的综合分析,系统剖析了鄂尔多斯盆地中南部延长组长10—长1层砂岩类型、骨架轻矿物、岩屑组分等在平、剖面上的分布规律和变化特点。研究揭示,盆地在延长组长8与长7层沉积期间,出现了明显的沉积变革事件。在砂岩类型、矿物组分及源区大地构造背景等方面,大致以华池—黄陵一线为界,长7期以来盆地西南与东北沉积区差异显著,开始出现与长7期之前明显不同的沉积分区。结合盆地发育的构造背景及其他沉积-构造事件等研究认为,延长期沉积变革事件与中晚三叠世华北与扬子克拉通拼接碰撞,秦岭洋最终闭合联系密切,是对秦岭全面碰撞造山和强烈隆升剥蚀事件的响应。本研究对进一步分析延长期盆地物源区构造属性的变化和盆内沉积体系划分、砂体展布、有利储层预测提供了科学依据,为中生代盆-山耦合关系、沉积建造与改造响应提供了新的证据和重要线索。

渤海海域辽东带中南部郯庐断裂走滑活动的沉积响应

郯庐断裂带是亚洲东部著名的走滑断裂活动带,经过多年研究,取得了一系列重要成果。以其中的渤海海域辽东带中南部为研究对象,从沉积体系、沉积中心和层序构型三方面分析沉积对断裂走滑活动的响应。郯庐断裂走滑活动对沉积体系和沉积中心的展布特征与迁移规律具有控制作用。具体表现为:走滑活动错开先期形成的沉积体系和沉积中心;使同期形成的沉积体系和沉积中心随时间发生横向迁移;使沉积区发育的三角洲扇体进积特征不明显。断裂走滑活动通过改变可容空间大小,制约层序构型和沉积相分布模式。

藏南古近纪前陆盆地演化过程及其沉积响应

藏南地区从三叠纪至古近纪经历了从洋盆 (喜马拉雅特提斯 )的形成、扩张、衰减、关闭 ,直至转换成前陆盆地的过程。被动大陆边缘阶段 (T—K) ,在印度陆块北缘形成了从碎屑岩陆架到碳酸盐台地的沉积序列。从古近纪初开始 ,西藏特提斯关闭 ,形成周缘前陆盆地体系 (由褶冲带、前渊带、前隆带和隆后盆地等单元构成 )。随着褶冲带的上叠式逆冲 ,形成前渊盆地。当前陆推覆体进一步向印度克拉通推进时 ,前陆隆起亦随之逐渐向克拉通方向迁移。该带表现出一个海平面相对上升的过程 ,形成碳酸盐缓坡。随着前陆推覆体进一步逆冲 ,前陆隆起继续隆升并最终露出水面 ,导致其后的隆后盆地转变为半局限环境。始新世晚期 ,前陆盆地回返 ,海水从东向西逐渐退出西藏地区。生物相和沉积相是盆地沉积环境演化的物质表现 ,在藏南古近纪沉积中可识别出 13种生物相和 14类沉积相。藏南古近系的超层序 ,是在印度板块与亚洲板块碰撞背景下形成的 ,其沉积环境是一个构造活动极为强烈的前陆盆地。前陆盆地在剖面上具明显的不对称性 ,靠近褶皱山系一侧为陡坡地形 ,靠近地台一侧为缓坡。每个大型的三级层序都是非对称的 ,以发育具有独特的岩性和古生物特征的低水位体系域、海进体系域和高水位体系域为标志。

构造事件的沉积响应——建立青藏高原大陆碰撞、隆升过程时空坐标的设想和方法

沉积盆地的地层形态、岩相类型以及空间配置样式是构造事件的重要标识。沉积序列中特征岩石组分的出现标志着毗邻造山带隆升的初始启动时间 ,与物源区地层单元垂向叠置序列相反或相同的岩屑组分剖面分布则是幕式构造旋回的反映。在前陆盆地中砾石层的出现被认为是冲断岩席活动的记录 ,而在断陷盆地和走滑拉分盆地中通常可识别出 10 0m级的向上变粗和向上变细的旋回层 ,它们被解释为构造高地重复隆升和溯源侵蚀的结果。最近的研究工作表明 ,急剧的构造沉降主要是通过细粒级河湖相沉积补偿的 ,广泛的砾岩进积发生在构造活动的平静期。构造驱动的山脉隆升表现为砾岩地层呈楔状体 ,纵向河流水系发育 ;重力均衡回返所导致的山系隆升则形成以横向河流水系为主的板状砾岩沉积。从青藏高原腹地、周缘和外延海洋盆地的沉积记录中可获取重大构造变革时期的信息 ,也许是解决目前有关印度与亚洲大陆碰撞、高原隆升等时性或穿时性以及限定陆内变形调节机制的一个重要手段。

造山作用与沉积响应

造山带与沉积盆地是大陆上最基本的两个构造单元 ,具有盆山转换和盆山耦合的地质特征。造山作用主要体现为逆冲作用和走滑作用 ,造山带逆冲推覆作用所产生的构造负荷是前陆盆地生长的构造动力 ,控制前陆盆地的沉降 ,形成可容空间 ,并提供物源 ,导致盆地的沉降和物源在垂直造山带方向的迁移 ;造山带走滑作用不仅控制造山带内走滑挤压盆地的形成 ,而且控制前陆盆地的沉降和物源在平行造山带方向的迁移 ,以及盆地的抬升与侵蚀。沉积盆地地层记录是研究和再造造山带造山作用的窗口 ,本文总结了利用沉积响应再造造山带造山作用的不同尺度的地层标识 ,它们是 :盆地充填地层格架、不整合面、构造层序、粗碎屑楔状体、相及沉降中心的迁移、沉积物特征碎屑组分的变化、沉积物通量和沉积速率的增减、河流梯度、前缘隆起 ,以及放射性测量与裂变径迹年代测定。